DE868188C - Resonance filter for harmonic measurements - Google Patents

Resonance filter for harmonic measurements

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DE868188C
DE868188C DES20849A DES0020849A DE868188C DE 868188 C DE868188 C DE 868188C DE S20849 A DES20849 A DE S20849A DE S0020849 A DES0020849 A DE S0020849A DE 868188 C DE868188 C DE 868188C
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DES20849A
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Hans Dr Poleck
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01—Frequency selective two-port networks
    • H—ELECTRICITY
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    • H03H7/17—Structural details of sub-circuits of frequency selective networks
    • H03H7/1741—Comprising typical LC combinations, irrespective of presence and location of additional resistors
    • H03H7/1783—Combined LC in series path

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  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

Resonanzfilter für Oberwellenmessungen Die Erfindung betrifft ein Resonanzfilter zur Messung von Oberwellen der Spannung oder des Stromes bei Niederfrequenz. Zur Messung kleiner Oberwellenamplituden bei Niederfrequenz, insbesondere bei Netzfrequenz, sind aufwandreiche Siebglieder zur Sperrung der Grundwelle erforderlich. Für diesen Zweck sind Bandsperren üblich, die aus drei Spulen und drei Kondensatoren aufgebaut sind.Resonance filter for harmonic measurements The invention relates to a Resonance filter for measuring harmonics of voltage or current at low frequency. For measuring small harmonic amplitudes at low frequency, especially at mains frequency, Elaborate filter elements are required to block the fundamental wave. For this Bandstop filters, which are made up of three coils and three capacitors, are common for this purpose are.

In der Hochfrequenz-, Trägerfrequenz- und Filtertechnik ist es bereits bekannt, mit drei Blindwiderständen gleichzeitig zwei Resonanzkreise, nämlich einen Reihenresonanz- und Parallelresonanzkreis, für zwei verschiedene Frequenzen zu bilden. Schaltet man z. B. einem Reihenresonanzkreis eine Induktivität parallel, so erhält man einmal bei einer bestimmten Frequenz Resonanz im Serienkreis. Bei einer tieferen Frequenz ist der Widerstand des Reihenresonanzkreises kapazitiv und bildet mit der parallel geschalteten Induktivität einen Parallelresonanzkreis.It is already in high frequency, carrier frequency and filter technology known, with three reactances at the same time two resonance circuits, namely one Series resonance and parallel resonance circuit, to be formed for two different frequencies. If you switch z. B. a series resonant circuit an inductance in parallel, so receives once at a certain frequency resonance in the series circuit. At a deeper one Frequency is the resistance of the series resonant circuit capacitive and forms with the parallel inductance a parallel resonance circuit.

Gemäß der Erfindung werden derartige Resonanzfilter zur Messung von Oberwellen der Spannung oder .des Stromes, vorzugsweise bei Netzfrequenz, verwendet. Sie bestehen zur Messung (der Oberwell@enspan.nung aus einem auf die zu messende Oberwelle abgestimmten Reihenresonanzkreis und einem gleichzeitig durch Parallelschaltung einer Induktivität gebildeten Parallelresonanzkrei.s .mit Abstimmung auf die Grundfrequenz und zur Messung des Oberwellenstromes aus einem auf die Oberwelle abgestimmten Parallelresonanzkreis und einem hierzu in Serie geschalteten Kondensator solcher Bemessung, daß zusammen mit dem Parallelkreis ein Reihenresonanzkreis für die Grundwelle gebildet wird. Zur Messung der O aerwellenspannurig ibesteht das Filter aus zwei Drosselspulen und einem Kondensator, der veränderbar ist, um eine Korrekturabstimmung zu ermöglichen. Zur Messung ,des Oberwellenstromes werden zwei Kondensatoren und eine zur Korrekturabstimmung veränderbare Drosselspule benötigt. Ein besonderer Vorteil der Schaltung besteht darin, daß bei der Korrekturabstimmung für die Oberwelle gleichzeitig der entsprechende Resonanzkreis für die Grundweile auf genaue Resonanz eingestellt wird.According to the invention, such resonance filters for measuring Harmonics of the voltage or current, preferably at mains frequency, are used. They consist of the measurement (the Oberwell@enspan.nung from one to the to be measured Harmonics tuned series resonance circuit and one at the same time through parallel connection A parallel resonance circuit formed by an inductance, tuned to the fundamental frequency and for measuring the harmonic current from a parallel resonance circuit tuned to the harmonic and a capacitor connected in series for this purpose of such a size that a series resonance circuit for the fundamental wave is formed with the parallel circuit. For measuring the air waves The filter consists of two Choke coils and a capacitor that is changeable to provide a corrective tuning to enable. To measure the harmonic current, two capacitors and a choke coil that can be changed for corrective adjustment is required. A special The advantage of the circuit is that in the correction tuning for the harmonic at the same time the corresponding resonance circuit for the fundamental wave on precise resonance is set.

Fig. i zeigt ein nach dem Grundgedanken der Erfindung aufgebautes Filter zur Messung der Oberwellenspannung. Das Verhältnis der Induktivitäten L2 und. L1 wird so gewählt, daß L2 : L1 = p2 - i .ist. p 'bedeutet hienbei die Ordnungszahl der zu messenden Harmonischen. Mit dem veränderbaren Kondensator C1 wird der aus L, und C1 bestehende Reihenresonanzkreis auf die Oberwellen abgestimmt. Zwischen den Punkten i und 2 besteht dann für die Oberwelle nur eiu sehr geringer Widerstand. Für idie Grundwelle liegt dagegen gleichzeitig ein Parallelresonanzkreis aus L2 und L1, C1 mit sehr hohem Widerstand vor. Es läßt sich praktisch erreichen, daß der Widerstand des Zweipols zwischen den Punkten i und 2 für die Oberwelle sich _ zu dem für die Grundwelle wie i : iooo verhält. Mit (dem Meßgerät V wird die Oberwellenspannung gemessen.FIG. I shows a filter constructed according to the basic concept of the invention for measuring the harmonic voltage. The ratio of the inductances L2 and. L1 is chosen so that L2 : L1 = p2 - i .ist. Here, p 'means the ordinal number of the harmonics to be measured. With the variable capacitor C1, the series resonance circuit consisting of L and C1 is tuned to the harmonics. There is then only a very low resistance for the harmonic between points i and 2. For the fundamental wave, on the other hand, there is at the same time a parallel resonance circuit consisting of L2 and L1, C1 with a very high resistance. It can practically be achieved that the resistance of the two-pole between points i and 2 for the harmonic is related to that for the fundamental as i: iooo. The harmonic voltage is measured with the measuring device V.

Fi.g. 2 zeigt eine Schaltung zur Messung des Oberwellenstromes. Hierbei ist das Verhältnis der Kapazitäten C4 und C2 so zu wählen, daß C4 : C2 = p2 - i ist. Die Induktivität L3 wird so abgestimmt, daß C2 und L3 für die Oberwelle einen Parallelresonanzkreisbilden. Der Leitwert des Zweipols zwischen den Punkten 3 und 4 für die Oberwelle zu dem für die Grundwelle verhält sich bei Wahl genügend verlustfreier Schaltelemente wieder etwa wie i : iooo. Der Strommesser A zeigt daher mit genügender Genauigkeit den Oberwellenstrom an.Fi.g. 2 shows a circuit for measuring the harmonic current. Here the ratio of the capacitances C4 and C2 is to be chosen so that C4: C2 = p2 - i is. The inductance L3 is tuned so that C2 and L3 represent the harmonic Form a parallel resonance circuit. The conductance of the two-terminal network between points 3 and 4 for the harmonic to that for the fundamental is sufficiently lossless when selected Switching elements again like i: iooo. The ammeter A therefore shows with sufficient Accuracy of the harmonic current.

Will man Oberwellen verschiedener Ordnungszahlen messen, so müssen .die einzelnen Schaltelemente umschaltbar ausgeführt sein. Der Kondensator Cl in,der Fig. i besteht,dann z. B. aus mehreren festen Kondensatoren und einem veränderbaren Stufenkondensator. Durch passende Zusammenschaltung .der Festkondensatoren für die einzelnen Oberwellenmessungen kann man erreichen, daß die mit (dem Stufenkondensator einstellbare prozentuale Änderungder Gesamtkapazität für jede Oberwe'llenmessung ännähernd gleich ist. Mit dem gleichen Stufenkondensator kann man dann bei allen Oberwellenmessungen den gleichen Abstimmbereich (z. B. ± 5 % Frequenzänderung) überstreichen.If you want to measure harmonics of different ordinal numbers, you have to .The individual switching elements be designed to be switchable. The capacitor Cl in, the Fig. I consists, then e.g. B. from several fixed capacitors and one changeable Step capacitor. By suitable interconnection of the fixed capacitors for the individual harmonic measurements can be achieved with (the step capacitor adjustable percentage change of the total capacity for each surface measurement is approximately the same. With the same step capacitor one can then with all Harmonic measurements cover the same tuning range (e.g. ± 5% frequency change).

Fig. 3 zeigt das Prinzip einer solchen Umschaltung.3 shows the principle of such a switchover.

Für die Messung einer Oberwelle bestimmter Ordnungsizähl liegt z. B. der veränderbare StufenkondensatGr C7 (Fig. 3a) parallel zum Kondensator C5. Zur Messung einer Oberwelle höherer Ordnungszahl muß die Gesamtkapazität verkleinert werden. Der veränderbare Kondensator C7 wird dann (s. Fig. 3b) zu einem solchen Kondensator C6 parallel und zu dieser Parallelschaltung ein solcher Kondensator C$ in Reihe geschaltet, daß einerseits die Gesamtkapazität C9 den für die betreffende Oberwel'lenmessung erforderlichen Wert hat und andererseits der Stufenkondensator den gleichen Abstimmeinfluß auf die Gesamtkapazität behält.For the measurement of a harmonic certain ordinal number is z. B. the variable step condensate Gr C 7 (Fig. 3a) parallel to the condenser C5. To measure a harmonic with a higher atomic number, the total capacitance must be reduced. The variable capacitor C 7 is then (see FIG. 3b) connected in parallel with such a capacitor C6 and with this parallel connection such a capacitor C $ in series that on the one hand the total capacitance C9 has the value required for the harmonic measurement in question and on the other hand the step capacitor retains the same tuning influence on the total capacitance.

Die Kapazitäten C., C6 und C$ können auch. aus mehreren zusammengeschalteten Einzelkondensatoren aufgebaut sein.The capacities C., C6 and C $ can also. from several interconnected Individual capacitors be built up.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE: i. Resonanzfilter zur Messung von Oberwellender Spannung oder des Stromes, vorzugsweise bei Netzfrequenz, gekennzeichnet durch einen auf die zu messende Oberwelle abgestimmten Reihenresonanzkreis und einen gleichzeitig durch Parallelschaltung einer Induktivität gebildeten Parallelresonanzkreis mit Abstimmung auf die Grundfrequenz für die Messung der Oberwellenspannung und zur Messung des Oberwellenstromes durch einen auf die Oberwelle abgestimmten Parallelresonanzkreis und einen dazu in Serie geschalteten Kondensator solcher Bemessung, daß gleichzeitig ein Reihenresonanzkreis für die Grundwelle gebildet wird. PATENT CLAIMS: i. Resonance filter for measuring voltage harmonics or the current, preferably at mains frequency, characterized by a the harmonic to be measured and one tuned at the same time parallel resonance circuit formed by connecting an inductance in parallel Matching to the fundamental frequency for measuring the harmonic voltage and for Measurement of the harmonic current by means of a parallel resonance circuit tuned to the harmonic and a capacitor connected in series with such a rating that at the same time a series resonance circuit is formed for the fundamental wave. 2. Resonanzfilter nach Anspruch i zur Messung der Oberwellenspannung, gekennzeichnet durch eine in Reihe mit einer Induktivität L1 geschaltete, gegebenenfalls veränderbare Kapaeität C1 mit Abstimmung auf die Oberwelle, eine beide überbrückende Induktivität L2, einen zu dieser Schaltung in Reihe liegenden Oberwellenspannungsmesser und eine derartige Dimensionierung von L1 und L2, daß L2 : L1 = p2 - i ist, wobei p ;die Ordnungszahl der zu messenden Harmonischen bedeutet. 2. Resonance filter according to claim i for measuring the harmonic voltage, characterized by an optionally changeable capacitance C1 connected in series with an inductance L1 with coordination to the harmonic, a bridging inductance L2, a harmonic voltmeter lying in series with this circuit and such dimensions of L1 and L2 that L2 : L1 = p2 - i, where p; means the ordinal number of the harmonic to be measured. 3. Resonanzfilter nach Anspruch i zur Messung des Oberwellenstromes, gekennzeichnet durch eine Parallelschaltung einer Kapazität C2 mit einer gegebenenfalls veränderbaren Induktivität L3 und Abstimmung 'beider auf die Oberwelle, eine dazu in Reihe liegende Kapazität C4 und einen diesen Zweipol überbrückenden Ober= wel'lenstrommesser sowie eine derartige Dimensionierung von C4 und C2, daß C4 : C2 = p2 - i ist. 3. Resonance filter according to claim i for measuring the harmonic current, characterized by a parallel connection of a capacitance C2 with an optionally changeable inductance L3 and matching 'both to the harmonic, a capacitance C4 in series and a two-pole bridging upper = wel'lenstrommesser as well such a dimensioning of C4 and C2 that C4 : C2 = p2 - i. 4. Resonanzfilter nach Anspruch i bis 3, da-,durch .gekennzeichnet, @daß mit der Korrekturabstimmung .bei Abweichungen der Grundwellenfrequenz durch dasselbe Abstimmglied zugleich auch die Abstimmung der mit der Grundwelle veränderten Oberwelle erfolgt. 4. Resonance filter after Claims i to 3, characterized by, @ that with the corrective vote .bei Deviations of the fundamental wave frequency by the same tuning element at the same time also the The harmonic changed with the fundamental wave is coordinated. 5. Auf die Messung von Oberwellen verschiedener Ordnungszahlen umschaltbare Resonanzfilter nach Anspruch i, 2 und- 4, gekennzeichnet durch Aden gleichen veränderbaren Kondensator zur Korrekturabstimmung für alle Oberwellenmessungen. 5. On the measurement Resonance filter according to claim which can be switched over by harmonics of different ordinal numbers i, 2 and -4, characterized by A the same variable capacitor for corrective tuning for all harmonic measurements. 6. Resonanzfilter nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Parallelschaltung aus einem Festkondensator und dem veränderbaren Kondensator für die Messung der Oberwellen niedrigster Ordnungszahl und zur Messung von Oberwellen höherer Ordnungszahl durch eine Parallelschaltung des veränderbaren Kondensators zu einem von zwei Reihenkondensatoren solcher Bemessung, @daß die Gesamtkapazität den zur Messung der betreffenden Oberwelle erforderlichen Wert hat und der Abstimmeinluß des veränderbaren Kondensators auf die Gesamtkapazität bei allen wählbaren Oberwellen gleichbleibt. Angezogene Druckschriften: Dr. R. F e 1 d t k e 11 e r, »Einführung in die Siebsch:altungstheorie«, Hirzel-Verlag, 1939, S. 26/7.6. resonance filter according to claim 5, characterized by a parallel connection of a fixed capacitor and the variable capacitor for the measurement of the harmonics of the lowest atomic number and for the measurement of harmonics higher ordinal number through a parallel connection of the variable capacitor to one of two series capacitors such that the total capacitance has the value required to measure the relevant harmonic and the tuning influence of the variable capacitor to the total capacitance for all selectable harmonics remains the same. Printed publications: Dr. R. F e 1 d t k e 11 e r, »Introduction in die Siebsch: age theory ", Hirzel-Verlag, 1939, pp. 26/7.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0013223A1 (en) * 1978-12-29 1980-07-09 Thomson-Csf Harmonics filtration device for a radio transmitter

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EP0013223A1 (en) * 1978-12-29 1980-07-09 Thomson-Csf Harmonics filtration device for a radio transmitter

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