DE904442C - Verfahren zur Messung des Phasenunterschieds zweier Wechselspannungen - Google Patents

Verfahren zur Messung des Phasenunterschieds zweier Wechselspannungen

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DE904442C
DE904442C DEK6912D DEK0006912D DE904442C DE 904442 C DE904442 C DE 904442C DE K6912 D DEK6912 D DE K6912D DE K0006912 D DEK0006912 D DE K0006912D DE 904442 C DE904442 C DE 904442C
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pulses
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Expired
Application number
DEK6912D
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Hermann Kimmel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R25/00Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Phase Differences (AREA)

Description

  • Verfahren zur Messung des Phasenunterschieds zweier Wechselspannungen Zur Messung des Phasenunterschieds zweier Wechselspannungen gleicher Frequenz sind verschiedene Meßverfahren bekanntgeworden, die ihrer nicht selbsttätigen oder mehrdeutigen Anzeige oder anderer Nachteile wegen für viele Anwendungszwecke ungeeignet sind. Im folgenden wird ein neuartiges Phasenmeßverfahren be schrieben, daß die Nachteile der bisher bekanntgewordenen Verfahren nicht besitzt und bei einfachem Aufbau und einfacher Wirkungsweise eine selbsttätige Zeigeranzeige des Phasenunterschieds bei 360° Meßbereich ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß werden die beiden Meßwechselspannungen, deren Phasenlage gegeneinander gemessen werden soll, Röhrenverstärkern, die stark übersteuert werden, zugeführt. Aus den im Ausgang der Verstärker entstehenden rechteckförmige Wechselspannungen werden mittels Widerstandskondensatoranordnungen oder ähnlich wirkender Schaltelemente Spannungsimpulse erzeugt, deren gegenseitiger zeitlicher Abstand ein Maß für die Phasenverschiebung ist. Die Impulse werden einer Kippschaltung zugeführt, die vorzugsweise aus zwei in bekannter Anordnung geschalteten gleichstromrückgekoppelten Röhren besteht, wobei die Gitter der Röhren jeweils die von einem übersteuerten Verstärker herrühren, den Impulse erhalten. Die Kippschaltung kippt bei richtiger Ein- stellung dann im Takt der Impulse, wobei die Anodenströme der beiden Rähren ein direktes Maß für die Phasenverschiebung der Me'ßwechselspannungen sind.
  • Abb. I zeigt als Ausführungsbeispiel zur Erftndung eine Schaltanordnung, welche den Zeitpunkt der Nulldurchgänge der beiden Wechselspannungen sehr genau kennzeichnet.
  • Die Abb. 2a bis 2 h dienen zum besseren Verständnis der Vorgänge in der Schaltung Abb. I.
  • An die Klemmen, b (Abb. I) wird die Spannung UI, an die Klemmen c, d die Spannung U2 angelegt. Die Spannungen seien z. B., wie in Abb. 2a und 2e gezeichnet, um 90° gegeneinander phasenverschoben, Sie werden von den Verstärkern V I und V2 verstärkt und gelangen an die Röhren R1 und R2 (Abb. 1). Die Verstärkung dieser Verstärker Vi und V2 ist so groß, daß die Röhren R 1 und R2 selbst bei kleinen Wechselspannungen U1 und U2 stark übersteuert sind. An den Widerständen WI und W2 entstehen deshalb auf bekannte Weise Rechteckspannungen der in Abb. 2b und 2f gezeichneten Form. Die Kondensatorwiderstandsanordnungen CI, W1' bzw. C2, W 2' dienen zur Erzeugung von Stromstößen. weiche den Null durchgängen der Wechselspannungen zeitlich entsprechen, d. h. in dem aus W1, Ci, W1' bzw. W2, C2, W2' bestehenden Stromkreis fließt nur dann Strom, wenn die Größe der an dem Widerstand WI bzw. W2 liegenden Spannung sicll ändert. Dies ist aber, wie Abb. 2b und 2f zeigen, nur zur Zeit der Nulldurchgänge der Fall.
  • Während dieser Zeit entstehen also an den Widerständen W' und W2' kurze Spannungsimpulse verschiedener Polarität, wie sie ähnlich in Abb. 2c und 2g gezeichnet sind.
  • Schaltung Abb. 1 ist nur eine der Ausführungsmöglichkeiten zur Verwirklichung der zeitlichen Kennzeichnung der Null durchgänge. So können z. B. die Röhren R1 und R2 durch Gleichriehter oder Gasentladungsröhren ersetzt werden, oder an Stelle der Widerstandskondensatoranordnungen CI, W1' bzw. C2, W2' können Übertrager oder andere Vorrichtungen zur Erzeugung einer Kennzeichnung der Nulldurchgänge treten.
  • Die in Abb. I gezeigte Art der Kennzeichnung besitzt jedoch besondere Vorteile, weil Idurch die Übersteuerung der Röhren RI und R2 der Zeitpunkt der Nulldurchgänge außerordentlich geau und unabhängig von der Amplitude von UI und U2 markiert wird. Rauch gehen nichtlineare Verzerrungen der Eingangsspannungen auf die Meßgenauigkeit nicht ein.
  • Die Messung der zeitlichen Abstände der Kennzeichnungen der Nulldurchgänge (beim Ausf2hrungsbeispiel Abb. 1), also die Messung der zeitlichen Abstände der Spannungsimpulse, ist bereits anderweitig vorgeschlagen worden. Die bei der Erfindung benutzte Anordnung lehnt sich im Prinzip hieran an.
  • Abb. 3 zeigt als Ausführungsbeispiel hierzu eine Schaltanordnung, mit welcher der zeitliche Abstand der an den Widerständen WI und W2 (Abb. I) liegenden Spannungsimpulse gemessen wird. Schaltung Abb. 3 stellt eine bekannte Röhrenkippschaltung dar. Die Wirkungsweise der Schaltung beim Auftreffen von Impulsen an die Gitter der Röhren R3 und R4 ist kurz folgende: Wird an die Klemmen e, f (Abb. 3) ein kurzer positiver Spannungsimpuls angelegt, so entsteht im Anodenkreis dieser Röhre ein negativer Spannungsimpuls, der an das Gitter der Röhre R4 übertragen wird.
  • Im Anodenkreis der Röhre R 4 entsteht also ein positiver Spannungsimpuls, der wieder zurück an das Gitter der Röhre R 3 gelangt und den ursprünglichen Impuls verstärkt. Der durch den ersten positiven Impuls am Gitter von R 3 eingeleitete Schaltvorgang verstärkt sich so lange, bis durch Übersteuerung einer der beiden Röhren ein stabiler Endzustand der Schaltung erreicht wird.
  • Die Schalning kippt bei Auftreffen von positiven Impulsen auf das Gitter von R3 in die eine Lage. in welcher das Instrument I maximalen Anodenstrom, das Instrument 1' minimalen Anodenstrom anzeigt. In diesem Schaltzustand bleibt die Schaltung so lange liegen, bis auf das Gitter von R 4 ein positiver Impuls gelangt. Dann wiederholt sich der oben beschriebene Vorgang in umgekehrter Folge, so daß das Instrument 1' maximalen Strom und I minimalen Strom anzeigt. Die Schaltung Abb. 3 zeigt also zwei stabile Lagen, in welche sie, geeignete Dimensionierung der Schaltung vorausgesetzt, gelangt, je nachdem an welches Gitter ein positiver Impuls angelegt wird. Der von den Impulsen eingeleitete Schaltvorgang vollzieht sich, wenn die Schaltung Abb. 3 nur mit Schaltelementen reellen Scheinwiderstands aufgebaut wird und wenn geeignete Röhren, z. B. Schirmgitter röhren, verwendet werden, außerordentlich rasch. Werden nun die in Abb. 1 an den Klemmen ef und gh entstehenden positiven Impulse an die Klemmen ef und gh in Abb. 3 angelegt, so daß die von der Wechselspannung UI (Abb. I) herrührenden Nulldurchgangsimpulse an die Röhre R 3 und die von U2 herrührenden Impulse an die Röhre R 4 gelangen, so entstehen rechteckige Anodenstromkurven, die in Abb. 2d und 2 h aufgezeichnet sind. Dabei ist allerdings Vofraussetzung, daß die negativen Impulse (Abb. 2 c und 2g) unterdrückt werden, was z. B. mitGileichrichterschaltungen ohne weiteres erreicht werden kann. Man erkennt aus Abb. 2d und 2h, daß die Länge der schraffierten Stromrechtecke proportional den Impulsabständen (Abb. 2-c und 2g) und soweit proportional der Phasenverschiebung von UI gegen U2 (Abb. 2a und 2e) ist. Wenn die Instrumente I und I' (Abb. 3) Effektivwerte anzeigen und dabei eine lineare Skala besitzen, z. B. Drehspul-instrumente, so können die Grade Ausschlag direkt inlGradePhasenverschiebung geeicht werden.
  • Es entspricht dann z. B. dem maximalen Strom im Instrument I 3660 Phasenversohiebung, dem minimalen Strom 0° Phasenverschiebung. Das Umgekehrte gilt von I'. Die Zwischenwerte können durch lineare Interpolation auf der Instrumentskala angegeben werden. Für den praktischen Ge- brauch der Schaltung Abb. 3 genügt die Anordnung einels Instruments, z. B. von I, da die Instrumente I und 1' dasselbe gegenläufig anzeigen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Messung des Phasenunterschieds zweier Wechselspannungen durch Ermittlung der Zeitpunkte ihrer Nulldurchgänge mittels Strom- bzw. Spannungsimpulse, deren zeitlicher Abstand in einem Zeigerinstrument angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden'Meßwechselspannungen Röhrenverstärker. die dabei stark übersteuert werden, durchlaufen, in deren Ausgang mittels Widerstandskondensatoranordnungen oder ähnlich wirkender Schaltelemente Spannungsimpulse aus den rechteckig verzerrten Meßwechselspannungen erzeugt und einer aus zwei gleichstromrückgekoppelten Röhren bestehenden Kippschaltung zugeführt werden, an deren Röhrengitter die Impulse je eines der beiden übersteuerten Verstärker angelegt werden, derart, daß die Kippschaltung im Takt der Impulse kippt und der Anodenstrom ihrer Röhren ein NIaß für die Phasenverschiebung der Meßwechselspannung ist.
DEK6912D 1939-09-02 1939-09-02 Verfahren zur Messung des Phasenunterschieds zweier Wechselspannungen Expired DE904442C (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1006959B (de) * 1954-09-23 1957-04-25 Deutsche Bundespost Verfahren zur Registrierung von geringen Frequenzunterschieden
DE1014653B (de) * 1954-11-12 1957-08-29 L Outil Rbv Et De La Radio Ind Horizontal-Ablenkschaltung fuer Kathodenstrahl-Kontroll-Oszillographen
DE1271169B (de) * 1964-05-07 1968-06-27 Plessey Co Ltd Frequenz- und Phasenvergleichsanordnung fuer zwei periodische Signale unter Erzeugung von zwei Impulsfolgen

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DE1014653B (de) * 1954-11-12 1957-08-29 L Outil Rbv Et De La Radio Ind Horizontal-Ablenkschaltung fuer Kathodenstrahl-Kontroll-Oszillographen
DE1271169B (de) * 1964-05-07 1968-06-27 Plessey Co Ltd Frequenz- und Phasenvergleichsanordnung fuer zwei periodische Signale unter Erzeugung von zwei Impulsfolgen

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