DE2130154B2

DE2130154B2 - Einrichtung zum Nachbilden mindestens einer Gleichstromgröße

Info

Publication number: DE2130154B2
Application number: DE2130154A
Authority: DE
Inventors: Bryan J. Pittsburgh Pa. Bixby (V.St.A.)
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1970-06-24
Filing date: 1971-06-18
Publication date: 1973-12-20
Also published as: DE2130154C3; FR2096459B1; CA929600A; FR2096459A1; JPS471644A; US3634875A; DE2130154A1

Description

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einhaltung eines bestimmten Verhältnisses der einzelnen Gleichstromgrößen (A, B) die Windungszahlen der einzelnen Sekundärwicklungen im entsprechenden Verhältnis gewählt sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nachbildung der Summe oder Differenz mehrerer Gleichstromgrößen (A, B) die Einspeisungsstellen zu den Sekundärwicklungen (W6, Wl) und deren Wickelsinn entsprechend gewählt sind.

9. Einrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Sekundärwicklung (Wl) als Rückführungswicklung mit dem Ausgang (TA, TB) des Differenzverstärkers (DA) verbunden ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Rückführungskreis ein die Größe und Richtung der nachzubildenden Gleichstromgröße (/6) der Sekundärwicklung (W6) anzeigender Strommesser (ADC) angeordnet ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Nachbilden mindestens einer Gleichstromgröße durch eine galvanisch getrennte. Ausgangsgröße einer gleichstromerregten, sättigbaren Transformatoranordnung, die zwei Primärwicklungen aufweist, die an einen Oszillator angeschlossen sind, und die einen Differenzbildner enthält, dessen Ausgangsgleichspannung der nachzubildenden Gleichstromgröße entspricht, und bei 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 Transformatorpaar mit süttigbaren und aufeinander abgestimmten Eisenkernen benutzt, deren Primärwicklungen und deren Sekundärwicklungen jeweils miteinander in Reihe geschaltet sind. Den Primärwicklungen wird ein gleichgerichteter, insbesondere rechteckförmiger 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 Magnetisierungshalbperioden der Transformatoren.

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

Darüber hinaus ist mit der österreichischen Patentschrift 261737 eine Anordnung bekanntgeworden, der die Aufgabe zugrunde liegt, auch bei vorhandenen Wandlerungenauigkeiten und Fremafeldern den tatsächlichen Stromwert des Gleichstromkreises anzuzeigen. In dieser Anordnung wird die Meßgröße mit einer Wechselspannung moduliert. Über zwei getrennte Wege werden die so modulierte Meßspannung und die Modulationsspannung einem Differenzverstärker zugeführt, dessen Ausgangsgleichspannung der nachzubildenden Gleichstromgröße entspricht. Bedingt durch die gewählten getrennten und voneinander unabhängig arbeitenden Verstärkerzweige sind auch bei dieser Anordnung keine eindeutigen Meßverhältnisse erzielbar. Die Genauigkeit der Messung hängt nun im wesentlichen von der exakt gleichen Wirkungsweise zweier völlig unabhängig voneinander aufgebauter Verstärkungszweige ab. Bei der gesamten Anordnung sind keine eindeutig vorgebbaren KorrektuAverte vorgesehen, die Ungenauigkeiten der einzelnen Zweige ausgleichen könnten. Bedingt durch den gewählten Abgriffspunkt der Modulat^onsspannung sind bei dieser Anordnung jedoch ebenfalls wie bei anderen bekannten Anordnungen vorhandene Wandlerungenauigkeiten und Fremdfeldeinflüsse nicht ausgleichbar, da diese beiden Fehlerwerte nur über den Verstärkungszweig mit der modulierten Meßspannung laufen. Eine Korrektur dieser Werte mit Hilfe eines Differenzbildners wird somit unmöglich.

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

Die Lösung der Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß die zwei Primärwicklungen des Transformators mit einem an einer Erregergleichspannung angeschlossenen selbstgeführten Oszillator verbunden sind und daß der Transformator eine zusätzliche Steuerwicklung zum Steuern eines Integrators aufweist, dessen Ausgangsgleichspannung sowie eine Bezugsgleichspannung - die gleich der bei fehlender Gleichstromgröße auftretenden Ausgangsgleichspannung ist—cLm polaritätsabhängigen Differenzbildner zugeführt ist, dessen Ausgangsgleichspannung in Polarität und Größi der nachzubildenden Gleichstromgröße entspricht.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbesspiele nachfolgend näher erläutert,

F i g, 1 und 4 zeigen zwei Schaltungen nach der Erfindung,

Fi g, 3 und 5 verschiedene Spannungs- und Stromverlaufe, und

Fig. 2 eine Magnetisierungskennlinie.
Der Oszillator RO nach Fig. 1 besteht aus einem Transformator TF mit einem gemeinsamen Eisenkern M für alle Transformatorwicklungn W\ bis Wl,

ίο der gemäß F i g. 2 eine rechteckförmige symmetrische Magnetisierungskurve aufweist, deren positive bzw. negative Sättigungsinduktion B_s bzw. B₁ und deren positive bzw. negative höchste Feldstärke H⁺ bzw. H~ bet/ägt.

Die beiden Primärwicklungen Wl und WI sind mit ihren einen Enden jeweils über eine Diode Dl bzw. D3, dem Kollektor-Emitterkreis eines Transistors Ql bzw. Ql sowie einem gemeinsamen Widerstand Rl leitend mit dem Nulleiter G und mit ihren anderen Enden gemeinsam an den positiven Leiter E angeschlossen. Der Leiter E irt mit den Emittern beider Transistoren Ql, Ql über einen Widerstand i?3 und eine sperrende Diode Dl verbunden. Die Emitter der beiden Transistoren Ql, Ql sind mit den Anoden der Dioden Dl bzw. D3 jeweils über die Anoden-Kathodenstecker von Dioden D 5 bzw. D6 zum Schutz gegen Gegenspannungen verbunden. Die Steuerwicklungen Wi und WA sind mit ihren einen Enden jeweils unmittelbar an die Basis des Transistors Ql bzw. Ql und mit ihren anderen Enden über jeweils einen Widerstand RA bzw. R6 an die Verbindung des Widerstandes A3 mit der Diode Dl angeschlossen. Die Basis jedes Transistors Ql, Ql ist mit dessen Emitter über je eine Parallelschaltung einer in Sperrrichtung beaufschlagten Diode Dl bzw. DA mit einem Widerstand Rl bzw. RS verbunden. Eine Sekundärwicklung W6 ist mit einem Gleichstromeingang A und eine Sekundärwicklung Wl mit einem Gleichstromeingang B verbunden. Eine zusätzliche Steuerwicklung WS ist mit ihrem einen Ende direkt und mit ihrem anderen Ende über einen Spannungsteiler aus zwei Widerständen Rl, RS an den Nulleiter G angeschlossen.

Der Widerstand RS isl mit einer parallelen, in Sperrichtung beaufschlagten Diode DS 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 F eines Integrators IN verbun-

den 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

REF 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 Wickel-

sinn aufweisenden Wicklungen Wl bis Wl erreicht wird.

Wie nachfolgend noch im einzelnen dargelegt ist, sind die Transistoren Ql und Ql stets gegensinnig gesteuert, d. h. sie sind abwechselnd stromdurchlässig.

Bei durchlässigem Transistor Ql fließt vom Leiter E über die Primärwicklung Wl, die Diode Dl, den Transistor Ql und den Widerstand Rl Strom zum Nulleiter G. In der Steuerwicklung Wi wird dabei

eine Basisspannung induziert, die den Transistor Ql voll in den leitenden Zustand treibt und ihn in diesem Zustand so lange hält, bis der Eisenkern M die positive Sättigungsinduktion B₁ hat. Die in der Steuerwicklung WA gleichzeitig induzierte negative Basisspannung sperrt den Transistor Ql. Nach Sättigung des Eisenkerns M nimmt die in den Steuerwicklungen Wi, WA induzierte Spannung auf Null ab. Der Transistor Ql gelangt dabei in den stromsperrenden Zustand, wodurch die Primärwicklung Wl stromlos wird und der magnetische Fluß im Eisenkern auf die Remanenz zurückgeht. Bei gesperrtem Transistor Ql fließt vom Leiter E über die Widerstände R3, RA und die Steuerwicklung WA ein positiver Strom über die Basis-Emitterstrecke des Transistors Ql, den Widerstand Rl zum Nulleiter G, der den Transistor Ql leitend macht, so daß nun Strom vom Leiter E über die Primärwicklung Wl, die Diode D3, den Transistor Ql und den Widerstand Rl zum Nulleiter G fließen kann. Dabei ist das nicht gepunktete Ende der Primärwicklung Wl positiv und erzwingt für das nichtgepunktete Ende der Steuerwicklung WA ebenfalls positive Polarität, so daß die Basis des Transistors Ql positives Potential erhält und dieser voll leitend bleibt. Die schnellschaltenden Dioden Dl und Di stellen ein einwandfreies Schalten der Transistoren Ql und Ql sicher.

Der Transistor Ql bleibt so lange voll leitend, bis der Eisenkern M die negative Sättigungsinduktion B'_s erhält, wonach die induzierten Spannungen in den Steuerwicklungen W3, WA gegen Null gehen. Duirch das Sperren des Transistors Ql wird die Primärwicklung Wl entregt, so daß im Eisenkern M nur die Remanenz herrscht. Gleichzeitig fließt nun vom Leiter E über die Widerstände R3, R6, die Steuerwickliing W3, die Basis-Emitterstrccke des Transistors Ql und den Widerstand Rl ein Strom zum Nulleiter G, dler den Transistor Ql leitend macht. In der beschriebenen Weise werden die beiden Transistoren Ql, Ql abwechselnd gegensinnig gesteuert entsprechend der wechselweisen positiven und negativen Sättigung dies Eisenkernes M. Es ist demnach der Transistor Ql leitend, während der Eisenkern seine Induktion von B'_s nach S₁ wechselt und der Transistor Ql ist leitend bei umgekehrter Magnetisierung des Eisenkerns von B_s nach B\.

Die Änderungsgeschwindigkeit des magnetischen Flusses im Eisenkern M ist dabei direkt abhängig von der der jeweiligen Primärwicklung Wl bzw. Wl ixigeführten Arbeitsspannung U = E- Uo,wobei £i:lie Spannung zwischen dem Leiter E und dem Nulleiter G und Uo der Spannungsabfall am Widerstand Rl ist. Der Spannungsabfall an den in Durchlaßrichtung stromdurchflossenen Halbleiterbauelementen ist dabei vernachlässigt.

Es ist angenommen, daß der Gleichstromeingang; B und seine zugehörige Sekundärwicklung Wl auflier Betrieb sind. Der Oszillator RO arbeitet wegen dfer 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..

Fi g. 3 A zeigt den Spannungsabfall Uo am Widerstand Rl im Zeitabschnitt t_o bis t, bei stromloser Sekundärwicklung H'6. Die kleinen Spannungsspitzen rühren vom Schalten der Transistoren Ql, Ql her.

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

Fig. 3C zeigt die der Primärwicklung Wl bei stromdurchlässigem Transistor Ql zugeführte Spannung U= E— Uo, wobei die Stromführungszeiten Tl wegen der symmetrischen Magnetisierungskurve des Eisenkerns M gleich Tl sind.

Fig. 3D zeigt den in der Sekundärwicklung Wd fließenden Strom /6 bei wirksamem Gleichstromeingang A, der im Zeitabschnitt t_o bis f, Null ist.

Fig. 3E zeigt die in der Steuerwicklung WS induzierte Wechselspannung mit den Amplituden ± US und den Stromführungszeiten 71 = Tl im Zcitab-

>5 schnitt t₀ bis t_v

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

Nach dem Vorgenannten ist bei durchlässigem

^ao Transistor Ql auch der Transistor Q3 durchlässig, so daß an seinem Kollektor während der Stromfiihrungszcit Tl des Transistors Ql keine Ausgangsspannung auftritt. Dagegen ist derTransistor Q3sperrend, wenn während der Stromführungszeit 72 der Transistor Ql durchlassig ist, so daß dann an seinem Kollektor etwa die Spannung E auftritt. Die Sperr- und Durchlaßzeiten des Transistors Ql sind einander gleich bei stromloser Sekundärwicklung W6

Die dem Eingang FzugcführtenSpannungsimpulse werden nach Fig. 3F im Integrator IN im Zeitabschnitt t_n bis I₁ in einen Gleichspannungsmittelwert UlR umgewandelt, dem die Bezugsspannung REF entspricht. Solange die Sekundärwicklung W6 stromlos ist, tritt diese Spannung UlR am Ausgang AG auf. Ein Abweichen der Spannung am Ausgang AG von der Spannung UlR zeigt an, daß ein entsprechender Gleichstromeingang A vorhanden ist.

Der Ausgang AG ist mit dem Differenzverstärket DA verbunden, so daß die Spannung des Integrator«

mit der ebenfalls zugefiihrten Bezugsspannung REF verglichen wird. Wenn beide gleich groß sind, dann ist gemäß Fig. 3H am Ausgang AH des Differenzverstärkers DA keine Ausgangsgleichspannung vorhanden, was für den Zeitabschnitt t_o bis /, der Fall ist.

Zusammenfassend gilt, daß bei gleichen Üurchlaßzeiten 71 = 72 und damit auch bei gleichen Sperrzeiten für beide Transistoren Ql und Ql ein Verhältnis von Impulsdauer zu Impulspause von 1:1 auftritt. Das gilt ebenso für den Transistor Q3. Bei dem Verhältni: 1 : 1 gilt UlR = REF, so daß im Zeitabschnitt t_o bis /, am Ausgang H des Differenzverstärkers DA keine Ausgangsgleichspannung auftritt.

Im folgenden ist angenommen, daß vom Gleich-Stromeingang A ein Strom /₆ (Fig. 3D) vom Zeit punkt t₂ ab dem gepunkteten Ende der Sekundär wicklung W6 zugeführt wird, der im Eisenkern M gemäß Fig. 2 eine geringere Feldstärke H' hervor ruft, so daß bei durchlässigem Transistor Ql die vof der Primärwicklung Wl herrührende Gesamtfeldstärke H= H⁺ — H~ ist, die den Strom durch der Widerstand Rl so vermindert, daß gemäß Fig. 3Λ der Spannungsabfall Ul am Widerstand Rl im Zeitabschnitt t₂ bis t₃ entsprechend kleiner ist.

Wenn dagegen im Zeitabschnitt f₃ bis r„ der Transi stör Ql durchlässig ist, herrscht als Gesamtfeldstärk« U = H' + H', die einen größeren Strom und dami einen höheren Spanmingäabfall Ul gemäß Fig. 3 A

im Widerstand Rl hervorruft. Somit ist gemäß F i g. 3 B die der Primärwicklung Wl im Zeitabschnitt r₂ bis /₃ zugeführte Spannung im Vergleich zum Zeitabschnitt I₀ bis f, (kein Gleichstromeingang A) größer, wogegen gemäß Fig. 3C im Zeitabschnitt f, bis t,, die der Primärwicklung Wl zugcführtc Span-Πίί-ig E — Ul kleiner als E — Uo ohne wirksamen Gleichstromeingang A ist.

Da die Flußänderungsgeschwindigkeit direkt abhängig von der Spannung an den Primärwicklungen Wi bzw. Wl bei durchlässigem Transistor Ql bzw. Ql ist, wird gemäß F i g. 3 B die für die Flußänderung von B'_s nach B₃ (Transistor Ql durchlässig) notwendige Impulsdauer TiA < Tl und gemäß F i g. 3 C die für die Flußänderung von B₁ nach B'_s (Transistor Ql durchlässig) benötigte Impulsdauer TlA > Tl sein.

Gemäß Fig. 3 E ist die in der Steuerwicklung WS induzierte positive Spannung im Zeitabschnitt /₂ bis t_} (7*1/1) größer als die im längeren Zeitabschnitt f, bis J₄ (TlA) induzierte negative Spannung.

Dementsprechend wird gemäß F i g. 3 F der Transistor Q3 während der Impulsdauer TlA durchlässig und während der Impulsdauer TlA sperrend, so daß im letztgenannten Zustand die Spannung E dem Eingang F des Integrators IN zugeführt wird. Der dabei gebildete Mittelwert UlA > UlR am Ausgang AG wird mit der Be/.ugsspannung REF = UlR im Differenzverstärker DA verglichen. Am Ausgang AH des Differenzverstärkers DA ist im Zeitabschnitt r₂ bis γ, gemäß Fig. 3H eine positive Gleichspannung UDA = UlA bis UlR, die proportional dem positiven Gleichstromeingang A ist.

Wie leicht einzusehen ist, kehren sich die geschilderten Verhältnisse um, wenn der Strom /6 des Gleichstromeingangs A dem ungepunkteten Ende der Sekundärwicklung W6 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 Laststromes einer Gleichstrommaschine, zur Anzeige eines Überstromes durch eine Last oder als Nachbildung 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.

Es soll z. B. die Differenz aus dem Gleichstromeingang 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 Wl abgeführt. Bei Gleichgewicht beider Amperewindungen, d. h. A = 10 · B und Wl= 10-W6, ist der Ausgang AH = O; bei A> 10· B wird AH positiv und bei A< 10· B wird AH negativ proportional.

Bei entsprechender Wahl der Windungszahlen beider Sekundärwicklungen W6, Wl 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 F i g. 4 ist ein geschlossener Stromkreis mit einem

5 Oszillator nach Fig. 1 zum Überwachen des Gleichstromeinganges A der Sekundärwicklung W6 gezeigt. Die Sekundärwicklung Wl wird hierbei statt von einem zweiten Gleichstromeiingang B nach Fig. 1 vom Ausgang des Differenzverstärkers DA gespeist.

ίο Der in Fig. 1 nur schematisch angedeutete Integrator IN besteht aus der Reihenschaltung eines Kondensators Cl mit der Parallelschaltung aus einem Widerstand Ä10 und einer Diode DlO, die den Kollektor mit dem Emitter des Transistors Q3 verbindet. Die Verbindung des Kondensators Cl mit dem Widerstand /?10ist als Ausgang AG an die Basis eines Transistors QA des Differenzverstärkers DA angeschlossen.

Bei sperrendem Transistor Qi wird der Kondensa-

ϊο tor Cl über den Widerstand /?9 und die Diode DlO von der Spannung E geladen. Sobald der Transistor Q3 durchlässig wird, kann sich der Kondensator Cl über den Widerstand RIO und den Transistor Q3 entladen.

»5 Die Widerstände R9, RIO und der Kondensator Cl sind so bemessen, daß während eines bestimmten Arbeitszyklus am Kondensator Cl eine Spannung Ul herrscht. Bei einem Verhältnis 1 : 1 von Impulsdauer und Impulspause des Transistors Q3 und stromloser Sekundärwicklung W6 ist die vom Integrator IN gelieferte Spannung gleich der Bezugsspannung UlR gemäß Fig. 3 G. Bei einem Strom /6 in der Sekundärwicklung W6 vermindert sich die Spannung Ul gegenüber der Bezugsspannung UlR entsprechend Größe und Polarität des Stromes /6. Somit lädt sich der Kondensator Cl auf eine höhere Spannung UlA gemäß Fig. 3 G auf, wenn der Transistor Q3 während der Zeitabschnitte t₂ bis f.; länger sperrend als durchlässig gesteuert ist.

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

Der Differenzverstärker DA hat außer dem Transistor QA einen Transistor Q5, deren Emitter über einen gemeinsamen Widerstand RIl an den Nullleiter G angeschlossen sind. Der Kollektor jedes der beiden Transistoren QA. QS ist über je einen Spannungsteiler RIl, /?13bzw. RIA. ÄlSanden positiven Leiter EA angeschlossen. Zwischen Basis und Kollektor jedes der Transistoren QA, QS ist jeweils ein Filterkondensator Cl bzw. C3 geschaltet. Die Basis des Transistors QS ist mit dem Abgriff eines Potentiometers Pi verbunden, der über einen Widerstand Ä16 mit dem Leiter E und über einen Widerstand Λ17 und eine Temperaturkompensationsdiode DIl mit . dem Nulleiter G verbunden ist. Zur Verstärkung der Ausgangsgrößen der Transistoren QA und Q5 sind diesen jeweils PNP-Transistoren Q6 bzw. Ql zugeordnet, deren Emitter-Kollektorstrecken jeweils in

Reihe mit einem Widerstand Ä18 bzw. Λ19 an die Leiter E und G angeschlossen sind.

Die Basen beider Transistoren Q6, Ql sind an die Verbindung der Widerstände RU, /?13 bzw. RIA, RlS geschaltet. Die verstärkten Ausgangsgrößen tre-

ten somit an den Kollektoren der Transistoren Q6 und Ql auf. Der Kollektor des Transistors Q6 ist unmittelbar mit einer Ausgangsklemme TA und der Kollektor des Transistors Ql über einen Widerstand

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/?20mit 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 Wl verbunden.

Bei fehlendem Gleichstromeingang A und einer durch das Potentiometer Pl eingestellten Bezugsspannung REF an der Basis des Transistors QS gleich der Spannung UlH an der Basis des Transistors Q4 wird die Ausgangsgleichspannung UD = Null.

Wenn vom Gleidistromeingang A dem gepunkteten Ende der Sekundärwicklung W6 gemäß F i g. 3 D ein Strom /6 zugeführt wird, nimmt die der Basis des Transistors Q4 zugeführte Spannung auf UlA > REF zu, so daß der Transistor Q4 mehr Strom als der Transistor QS durchläßt Somit führt auch der Transistor Q6 einen größeren Strom als der Transistor Ql, der am Widerstand Ä18 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 /7 vom ungepunkteten Ende der Sekundärwicklung Wl über diese und den Strom-

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messer ADC zur Ausgangsklemme TB zurück.

In Fig. 5 ist der Zusammenhang zwischen dem Gleichstromeingang A (Strom /6 in der Sekundärwicklung W6) und dem Strom /7 durch die Sekundärwicklung Wl dargestellt. Daraus ist ersichtlich, daß bei Zunahme des Stromes /6 in positiver Richtung (Zufluß zu dem gepunkteten Ende der Sekundärwicklung W6), der abgehende Strom Il in negativer Richtung zunimmt (Abfluß vom gepunkteten Ende der Sekundärwicklung Wl), wobei die Gerade durch den Nullpunkt des Koordinatensystems geht. Der Strommesser ADC erfaßt den Strom Il nach Größe und Rirhtung, womit auch der Strom /6 nach Größe und Richtung ermittelt werden kann.

»5 Bei Zuführung des Stromes /6 zum ungepunkteten Ende der Sekundärwicklung W6 wird die dem Transistor Q4 zugeführte Spannung i/l kleiner als die Bezugsspannung REF an der Basis des Transistors QS, so daß die Ausgangsklemme TB positiver als die Aus-

^a° gangsklemme 7Vl wird, wodurch sich der Strom Il umkehrt.

Der Strom Il kann z. B. zu Steueirzwecken, für den Überstromschutz oder zur galvanisch getrennten Erfassung und Anzeige des Gleichstromeingangs A her-

^a5 angezogen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Nachbilden mindestens einer Gleichstromgröße durch eine galvanisch getrennte Ausgangsgröße einer gleichstromerregten, sättigbaren Transformatoranordnung, die zwei Primärwicklungen aufweist, die an einem Oszillator angeschlossen sind, die einen Differenzbildner enthält, dessen Ausgangsgleichspannung der nachzubildenden Gleichstromgröße entspricht, und bei der sekundärseitig die nachzubildende Gleichstromgröße zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Primärwicklungen (Wl, Wl) des Transformators (TF) mit einem an einer Erregergleichspannung (E, O) angeschlossenen selbstgeführten Oszillator (RO) verbunden sind und daß der Transformator (TF) eine zusätzliche Steuerwicklung (WS) zum Steuern eines Integrators (.W) aufweist, dessen Ausgangsgleichspannung (UlR, UlA) sowie eine Bezugsgleichspannung (REF) - die gleich der bei fehlender Gleichstromgröße (A, B, Ib, /7) auftretenden Ausgangsgleichspannung (UlR) ist dem polaritätsabhängigen Differenzbildner (DA) zugeführt ist, dessen Ausgangsgleichspannung (UDA, UD) in Polarität und Größe der nachzubildenden Gleichstromgröße entspricht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, drß der Transformator (TF) einen Eisenkern (M) mit symmetrischer rechteckförmiger Magnetisierungskurve sowie -.wei gesonderte Steuerwicklungen (WZ, W*) für die Steuerkreise zweier Transistoren (Ql, ß2) des Oszillators (RO) aufweist und daß deren Kollektoren jeweils an die äußeren Enden der rnittig miteinander und mit dem positiven Potential (E) der Erregergleichspannung verbundenen Primärwicklungen (Wl, WZ) und deren Emitter über einen gemeinsamen Wjderstand (R2) an Nullpotential (0) der Erregergleichspannung angeschlossen sind und daß die zusätzliche Steuerwicklung (W5) einerseits unmittelbar und andererseits über einen Spannungsteiler (Rl, RS) mit dem Nullpol verbunden ist, dessen einer Widerstand (RS) im Steuerkreis eines an die Erregergleichspannung (E, O) angeschlossenen Transistors (Q3) liegt und daß der Kollektor des Transistors (Q3) mit dem Eingang (F) des Integrators (IN) verbunden ist.

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 (RIO) mit einer Diode (DlO) besteht, die den Kollektor mit dem Emitter des Transistors (ß3) verbindet, und die Verbindungsstelle des Kondensators (Cl) mit der Parallelschaltung (RIO, DlO) mit dem einen Eingang dieses symmetrischen Differenzverstärkers (DA) verbunden ist, dessen anderem Eingang die Bezugsgleichspannung (REF) zugeführt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker (DA) aus zwei emitterseitig über einen gemeinsamen Widerstand (RU) an Nullpotential (0) und kollektorseitig über je einen Spannungsteiler (Ä12, Ä13 bzw. R14, R15) an positives Potential (E)

gelegte Transistoren (QA, QS), deren Basen die besagten Gleichspannungen (Ul, REF) zugeführt werden, und aus zwei zugeordneten, verstärkenden, inversen Transistoren (Q6, Ql) besteht, die über je einen Widerstand (Ä18, Λ19) an die Erregergleichspannung (E, O) angeschlossen sind, deren Basen mit den Spannungsteilern (Ä12 bis RlS) und deren Kollektoren mit den beiden Ausgangsklemmen (TA, TB) verbunden sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ar. die Erregergleichspannung (£, O) eine Spannungstcäierschaltung (Ä16, ΛΓ7, Pl) in Reihe mit einer temperaturkompensierenden Diode (DU) angeschlossen ist und vom Spannungsteiler (Pl) die Bezugsgleichspannung (REF) abgenommen wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (TF) für jede nachzubildende Gleichstromgröße (A, B) eine gesonderte Sekundärwicklung (W6, Wl) aufweist.