NO146113B - Innstillbart dempningskorreksjonsledd utfoert som elektrisk firepol - Google Patents

Abstract

Innstillbart dempningskorreksjonsledd utført som elektrisk firepol.

Description

Oppfinnelsen angår et innstillbart dempningskorreksjons-

ledd som er utformet som firepol, og hvor en ledning på referansepotensial er gjennomkoblet direkte fra en inngangs-

klemme til en utgangsklemme, og som består av en differensialtransformator og minst én differensialkondensator hvis

statorer er koblet parallelt med inngangstilslutningene, og hvis rotor etterfølges av en spole og en motstand.

Dempningskorreksjonsledd av den angitte art lar seg inn-stille kontaktløst og trinnløst og kan f.eks. utnyttes i bærefre-kvenssystemer. Med disse korreksjonsledd er det mulig via en grunndempning å oppnå dempningsutslag med positivt eller negativt fortegn ved en frekvens som kan foreskrives, slik at forløpet av dem<p>ningen som funksjon av frekvensen i enkleste tilfelle antar en resonansartet karakter. Sliktdempningskorreksjonsledd er f.eks. kjent fra DT-PS

1 805 461 i en utførelse hvor der anvendes ohmske spenningsdelere,

noe som fører til en relativt høy grunndempning og ikke gir noen oversetningsmulighet for den amplitudeformende impedans. I andre likeledes kjente koblinger som f.eks. er beskrevet i DOS 25 12 459,

DOS 25 12 805 og DOS 25 33 553, benyttes transformatorer parallell-koblet med spenningskilden. I praksis er det nødvendig å drive slike koblinger mellom endelige driftsmotstandsverdier, og på grunn av inngangs-tverrtransformatorene blir da overføringsmuligheten f.eks. i retning mot lave frekvenser - betinget ved den endelige tverrinduk-tivitet - innskrenket, da der ved f = 0 opptrer en dempningspol. Videre ligger alle kapasitive tverrimpedanser som opptrer ved midtstilling-

en av differensialkondensatorene, såvel som parasitære elementer som f.eks. viklingskapasiteter, på inngangssiden og lar seg derfor ikke kompensere over et så bredt bånd.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å gi anvisning på koblinger for kontaktløst innstillbare dempningskorreksjonsledd, hvor overføringsfrekvensområdet er undergittt minst mulig innskrenk-ninger og også kompensasjonen av parasitære elementer kan skje over et mest mulig bredt bånd.

Med utgangspunkt i et innstillbart dempningskorreksjons-

ledd av den innledningsvis angitte art blir denne oppgave ifølge

oppfinnelsen løst ved at differensialtransformatoren ligger i firepolens langsgren, at differensialkondensatorens rotor via spolen resp. motstanden eller direkte er koblet til et uttak på differensialtransformatoren, -eller at en ytterligere dif-ferensialkondensators statorer er tilkoblet i utgangstverrgrenen enten i tillegg til eller istedenfor statorene i inngangstverrgrenen, og at der fra et ytterligere uttak på differensialtransformatoren er koblet en motstand til den gjennomgående ledning.

Gunstige utformninger er angitt i underkravene.

Når det gjelder teknikkens stadium, skal det for full-stendighets skyld nevnes at der i DE-AS 11 83 955, fig. 7 er henvist til anvendelsen av en differensialkondensator ved et innstillbart dempningskorreksjonsledd. Imidlertid dreier det seg der ikke om en kobling av den innledningsvis angitte art, spesielt idet rotoren ligger på referansepotensial,

altså ikke på jordpotensialen. Videre forekommer der ved koblingen ifølge patentskriftet differensialtransformatorer

som ligger i langsgrenene, men disse differensialtransformatorers sammenknytning med andre koblingselementer skjer på en helt annen måte enn ved den foreliggende oppfinnelsesgjenstand.

I en stor sett tilsvarende stilling kommer koblinger

som er kjent fra DE-OS 20 61 119-. Dette skrift beskriver frek-vensavhengige amplitudekorreksjonsledd som består av et mot-standsnettverk i L- eller T-form, og hvor motstandene i langs-eller tverrgrenen er shuntet med en serieresonanskrets. Også

her blir der riktignok henvist til anvendelsen av differensialkondensatorer, men disse ligger i koblingens langsgrener.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli nærmere belyst ved utførelseseksempler.

Fig. 1 viser grunnkoblingen for et korreksjonsledd tillike

med det tilhørende dempningsforløp.

Fig. 2 viser et erstatningskoblingsskjerna til fig. 1 samt tilhørende dempningsforløp for en innstillingsparameteroi=1 for differensialkondensatoren, og et vinningstallforhold w^=W2=w/2 for differensialtransformatoren. Fig. 3 er et erstatningsskjema for koblingen på fig. 1, for et innstillingsparameter o( =0 for differensial-dreiekondensatoren og w^=W2=w/2 som vindingstallforhold for differensialtransformatoren. Fig. 4 viser en dempnings-korreksjonskobling hvormed der kan frembringes flere dempningsutslag over en grunndempning aQ. Fig. 5 viser en ytterligere kobling i henhold til oppfinnelsen tillike med det tilhørende dempningsforløp. Fig. 6 viser en erstatningskobling til koblingen på fig. 5 for en innstillingsparameter. <A=Q for dif f erensialkondensatoren . Fig. 7 viser en erstatningskobling for en innstillings<p>ara-meterø£=l for differensialkondensatoren. Den kobling som er vist på fig. 1, er utført som en elektrisk firepol, hvor den ene inngangsklemme og en utgangsklemme er direkte forbundet via en ledning 1 som går rett igjennom. Denne ledning kan f.eks. ligge på referansepotensial som tilkjennegitt ved godspotensialtegnet på fig. 1. En inngangsklemme og en utgangsklemme som ikke ligger på referansepotensial, er betegnet med henholdsvis E og A. I koblingens langsgren ligger en differensialtransformator 2 med samlet vindingstall w. En første delvikling, som tjener til im-pedanstransformasjon, har vindingstall , en annen delvikling, som kan anvendes til innstilling av grunndempningen ,har vindingstall w,,, og en resterende tredje delvikling mellom disse to uttak har vindingstall w-w^-w^. I inngangstverrgrenen ligger en differensial-dreie-. kondensator 3, bestående av to statorer 4 og 5 og en rotor 6. Statorene 4 og 5 er forbundet henholdsvis med inngangsklemmen E og med den gjennomgående ledning 1. Fra rotoren 6 fører en impedanskobling, bestående av en spole Lq og en motstand Rq, til det første uttak w,

på differensialtransformatoren 2. Det er dog ikke tvingende nødvendig å ha induktiviteten Lq og motstanden Rq i koblingen, det vil si at de også kan anta verdien 0. Har induktiviteten Lq verdien 0, oppstår der en innstillbar stigende eller fallende skråning av dempningsforløpet over grunndempningen. Fra uttaket på differensialtransformatoren er en motstand R^ koblet til den gjennomgående ledning L.

Ved koblingen på fig. 1 er det i første omgang tenkt på å mate den ved inngangen E fra en spenningskilde Uq med indre motstand RE=0,la den arbeide på en motstand RA ved utgangen A, og betrakte spenningsdempningen a^=ln | U0/UA| • Men man kunne like godt benytte en matning ved A fra en strømkilde I med indre motstand R^, kortslut-te ved E og betrakte strømdempningen aI=ln| Iq/1^. | son> ifølge nett-verkteoriens repositetsregel er lik spenningsdempningen a^. Annerled-es uttrykt behøver differensial-dreiekondensatoren 3 i koblingen på fig. 1 ikke nødvendigvis å ligge i inngangstverrgrenen, men kan og-så være koblet i utgangstverrgrenen, altså mellom klemmen A og led-ningen 1. På den annen side er det imidlertid også mulig å bytte om spenningskilde (strømkilde) og avslutningsmotstand(noe som uten videre kan innses for ekstremhøyden ut fra fig. 2 og 3 (symmetri av erstatningskoblingene). Dessuten er det også av interesse å avslutte koblingen på begge sider med ohmske motstander med samme eller også forskjellig verdi og betrakte driftsdempningsfunksjonen. Denne skiller seg fra spennings- eller strømdempningsfunksjonen prinsipielt ved et ekstra nullsted og en ekstra pol på P-planets negativt-reelle akse. som i det vesentlige forårsaker en kompenserbar skråning av grunndempningen. En vending av firepolen er som bekjent også i dette tilfelle uten innflydelse, så det i det følgende ikke behøves å sondre mellom disse forskjellige driftstilfeller.

På fig. 1 er også det prinsipielle forløp på dempningen a som funksjon av frekvensen f inntegnet, nemlig for de to grensetil-feller av differensial-dreiekondensatorens stilling med parameter-verdieneo(=l og ø(=0. Grunndempningen er betegnet med a^ og det opp-nåelige dempningsutslag med^+ og A.a_ • N^r ^ et gjelder dif f erensial-dreiekondensatoren 3, er dessuten kapasitetsverdiene C-e(resp. C( l- c() for statorene henholdsvis 4 og 5 inntegnet, og ved en parameter-verdio(=l står rotoren 6 således fullstendig overfor statoren 4, mens rotoren 6 ved en parameterverdioC=0 står fullstendig overfor statoren 5.

Til belysning av forholdet viser fig. 2 og 3 de elektriske erstatningskoblingsskjemaer, nemlig for de to grensestillinger henholdsvis o(=l og o(=0. For enkelhets skyld er det her forutsatt at de to uttakspunkter w, og w ? på fig. 2 faller sammen i midten av vikling-en, altså at vindingstallene = w2 = w/2. Dette spesialtilfelle lar seg også uten videre anvende i praksis og har den fordel at bare ett uttak behøver å føres ut fra differensialtransformatoren 2. I erstat-ningsskjemaene er samme henvisningsbetegnelser som på fig. 1 benyttet for deler med samme funksjon. Fig. 2 viser di fferensial-dreiekondensatorens kapasitet C forbundet med inngangsklemmen E, mens fig. 3 viser den forbundet med den gjennomgående ledning 1. Erstatningsskjemaet på fig. 2 gir et shuntet II-ledd, hvis koblingselement-verdier er inn-ført direkte på tegningen. Erstatningsskjemaet på fig. 3, hvor ele-mentverdiene likeledes er innført på tegningen, leverer en firepolkobling som har en impedans-topol i langsgrenen, og ved hvis utgang der opptrer en faseinversjon, vist ved et ledningskryss. Fig. 2 viser at der ved stilling oi=l av differensial-dreiekondensatoren i koblingen på fig. 1 oppstår et positivt dempningsutslag/^a+ som har sitt minimum ved den elektriske vinkelhastighet ^ q=\ JT/ i7^ C^. Forholdet mellom motstanden R, og avslutningsmotstanden RA bestemmer grunndempningen a^, motstandsforholdet Rq/R^ bestemmer sammen med R-j./RA amplituden, og Lq/R^Cq bestemmer sammen med de to motstandsforhold bredden av dempningspukkelen. Alle tre bestemmende elementer kan således velges fritt med hensyn til grenser.Korreksjons-firepolen er minimalfaset resp. allpasSholdig alt efter om man velger R0> R-L eller Ro< R^. Ved Rq=R-^ blir amplituden av dempningsutslaget ^a+(«/0)=a? .

Fig. 3 viser det tilsvarende negative dempningsutslag

&a_ ved stilling <=0 av di fferensial-dreiekondensatoren. Også for dettes amplitude og bredde er de ovennevnte iirpedansforhold bestemmende. Men da denne kobling stadig er minimalfaset, skjer der under dreining av differensial-dreiekondensatoren mellom endestillingene (X. =1 og o(=0 en overgang fra positivt til negativt dempningsutslag bare i tilfellet RQ>. ved monoton minskning. I tilfellet Rq^R-j^ ville amplituden av det positive dempningsutslag først stige videre til*» og først derefter avta. I dette tilfelle kunne man gi avkall på å passere området med høye<< -verdier dersom man kunne koble en tilsvarende fast kondensator paralllelt mellom stator 5 og rotor 6.

Hvis man som antydet på fig. 1 gjør bruk av mulighetene for oversetning ved di fferensialtransformatoren 2.d.v.s.

og w27^w/2, har man fått meget verdifulle spillerom med hensyn til dimensjonering, hvorved det blir mulig å anvende f.eks. enhetlige eller bedre tilgjengelige differensialkondensatorer. Ut fra fig. 1 kan man også se den store bredtbåndkarakter av denne kobling, da der selv ved endelig induktivitet av differensialtransformatoren 2 i tilfe let av gjennomkobling forblir opprettholdt en konstant dempning aQ frem til frekvensen f=0.

En korreksjonsanordning hvormed det er mulig å frembringe såkalte dempningspukkler ved flere frekvenser, er vist på fig. 4.

Som eksempel blir der via den langskoblede differensialtransformator 2 anordnet seks seriekretser hver bestående av en induktivitet <L>Qy, en differensialkondensator C^y og opptil tre ohmske motstander RqV' resp. R2 til R-^. Ut fra dette ser man også lett at det blir mulig å fordele parasitære forstyrrelser som f.eks. jordkapasiteter og de under drift med endelige avslutnjngsmotstanderR E og R Auunngåe-lige impedansforstyrrelser ved midtstillingen av di fferensialkonden-satoren jevnt på inn- og utgang henholdsvis E og A og dermed redu-sere deres forstyrrende.- virkninger.

Koblingen på fig. 4 utgjør en djrekte videre utvikling av koblingen på fig. 1, og de]er med samme funksjon er her igjen forsynt med samme henvisningsbetegnelser, så de forklaringer som ble gitt med hensyn til fig. 1 til 3, gjelder analogt også i dette tilfelle.

På'fig. 4 er bare de impedanskoblinger som ligger ved ut-takene på differensialtranformatoren 2, forsynt med en fortløpende tallindeks. Videre kan det ses at der mellom statorene og de enkelte differensial-dreiekondensatorér C. til Cg samt deres respektive til-slutningspunkter E' resp. A' resp. 1 kan være koblet motstander R2 til R13 i tillegg. Som allerede nevnt tidligere er utførelsesformen på fig. 4 gunstig fordi de enkelte impedans-topoler på differensial-dreiekondensatorenes statorside kan.være vilkårlig fordelt på inngang og utgang.

Alle korreksjonsleddkoblinger som kan sammenlignes med den foreliggende og har Vært kjent tidligere, -har forskjellige båndbredder ved de to ekstreme utslagAa+ ogAa_.

Enda en betraktelig fordel ved koblingen på fig. 4 består nå i at' der takket være oversetningen av impedans-topolene ved de utstående uttak E' og A' på differensialtransformatoren 2 fås en ekstra frihetsgrad hvorved det blir mulig å tilpasse båndbredden av de to utslagAa+ ogAa_ til hverandre. Denne viktige egenskap lar seg selvsagt også overføre på koblingene på fig. 1 og fig. 5 ved bruk av et tilsvarende uttak på differensialtransformatoren 2.

Som likeledes vist på fig. 4 kan der eventuelt være innskutt en ytterligere impedans ZKE resp. ZRA i inngangs- og/eller utgangs-grenen for motstandskorreksjonen. Til dette formål kommer en ohmsk motstand eller også et topol-nettverk av spole og motstand i betrakt-ning .

En ytterligere utformning av oppfinnelsesgjenstanden er vist på fig. 5 med tilhørende elektriske erstatningskoblinger på fig. 6 og 7. Også i koblingen på fig. 5 er deler med samme funksjon forsynt med samme betegnelser som på fig. 1. Til forskjell fra koblingen på fig. 1 er der imidlertid koblet en motstand R'^ parallelt med differensialtransformatoren 2 i langsgrenen. Motstanden R^ behøv-er ikke nødvendigvis å inneholdes i tverrgrenen, men kan godt anta verdien co . I erstatningskoblingene er det for innstillingspara-metreneo£=0 (fig.6) resp.°(=l (fig.7) vist at ekstremutsvingene og-så kommer istand uten . Analogt med fig. 2 og 3 er koblingselement-verdiene også direkte inntegnet i de elektriske erstatningsskjemaer på fig. 6 og 7. For parameteren<^-=0 fås et T-ledd med forskjellig store motstander i langsgrenene og en impedans-topol i tverrgrenen. Erstatningskoblingen på fig. 7 representerer en firepolkobling med en impedans-topol i langsgrenen. Også forløpet av dempningskurvene er vist skjematisk på fig. 5 og 7 for parametrene o!.=0 og oC=l •

Fig. 6 viser et ekstremt utslag .Åa+ for koblingen på fig. 5. Som det ses, opptrer det her vedoC=0 og ikke ved oC =1 som i koblingen på fig. 1, da den negative erstatningsmotstand her ligger i serie med Rq. Minimalfasekarakter fås når Rq^" Rj<1>/^.

Den tilsvarende inversjon av forholdene i koblingen på fig. 1 opptrer ved dempningsutslaget Aa_ i dasher må være lik 1 og ikke lik 0, slik som vist på fig.7.

Claims (9)

1. Innstillbart dempningskorreksjonsledd som er utformet som firepol, og hvor en ledning på referansepotensial er gjennomkoblet direkte fra en inngangsklemme til en utgangsklemme, og som består av en differensialtransformator og minst én differensialkondensator hvis statorer er koblet parallelt med inngangstilslutningene, og hvis rotor etterfølges av en spole og en motstand, karakterisert ved at differensialtransformatoren (2) ligger i firepolens langsgren (E,A), at differensialkondensatorens (3) rotor via spolen (LQ) resp. motstanden (RQ) eller direkte er koblet til et uttak (w-^) på differensialtransformatoren (2), eller at en ytterligere dif-ferensialkondensators (Cq^ - CQ6^ statorer er tilkoblet i utgangstverrgrenen enten i tillegg til eller istedenfor statorene (4, 5) i inngangstverrgrenen, og at der fra et ytterligere uttak (w2) på differensialtransformatoren (2) er koblet en motstand (R^) til den gjennomgående ledning (1).

2. Korreksjonsledd som angitt i krav 1,karakterisert ved at de to uttak (w^, w2) faller sammen.

3. Korreksjonsledd som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at differensialtransformatorens (2) delviklinger (w^, w2) har samme vindingstall.

4. Korreksjonsledd som angitt i krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at motstanden (Rq) i differensialkondensatorens rotorgren (6) har verdien null.

5. Korreksjonsledd som angitt et av kravene 1-4, karakterisert ved at der parallelt med differensial-transf ormatoren (2) er koblet en ytterligere motstand (R^').

6. Korreksjonsledd som angitt i krav 5, karakterisert ved at motstanden (R^) mellom differensialtransformatoren (2) og den gjennomgående ledning (1) har verdien uendelig.

7. Korreksjonsledd som angitt i et av kravene 1-6, karakterisert ved at der til forskjellige uttak på differensialtransformatoren (2) er koblet flere impedanskoblinger som hver setter seg sammen av en dif f erensialkondensator, en spole (f.eks. Lq-^ coi' <L>04' <C>04^ og eventuelt tre motstander (f.eks. RQ1# R2, R3).

8. Korreksjonsledd som angitt i et av kravene 1-7, karakterisert ved at inngangen (E) og utgangen (A) selv ligger ved et uttak på differensialtransformatoren (2) (fig. 4).

9. Korreksjonsledd som angitt i et av kravene 1-8, karakterisert ved at der i inngangs- og/eller i utgangstverrgrenen er koblet ytterligere impedanser ZV7V) j\hj ISA bestående av en ohmsk motstand eller en seriekobling av en ohmsk motstand og en spole.