DE864422C

DE864422C - AC compensator

Info

Publication number: DE864422C
Application number: DEF568D
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Weller
Original assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Current assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Priority date: 1942-04-30
Filing date: 1942-04-30
Publication date: 1953-01-26

Description

Wechselstromkompensator Bei der Messung von Wechselspannungen nach dem Kompensationsverfahren kompensiert man die zu messende Spannung durch eine bekannte, nach Größe und Phase veränderliche Vergleichsspannung.AC compensator When measuring alternating voltages according to the compensation method compensates the voltage to be measured by a known, Equivalent voltage variable according to size and phase.

Dabei werden das Meßobjekt und der Kompensator in der Regel von einer gemeinsamen Wechselstromquelle gespeist. Die bisher gebräuchlichen Wechselstromkompensatoren erzeugen, von Phasenschieberkompensatoren und der Frankeschen Maschine abgesehen, eine komplex zusammengesetzte Vergleichsspannung, die aus zwei hintereinandergeschalteten, um go" gegeneinander phasenverschobenen Teilspannungen zusammengesetzt ist, und bei der Messung werden diese beiden Teilspannungen so lange geändert, bis die Vergleichsspannung nach Betrag und Phase mit der zu messenden Spannung übereinstimmt. Betrag und Phase der Spannung muß man also erst aus den eingestellten Teilspannungen berechnen.The test object and the compensator are usually from one common AC source fed. The previously used AC compensators generate, apart from phase shifter compensators and the Frankish machine, a complex equivalent voltage, which consists of two series-connected, to go "is composed of partial voltages phase-shifted from one another, and During the measurement, these two partial voltages are changed until the equivalent voltage corresponds to the voltage to be measured in terms of magnitude and phase. Amount and phase the voltage must first be calculated from the set partial voltages.

Mit dem Kompensator nach der Erfindung kann man die Vergleichsspannung unmittelbar nach Betrag und Phase einstellen, so daß eine Umrechnung nicht mehr notwendig ist. Die Messung wird dadurch wesentlich vereinfacht. Erfindungsgemäß werden die Kompensationsspannung und die Betriebsspannung des Meßobjektes der gleichen, aus einem Kondensator und einem Ohmschen Widerstand bestehenden go°-Schaltung entnommen. Zu diesem Zweck ist nach der Erfindung die Anordnung derart getroffen, daß zwischen der Mitte der Wechselspannungsquelle einerseits und der Verbindungsleitung zwischen Kondensator und Ohmschem Widerstand einer 9o0-Schaltung anderseits ein hochohmiger Spannungsteiler eingeschaltet ist, und daß zwischen dem Spannungsteilerabgriff und dem einen Pol der Wechselspannungsquelle die Spannung für das Meßobjekt und zwischen dem Spannungsteilerabgriff und dem anderen Pol der Wechselspannungsquelle die Kompensationsspannung abgenommen wird. Auf diese Weise ist es möglich, durch eine einzige Spannungsteilereinstellung die Phasenlage der Kompensationsspannung zur Betriebsspannung des Meßobjektes und durch eine weitere Spannungsteilereinstellung das Verhältnis der Beträge dieser beiden Spannungen einzustellen. With the compensator according to the invention one can compare the voltage Set immediately after amount and phase so that a conversion is no longer necessary necessary is. This considerably simplifies the measurement. According to the invention the compensation voltage and the operating voltage of the device under test are the same, taken from a capacitor and an ohmic resistor existing go ° circuit. For this purpose, the arrangement is made according to the invention such that between the center of the AC voltage source on the one hand and the connecting line between Capacitor and Ohmic resistance of a 9o0 circuit on the other hand a high-resistance voltage divider is switched on, and that between the voltage divider tap and one pole of the AC voltage source, the voltage for the test object and between the voltage divider tap and the other pole of the AC voltage source the compensation voltage is removed. In this way it is possible to get through a single voltage divider setting the phase position of the compensation voltage for the operating voltage of the device under test and through a further voltage divider setting adjust the ratio of the amounts of these two voltages.

Zur weiteren Vereinfachung der Messung können die dabei verwendeten Spannungsteiler unmittelbar in Winkelgraden und Verhältniszahlen geeicht sein.To further simplify the measurement, you can use the Voltage divider must be calibrated directly in degrees and ratios.

Diese Eichung ist frequenzunabhängig, wenn der Ohmsche Widerstand der verwendeten go°-Schaltung für jede. verwendete Frequenz der Wechselspannung auf den WertR= 5 eingestellt ist.This calibration is frequency-independent if the ohmic resistance the go ° circuit used for each. used frequency of the alternating voltage is set to the value R = 5.

#C In der Zeichnung zeigt Abb. I die grundsätzliche Schaltung und Abb. 2 das zugehörige Spannungsvektordiagramm des Kompensators nach der Erfindung. #C In the drawing, Fig. I shows the basic circuit and Fig. 2 shows the associated voltage vector diagram of the compensator according to the invention.

Die Spannung E der Gesamtanordnung speist über den Haupttransformator T die aus dem praktisch verlustfreien Kondensator C und dem praktisch rein Ohmschen Widerstand R bestehende go°-Schaltung und erzeugt in dieser die Spannungsabfälle vc und VRI. Obwohl die Erfindung nicht darauf beschränkt ist; sei in folgendem vorausgesetzt, daß R = soC Für diesen Fall sind die Spannungen VR und Vc einander gleich, und die Spannung zwischen dem Punkt 3 und dem Mittelpunkt 4 der Sekundärseite des Transformators T steht im Vektordiagramm auf der Grundspannung E senkrecht. Daher gestattet der hochohmige Spannungsteiler P1, zwischen den Punkten 3 und 4 mit Hilfe des Abgriffes 5 zwischen den Punkten I und 5 sowie den Punkten 2 und 5 zwei Spannungen E1 und E2- abzugreifen, die ihrem Betrage nach stets gleich groß sind undinihrer Phasenlage um einen von o bis go" einstellbaren Winkel voneinander abweichen. Diese beiden Spannungen werden erfindungsgemäß für die Messung verwendet, und zwar die eine als Betriebsspannung des Meßobjektes und die andere als Kompensationsspannung. The voltage E of the overall arrangement is fed via the main transformer T from the practically lossless capacitor C and the practically pure ohmic one Resistance R existing go ° circuit and generates the voltage drops in this vc and VRI. Although the invention is not limited thereto; in the following it is assumed, that R = soC In this case, the voltages VR and Vc are equal to each other, and the Voltage between point 3 and midpoint 4 of the secondary side of the transformer T is perpendicular to the basic voltage E in the vector diagram. Therefore the high-resistance voltage divider P1, between points 3 and 4 with the help of the tap 5 between points I and 5 and points 2 and 5, two voltages E1 and E2, which are always the same size according to their amount and their phase position deviate from each other by an angle adjustable from o to go ". These two According to the invention, voltages are used for the measurement, namely one as Operating voltage of the device under test and the other as compensation voltage.

In dem Beispiel der Abb. I und 2 dient die Spannung E1 als Betriebsspannung für das Meßobjekt und der von der Spannung E2 durch den Spannungsteiler P2 regelbar abgegrenzte Teil E2' als Kompensationsspannung. Mit dieser Schaltung läßt sich. der Phasen--winkel zwischen den Spannungen El und E2, im Bereiche von o bis 90" einstellen. Die übrigen Winkelquadranten lassen sich ebenfalls erfassen, indem man nacheinander die Abgri.ffe 6 und 6' des Spannungsteilers P2, die Bestimmungsstücke R und C der go°-Schaltung und dann beides vertauscht. Man erreicht also auf diese Weise sämtliche Werte des Phasenwinkels von qbis 360". In jedem Falle können der Spannungsteiler P1 in Winkelgraden des Phasenwinkels und der Spannungsteiler P2 in Werten des Betragsverhältnisses der Spannungen E1 und E5 geeicht sein.In the example in Figs. I and 2, the voltage E1 is used as the operating voltage for the test object and that of the voltage E2 can be regulated by the voltage divider P2 delimited part E2 'as compensation voltage. With this circuit can. the phase angle between the voltages El and E2, in the range from 0 to 90 " to adjust. The other angular quadrants can also be recorded by successively the Abgri.ffe 6 and 6 'of the voltage divider P2, the determining pieces R and C of the go ° circuit and then both swapped. So one reaches on this Way all values of the phase angle from q to 360 ". In any case, the Voltage divider P1 in degrees of the phase angle and the voltage divider P2 be calibrated in values of the absolute value ratio of the voltages E1 and E5.

Voraussetzung für die Gleichheit der Spannungen E1 und E2 und damit für die Eichmöglichkeit des Spannungsteilers P2 unabhängig von der Frequenz ist die Erfüllung der Bedingung R = wC . Um diese Bedingung besonders bequem einstellen zu können, ist es vorteilhaft, die Brückenanordnung nach Abb. 1 so umschaltbar auszugestalten, daß in der einen Schaltanordnung die bekannte Frequenzmeßbrücke nach Robinson (Abb. 3) vorliegt, mit der durch einen Nullabgleich die Bedingung R = Cc erreicht wird, und in der anderen Schaltanordnung der Wechselstromkompensator nach Abb. I erhalten wird. Prerequisite for the equality of the voltages E1 and E2 and thus for the calibration possibility of the voltage divider P2 is independent of the frequency the fulfillment of the condition R = wC. To set this condition particularly convenient to be able to, it is advantageous to design the bridge arrangement according to Fig. 1 so switchable, that in one switching arrangement the well-known frequency measuring bridge according to Robinson (Fig. 3) is present, with which the condition R = Cc is achieved through a zero adjustment, and in the other circuit arrangement the AC compensator according to Fig. I is obtained will.

Diesem Zusammenbau des Wechselstromkompensators mit der Frequenzmeßbrücke nach Robinson gibt Abb. 4im Schaltbild wieder.This assembly of the AC compensator with the frequency measuring bridge according to Robinson Fig. 4 shows in the circuit diagram.

Das Spannungsdiagramm der Abb. 2 gilt streng nur unter der Voraussetzung, daß die Brückendiagonale 3, 4 stromlos ist, d. h. daß der Spannungsteiler Pol und endlich hochohmig ist. Der endliche Widerstandswert des Spannungsteilers P,bewirkt, daß sich der Spannungsvektor 3, 4 in Abb. 2 verkürzt und sich aus der senkrechten Lage zu E herausdreht, wodurch die Spannungen E1 und E2 dem Betrage nach ungleich werden. Damit würde die Einstellung des Spannungsteilers P von der des Spannungsteilers P, abhängig. The stress diagram in Fig. 2 is strictly only valid under the assumption that that the bridge diagonal 3, 4 is currentless, d. H. that the voltage divider pole and is finally high resistance. The finite resistance of the voltage divider P, causes that the voltage vector 3, 4 in Fig. 2 is shortened and from the vertical Turns out position to E, whereby the voltages E1 and E2 are unequal in magnitude will. This would make the setting of the voltage divider P different from that of the voltage divider P, dependent.

Diese durch den endlichen Widerstandswert von bedingte Abhängigkeit kann aber dadurch rückgängig gemacht werden, daß während des Frequenz--1 abgleichs der go°-Schaltung auf R = OIC dem veränderlichen Widerstand R ein fester Widerstand R' parallel geschaltet wird, der den gleichen Ohmwert wie der Spannungsteiler P, besitzt, und diese Parallelschaltung auf den Wert wC eingestellt wird. Der Korrekturwiderstand R' wird für die Kompensationsmessung wieder entfernt. Durch die beschriebene Korrektur wird erreicht, daß der Vektor 3, 4 sich wieder senkrecht zu E einstellt. Wie die Rechnung zeigt, ist diese Korrektur frequenzunabhängig und ohne Einfluß auf die Winkeleichung.This dependence due to the finite resistance value of but can be reversed by adjusting during the frequency - 1 the go ° circuit to R = OIC the variable resistor R a fixed resistor R 'is connected in parallel, which has the same ohmic value as the voltage divider P, and this parallel connection is set to the value wC. The corrective resistance R 'is removed again for the compensation measurement. Through the correction described it is achieved that the vector 3, 4 is set perpendicular to E again. As the Calculation shows, this correction is frequency-independent and has no influence on the Angle calibration.

Der Wechselstromkompensator nach der Erfindung und seine Kombination mit der Frequenzmeßbrücke nach Robinson ist besonders geeignet, um Nebensprechmessungen nach Betrag und Phase durch führen. The alternating current compensator according to the invention and its combination with the frequency measuring bridge according to Robinson is particularly suitable for crosstalk measurements carry out according to amount and phase.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Compensator for measuring an alternating voltage according to amount and phase, characterized in that between the center of the AC voltage source on the one hand and the connecting line between the capacitor and the ohmic resistor a go ° circuit, on the other hand, a high-resistance voltage divider (P,) is switched on is, and that between the voltage divider tap and one pole the AC voltage source the voltage for the DUT and between the voltage divider tap and the other pole of the AC voltage source removed the compensation voltage will.

2. Compensator according to claim I, characterized in that between the voltage divider tap and the other pole of the AC voltage source for tapping Another voltage divider (P2) is switched on for the compensation voltage.

3. Compensator according to claim I and 2, characterized in that the voltage divider (P,) between the center of the AC voltage source and the connection line from the capacitor and the ohmic resistance of the go ° circuit is switched on, in degrees of the phase angle, and that between its tap and the other pole of the AC voltage source switched on voltage divider (P2) is calibrated in values of the absolute value ratio of the measuring voltages.

4. Compensator according to claim I or the dependent claims, characterized characterized in that the ohmic resistance of the go ° circuit to the amount R = tC is set.

5. A method for adjusting the compensator according to claim 4, characterized characterized in that the resistor R of the go ° circuit during the frequency adjustment a fixed resistor of the amount R '= Rpl connected in parallel and this parallel connection is adjusted to the amount I.

6. Arrangement for adjusting the compensator according to claim 4, characterized characterized in that the compensator is assembled with a frequency measuring bridge according to Robinson is.