DE561333C - Einrichtung zur Frequenzanalyse mittels Suchspannung unter Verwendung einer Gleichrichterschaltung - Google Patents

Einrichtung zur Frequenzanalyse mittels Suchspannung unter Verwendung einer Gleichrichterschaltung

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DE561333C
DE561333C DES95777D DES0095777D DE561333C DE 561333 C DE561333 C DE 561333C DE S95777 D DES95777 D DE S95777D DE S0095777 D DES0095777 D DE S0095777D DE 561333 C DE561333 C DE 561333C
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DE
Germany
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frequency
voltage
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rectifier
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Expired
Application number
DES95777D
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Hans Walter
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Siemens and Halske AG
Siemens AG
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Siemens and Halske AG
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens and Halske AG, Siemens AG filed Critical Siemens and Halske AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R17/00Measuring arrangements involving comparison with a reference value, e.g. bridge

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Frequenzanalyse mittels Suchspannung unter Verwendung einer Gleichrichterschaltung Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Frequenzanalyse unter Verwendung einer bereits für die Messung von Wechselspannungen vorgeschlagenen Gleichrichteranordnung.
  • Zur Ermittlung der Frequenz und Amplitude der Teilschwingungen eines Frequenzgemisches bediente man sich bisher neben den umständlichen Resonanzmethoden vorzugsweise der Analyse mittels Suchton. Hierbei wird der zu analysierenden Wechselspannung bzw. der in eine entsprechende Wechselspannung umgeformten andersartigen Schwingung eine zweite Spannung von kontinuierlich veränderbarer Frequenz überlagert. Die aus der Frequenz des Suchtones und einer Teilschwingung des Gemisches entstehende Schwebung wird in verschiedener Weise zur Ermittlung der gesuchten Größen verwendet.
  • So ist bekannt geworden, das durch die Überlagerung entstandene Frequenzgemisch gleichzurichten und einem elektrischen Siebglied zuzuführen, welches nur gewisse Differenztöne in einem kleinen Frequenzbereich hindurchläßt. Wenn die veränderliche Frequenz der Überlagerungsspannung der Frequenz eines Teiltones genügend angenähert ist, entsteht ein Differenzton von so geringer Frequenz, daß er von dem elektrischen Siebglied durchgelassen wird. Die durchgelassenen Schwingungen werden gegebenenfalls über einen Verstärker einem Oszillographen zugeführt. Auf dem Oszillogramm bilden die Ausschläge ein Maß der Amplitude der Teilschwingung und die Lage der Ausschläge ein Maß für die Frequenz.
  • Es ist auch bekannt, die zu untersuchende Wechselspannung und die Hilfsspannung unmittelbar an ein auf elektrostatische Kräfte ansprechendes Instrument, z. B. an ein Einfadenelektromotor, zu legen, wobei aus dem Ausschlag des Elektrometerfadens sowie aus der Momentanfrequenz der Suchspannung auf die Frequenz und die Amplitude der betreffenden Teilschwingungen des zu untersuchenden Frequenzgemisches geschlossen wird. Es ist auch noch eine Gegentaktmodulations- und Gleichrichterschaltung, die im quadratischen Kennlinienbereich arbeitet, bekannt geworden.
  • Weil bei den bekannten Methoden. eine Produktbildung aus Suchton und Teilton zugrunde liegt, haftet ihnen der Nachteil an, daß die Anzeige nicht nur der Amplitude des Teiltons, sondern auch der des Suchtons proportional ist, die also, um Rechnungen zu vermeiden, über das ganze Frequenzbereich sorgfältig konstant gehalten werden muß. Außerdem sind durchweg komplizierte Apparaturen, wie in der Amplitude hochkonstante Schwebungssummer, Filter u. dgl., oder teure und sehr empfindliche Instrumente, wie Saitenelektrometer u. ä., erforderlich.
  • Vorliegende Erfindung vermeidet die genannten Mängel unter Verwendung einer bereits vorgeschlagenen Gleichrichteranordnung. Gemäß der Erfindung werden den Gleichrichterkreisen einer Brückenschaltung, welche im Arbeitsgebiet eine im wesentlichen geradlinige Kennlinie besitzen, die zu untersuchende Spannung und eine in der Frequenz stetig veränderbare gegenüber der zu untersuchenden Spannung große Suchspannung (Hilfsspannung) derart zugeführt, daß im einen Zweig die Summe, im anderen Zweig die Differenz beider Spannungen gleichgerichtet wird und die Differenz der gleichgerichteten Ströme auf das Anzeigeinstrument wirkt.
  • Die Wirkungsweise der Anordnung sei im folgenden an Hand eines Schaltbildes (Fig. i) und eines Vektor.diagramms (Fig.2) erläutert.
  • In Fig. i wird Zweig I der Gleichrichterbrücke durch den Gleichrichter Dl und den Widerstand Ral und Zweig II durch den Gleichrichter D2 und den Widerstand Rat gebildet. Durch Verstellung des Abgriffes des zweckmäßig als Drehwiderstand ausgebildeten Widerstandes Ra, Rat kann der Abgleich der Brückenanordnung in sich herbeigeführt werden. In geeigneter Weise, z. B. durch einen Übertrager U, wird in beiden Gleichrichterzweigen je eine gleich große, aber in bezug auf die Durchlaßrichtung der Gleichrichter gegenphasige Hilfsspannung Eh (Suchspannung) induziert. Die in bezug auf ihre Frequenz und Amplitude zu untersuchende Spannung Eb wird beispielsweise .durch einen Übertrager beiden - Gleichrichterzweigen gleichphasig zugeführt.
  • Fig.2 zeigt das Vektordiagramm der Gleichrichterbrücke. Es sei zunächst angenommen, daß zwischen Hilfsspannung (2h und der zu untersuchenden Spannung eb Synchronismus herrscht. Die Phasenverschiebung zwischen (gh und eb sei 99. Im Zweig 1 der Gleichrichterbrücke wirkt dann die Spannuni Cl = Clc t" (gb und in Zweig II e2 - (ih - eb. Wie aus dem Diagramm leicht ersichtlich ist, kann bei großer Hilfsspannung eh gegenüber kleiner zu untersuchender Spannung (gib für die Beträge der Vektoren gesetzt werden Ei =Ei, + Eb ' cos q@ E2 = Eh - Eb - cos @.
  • Es ergibt sich dann für den Ausschlag a des Galvanometers a = (Ei - E2) ==:2 Eb - cos@g9.
  • Wird nun der Phasenwinkel 99 zwischen Eh und Eb gleich Null, so ist .der Ausschlag a. des Anzeigeinstrumentes G proportional der Größe und dem Vorzeichen der zu untersuchenden Spannung, wird 99 .= 9o°, so ist der Galvanometerausschlag gleich Null.
  • Voraussetzung für die Richtigkeit obiger Ausführungen, d. h. proportionaler Ausschlag des Galvanometers bei entsprechendem Phasenwinkel in Abhängigkeit von der zu untersuchenden Spannung und Unabhängigkeit des Ausschlages von der Hilfsspannung, ist eine im wesentlichen geradlinige Kennlinie im Arbeitsbereich der beiden Stromzweige der Gleichrichterbrücke, wie eine solche bei Verwendung von Trockengleichrichtern in Verbindung mit entsprechenden Belastungswiderständen leicht erreichbar ist.
  • Es sei nun wieder angenommen, daß Eh und EI, .Spannungen gleicher Frequenz seien, die aber miteinander einen sich stetig ändernden Phasenwinkel rp einschließen.
  • Es ist dann Eb - Ebo - sin u@ t und Eh = EI,6 - sin (co t + 99). .
  • ,Aus dem Vektordiagramm (Fig.2) geht mit Rücksicht auf die Gleichung a = (Ei - E2) hervor, daß der Zeiger des Anzeigeinstrumentes einen vollen Cyclus zwischen einem positiven und negativen Maximalausschlag durchläuft, wenn sich 99 stetig um 36o° än-. dert. Der Maximalausschlag, der bei 99==o eintritt, ist dabei proportional Eb lind unabhängig von Eh. Je schneller der Vektor Eh um die Spitze von -f- Eh bzw. -EI, rotiert, -um so schneller geht der Zeiger des Instrumentes hin und her, bis er schließlich nicht mehr folgen kann.
  • Da eine kontinuierliche Änderung von q7 einer Frequenzänderung gleichkommt, geht aus dem Gesagten das Verhalten der Gleichrichteranordnung für den Fall, daß Eh und Eb nicht die gleiche Frequenz haben, ohne weiteres hervor.
  • Ist D der Frequenzunterschied zwischen gh und -pb, so ändert sich (p linear mit der Zeit nach der Gleichung g@ = S@ t, und man erhält durch Einsetzender Gleichung gp - S2 t in die Gleichung Eh - Eh. sin (to t -j- 9p) Eh - Eh, sin (co + S2) t.
  • Ist Eh die Spannung des Suchtones, Eb die des Frequenzgemisches, so wird der Instrumentzeiger mit der Frequenz .f2 schwingen, sobald er zu folgen vermag. Ist S2 infolge weiterer Annäherung der .Suchfrequenz an die Teilfrequenz genügend klein geworden, so ist die Amplitude des Teiltones dem betreffenden Maximalausschlag proportional. Durch die Trägheit des zweckmäßig zu verwendenden Drehspuleninstrumentes werden ohne Verwendung eines Filters Schwingungen höherer Frequenz, z. B. die Schwebungen des Suchtones mit einem anderen Teilton, unwirksam gemacht. Die Frequenzanalyse geschieht also in der Weise, daß die Suchfrequenz stetig geändert wird, bis der Zeiger des Instrumentes mit kleiner werdendem SZ immer langsamer werdende Bewegungen ausführt. Die Amplitude der Teilfrequenz kann aus dem maximalen Zeigerausschlag abgelesen werden, sobald klein genug gegenüber der Einstelldauer des Instrumentes geworden ist. Bei Zeigerstillstand stimmt die bekannte Suchfrequenz mit der betreffenden Teilfrequenz überein.
  • Läßt man durch geeignete Regulierung die Amplitude eines Teiltons (Grundwelle) Vollausschlag erzielen, so kann bei geeigneter Skaleneinteilung die Amplitude jedes anderen Teiltones in °/o der ersteren abgelesen werden.
  • In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, einen Zweig der Gleichrichteranordnung abschaltbar oder eine bestimmte Unsymmetrie einschaltbar zu machen, um ein absolutes Maß für die Größe von Eh und Eb allein zu gewinnen oder um z. B. das Intensitätsverhältnis einer in beschriebener Weise festgestellten Teilfrequenz zum ganzen Gemisch festzustellen.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: r. Einrichtung zur Frequenzanalyse mittels Suchspannung unter Verwendung einer Gleichrichterschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter in eine Brücke geschaltet sind, die Gleichrichterkreise ein lineare Kennlinie besitzen und der Brückenschaltung die zu untersuchende Spannung und eine in der Frequenz stetig veränderbare, gegenüber der zu untersuchenden Spannung große Hilfsspannung (Suchspannung) derart zugeführt werden, daß in einem Brückenzweig die Summe im anderen die Differenz beider Spannungen gleichgerichtet wird und die Differenz der gleichgerichteten Ströme auf das Anzeigeinstrument wirkt.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenschwingung des Anzeigeinstrumentes der Gleichrichterbrücke hinreichend klein gewählt ist, so daß Schwingungen oberhalb einer gewissen Frequenz keinen Einfluß auf die Anzeige haben.
  3. 3. Verfahren zur Frequenzanalyse mit einer Einrichtung nach Anspruch z oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Suchspannung bis zur Anzeige langsamer Schwebungen im - Gleichstrominstrument der Brücke stetig verändert wird und daß die Amplitude der Teilschwingung aus dem Jeweiligen Maximalausschlag und die Frequenz aus der bekannten Suchfrequenz bei verschwindender Schwebungsfrequenz entnommen werden. q.. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur absoluten Spannungsmessung ein Zweig der Brücke abgeschaltet oder teilweise unwirksam gemacht wird.
DES95777D 1929-12-22 1929-12-22 Einrichtung zur Frequenzanalyse mittels Suchspannung unter Verwendung einer Gleichrichterschaltung Expired DE561333C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE758289C (de) * 1938-08-19 1953-03-02 Siemens App Richtungsempfindlicher Magnetverstaerker

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