DE892308C

DE892308C - Schaltungsanordnung zur selbsttaetigen Anzeige der Groesse von Wechselstromwiderstaenden nach Betrag und Phase

Info

Publication number: DE892308C
Application number: DEA7832D
Authority: DE
Inventors: Berthold Dipl-Ing Ehlermann
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1944-02-29
Filing date: 1944-02-29
Publication date: 1953-10-05

Description

Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Anzeige der Größe von Wechselstromwiderständen nach Betrag und Phase In der Fernmddetechnik sind bereits Schaltungsanordnungen zur Messung der Größe von Wechselstromwiderständen nach Betrag und Phase bekannt.
Bei diesen handelt es sich entweder um Brückenschaltungen oder um Schaltungen, die nach dem Prinzip des Dreispannungsverfahrens arbeiten. Bei den Brückenschaltungen ist es bekannt, für den selbsttätigen Abgleich elektromechanisch gesteuerte Abgleichelemente zu verwenden, deren Stellung die gesuchte Meßgröße anzeigt. Diese elektromechanische Steuerung bedingt bekanntlich einen verhältnismäßig hohen Aufwand.
Die Erfindung, die diesen Nachteil vermeidet und einen wesentlich geringeren Aufwand erfordert, beruht grundsätzlich auf dem erwähnten Dreispannungsverfahren, bei dem bekanntlich aus der Spannung am Meßobjekt, der Spannung am Vergleichswiderstand und der vektoriellen Summe dieser beiden Spannungen der Betrag und die Phase des Meßobjektes errechnet werden.
Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Anzeige der Größe von Wechselstromwiderständen nach Betrag und Phase, die nach dem Dreispannungsverfahren arbeitet. Erfindungsgemäß werden zur Bestimmung des Phasenwinkels die Spannungen am Meßobjekt bzw. am Vergleichswiderstand über zwei Verstärker, deren Ausgangsspannungen selbsttätig auf den gleichen Betrag konstant gehalten werden, einem im Winkelmaß geeichten Spannungsmesser zugeführt, der die Summe oder Differenz der beiden Spannungen mißt.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Der zu messende Widerstand # liegt in Reihe mit einem bekannten Vergleichswiderstand R in einem Wechselstromkreis, der einen Strom i führt, der sich während der Messung nicht ändert. Der Betrag des Widerstandes # wird in bekannter Weise dadurch zur Anzeige gebracht, daß die Spannung am Meßobjekt mittels eines Spannungsmessers V1 gemessen wird, der durch Umschaltung auf den erforderlichenfalls in Stufen veränderbaren Vergleichswiderstand B in Widerstandswerten geeicht wird.
Zwecks Anzeige des Phasenwinkels des Meßobjektes werden die Spannung am Widerstand # und die am Vergleichswiderstand R über zwei Verstärker S, bzw.
S2, die selbsttätig auf die gleiche Ausgangsspannung konstant gehalten werden, einem zweiten Spannungsmesser V2 zugeführt. Die Konstanthaltung der Ausgangsspannungen der Verstärker kann in bekannter Weise entweder durch eine Pegelregelschaltung bewirkt werden oder dadurch, daß die Verstärker mit einer amplitudenabhängigen Gegenkopplung ausgerüstet werden. Im letzteren Falle kann beispielsweise im Gegenkopplungsweg eine Brücke mit je einer Glühlampe in zwei gegenüberliegenden Brückenzweigen Verwendung finden.
Die Ausgangsspannungen der Verstärker S, und S2, die keine oder gleiche zusätzliche Phasendrehungen zwischen ihrer Ein- und Ausgangsspannung hervorrufen dürfen, werden im Spannungsmesser V2 addiert.
Die von diesem angezeigte Spannung stellt ein Maß für den Phasenwinkel des Meßobjektes dar, wie sich aus folgender Betrachtung ergibt: U#' = i|#|(cos ## + j sin ##) UR' = i|R|(cos #R + j sin #R).
Die Verstärkung der Verstärker S, und S2 wird so eingestellt, daß hinter denVerstärkern |#3| = |##|, und damit.die Summe der Spannungen U# = U# + UR = k[cos ## + cos #R + j (sin ## + sin #R)].
Der Spannungsmesser V2 zeigt nur den Betrag an: |U#| = k # (cos ## + cos #R)² + (sin ## + sin #R)² |U#| = k # 2 [1 + cos (## - #R)]; 2 k cos # setzt man ## - #R = # , so wird |U#| = .
2 Der Spannungsmesser V2 kann also direkt in der Phasenwinkeldifferenz zwischen den Widerständen |#| ### und |R| et ## geeicht werden. Polt man eine der beiden Spannungen um, so wird U# = U# - UR = k [cos ## - cos#R + j (sin## - sin#R)] 2 k sin # und |U#| = .
2 Diese Beziehung ist für Winkeldifferenzen von nahezu 0° besonders geeignet, da sin #/2 = #/2 ist. Die Spannung ist also zwar klein, aber annähernd proportional #, so daß man einen guten Skalenverlauf bekommt. Gegebenenfalls muß die Spannung noch verstärkt werden.
Umgekehrt liegen die Verhältnisse für annähernd I80° Winkeldifferenz. Hier wird - ~~ 2 2 Für den Fall einer Winkeldifferenz von etwa 90° erhält man nur ein Drittel der prozentualen Winkeländerung als Änderung der Spannung T und wird dieses Gebiet daher vermeiden.
Besonders günstig ist es, Widerstände mit einer Winkeldifferenz von annähernd 0° oder 1800 miteinander zu vergleichen. Man wird daher beispielsweise eine Selbstinduktion mit Vorteil mit einem verlustarmen Kondensator vergleichen. Da sich in diesem Fall zwei gleich große Spannungen bis auf kleine Beträge kompensieren, kommt es sehr auf die Konstanz der beiden Spannungen an. Man wird daher die Regelung möglichst empfindlich bzw. die Gegenkopplung möglichst groß wählen.
Eine Vereinfachung der Schaltung läßt sich dadurch erreichen, daß man den Strom i und den Vergleichswiderstand R konstant hält. In diesem Falle braucht der Verstärker S, nicht selbstregelnd zu sein; er kann gegebenenfalls weggelassen werden, wenn die nunmehr konstante Spannung i R die erforderliche Größe hat.
Dabei wird zweckmäßig der umschaltbare Spannungsmesser V1 dazu benutzt, mit Hilfe des konstanten Vergleichswiderstandes R den Strom i auf Konstanz und Eichwert zu kontrollieren.
Durch entsprechende Wahl des Vergleichswiderstandes R, des Stromes i sowie der Verstärkungsgrade der Verstärker S, und S2 können die Meßbereiche der Schaltungsanordnung entsprechend den jeweiligen Erfordernissen gewählt werden.

Claims

PATENTANSPRUCH: Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Anzeige der Größe von Wechselstromwiderständen nach Betrag und Phase, die nach dem Dreispannungsverfahren arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Phasenwinkels (#) die Spannungen (U#' bzw. UR') am Meßobjekt (i3) bzw. am Vergleichswiderstand () über zwei Verstärker (S, bzw. S2), deren Ausgangsspannungen (U# bzw.

UR) selbsttätig auf den gleichen Betrag konstant gehalten werden, einem in Winkelmaß geeichten Spannungsmesser (V2) zugeführt sind, der die Summe oder Differenz der beiden Spannungen mißt.