DE2522631B2

DE2522631B2 - Selbstabgleichende messchaltung fuer wechselstromgroessen

Info

Publication number: DE2522631B2
Application number: DE19752522631
Authority: DE
Inventors: Waldemar Dipl.-Ing. Zürich Brückel (Schweiz)
Original assignee: Tettex AG, Zürich (Schweiz)
Priority date: 1975-05-22
Filing date: 1975-05-22
Publication date: 1977-03-10
Also published as: DE2522631A1

Description

ρ .

Re[W) U_n

Für den Phasenfehler bzw. dessen Winkel d gilt:

Das in Fig.l wiedwgegebene Vektordiagramm

die ÄbSseSmgsfehle. F und den Phasenfehler dessen Winkel δ genau zu messen geeignet ,st und gegenüber den allgemein üblichen Schaltungen zur fung von Überseuungs- und Phasenfehler SrT unterscheidet, daß der Phasenfehler entsprechend der obigen korrekten Gleichung und nicht nur annäherungsweise als Quotient -^ gemessen wird.

Die selbstabgleichende Schaltung nach dem Hauptpatent die der Messung und getrennten digitalen Anzeige der'reellen Komponente und der imaginären Komponente der relativen Abweichung einer Wechselspannung gegenüber einer Bezugswechselspannung dient, insbesondere für die Zwecke der Prüfung von Soannungs- und Stromwandlern in bezug auf Ubersetzungsfehfer (F) und Phasenfehler (tgö), .st w,e folg,

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Das Hauptpatent bezieht sich auf eine selbstabgleichende Meßschahung für Wechselstromgrößen mit Mitteln zur getrennten digitalen Anzeige des relativen reellen bzw. imaginären Fehlers der Meßgröße in bezug auf eine Wechselspannung, insbesondere eine Meßschaltung für die Zwecke der Prüfung von Spannungsund Stromwandlern in bezug auf Übersetzungs- und Phasenfehler. Die Schaltung nach dem Hauptpatent sieht den Vergleich eines zu prüfenden Wandlers mit einem die Bezugswechselspannung liefernden Normalwandler vor, der in bezug auf Übersetzungsverhältnis und Fehlwinkel als fehlerfrei anzunehmen ist. Bezeichnet man die vom Normalwandler gelieferte tin aus cer zu messenden Wechselspannung U_x und der Bezugsspannung Mv gebildetes D.fferenzsignal AU wird zwei Phasengleichrichtern zugeführt, von denen der eine gleichphasig und der andere um 90-phasenversetzt von der Bezugswechselspannung U*. synchronisiert ist. Zur Bildung des Übersetzungsfehlers /werden einem ersten dividierenden Analog-Digital-Wandler als Dividendenspannung das Ausgangssignal des erstgenannten, gleichphasig synchronisierten Pha sengleichrichters und als Divisorspannung das Aus gangssignal eines die Wechselspannung U_n gleichrichtenden und von ihr synchronisierten Gleichrichters zugeführt, und zur Bildung des tg O-Fehlers werden einem zweiten dividierenden Analog-Digital-Wandler als Dividendenspannung das Ausgangssignal des ande ren um 90° phasenversetzt synchronisierten Phasen-Bleichrichters und als Divisorspannung die Realkomponente der Wechselspannung Ux in bezug auf die Bezugswechselspannung Un zugeführt.

Die Zusatzerfindung löst ebenfalls die dem Hauptpatent zugrundeliegende Aufgabe, den korrekten Übersetzungsfehler Fund den Phasenfehler tg ö zu liefern.

Die Lösung der Aufgabe besteht bei dem Zusatzpatent jedoch darin, daß statt, wie es das Hauptpatent vorsieht, zur Bildung des tg ό-Fehlersignals die dem zweiten dividierenden Analog-Digital-Wandler als Divisorspannung zuzuführende Realkomponente der zu messenden Wechselspannung Ux m einer Summierstufe als Summe des von dem erstgenannten, gleichphasig synchronisierten Phasengleichrichter gelieferten Ausgangssignals und des von dem die Bezugswechselspannung gleichrichtenden Gleichrichter gelieferten Ausgangssignals gebildet wird, die zu messende Wechsel-

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spannung Ux einem von der Bezugswechselspannung (Λ< gleichphasig synchronisierten dritten Phasengleichrichter zugeiährt wird und das Ausgangssignal dieses Phasengleichrichters als Divisorspannung dem zweiten dividierenden Analog-Digital-Wandler zugeführt wird.

Zur Bildung des Differenzsigaals AU ist zweckmä-Sigerweise in der Schaltung eine von der zu messenden Wechselspannung Ux und der BeTUgswechselspannung Un beaufschlagte Subtraktionsstufe vorgesehen.

Steht das üifferenzsignal AU zwischen der die Meßgröße badenden Wechselspannung Ux und der Bezugswechselspannung U_n zur Verfügung, so kann die Subtraktionsstufe entfallen und das Differenzsignal A U statt des Ausgangssignals der Subtraktionsstufe den beiden weiteren Phasengleichrichtern als gleichzurichtendes Signal zugeführt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Zusatzerfindung ist in F ig. 2 dargestellt

Den beiden Eingangsklemmen werden die von dem zu prüfenden Wandler gelieferte Wechselspannung U_n bzw. die vom Normalwandler gelieferte Bezugswechselspannung U_n zugeführt Ein erster Phasengleichrichter 3 liefert als Ausgangssignal das Signal Ux ■ cos ό. Eine Subtraktionsstufe 1 bildet die Differenz zwischen der Bezugswechselspannung Un und der vom zu prüfenden Wandler gelieferten Wechselspannung Ux und führt an ihrem Ausgang das Wechselspannungs-Differenzsignal AU. Zwei weiteren Phasengleichrichtern 4 und 5 wird als synchronisierende Spannung die Bezugswechselspannung Un direkt bzw. über ein eine Phasendrehung von 90° bewirkendes Phasendrehglied 2 zugeführt. Als gleichzurichtende Spannung wird den Phasengleichrichtern 4, 5 parallel die von der Subtraktionsstufe 1 erzeugte Differenzwechselspannung AU zugeführt. Unter diesen Umständen liefert der Ausgang des Phasengleichrichters 4 das Signal Δ U ■ cos α, und der Ausgang des Phasengleichrichters 5 liefert die Spannung AU ■ sin Oi. Diese Spannungen werden zwei dividierenden Analog-Digital-Wandlern 6 bzw. 7 als Dividendenspannungen zugeführt. Als Divisorspannung wird dem zur Wiedergabe des tg ό-Fehlers dienenden Analog-Digital-Wandler 7 das Ausgangssignal des ersten Phasengleichrichters 3, nämlich das Signal Ux ■ cos ό, zugeführt.

Dem zur Wiedergabe des Übersetzungsfehlers F dienenden Analog-Digital-Wandler 6 wird als Divisorspannung die Bezugswechselspannung Us zugeführt, die ähnlich wie bei der Lösung gemäß dem Hauptpatent von einem durch die Bezugswechselspannung selbst synchronisierten Phasengleichrichter 8 abgeleitet wird.

Dividierende Analog-Digital-Wandler gehören zum Stand der Technik und sind /. B. in der Zeitschrift »Electronic Products Magazine«, 21. Juni 1971, erläutert

Bei der in F i g. 2 wiedergegebenen Schaltung werden die beiden Spannungen Ux und Un zugeführt, und ihre vektorielle Differenzspannung AU wird durch den Operationsverstärker 1 gebildet Hierbei werden die Spannungen Ux und Un bei Stromwandlerprüfschaltungen als Spannungsabfälle an Nebenwiderständen gewonnen, wobei zur Verkleinerung der Nebenwiderstände und damit zur Verringerung der durch sie verursachten Bürden Operationsverstärker mit entsprechenden Obersetzungsverhältnissen zwischengeschaltet werden. Die Nebenwiderstände können an die zwischengeschalteten Operationsverstärker über entsprechend dimensionierte Zwischenwandler angeschlossen werden. Die Nebenwiderstände bzw. die Zwischenwandler und die gegebenenfalls zwischengeschalteten Operationsverstärker müssen eine höhere Genauigkeit aufweisen als diejenige, die der Differenzspannung A U entspricht

Diese Bedingung läßt sich bei der Messung von Präzisionswandlern nur schwer erfüllen. Die Schaltung nach Fig.2 ist daher mehr für die Prüfung von Wandlern der mittleren Klasse geeignet wobei ihr Vorteil darin besteht daß auch Wandler mit verschiedenen Obersetzungsverhältnissen miteinander verglichen werden könnea

Zur Messung von Präzisionswandlern eignet sich besser eine Differentialschaltung, bei der die Differenzspannung A U unmittelbar an einen Querwiderstand der in Reihe geschalteten Sekundärwicklungen abgenommen wird, wie in Fig.3a dargestellt ist. Eine solche Schaltung eignet sich naturgemäß nur für den Vergleich von zwei Wandlern mit gleichen Übersetzungsverhältnissen.

Durch die Abnahme der Differenzspannung A U am Querwiderstand vereinfacht sich die zugehörige elektronische Meßschaltung gemäß der Zusatzerfindung, die in F i g. 3b wiedergegeben ist und nicht näher erläutert zu werden braucht Die Schaltung nach F i g. 3 zeichnet sich bekanntlich dadurch aus, daß die Fehlergröße A U unmittelbar gemessen wird, so daß die Fehler der diese messenden Organe nur als Fehler vom Fehler, d. h. nur in Größen zweiter Ordnung eingehen. F i g. 3 nützt aus, daß (vgl. Fig. 1) die Imaginärkomponente von AU gleich der Imaginärkomponente von Ux ist Die beiden Schaltungen nach F i g. 2 und 3 haben den Vorteil, daß sie in einfacher Weise miteinander kombiniert werden können, um einerseits Wandler mit ungleichen Übersetzungsverhältnissen und andererseits Präzisionswandler mit gleichen Übersetzungsverhältnissen messen zu können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: iung mit Un und die vom zu Belieferte, gegenüber der Bezugs-

1. Selbstabgleichende Schaltung zur Messung und getrennten digitalen Anzeige der reellen Komposente and der imaginären Komponente der relativen Abweichung einer Wechselspannung gegenüber einer Bezögsweehselspannung, insbesondere für die Zwecke der firüfung von Spannungs- und Stromwandlern in bezug auf Übersetzungsfehler und Phasenfehler, bei der ein aus der zu messenden Wechselspannung und der Bezugsspannung gebildetes Differenzsignal zwei Phasengleichrichtern zugeführt wird, von denen der eine Phasengleichrichter gleichphasig und der andere Phasengleichrichter um 90° pharenversetzt von der Bezugswechselspannung synchronisiert ist, und zur Bildung des Übersetzungsfehlersignals einem ersten dividierenden Analog-Digital-Wandler als Dividendenspannung das Ausgangssignal des erstgenannten, gleich- zo phasig synchronisierten Phasengleichrichters und als Divisorspannung das Ausgangssignal eines die Wechselspannung gleichrichtenden und von ihr synchronisierten Gleichrichters zugeführt werden und zur Bildung des tg ό-Fehlersignals einem zweiten dividierenden Analog-Digital-Wandler als Dividendenspannung das Ausgangssignal des anderen, um 90° phasenversetzt synchronisierten Phasengleichrichters und als Divisorspannung die Realkomponente der Wechselspannung in bezug auf die Bezugsspannung zugeführt werden, nach Patent 24U533, dadurch gekennzeichnet, daß statt Bildung der Realkomponente der zu messenden Wechselspannung (U_x)'m einer Summierstufe(8) als Summe des von dem erstgenannten, gleichphasig synchronisierten Phasengleichrichter (4) gelieferten Ausgangssignals und des von dem die Bezugswechselspannung gleichrichtenden Gleichrichter (9) gelieferten Ausgangssignals - die zu messende Wechselspannung (U_x) einem von der Bezugswechselspannung (U_n) gleichphasig synchronisierten dritten Phasengleichrichter (3) zugeführt wird und das Ausgangssignal dieses Phasengleichrichters (3) als Divisorspannung dem zweiten dividierenden Analog- Digital-Wandler (7) zugeführt wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Differenzsignals (AU) in der Schaltung eine von der zu messenden Wechselspannung (U_x) und der Bezugsspannung (!^beaufschlagte Subtraktionsstufe (1) vorgesehen ist.

Fdes

2SS35S«

zd prüfenden Wandlers: