DE2130154A1 - Einrichtung zum Nachbilden mindestens einer Gleichstromgroesse - Google Patents

Description

westinghouse Electric Corporation Erlangen 16. Juni 1971 Pittsburgh, Pa. USA Werner-von-Siemens-Str.

unser Zeichen VPA 71/8316 Ot/Ca

Einrichtung zum Nachbilden mindestens einer Gleichstromgröße

Es wird die Priorität der entsprechenden US-Patentanmeldung Serial 3Jo. 49,310 vom 24. Juni 1970 in Anspruch genommen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Hachbilden mindestens einer Gleichstromgröße durch eine galvanisch getrennte Ausgangsgröße einer primärseitig gleichstromerregten, sättigbaren Transformatoranordnung, der sekundärseitig die nachzubildende Gleichstromgröße zugeführt ist.

So ist es z.B. in Steuereinrichtungen oftmals notwendig, die Erfassung und Anzeige von Gleichströmen vorzunehmen, um eine Strombegrenzung durchführen zu können. In anderen Fällen wird z.B. gefordert, eine elektrische Ausgangsgröße in Abhängigkeit von einer kleinen Steuergleichstromgröße zu steuern, wobei es erwünscht oder gar notwendig ist, die einzelnen elektrischen Größen voneinander galvanisch zu trennen. Diese Forderung hat man bisher durch Gleichstromwandlerschaltungen erfüllt. Dabei ist ein Trans.formatorpaar mit sättigbaren und aufeinander abgestimmten Eisenkernen benutzt, deren Primärwicklungen und deren Sekundärwicklungen jeweils miteinander in Reihe geschaltet sind. Den Primärwicklungen wird ein gleichgerichteter, insbesondere rechteokförmiger Wechselstrom über eine Gleichrichterbrücke mit zugeordnetem Strommesser nur in einer Richtung zugeführt. Den Sekundärwicklungen wird die zu überwachende und nachzubildende Gleichstromgröße zugeleitet. Abhängig von der Größe und der Richtung der Gleichstromgröße gelangt der eine oder andere Transformator vor dem zweiten in Sättigung während der jeweiligen Magnetisierungs- , halbperioden der Transformatoren.

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Auf diese Weise kann nur die Größe der nachzubildenden Gleiehstromgröße im Strommesser erfaßt werden, nicht aber die Stromrichtung. Auch reicht der Bereich der linearen Nachbildung nicht bis zum Nullpunkt der nachzubildenden Gleichstromgröße.

Der eingangs genannten Einrichtung liegt die Aufgabe zugrunde, auch die Richtung der Gleichstromgrößen nachzubilden und die lineare Beziehung auch im Bereich des Nullpunktes zu erhalten.

Die Lösung der Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß ein einziger Transformator mit seinen beiden Primärwicklungen mit einem an eine Erregergleichspannung angeschlossenen selbstgeführten Oszillator verbunden ist und daß der Transformator eine induzierte Steuerwicklung zum Steuern eines Integrators aufweist, dessen Ausgangsgleichspannung sowie eine Bezugsgleichspannung - die gleich der bei fehlender Gleichstromgröße auftretenden Ausgangsgleichspannung ist - einem polaritätsabhängigen Differenzbildner zugeführt ist, so daß die am Ausgang des Differenzbildners auftretende Ausgangsgleichspanitung Xn Polarität und Größe der nachzubildenden Glelchstromgröße entspricht.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele nachfolgend näher erläuterte

fig· t und 4 zeigen zwei Schaltungen nach der Erfindung, Pig. 3 und 5 verschiedene Spannungs- und Stromverläufe und 2 eine Magnetisierungskennlinie.

Der Oszillator RO nach Fig. 1 besteht aus einem Transformator T? mit einem gemeinsamen Eisenkern M für alle Transformatorwicklungen W1 bis W7, der gemäß Fig. 2 eine rechteckförmige symmetrische MagWtisierungskurve aufweisen, deren positive bzw. negative gittigungsinduktion B_g bzw. B^ und deren posi-' tive bzw. lieg tive höohate feldstärke H⁺ bzw. H~ beträgt.

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Die beiden Primärwicklungen W1 und W2 sind mit ihren einen Enden jeweils über eine Diode D1 bzw, D3, dem Kollektor-Emitterkreis eines Transistors Q1 bzw. Q2 sowie einem gemeinsamen Widerstand R2 leitend mit dem Nulleiter G und mit ihren anderen Enden gemeinsam an den positiven Leiter E angeschlossen. Der Leiter E ist mit den Emittern beider Transistoren QI, Q2 über einen Widerstand R3 und eine sperrende Diode D7 verbunden. Die Emitter der beiden Transistoren Q1, Q2 sind mit den Anoden der Dioden DI bzw« D3 jeweils über die Anoden-Sathodenstecker von Dioden D5 bzw. D6 zum Schutz gegen Gegenspannungen verbunden. Die Steuerwicklungen W? und W4 sind mit ihren einen Enden jeweils unmittelbar an die Basis des Transistors Q1 bzw. Q2 und mit ihren anderen Enden über jeweils einen Widerstand R4- bzw. R6 an die Verbindung des Widerstandes R3 mit der Diode D7 angeschlossen. Die Basis jedes Transistors Q1, Q2 ist mit dessen Emitter über je eine Parallelschaltung einer in Sperrichtung beaufschlagten Diode D2 bzw. D4 mit einem Widerstand R1 bzw. R5 verbunden. Eine Sekundärwicklung W6 ist mit einem Gleichstromeingang A und eine Sekundärwicklung W7 mit einem Gleichstromeingang B verbunden. Eine zusätzliche Steuerwicklung W5 ist mit ihrem einen Ende direkt und mit ihrem anderen Ende über einen Spannungsteiler aus zwei Widerständen R7, R8 an den Nulleiter G angeschlossen.

Der Widerstand R8 ist mit einer parallelen, in Sperrichtung beaufschlagten Diode D8 zwischen Basis und Emitter eines Transistors Q3 vom N-P-N-Typ angeschlossen, der mit seinem Kollektor über einen Widerstand R9 an den positiven Leiter E geschaltet und mit dem Eingang P eines Integrators IN verbunden und dessen Ausgang AG mit dem Eingang eines Differenzverstärkers DA verbunden ist. Am Ausgang AH des Differenzverstärkers DA tritt eine Ausgangsgleichspannung auf, die vom Vergleich der Gleichspannung am Ausgang AG mit einer Bezugsgröße REP abhängig ist. Vereinbarungsgemäß sollen alle mit einem Punkt bezeichneten Wicklungsenden gleichzeitig positives Potential haben, was durch entsprechende magnetische Kopplung der auf dem Eisenkern M angeordneten, entsprechenden Wickelsinn aufweisenden Wicklungen W1 bis W7 erreicht wird. '

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Wie nachfolgend noch im einzelnen dargelegt ist, sind die '-■ Transistoren Q1 und Q2 stets gegensinnig gesteuert, d.h. sie sind abwechselnd stromdurchlässig. Bei durchlässigem Transistor Q1 fließt vom Leiter E über die Primärwicklung ¥1, die Diode D1, den Transistor Ql und den Widerstand R2 Strom zum Nulleiter G. In der Steuerwicklung W3 wird dabei eine Basisspannung induziert, die den Transistor Q1 voll in den leitenden Zustand treibt und ihn in diesem Zustand solange hält, bis der Eisenkern M die positive'Sättigungsinduktion B„ hat. Die

in der Steuerwicklung W4 gleichzeitig induzierte negative Basisspannung sperrt den Transistor Q2. Nach Sättigung des Eisenkerns M nimmt die in den Steuerwicklungen W3, W4 indu-

W zierte Spannung auf Null ab. Der Transistor Q1 gelangt dabei in den stromsperrenden Zustand, wodurch die Primärwicklung W1 stromlos wird und der magnetische Fluß im Eisenkern auf die Remanenz zurückgeht. Bei gesperrtem Transistor Q1 fließt vom Leiter E über die Widerstände R3> R4 und die Steuerwicklung ¥4 ein positiver Strom über die Basis-Emitterstrecke des Transistors Q2, den Widerstand R2 zum Nulleiter G, der den Transistor Q2 leitend macht, so daß nun Strom vom Leiter S über die Primärwicklung W2, die Diode D3, den Transistor Q2 und den Widerstand R2 zum Nulleiter G- fließen kann. Dabei ist das nicht gepunktete Ende der Primärwicklung ¥2 positiv und erswingt für das nichtgepunktete Ende der Steuerwicklung W4

t ebenfalls positive Polarität, so daß die Basis des Transistors Q2 positives Potential erhält und dieser voll leitend bleibt. Die schnellsciialtenden Dioden D1 und D3 stellen ein einwandfreies Schalten der Transistoren Q1 und Q2 sicher.

Der Transistor Q2 bleibt solange voll leitend, bis der Eisenkern M die negative Sättigungsinduktion B' erhält, wonach die induzierten Spannungen in den Steuerwicklungen W3, W4 gegen Null gehen. Durch das Sperren des Transistors Q2 wird die Primärwicklung ¥2 entregt, so daß im Eisenkern M nur die Remanenz herrscht. Gleichzeitig fließt nun vom Leiter E über die Widerstände R3, R6, die Steuerwicklung W3, die Basis-Emitterstrecke des Transistors Q1 und den Widerstand R2 ein

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Strom zum Nulleiter G, der den Transistor Q1 leitend macht. In der beschriebenen Weise werden die beiden Transistoren Q1, Q2 abwechselnd gegensinnig gesteuert entsprechend der wechselweisen positiven und negativen Sättigung des Eisenkernes M. Es ist demnach der Transistor Q1 leitend, während der Eisenkern seine Induktion von B· nach B wechselt und der Transistor Q2 ist leitend bei umgekehrter Magnetisierung des Eisenkerns von B_ nach B'.

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Die Änderungsgeschwindigkeit des magnetischen Flusses im Eisenkern M ist dabei direkt abhängig von der der jeweiligen Primärwicklung ¥1 bzw. W2 zugeführten Arbeitsspannung U = E-Uo, wobei E die Spannung zwischen dem Leiter E und dem Nullleiter G und Uo der Spannungsabfall am Widerstand R2 ist. Der Spannungsabfall an den in Durchlaßrichtung stromdurchflossenen 'Halbleiterbauelementen ist dabei vernachlässigt.

Es ist angenommen, daß der Gleichstromeingang B und seine zugehörige Sekundärwicklung WJ außer Betrieb sind. Der Oszillator RO arbeitet wegen der symmetrischen Magnetisierungskennlinie des Eisenkerns M symmetrisch, solange auch die Sekundärwicklung W6 mit ihrem Gleichstromeingang A stromlos ist.

In Fig. 3 sind die einzelnen elektrischen Größen und die Zusammenhänge zwischen ihnen gezeigt.

Fig. 3A zeigt den Spannungsabfall Uo am Widerstand R2 im Zeitabschnitt t bis t-, bei stromloser Sekundärwicklung W6. Die kleinen Spannungsspitzen rühren vom Schalten der Transistoren Q1, Q2 her.

Fig. 3B zeigt die der Primärwicklung W1 bei stromdurchlässigem Transistor Q1 zugeführte Spannung U = E - Uo.

Fig. 30 zeigt die der Primärwicklung W2 bei stromdurchlässigem Transistor Q2 zugeführte Spannung U = E - Uo, wobei die

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Stroinführungszeiten T2 wegen der symmetrischen Magnetisierungskurve des Eisenkerns M gleich !Dt sind.

Fig. 3D zeigt den in der Sekundärwicklung W6 fließenden Strom 16 bei wirksamen G-Ie ich ströme ingang A, der im Zeitabschnitt t₀ bis t.j Hull ist.

Fig. 3E zeigt die in der Steuerwicklung W5 induzierte Wechselspannung mit den Apliduden ί U5 und den Stromführungszeiten = T2 im Zeitabschnitt t bis tj.

Fig. 3F zeigt die Spannung am Kollektor des Transistors Q3 bzw. am Eingang F des Integrators IN.

Nach dem Vorgenannten ist bei durchlässigem Transistor Q1 auch der Transistor Q3 durchlässig, so daß an seinem Kollektor während der Stromführungszeit T1 des Transistors Q1 keine Ausgaiigsspannung auftritt. Dagegen ist der Transistor Q3 sperrend, wenn während der Stromführungszeit T2 der Transistor Q2 dux^olilässig ist, so daß dann an seinem Kollektor etwa die Spannung E auftritt. Die Sperr- und Durchlaßzeiten des Transistors Q2 sind einander gleich bei stromloser Sekundärwicklung ¥6.

Die dem Eingang F zugeführten Spannungsimpulse werden nach Fig. 3F im Integrator IN im Zeitabschnitt t bis t₁ in einen Gleichspannungsmittelwert U1R umgewandelt, dem die Bezugsspannung REF entspricht. Solange die Sekundärwicklung W6 stromlos ist, tritt diese Spannung TJ1R am Ausgang AG auf. Ein Abweichen der Spannung am Ausgang AG von der Spannung U1R zeigt an, daß ein entsprechender Gleichstromeingang A vorhanden ist.

Der Ausgang AG ist mit dem Differenzverstärker DA verbunden, so daß die Spannung des Integrators mit der ebenfalls zugeführten Bezugspannung REF verglichen wird. Wenn beide gleich groß sind, c'amn ist gemäß Fig. 3H am Ausgang AH des Differenz-

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Verstärkers DA keine Ausgangsgleichspannung vorhanden, was für den Zeitabschnitt t_Q bis t^ der Fall ist.

Zusammenfassend gilt, daß bei gleichen Durchlaßzeiten 11 = T2 und damit auch bei gleichen Sperrzeiten für beide Transistoren Q1 und Q2 ein Verhältnis von Impulsdauer zu Impulspause von 1 ί 1 auftritt. Das gilt ebenso für den Transistor Q3. Bei dem Verhältnis 1 : 1 gilt U1R * REF, so daß im Zeitabschnitt t_Q bis t- am Ausgang H des Differenzverstärkers DA keine Ausgangsgleichspannung auftritt.

Im folgenden ist angenommen, daß vom Gleichstromeingang A ein Strom Ig (Fig. 3D) vom Zeitpunkt t„ ab dem gepunkteten Ende der Sekundärwicklung W6 zugeführt wird, der im Eisenkern M gemäß Fig. 2 eine geringere Feldstärke H¹ hervorruft, so daß "bei durchlässigem Transistor Q1 die von der Primärwicklung W1 herrührende Gesamtfeldstärke H=H⁺-H" ist, die den Strom durch den Widerstand R2 so vermindert, daß gemäß Fig. 3A der Spannungsabfall U1 am Widerstand R2 im Zeitabschnitt t₂ bis t, entsprechend kleiner ist.

Wenn dagegen im Zeitabschnitt t* bis t, der Transistor Q2 durchlässig ist, herrscht als Gesamtfeldstärke H = H"" + H', die einen größeren Strom und damit einen höheren Spannungsabfall TJ2 gemäß Fig. 3A im Widerstand R2 hervorruft. Somit ist gemäß Fig. 3B die der Primärwicklung W1 im Zeitabschnitt tp bis t, zugeführte Spannung im Vergleich zum Zeitabschnitt t_Q bis t₁ (kein Gleichstromeingang A) größer, wogegen gemäß Fig. 3C im Zeitabschnitt t* bis t^ die der Primärwicklung W2 zugeführte Spannung E - U2 kleiner als E-Uo ohne wirksamen Gleichstromeingang A ist.

Da die Flußänderungsgeschwindigkeit direkt abhängig von der Spannung an den Primärwicklungen W1 bzw. W2 bei durchlässigem Transistor Q1 bzw. Q2 ist, wird gemäß Fig. 3B die für die Flußänderung von B' nach B_ (Transistor Q1 durchlässig) not-

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wendige Impulsdauer T1A <£ T1 und gemäß Fig. 3C die für die Flußänderung von B nach B· (Trai
tigte Impulsdauer T2A > T2 sein.

Flußänderung von B_e nach B·, (Transistor Q2 durchlässig) benö-

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Gemäß Fig. 3E ist die in der Steuerwicklung W5 induzierte positive Spannung im Zeitabschnitt t₂ bis t~ (T1A) größer als die im längeren Zeitabschnitt t, bis t. (T2A) induzierte negative Spannung.

Dementsprechend wird gemäß Fig. 3F der Transistor Q3 während der Impulsdauer T1A durchlässig und während der Impulsdauer T2A sperrend, so daß im letztgenannten Zustand die Spannung E denTEingang F des Ingetrators IN zugeführt wird. Der dabei gebildete Mittelwert Ü1A > U1R am Ausgang AG wird mit der Bezugsspannung REF = TJ1R im Differenzverstärker DA verglichen. Am Ausgang AH des Differenzverstärkers DA ist im Zeitabschnitt t₂ bis te gemäß Fig. 3H eine positive Gleichspannung UDA = U1A TJ1R, die proportional dem positiven Gleichstromeingang A ist.

Wie leicht einzusehen ist, kehren sich die geschilderten Verhältnisse um, wenn der Strom 16 des Gleichstromeingangs A dem ungepunkteten Ende der Sekundärwicklung ¥6 zugeführt wird, d.h. auch die Polarität der Gleichspannung UDA kehrt sich um, wogegen die lineare Proportionalität erhalten bleibt.

Die Gleichspannung UDA am Ausgang AH des Differenzverstärkers DA kann z.B. zur Anzeige des Iiaststromes einer Gleichstrommaschine, zur Anzeige eines Überstromes durch eine Last oder als Fachbildung eines galvanisch getrennten Stromes nach Größe und Polarität dienen. Der Oszillator RO nach Fig. 1 arbeitet mit zwei galvanisch getrennten, gesonderten Gleichstromeingängen A und B. Es ist daher eine algebraische Addition oder Subtraktion beider Gleichstromeingänge A und B möglich, die entsprechenden Einfluß auf den Ausgang AH des Differenzverstärkers DA haben.

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Es soll z.B. die Differenz aus dem Gleichströmeingang A und dem zehnmal kleineren Gleichstromeingang B nachgebildet werden. In diesem Fall erhält die Sekundärwicklung WZ eine zehnmal größere Windungszahl als die Sekundärwicklung W6. Der Gleichstromeingang A wird dem gepunkteten Ende der Sekundärwicklung W6 zugeführt und der Gleichstromeingang B vom gepunkteten Ende der Sekundärwicklung W7 abgeführt. Bei Gleichgewicht beider Amperewindungen, d.h. A = 10 . B und W7 = 10 · W6, ist der Ausgang AH = 0; bei A > 10 · B wird AH positiv und bei A <10 · B wird AH negativ proportional.

Bei entsprechender Wahl der Windungszahlen beider Sekundärwicklungen W6, W7 können große Ströme mit kleinen Strömen verglichen werden. Auch ist es möglich, zwei unterschiedliche Gleichstromlastkreise A und B z.B. der vorgenannten Bemessung durch den von Null abweichenden Ausgangswert AH auf das jeweilige eingestellte Verhältnis der Ströme zurückzuführen.

In Pig. 4 ist ein geschlossener Stromkreis mit einem Oszillator nach Fig. 1 zum Überwachen des Gleichstromeinganges A der Sekundärwicklung W6 gezeigt. Die Sekundärwicklung W7 wird hierbei statt von einem zweiten Gleichstromeingang B nach Fig. 1 vom Ausgang des Differenzverstärkers DA gespeist.

Der in Fig. 1 nur schematisch angedeutete Integrator IN besteht aus der Reihenschaltung eines Kondensators 01 mit der Parallelschaltung aus einem Widerstand R10 und einer Diode D10, die den Kollektor mit dem Emitter des Transistors Q3 verbindet. Die Verbindung des Kondensators 01 mit dem Widerstand R10 ist als Ausgang AG an die Basis eines Transistors Q4 des Differenzverstärkers DA angeschlossen.

Bei sperrendem Transistor Q3 wird der Kondensator C1 über den Widerstand R9 und die Diode D10 von der Spannung E geladen. Sobald der Transistor Q3 durchlässig wird, kann sich der Kondensator 01 über den Widerstand R10 und den Transistor Q3 entladen.

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Die Widerstände R9, R1O und der Kondensator C1 sind so bemessen, daß während eines bestimmten Arbeitszyklus am Kondensator C1 eine Spannung U1 herrscht. Bei einem Verhältnis 1 : 1 von Impulsdauer und Impulspause des Transistors Q3 und stromloser Sekundärwicklung ¥6 ist die vom Integrator IN gelieferte Spannung gleich der Bezugsspannung U1R gemäß Fig. Bei einem Strom 16 in der Sekundärwicklung W6 vermindert sich die Spannung TJ1 gegenüber der Bezugsspannung U1R entsprechend Größe und Polarität des Stromes 16. Somit lädt sich der Kondensator C1 auf eine höhere Spannung U1A gemäß Fig. 3G auf, wenn der Transistor Q3 während der Zeitabschnitte t₂ bis t,-länger sperrend als durchlässig gesteuert ist.

Im umgekehrten Fall lädt sich der Kondensator C1 nur auf eine niedrigere Spannung als die Bezugsspannung REF = U1E auf.

Der Differenzverstärker DA hat außer dem Transistor Q4 einen Transistor Q5, deren Emitter über einen gemeinsamen Widerstand R11 an den Nulleiter G angeschlossen sind. Der Kollektor jedes der beiden Transistoren Q4, Q5 ist über je einen Spannungsteiler R12, R13 bzw. RH, R15 an den positiven Leiter E4 angeschlossen. Zwischen Basis und 'Kollektor jedes der Transistoren Q4t Q5 ist jeweils ein Filterkondensator C2 bzw. C3 geschaltet. Die Basis des Transistors Q5 ist mit dem Abgriff eines Potentiometers P1 verbunden, der über einen Widerstand R16 mit dem Leiter E und über einen Widerstand R17 und eine Temperaturkompensationsdiode D11 mit dem Nulleiter G verbunden 1st. Zur Verstärkung der Ausgangsgrößen der Transistoren Q4 und Q5 sind diesen jeweils PNP-Transistoren Q6 bzw. Q7 zugeordnet j deren Emitter-Kollektorstrecken jeweils in Reihe mit einem Widerstand R18 bzw. R19 an die Leiter E und G angeschlossen sind.

Die Basen beiden Transistoren Q6, Q7 sind an die Verbindung der Widerstände R12, R13 bzw. R14, R15 geschaltet. Die verstärkten Ausgangsgrößen treten somit an den Kollektoren der

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Transistoren Q6 und Q7 auf* Der Kollektor des Transistors Q6 ist unmittelbar mit einer Ausgangsklemme TA und der Kollektor des Transistors Q7 über einen Widerstand R20 mit einer zweiten Ausgangsklemme TB des Differenzverstärkers DA verbunden, zwischen denen die Ausgangsgleichspannung UD herrscht.

Die Ausgangsklemme TA ist mit dem ungepunkteten Ende und die Ausgangsklemme TB über einen Strommesser ADC mit dem gepunkteten Ende der Sekundärwicklung W7 verbunden«

Bei fehlendem Gleichstromeingang A und einer durch das Potentiometer P1 eingestellten Bezugsspannung BEF an der Basis des Transistors Q5 gleich der Spannung U1R an der Basis des Transistors Q4 wird die Ausgangsgleichspannung UD = Null.

Wenn vom Gleichstromeingang A dem gepunkteten Ende der Sekundärwicklung W6 gemäß Fig. 3D ein Strom 16 zugeführt wird, nimmt die der Basis des Transistors Q4 zugeführte Spannung auf U1A > REF zu, bo daß der Transistor Q4 mehr Strom als der Transistor Q5 durchläßt. Somit führt auch der Transistor Q6 einen größeren Strom als der Transistor Q7, der am Widerstand R18 eine größere Spannung hervorruft als am Widerstand R19 abfällt, so daß die Ausgangsklemme TA positiv gegen die Ausgangsklemme TB ist. Dabei fließt der der Ausgangsgleichspannung UD proportionale Strom 17 vom ungepunkteten Ende der Sekundärwicklung W7 über diese und den Strommesser ADG zur Ausgangsklemme TB zurück.

In Fig. 5 ist der Zusammenhang zwischen dem Gleichstromeingang A (Strom 16 in der Sekundärwicklung W6) und dem Strom 17 durch die Sekundärwicklung W7 dargestellt. Daraus ist ersichtlich, daß bei Zunahme des Stromes 16 in positiver Richtung (Zufluß zu dem gepunkteten Ende der Sekundärwicklung W6), der abgehende Strom 17 in negativer Richtung zunimmt (Abfluß vom gepunkteten Ende der Sekundärwicklung W7), wobei die Gerade durch den Nullpunkt des Koordinatensystems geht. Der

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Strommesser ADC erfaßt den Strom 17 nach Größe und Richtung, womit auch der Strom 16 nach Größe und Richtung ermittelt werden kann.

Bei Zuführung des Stromes 16 zum ungepunkteten Ende der Sekundärwicklung VT6 wird die dem Transistor Q4 zugeführte Spannung U1 kleiner als die Bezugsspannung REF an der Basis des Transistors Q5, so daß die Ausgangsklemme TB positiver als die Ausgangsklemme TA wird, wodurch sich der Strom 17 umkehrt.

Der Strom 17 kann z.B. zu Steuerzwecken, für den Überstromschutz oder zur galvanisch getrennten Erfassung und Anzeige ™ des Gleichstromeingangs A herangezogen werden.

10 Patentansprüche
5 Piguren

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Claims (10)

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   Patentansprüche

   f1. Einrichtung zum Nachbilden mindestens einer Gleichstromgröße durch eine galvanisch getrennte Ausgangsgröße einer primärseitig gleichstromerregten, sättigbaren Transformatoranordnung, der sekundärseitig die nachzubildende Gleichstromgröße zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Transformator (TF) mit seinen beiden Primärwicklungen (¥1, ¥2) mit einem an eine Erregergleichspannung (E, O) angeschlossenen selbstgeführten Oszillator (RO) verbunden ist und daß der Transformator (TF) eine induzierte Steuerwicklung (W5) zum Steuern eines Integrators (ίϊϊ) aufweist, dessen Ausgangsgleichspannang (U1R, U1A) sowie eine Bezugsgleichspannung (REF) - die gleich der bei fehlender Grleichstromgröße (A, B, Ib, 17) auftretenden Ausgangsgleichspannung (U1R) ist - einem polaritätsabhängigen Differenzbildner (DA) zugeführt ist, so daß die am Ausgang (AH) des Differenzbildners (DA) auftretende Ausgangsgleichspannung (UDA, UD) in Polarität und Größe der nachzubildenden Gleichstromgröße entspricht.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (TF) einen Eisenkern (M) mit symmetrischer rechteckförmiger Magnetisierungskurve sowie zwei gesonderte Steuerwicklungen (¥3, W4) für die Steuerkreise zweier Transistoren (Q1, Q2) des Oszillators (RO) aufweist und daß deren Kollektoren jeweils an die äußeren Enden der mittig miteinander und mit dem positiven Potential (E) der Erregergleichspannung verbundenen Primärwicklungen (¥1, ¥2) und deren Emitter über einen gemeinsamen ¥iderstand (R2) an Nullpotential (θ) der Erregerglei,chspannung angeschlossen sind und daß die Induzierte Steuerwicklung (¥5) einerseits unmittelbar und andererseits übeif einen Spannungsteiler . (R7, R8) mit dem Nullpol verbunden ist, dessen einer ¥iderstand (R8) im Steuerkreis eines an die Erregergleichspannung

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   (E₁ Ο) angeschlossenen Transistors (Q3) liegt und daß der Kollektor des Transistors (Q3) mit dem Eingang (P) des Integrators (IN) verbunden ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (IN) aus der Reihenschaltung eines Kondensators (1) mit der Parallelschaltung aus einem Widerstand (R1O) mit einer Diode (D10) besteht, die den Kollektor mit dem Emitter des Transistors (Q3) verbindet, und die Verbindungastelle.des Kondensators (C1) mit der Parallelschaltung (R10, D10) mit dem einen Eingang dieses symme-

   t trischen Differenzverstärkers (DA) verbunden ist, dessen anderem Eingang die Bezugsgleichspannung (REP) zugeführt ist
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker (DA) aus zwei emitterseitig über einen gemeinsamen Widerstand (R11) an Nullpotential (θ) und kollektorseitig über je einen Spannungsteiler (R12, R13 bzw. R14, R15) an positives Potential (E) gelegte Transistoren (Q4> Q5), deren Basen die besagten Gleichspannungen (U1, REi¹) zugeführt werden, und aus zwei zugeordneten, verstärkenden, inversen Transistoren (Q6, Q7) besteht, die über je einen Widerstand (R18, R19) an die Erregergleichspannung (E, O) angeschlossen sind, deren Basen mit den

   W Spannungsteilern (R12 bis R15) und deren Kollektoren mit den beiden Ausgangsklemmen (TA, TB) verbunden sind.
5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die Erregergleichspannung (E, 0) eine Spannungsteilerschaltung (R16, R17, P1) in Reihe mit einer temperaturkompensierenden Diode (D11) angeschlossen ist und vom Spannungsteiler (P1) die Bezugsgleichspannung (REF) abgenommen wird.

   !
6. 6, Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (TF) für jede nachzubildende Grleichstrom-

   ; größe (A, B) eine gesonderte Sekundärwicklung (W6, W7) auf weist «

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7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einhaltung eines bestimmten Verhältnisses der einzelnen Gleichstromgrößen (A, B) die Vfindungszahlen der einzelnen Sekundärwicklungen im entsprechenden Verhältnis gewählt sind.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nachbildung der Summe oder !Differenz mehrerer Gleichstromgrößen (A, B) die Einspeisungsstellen zu den Sekundärwicklungen (¥6, W7) und deren Wickelsinn entsprechend gewählt sind.
9. 9. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Sekundärwicklung (W7) als Rückftihrungswicklung mit dem Ausgang (TA, TB) des Differenzverstärkers (DA) verbunden ist.
10. 10. Einrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß im Rückführungskreis ein die Größe und Richtung der nachzubildenden Gleichstromgröße (16) der Sekundärwicklung (W6) anzeigender Strommesser (ADO) angeordnet ist.

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