DE1170058B - Schaltung fuer Phasenverschiebung in Abhaengigkeit von einer Steuerwechselspannung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES -^W^S PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KI.: H 02 j

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 21 d2- 42/01

V 17847 VIII b / 21 d2

8. Januar 1960

14. Mai 1964

Die Erfindung betrifft eine Schaltung für Phasenverschiebung in Abhängigkeit von einer Steuerwechselspannung. Für verschiedene Schaltungen in der Industrieelektronik sind Kreise erwünscht, die die Phase mittels einer Wechselspannung gleicher Frequenz um einen größeren Phasenwinkel als ± 90° ohne Zeitverzögerung und Verzerrung verdrehen. Bei den bekannten Schaltungen, wo die Phasenverschiebung entweder durch Änderung der Selbstinduktion oder des Widerstandes geschieht, ist die Phasenverschiebung in der Regel kleiner als ±90° und wird manchmal mit großer Verspätung und Verzerrung erzielt.

So ist eine Schaltung bekannt, mit der die von zwei Hälften der Sekundärwicklung eines Hochfrequenztransformators gelieferten Spannungen, die wegen Unsymmetrie der Wicklungen ungleich sein können, abgeglichen werden können. Die hierzu erforderlichen Phasenverschiebungen halten sich jedoch in engen Grenzen. Größere Verschiebungen sind mit dieser bekannten Schaltung, die zwei hintereinanderliegende Scheinwiderstände aufweist, die so bemessen sind, daß bei Veränderung des Kondensators des einen Scheinwiderstandes sich die Phase der Ausgangsspannung ändert, nicht möglich. Bei einer anderen bekannten Anordnung für die Gittersteuerung elektrischer Gasentladungsstrecken besitzt der Gittertransformator zwei Sekundärwicklungen, denen je ein System aus in Reihe geschalteter Drosselspule, ohmschem Widerstand und Gleichrichter parallel geschaltet ist, wobei die Induktivität der Drosseln unterschiedlich und veränderbar ist, so daß als Steuersignal die in bestimmter Weise an den Widerständen abgenommene Differenzspannung verwendet werden kann. Bei diesen bekannten Einrichtungen wird die Phasenverschiebung also durch eine Änderung der Induktivität erzielt und ist daher entsprechend beschränkt.

Es ist mit ähnlichen Mitteln auch bereits eine Phasenverschiebung von 180° oder mehr erreicht worden, allerdings nur bei Drei- und Mehrphasennetzen. So ist eine Phasenregelschaltung bekannt, die aus einer symmetrischen mehrphasigen Spannungsquelle gespeist wird und bei der zwischen je zwei entsprechend der zyklischen Phasenfolge benachbarten Eingangsklemmen ein fester und ein veränderlicher Blindwiderstand in Reihe geschaltet sind. Die phasenverschobenen Spannungen können an den jeweiligen Verbindungspunkten zwischen den festen und den veränderlichen Blindwiderständen abgenommen werden. Um einen großen Verschiebungswinkel zu erhalten, weist der veränderliche Blindwiderstand Schaltung für Phasenverschiebung in
Abhängigkeit von einer Steuerwechselspannung

Anmelder:

Vyzkumny ustav obräbScich strojü a obräbSni,
ίο ^Prag

Vertreter:

Dipl.-Ing. A. Spreer, Patentanwalt,

Göttingen, Groner Str. 37

Als Erfinder benannt:
Milos Halouska,
Karel Ezr, Prag

Beanspruchte Priorität:

Tschechoslowakei vom 20. Januar 1959 (377) - -

einen festen Kondensator und eine veränderliche Drosselspule auf, deren Blindwiderstand von einem nahezu unendlich großen Wert bis zu kleineren induktiven Werten so verstellbar ist, daß sich ein resultierender Blindwiderstand kapazitiver Art ergibt. Diese bekannte Schaltung führt aber nur bei drei- und mehrphasigen Speisespannungsquellen zum Erfolg.

Um auch bei einer Wechselspannung zu einer über 90° hinausgehenden Phasenverschiebung zu gelangen, sieht die Erfindung vor, daß die Steuerspannung nach Gleichrichtung zwei Diodenschalterpaaren zugeführt wird, die durch eine aus einer Bezugsspannung abgeleitete Hilfsspannung gesteuert werden, wobei je eine Diode der beiden Diodenpaare derart geschaltet ist, daß sie das Steuersignal erst dann durchläßt, wenn die Hilfsspannung eine solche Phase besitzt, daß durch die Diode ein Strom von entgegengesetzter Richtung wie der Strom der Steuerspannung fließt, wodurch am Austritt des Stromkreises eine der Steuerspannung in bezug auf die Amplitude proportionale Spannung entsteht, die von einer mit der Steuerspannung phasengleichen und aus der gleichen Bezugsspannung gebildeten Hilfs-

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spannung subtrahiert einen Spannungsunterschied ergibt, der vektoriell mit einer weiteren, in der Phase um 90° gegenüber der Hilfsspannung verschobenen Spannung zusammengesetzt wird, die am Diagonalzweig einer durch die Steuerspannung betätigten Phasenbrücke entsteht. Mit der neuen Anordnung kann praktisch jede Phasenverschiebung bei einer Wechselspannung ohne wesentliche Verzögerung erhalten werden. Die Schaltung kann unter anderem ten Richtung wie der Strom des Eingangssignals E₀". Bei umgekehrter Polarität des Hilfssignals läßt die Diode D 4 keinen Strom durch, und es kommt somit auch kein Eintrittssignal in den Austritt. Der Kreis wählt also von der gleichgerichteten Spannung entweder nur die ungeraden oder nur die geraden Halbwellen aus, und zwar je nach der Phase der Hilfsspannung Ul.

Die beiden Grundschaltungen gemäß F i g. 2 und 3 mit besonderem Vorteil bei einer Steueranordnung io dienen nun zum Aufbau der erfindungsgemäßen für eine selbsttätige Konturkopier-Fräsmaschine ver- Schaltung, die in F i g. 4 dargestellt ist. Dabei werden

beide SchalterKl und Kl in Fig. 2 durch Schalter nach F i g. 3 ersetzt. Durch verschiedene Phasen der Hilfsspannung erzielt man die erforderliche Spannung E₂ (Fig. 1) der gewünschten Eigenschaften. Die SpannungE₁ (Fig. 1) gewinnt man aus einem weiter unten beschriebenen Potentiometer P, das aus einer gemeinsamen Quelle wie die Steuerspannung E₀' gespeist wird. Die Spannung Ε._λ erzielt man schliefrlieh dadurch, daß man die Steuerspannung um 90° verschiebt.

Die in Fig. 4 gezeigte erfindungsgemäße Schaltung weist im wesentlichen die in F i g. 2 und 3 dargestellten Teilschaltungen auf. Die Steuerspannung E₀'

werden, die immer die gleiche Phase besitzt wie E₁, 25 führt über TR1 einerseits zu zwei Diodenschalter- und gleichzeitig soll eine weitere Spannung E₃ addiert paaren D 3, D 4 und DS, D6, aus denen man den werden, die um 90° gegenüber E₁ verschoben ist. Vektor E₂ gewinnt, andererseits zu einem Phasenver-Nach Zusammensetzung dieser drei Vektoren be- schiebungskreis Rl, Cl und Rl, Cl, in dem man kommt man den resultierenden Vektor E, der gegen- den Spannungsvektor E₃ erzielt. Die Bezugsspanüber E₁ um den Winkel φ verschoben ist. Dieser soll 30 nung E₀, die aus der gleichen Quelle kommt, führt einer Steuerspannung E₀ proportional sein. Es be- einerseits zu einem Potentiometer P, von dem der steht die Aufgabe, die Vektoren E₁, E₂, E₃ zu er- Vektor E₁ abgeleitet wird, andererseits zu einem zielen. Es muß betont werden, daß die Vektoren E₂ Hilfstransformator TR1, dessen Spannung U₂ beide und E₃ der Größe nach der Eingangs-Steuerspan- Diodenschalter steuert. Durch Zusammensetzung von nung E₀ proportional sind, bei deren Verschiebung 35 E₁, E₂, E₃ erzielt man die resultierende Spannung E,

wendet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die

Fig. 1 bis 3 zeigen ein Diagramm und Schaltschemen, welche die Grundlage der erfindungsgemäßen Schaltung erläutern, während

Fig. 4 ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung zeigt.

An dem in Fig. 1 wiedergegebenen Vektordiagramm soll das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip näher erläutert werden. Hiernach soll von einer Spannung E₁ eine Spannung E₂ subtrahiert

um ± 180° sich jedoch E₃ um 180° ändert, während die Phase von E₂ unverändert bleibt.

Es soll nun an Hand der Schaltung gemäß Fig. 2 beschrieben werden, wie die Spannung E₂ erzielt werden kann. Das Eingangssignal E₀' wird der Primärseite eines Transformators TR1 zugeführt, an dessen Sekundärseite ein Zweiweggleichrichter D1, D 2 angeschaltet ist, der das Signal gleichrichtet. Das so gleichgerichtete Signal E₀" ist wie üblich halbsinusförmig und wird zwei Schaltern Kl, Kl zu- geführt. Der Schalter Kl läßt alle ungeraden Halbwellen des gleichgerichteten Signals durch und der Schalter Kl alle geraden Halbwellen. Die Signale beider Schalter werden wieder zusammengeführt, und man erzielt am Ausgang der Schaltung wieder eine Wechselspannung gleicher Form wie am Eingang, die jedoch von der Phase der Eintrittsspannung unabhängig ist. Das Schalten kann entweder mechanisch oder elektrisch ausgeführt werden.

In Fig. 3 ist ein Schalter, wie er für die Erfindung verwendet werden soll, dargestellt. Als Schalter werden hier Dioden D 3, D 4 verwendet, die durch die Spannung eines Hilfstransformators TRl gesteuert werden, der durch eine Spannung E₀ gleicher Frequenz wie die dem Schalter zugeführte Eingangsspannung E₀" gespeist wird. Die Wirkungsweise ist die folgende:

Das gleichgerichteteSignal E₀" kommt zur Diode D 3, welche es durchläßt. Die Diode D 4 ist so geschaltet, daß sie das Signal nicht durchläßt und dessen Durchgang nur dann gestattet, wenn die Hilfsspannung Ul eine solche Phase besitzt, daß durch die Diode D 4 ein Strom fließt, und zwar von einer entgegengesetzweiche man dem Gitter eines Kathodenfolgers zuführt mit einem Transformatorausgang, an dessen Sekundärwicklung man das Ausgangssignal für weitere Anwendung abnehmen kann.

Der beschriebene Kreis wurde als Teil einer Anordnung für selbsttätiges Konturkopieren verwendet, er kann allerdings auch für eine Reihe anderer Anordnungen Verwendung finden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltung für Phasenverschiebung in Abhängigkeit von einer Steuerwechselspannung, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwechselspannung (E₀') nach Gleichrichtung durch zwei Dioden (D 1, D 2) zwei Diodenschalterpaaren zugeführt wird, wobei die letzteren (D 4, D 3 und D 5, D 6) durch eine aus einer Bezugsspannung (E₀) abgeleitete Hilfsspannung (U₂) gesteuert werden und je eine Diode (D 4, D 6) der beiden Diodenpaare (D 3, D 4 und D 5, D 6) derart geschaltet ist, daß sie das Steuersignal erst dann durchläßt, wenn die Hilfsspannung (U₂) eine solche Phase besitzt, daß durch die Diode (D 4, D 6) ein Strom von entgegengesetzter Richtung wie der Strom der Steuerspannung (E₀') fließt, wodurch am Austritt des Stromkreises eine der Steuerspannung in bezug auf die Amplitude proportionale Spannung (E₂) entsteht, die von einer mit der Steuerspannung phasengleichen und aus der gleichen Bezugsspannung (E₀) gebildeten Hilfsspannung (E₁) subtrahiert einen Spannungs-

   unterschied (E₁ bis E₂) ergibt, der vektoriell mit einer weiteren am Diagonalzweig einer durch die Steuerspannung (E₀') betätigten Phasenbrücke (Rl, Cl; Rl, Cl) gewonnenen und in der Phase um 90° gegenüber der Hilfsspannung (E₁) verschobenen Spannung (E₃) zusammengesetzt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 625 974, 676 128, 932,709173,1026 849;
   Raschkowitsch, »Phasenwinkelmodulation«,

   Lpz. (1952);
   Müller, »Phasenregelung für Meßzwecke«

   (1949).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   409 589/176 5.64 © Bundesdruckerei Berlin