DE2333907A1 - Anordnung zur potentialfreien messung hochgespannter gleichstroeme - Google Patents

Anordnung zur potentialfreien messung hochgespannter gleichstroeme

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DE2333907A1
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voltage
optical coupler
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direct current
optical coupling
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DE19732333907
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Karl Dipl Ing Hahn
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/22—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-emitting devices, e.g. LED, optocouplers
    • H—ELECTRICITY
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    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
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Description

Licentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H.
Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1
Rü-rm BI 73/64
Anordnung zur potentialfreien Messung hochgespannter
Gleichströme.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur potentialfreien Messung hochgespannter Gleichströme,' insbesondere der Ströme von Fahrmotoren.
Fahrmotoren liegen je nach Bahnstromsystem im allgemeinen an Potentialen zwischen 800 und 3000 V gegen Erde. Um die Motorströme für Istwertmessungen in elektronischen Geräten potentialfrei zu bekommen, ist ein erheblicher Aufwand nötig. Man benutzt dazu entweder Magnetverstärker oder auch sogenannte
Chopper-Wandler. Bei letzteren wird die von einem Shunt abgegriffene Spannung in einem Transistorzerhacker zu hochspannungs-
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potentialbehafteten Rechteckspannungen umgeformt, und über einen Spezialtransformator erfolgt die Potentialtrennung. Eine
durch
Potentialtrennung £Sck Meßwertübertrager steht jedoch in Widerspruch zur geforderten Meßgenauigkeit. Die erforderliche Streuarmut verlangt kleine Abstände der Wicklungen, die der Isolationsnotwendigkeit dagegen größere. Kompromisse können nur auf Kosten der Genauigkeit geschlossen werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Anordnung neuer Konzeption zu schaffen, mit der auf einfache V/eise, mit herkömmlichen Bauteilen eine potentialfreie Istwertmessung hoher Genauigkeit ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird für eine Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine dem Gleichstromwert proportionale Umsetzung in eine Impulsbreiten— oder frequenzmodulierte elektrische Wechselgröße erfolgt und daß diese Wechselgröße einen optischen Koppler steuert, der mit einem Ausgabeintegrator verbunden ist.
Die Potentialtrennung erfolgt hier über den optischen Koppler. Die vorstehend aufgezählten Schwierigkeiten werden durch die optische Übertragung der Meßwerte vermieden.
In Ausbildung der Erfindung ist zur Meßwertumsetzung ein Konverter vorgesehen, der die Leuchtdiode des optischen Kopplers speist und der über einen potentialtrennenden Zusatztransformator aus einem Nieder'spannungskreis mit Energie versorgt ist.
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Der verwendete Konverter kann sehr genau ausgelegt v/erden, da er ausschließlich die Funktion der Meßwerterf assungsurasetzung hat.
V/eitere Merkmale der Erfindung sind den .Ansprüchen entnehmbar.
Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert.
In der Zeichnungsfigur ist ein vom Fahrmotorstrom durchflossener Shunt 1 gezeigt, an dem eine diesem Strom proportionale Meßgleichspannung abgegriffen wird. Diese Meßgleichspannung wird einem Konverter 2 zugeführt, der eine Frequenz mit einer der Höhe der Meßgleichspannung proportionalen Impulsbreite erzeugt. Die Impulse - noch auf Hochspannungspotential - steuern einen optischen Koppler 4, der in üblicher Weise aus einer Leuchtdiode 3 (z.B. GaAs) als Sender) und einem Fototransistor 5 als Empfänger besteht. Jeder Impuls erzeugt einen Lichtblitz der Leuchtdiode 3, die ihrereeits damit den Fototransistor 5 impulsweise durchsteuert. Damit wird jeweils eine Gleichspannung, abhängig von der Blinkfrequenz der Leuchtdiode 3, an einen Verstärker gelegt, der über rückkoppelnde Elemente (Widerstand 7, Kondensator 8) als Ausgabeintegrator 6 den arithmetischen Kittelwert der Impulsspannung liefert.
Ein aus einem Niederspannungskreis 10 gespeister zusätzlicher Transformator 9 mit auf Hochspannungspotential befindlicher
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Sekundärwicklung in Mittelpunktschaltung versorgt über einen Gleichrichter 11 und Glättungsmittel 12 den Konverter 2 mit Strom. Dieser Transformator kann einfach und billig gehalten werden. Bei fast beliebiger Streuung sind an ihn allein Isolationsanforderungen zu stellen.
4 Seiten Beschreibung
3 Patentansprüche
1 31. Zeichnungen
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Claims (3)

  1. Licentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H. Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1
    BI 73/64 Patentansprüche :
    (Ί.) Anordnung zur potentialfreien Messung hochgespannter Gleichströme, insbesondere"der Ströme von Fahrmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Gleichstrommeßwert proportionale Umsetzung in eine Impulsbreiten- oder frequenzmodulierte elektrische Wechselgröße erfolgt und daß diese Wechselgröße einen optischen Koppler (4) steuert, der mit einem Ausgabeintegrator (6) verbunden ist.
  2. 2.) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Meßwertumsetzung ein Konverter (2) vorgesehen ist, der die Leuchtdiode (3) des optischen Kopplers (4) speist und der über einen potentialtrennenden Zusatztransformator (9) aus einem Niederspannungskreis mit 'Energie versorgt ist.
  3. 3.) Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fototransistor(5) des optischen Kopplers (4) mit dem Eingang des Ausgabeintegrators (6) verbunden ist und im Rhythmus der Blinkfrequenz der Leuchtdiode (3) eine anliegende. Spannung (+) steuert.
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    Leerseite
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