DEP0055833DA - Verfahren zur Messung von Phasenwinkeln. - Google Patents

Description

Verfahren zur Ilesscmg von χ ht- senwinkeln.

Haufit; ist die Λ a ssnlage zwischen zwei .si»* Scheinur.eeη gleicher Frequenz zu ;(£seu. Tritt diese Aufgabe beisyiels-'f/eise^aechanischen Scnv/in^un^en ?uf _s so können durch geeignete Vorrichtungen die mechanischen Vorg 'age in jlektri ache üpaimun_ßen unl btrcme um^eformt werden. rJoll die .Phasenlage avischen Strom J und Spannung h f-eaesson werden, so lcaini in den Strompreis ein kleiner 'iäorstand eingefügt una die !hase der hieran abfallenaen Spannaiig 'Q2 -'^aider Spannung; ILj Var _i6Iichen werden. All diese i'hasenbeaiohan^cn können demnach erfasst «»erden, wenn es gelinjt, aie i'hasen-Iage zuisehen zwei spannungen au mesren.

Zur i'.essun^ des rhasenwink:e 1 s zwischen zwei Spannungen sind verschiedene Verfahren bekannt gcv,orden. Gibt man die beiden Spannungen auf aie senkrechten Ablenkplatten eines Oszillographen aiit ^Λ Brwun'scher Rchre₉ so erhält man die bekannten LIssajou? sehen Figuren. 3s ist leicht mU^lich, aus diesen Figuren die Gröiie des Phasenwinkel s ungefähr fast aus teilen, dagegen ist die genaue messung des Jhasenwink=Is auf uiese ',/eise nicht la'Jglich. Teiterhin sind Verfahren zur ...le ssting von ?hasenwinfeein mit dil fe von Schv.'inggleichrichtsrn bekannt geworden; durch die Benutsung iEechani s oh-schwinge aier ?eile sind fliese aber ia Frequenzbereich sehr eingeengt.

t./3. 16.9.49

Uxa bei Verfahren zur Messung von i-haseη\^f;iniee 111 eine hoh2 Ibisse Genauigkeit unä einen weiten Frequonabereioh zu erreichen, wird erlinduiignp-em.iss vorgeschlagen, entweder die eine Sparumng an ein Ablenltplatteripaar einer Braun*sehen Röhre zu legem, so dass sich al« ALlenkbild eine Goraue ergibt, odtr zusätzlich, an das ζ•/.'eite senkrecht dazu stehende ^lattenpaar eine um 9o in der !-hase zn der vorgenannten Spannung verschobene gleichgroße Hilfsspannung anzulegen, so dass als Ablenkbild ein Iirais oder sine Ellipse entstehts und die zweite Spannung zur Aufhellung oder Verdunkelung des ^euchtschirmbilaes zu benutzen, so dass die Lage der Aufhellung bsw. Verdunkelung den Phasenwinkel zwischen den beiden Spannungen • oigibt.

Die Abb_e 1 zeigt in schematischer Darstellung beispielsweise eine Schaltung zur Dur ο hi' uhr unj des neuen Verfanrens. Ein bestimmter Teil der Wechselspannung v/ird auf ü^s Ablenkplattenpaar AA der Braun*sehen Röhre gegeben und ah das zweite senkrecht daztt stehende Plattenpiiar BB wird eine um 9q° in der ihase au der Spannung

verschoben© gleichgroße Hilf sspannung Ii^ angelegt. Die Erzeugung dieser Hilfsspannung erfolgt durch das aus dex. Widerstand B und der Kapazität O bestehende RC-Glied. Auf diese Ifeise entsteht als Ablenkfignr ein Kreis«,

Die T.'echse 1 sρannung ^tJ₂ dient zur Aufhellung bzi. Verdunkelung d©s IieachtSchirmbildes* Biese im alIgeoieinen eiamsförraig$ Spaismag «ird vor d-e^a Anlegen an das Braun*sehe Hohr in eine Kurvenform mit steiler Flankei beispielsweise in eine üechtecKkurve umgewandeit* Die Umwandlung eIrfolgt durch Verwendung vorgespannter G-Ieich-* riehter G. Es können für diesen Zweck auch übersteuerte Söhre» benutzt werden»

Auf dem .Leuchtschirm des j3.rs.un' sehen Hob t ψint ein Balbkrais, v;~rgl» \bb. 2. „us der L-.ge des Halb!:j - » * ,fem Koordinatensystem ergäbt üioh dar Phasenwinkel jf zv.i u * t -»* -ilen Spannungen

Uni' Vi2 · la de;u gezeigten .*ual'ahrun Sbeic_i ' χ r Zinke 1 ^

eine 'Jröße von Jo⁰. F_i-Ilb '-.-eil icein genügen,! * * * ·» Mld ergibt, können beide ^pumua ,cn verstärkt werden.

Falls es nicht erforderlich ist, Phasen v-> _» in der Ndhe von 9o oder 27o mit derselben Genauigkeit . i·. j* j ν Hbaulesen₉ lässt sich d- s VarfrJiren. noch vereinfachen. Jjxe ·. 3 zeigt ein Ausfuhrun_c Sbhiis _iJiol der vereinfachten Schaltung. .. it- βjhselspannung wird auf das Ab lenkpl st to np aar aA der >riun' sehen hcTnre gegeben* so dass als Ablenkfitur ein btrieh entJtrht. jie Γ; e chs e 1 sp^nnong U2 νιίχδ. Wiederau; ;.ie vorstehend beschrieben beiä .ielsA*eiss in eine He cht eckspftunan; umgeformt und zur i-aif—he liuiit odor Verdunkeliang einer liaibweile benutzt»

Die Abb_a 4, 5 und 6 zeigen %ie bei diesem Verfahren der χhasenwinkel abgelesen wird. Dia Striehl'ai--e der .*blenkfigur sei 2 r. Ist der .Lhasenwirixel zwischen den L.pannui_gen Lf^ und 0°, so liegt die ^,nf heilung gerade in der JBiidaitte. isei einen Phasenwinkel von beispielsweise 3o° liegt die . .ufiiellung bei r» sin. 3o° = 1

2 r auf der «litt el linie. Mittels der ^inusbezie hung lässt sich aus der Verschiebung der Iiexligkeitskante Jer xhssenwinkel bestimmen.

Diese IZint ilunt_ ist in Abb. 6 darbest -11t.

Das neue Zerf vjren gestattet, auc'< ds kessung von i'hasenwinksln

zviiöcnen sv;ei » echsclspanrnrngen Ts^ <ju ί UV,*- dioao här-4&¥-

nfor ehe» bestimmte* -bef&'(/j ■/^ ~ jfe dt'eje*??

^■aa^ -a-^-c. Frequenz — <*en. Die Frequenz a g-

j'to ^itiν Dj^d'-;—ti'Ji «* λ Ii ΐ InVif'⁰ i ^af3 laufe. , λ vischen den Frequenzen f₁ fle a * Se/f.

und fg B#i*»*eÄfe«Ä .

Bie Abb» 7 aeigt beispielsweise ein Schaltbild zxac Burehfühmaig dieses Verfahrens. Mit Hilfe des Gobblers Ti vd.rd die Frequenz der Spülungen und U₂ gewob'belt. Ee gewoobelte Spaaniaig wird wie darum an das Plattenpaar AA -d«? Braun'sehen Röhre, beispielsweise an die Flatten fur die Vertikalablenkung* gelegt» 14.« zum fohbel» der Frequenz henutste Spaiuiung Uw wird an das sr-dere ELattenpaar BB_y beispielweise an die Platten für die Horizontalablenkung, angeschlossen.

Der Iiclitpunlct bewegt sich da.in in der vertikalen Richtung jait tier jeweiligen Jrequena f entsprechend der Spannung 0"^» Die Amplitude der Spannung •»Ird konstant gehalten. Die Lage des Lichtpunkt tes in der horizontalen Hichtung ist ein Maß für die V.'obbelfrequenz. So lange die Verdunkslung nicht eingeschaltet lot, erscheint dann als Figur auf dem Braun'sehen .Rohr ein Rechteck.

Die Spaönang üg» die nicht konstant zu sein braucht, wird wieder in der vorissehri'ibenen Ifaise in eine bpannung mit steiler Flanke , beispielsweise eine Heehteckspsmiung umgewandelt und zur Aufhellung bzw. Verdunkelung des Bildes benutzt. Je nach der Phasenlage der bpatinungen XS^ und, XJg ^%u einander wir3. ein mehr oder weniger gr&ßer Teil des Rechteckes verdunkelt. .Die ^bb. 8 zeigt beispielsv.eise das Bild des Leuchtscnirmes, wenn der I hase nv«. ink e 1 ^y? » {J⁰ für alle Frequenzen von f₁ = 1oo Hz bis f₂ » 1 ο kHz ist. Die Abb. 9 zeigt beispielsweise das Bild des Jraun' sehen Rohres, wem bei der Jrequens

P Q

von Ioo Kz der Phasenwinkel W , bei der Frequenz von 1ooo Bz der Inasenwinkel jo° und bei der Frequenz von 1o kHz der Phasenwinkel O⁰ betragt» Bie Abhängigkeit der Phasenlage von der Frequenz ist se mit eine.ii Blick zu übersehen.

Allerdings lässt sich nicht ohne weiteres er icarmen in welchem ^ua "'rant en der phasenwinkel liegt. Dollen Phasenwinkel bis 36o° ab ge-

lesen. Vierden,- so lassen Sicla_i die ersten beiden Verfahren kombinieren. Die Spannung •U₁ wird, auf das erste Plattenpaar gegeben, auf das ,zweite Plattenpaar wird eine dazu um. 9o". in der phase. ver» soho.bene .Spannung TJ^ gegeben, die'in der Amplitude wesentlich kleiner' als die Spannung yy ist. An dem vorerwähnten HG-Glied 1st diese¹ Spaniiuhg leicht -abgreifbar» Die Spannung U^ soll nur -, so großsein, dass eine flache Ellipse entsteht., bei. der Vor-und RiiehLauf gerade auseinander liegen, Vgl_e AbbV-Io und 11« Aus der lage der Aufhellung'·';ist-dann der PhasenwinJsel von ό bis 36q° ablesbar*

Claims (4)

1. Patentansprüche.

   1 π Vsyfahrea zur Messung von Phasenwinkela zwischen zwei Spannungen mittels Braun'scher Rehre, dadurch gekennzeichnet, dass entweder die'eine Spanriimi·' an ein-Ablenkplattenpaar der S'ihre gelegt wird ψ so dass sich als. Ablenkhild eine Qerade ergibt/oder zusätzlich an das zweite senkrecht dazu stehende ilattenpaar eine um 9o° in der Phase zu dar vorgenannten'.Spannung Yerschobene gleichgroße AEilf s~ spannung gelegt Viird_j so äas-s als- Ablenkbild ein Kreis oder eine Ellipse entsteht, und die zweite Spannung zur Aufhellung oder Verdunkelung de-s Leuchtschirmbildes dient, so. dass die Lape der Aufhellung: bzw. Verdunkelung den Phasenwinkel zwischen den beiden Spannung.:en angibt»
2. 2. Verfahren, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass .die zweite zur Aufhellung des LeuchtSchirmbildes dienende sinusförmige Spaxmung vor dem anlegen an das Eraun'sehe Rohr' in eine lluxyenf02m mit steiler Flanke, beispielsweise in eine Eechteckkurve·, umgewandelt wird«
3. 3» Verfahren nach den Ansprliclxen 1 und 2» dadurch gekennzeichnet dass' die Uimsandlung der zweiten Spannung durch 'Verwendung übersteuerter Aöhren oder durch vorgespannte Gleichrichter erfolgt.
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch geke ηη—ζ eich net, dass bei zwei gewobbelten Spannungen die eine Spannung an ein' Plattenpaar und die sum '.Vob bein dieser Freouenia benutzte Spannung an das andere llattenpaar gelegt wird, so dass als Ablenkbild ein Eechteck entsteht, während die zweite, gewobbelte Spannung wieder-in' eine }Airve mit steiler Planke umgewändeIt wird und zur Aufhellung