DE2555603A1

DE2555603A1 - Anordnung fuer positive sicherheit

Info

Publication number: DE2555603A1
Application number: DE19752555603
Authority: DE
Inventors: Claude Lefebvre; Jean-Claude Therond
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1974-12-11
Filing date: 1975-12-10
Publication date: 1976-06-16
Also published as: SE7513942L; IT1051471B; GB1546587A; NL187180B; SE426527B; JPS5927923B2; NL187180C; JPS5183997A; ES443405A1; US4054486A; NL7514440A; DE2555603C2

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Anordnung für positive Sicherheit eines Relais und einer Stromeinstellung, insbesondere zur Steuerung des Stromes in den Wicklungen von Elektromagneten, die die Sicherheits-Neutronenabsorber eines Kernreaktors in ihrer Lage halten.

Die Erfindung ist insbesondere für das Sicherheitssystem eines Kernreaktors vorgesehen; in einem derartigen Sicherheitssystem sollen Sicherheits-Neutronenabsorber in den Reaktorkern eingeschossen werden, wenn bestimmte physikalische Größen, wie z. B. der Druck, die Temperatur oder der Neutronenfluß, beträchtlich vorgegebene Bezugswerte überschreiten.

410-(SP 13/15.3)-KoE

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Die Sicherheits-Neutronenabsorber des Reaktors werden in Hochstellung durch eine elektromechanische Einrichtung gehalten, die Elektromagnete aufweist, deren Wicklungen von Strom durchflossen sind, wenn die Sicherheits-Neutronenabsorber außerhalb des Reaktorkerns sind.

Der Speisestrom der Wicklungen muß konstant bleiben, wenn die Werte der physikalischen Größen in den Sicherheitsgrenzen sind. Der Strom, der durch die Wicklungen der Elektromagneten fließt, die die Sicherheits-Neutronenabsorber in ihrer Lage halten, muß aus folgendem Grund stabil sein: Aus Sicherheitsgründen werden mehrere Elektromagnet-Wicklungen verwendet, die einen Sicherheits-Neutronenabsorber eines Reaktors in Hochstellung halten. Wenn eine der physikalischen Größen einen gegebenen Wert überschreitet, wird der Strom in den Wicklungen unterbrochen. Damit der Sicherheits-Neutronenabsorber in den Reaktorkern fällt, muß der Strom in zwei von z. B. drei Wicklungen abgeschaltet werden (2/3-Redundanz). Aus diesem Grund ist die mechanische Vorrichtung so ausgelegt, daß die Rückstellkraft nicht mehr ausreicht, um den Sicherheits-Neutronenabsorber in seiner Lage zu halten, wenn zwei der Wicklungen nicht mehr gespeist oder erregt sind. Um eine ausgezeichnete Betriebssicherheit zu erzielen, muß der Strom in jeder Wicklung in genauen Grenzen eng gesteuert werden, so daß eine merkliche Abweichung der Stromstärke verhindert wird, die verhängnisvoll wäre, da sie das Einschießen oder Fallen des Sicherheits-Neutronenabsorbers verhindern könnte, selbst wenn die beiden Wicklungen nicht mehr erregt sind. Es ist ebenso erforderlich, daß die Stromstärken nicht zu niedrigen Werten hin schwanken, bei denen der Neutronenabsorber bei Unterbrechung des Stromes in einer einzigen Wicklung fallen oder einschießen würde.

Die extremen Vorsichtsmaßnahmen, die in Sicherheitssystemen von Kernreaktoren anzuwenden sind, erfordern, daß die elektronischen überwachungs- bzw. Steuereinrichtungen eine außerordentlich hohe Betriebssicherheit haben. Aus diesem Grund ist es zweckmäßig, überwachungssysteme mit "eigener" (im Englischen "intrinsic") positiver Sicherheit zu bauen. Der Begriff der "positiven Sicherheit" ist aus der -Sicherheitstechnik gut bekannt; es handelt sich hierbei um die Eignung einer Ausrüstung, sich im Sinn der Auslösung eines Vorgangs zu entwickeln, für den sie im Fall von Störungen als Einwirkungsmittel vorgesehen ist. Die Anwendung bei der Steuerung des Notabschaltens eines Kernreaktors ist nur ein Beispiel. Bei den gegenwärtig verwendeten technischen Ausrüstungen ist die Wahrscheinlichkeit von "sicheren" Störungen von derselben Größenordnung wie die Wahrscheinlichkeit von "unsicheren" Störungen. "Unsichere" Störungen sind dabei diejenigen Störungen, die nicht zur Auslösung des gewünschten Schutzes führen, wenn der Schwellenwert für eine der physikalischen Größen des Sicherheitssystems überschritten wird»

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung anzugeben, bei der der Ausfall eines Bauelements der Schaltung eine "sichere" Störung und allein das gleichzeitige Ausfallen von zwei Bauelementen der Schaltung ggf. eine "unsichere" Störung hervorrufen kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung für positive Sicherheit mit Punktionen zur Auslösung eines Befehls und zur Stromeinstellung, insbesondere zur Steuerung der Sicherheits-Neutronenabsorber eines Kernreaktors gelöst durch

b U ο Ö 2 S / U 3 4 Ί

ein selbstgespeistes erstes UND-Verknüpfungsglied ET₁ für
positive Sicherheit, das multiplikativ m Eingangssignale
a, b, c, ... i, ... m verknüpft, die jeweils einen von zwei verschiedenen Werten einschließlich des Werts Null einnehmen können, und zwar mit m in Reihe geschalteten Bausteinen La, Lb, Lc, ... Li, ... Lm, die miteinander über Trenn- oder
Isoliertransformatoren gekoppelt sind, wobei jeder Baustein durch einen Wechselrichter gebildet ist, der von einer Gleichspannung entsprechend einem logischen Wert eines Eingangssignales und von der Wechselspannung vom Ausgang des vorhergehenden Bausteins gespeist ist, wobei der Ausgang des letzten Bausteins Lm der Reihenschaltung einerseits an den ersten Wechselrichter über eine Einheit aus einem Gleichrichter und einem nachgeschalteten freischwingenden Wechselrichter zur Speisung des ersten Wechselrichters und andererseits über einen Isoliertransformator an einen Eingang E eines statischen Reglers angeschlossen ist, an dessen Eingang ein Wechsel-Verknüpfungssignal auftritt, dessen Wert dem Ergebnis der Multiplikation der verschiedenen Eingangssignale a, b, c, ... entspricht;

einen statischen Stromregler mit Stromgegenkopplung, dessen Eingang über einen Isoliertransformator Ta an den Eingang E angeschlossen ist und der mittels Modulation der Dauer der
Rechteckimpulse der von diesem Isoliertransformator Ta abgegebenen Spannung arbeitet, wobei die modulierten Rechteckimpulse die Primärwicklung eines Transformators Tb speisen;

eine Gleichspannungs-Stromversorgung A; und

b (J S 8 2 5 / 0 a 4 Ί

einen Gleichrichter R, der mit der Sekundärwicklung des Transformators Tb verbunden ist und einen konstanten Gleichstrom an eine Lastimpedanz über Verbindungsleitungen gibt, deren eine durch den statischen Stromregler für die Stromgegenkopplung führt.

Vorteilhafterweise wird also mit der Erfindung eine absolute Wahrscheinlichkeit von "unsicheren" Störungen erreicht, die 100 mal kleiner als für gegenwärtig verwendete technische Ausrüstungen ist, ohne daß die Fertigungskosten oder Abmessungen der Elektronik merklich erhöht werden. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht also eine merklich verringerte Wahrscheinlichkeit von "unsicheren" Störungen, während die Wahrscheinlichke:
ben Größenordnung bleibt.

rend die Wahrscheinlichkeit von 'sicheren Störungen in dersel-

Das erste UND-Glied bildet ein 1/n-Verknüpfungsglied. Die logischen Eingangswerte dieses ersten UND-Gliedes entsprechen, wie weiter unten näher erläutert wird, bei der Steuerung der Sicherheits-Neutronenabsorber eines Kernreaktors den Messungen verschiedener physikalischer Größen, die den Betrieb des Kernreaktors festlegen. Das Ausgangssignal des ersten UND-Gliedes ist ein periodisches Signal, z. B. ein Rechteck-Signal. Die gesamte Anordnung arbeitet mit periodischen Signalen.

Die Verwendung eines periodischen Signales hat zahlreiche Vorteile: Es können Isoliertransformatoren eingesetzt werden, um verschiedene Teile der Schaltung zu isolieren. Zusätzlich ist es mittels eines Wechselsignales möglich, ständig die Anordnung auf die Frequenz des Wechselsignales

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zu überprüfen. Schließlich kann ein Gleichsignal (oder ein Null-Signal) am Eingang E des Stromreglers verschiedene Ursachen haben: Eine der physikalischen Größen, die in das erste UND-Glied eingegeben wird, überschreitet den Betriebs-Grenzwert, so daß der Betrieb des Reaktors unbedingt angehalten werden muß, indem die Sicherheits-Neutronenabsorber fallen oder einschießen, oder es tritt eine Störung stromaufwärts vom Regler auf. Ein Signal dieser Art führt zu einer Unterbrechung des Durchganges des Wechselstromes, und diese Unterbrechung führt zum Einschießen der Sicherheits-Neutronenabsorber; dies erläutert den Begriff der "positiven" Sicherheit.

Die gleiche Anordnung hat einen statischen Stromregler mit vollkommener Stromgegenkopplung, dessen Eingang über einen Isoliertransformator Ta mit dem Eingang E verbunden ist. Dieser Regler arbeitet mittels Modulation der Breite der Rechteck-Spannungsimpulse, die von der Sekundärwicklung des Transformators Ta abgegeben werden. Der Betrieb dieses statischen Stromreglers herkömmlicher Art mit einem magnetischen Kreis wird weiter unten näher erläutert. Die erfindungsgemäße Anordnung hat auch eine eine Gleichspannung konstanter Amplitude erzeugende Strom- oder Spannungsversorgung A, die mit der Anordnung verbunden aber geometrisch von dieser getrennt ist, weiterhin in vorteilhafter Weise einen Leistungsverstärker, der mit der Sekundärwicklung eines Transformators Tb (die Primärwicklung des Transformators ist mit dem Stromregler verbunden) und mit der Spannungsversorgung A verbunden ist, wobei der Ausgang des Verstärkers an die Primärwicklung eines Transformators Tc angeschlossen ist. Schließlich ist ein Gleichrichter R mit der Sekundärwicklung des Transformators Tc verbunden und speist einen konstanten Strom in eine Last-

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impedanz, ζ. B. die Wicklung des Elektromagneten, über Verbindungsleitungen, deren eine durch den statischen Stromregler für die Stromgegenkopplung führt.

Die Spannungsversorgung A ist bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Batterie, die eine Spannung in der Größenordnung von etwa 20 V abgibt.

Bei verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann zwischen dem Transformator Ta und dem statischen Stromregler oder zwischen dem statischen Stromregler und dem Leistungsverstärker oder zwischen beiden ein Spannungsverstärker vorgesehen sein.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat auch eine Schaltung, die schnell den Strom in der Lastimpedanz unterbricht.

Die Erzeugung des "Eingangssignales" in den Anschluß E des Reglers erfolgt erfindungsgemäß mittels eines ersten UND-Gliedes ET. mit eigener positiver Sicherheit abhängig von den logischen Werten verschiedener anfänglicher Eingangsgrößen .

Diese Anordnung für positive Sicherheit ist in gleicher Weise in Schutzsystemen von Kernreaktoren vorgesehen, bei denen die Werte einer bestimmten Anzahl physikalischer Größen, wie z. B. der Druck, die Temperatur, der Neutronenfluß usw., an einer bestimmten Anzahl von Punkten im Kernreaktor gemessen werden. Sodann werden in verschiedenen Anordnungen die Werte dieser physikalischen Größen mit Bezugswerten verglichen, und es wird ein Signal erzeugt, das Null ist, wenn die Werte der physikalischen Größen außerhalb eines zuvor festge-

b U y 8 2 5 / Ü 3 4 1

-fliegten Intervalles liegen·, entsprechend einem geeigneten Sicherheitsspielraum des Reaktors. Wenn die physikalischen Werte in diesem Sicherheitsintervall sind, geben die Anordnungen des Systems ein Gleich-Ausgangssignal mit einem von Null verschiedenen Wert ab. Diese Gleichsignale bilden die Eingangssignale des n/m-Verknüpfungsgliedes.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat bei einem Ausführungsbeispiel auch n/m-Verknüpfungsglieder (im allgemeinen 3M-Verknüpfungsglieder), von denen die Ausgänge jeweils an nur einen Eingang des ersten UND-Glieds ET₁ angeschlossen sind. Diese Verknüpfungsglieder bilden, wie weiter unten näher erläutert wird, eine logische Kombination verschiedener Eingangsgrößen entsprechend z. B. der Messung des gleichen Parameters des Kernreaktors an verschiedenen Punkten des Reaktors. Diese dynamischen Verknüpfungsglieder mit eigener Sicherheit erlauben die Berechnung einer Punktion P, die den Wert Null annimmt, wenn η von m Eingangswerten A, B, C, D ... Null sind. Die Punktion P kann in der folgenden Welse angegeben werden:

η η η η η

Cⁿ Terme m

Damit die Punktion P Null ist, ist es zwingend und ausreichend, daß irgendeiner der Paktoren Null ist, d. h. mindestens ein Term entsprechend einer Kombination von m Eingangswerten zu je η gibt eine Summe Null. Diese Aufteilung in Paktoren, die, wie weiter unten näher erläutert wird, nicht

b ü α B 1 S / Ü J 4 1

die einzig mögliche ist, zeigt die Art und Weise, in der elektronisch diese Punktion gebildet werden kann, indem χ ODER-Glieder verwendet werden, von denen jedes die logische Summe von η Eingangswerten (A + B + ...) bildet. Die Ausgangswerte jedes ODER-Gliedes werden sodann in einem UND-Glied multipliziert, um die Funktion F zu erzeugen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Schutz- und Steuersystems, bei dem die Erfindung verwendbar ist,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen ersten UND-Eingangsgliedes,

Fig. 3 ein Blockschaltbild des Stromreglers, der dem

erfindungsgemäßen ersten UND-Eingangsglied nachgeschaltet ist,

Fig. 4 eine Schaltung eines Teiles der erfindungsgemäßen Anordnung in Einzelheiten,

Fig. 5a und 5b Diagramme zur Erläuterung des Betriebs des Stromreglers,

Fig. 6 eine elektronische Schaltung zum schnellen Abschalten eines Stromes,

Fig. 7 die Schaltung eines ersten UND-Eingangsgliedes mit vier Bausteinen gemäß der Erfindung,

Ii U Η ö 1 b 4 0 3 4 1

Pig. 8 ein dem ersten UND-Glied vorgeschaltetes Verknüpfungsglied, und

Fig. 9 und 10 zwei 3/^-Verknüpfungsglieder, die bei zwei Ausführungsbeispielen der Erfindung dem ersten UND-Glied vorgeschaltet sind.

In der Pig. 1 ist ein Blockschaltbild der Steuervorrichtung der Sicherheits-Neutronenabsorber gezeigt, bei der die erfindungsgemäße Anordnung eingesetzt wird. Vier Meßumformer 9, 11, 13 und 15 messen die gleiche physikalische Größe, z. B. die Temperatur. Die von diesen vier Meßumformern (beim Ausführungsbeispiel dieser Pigur) abgegebenen Signale werden in Organe 9^f, 11', 13* und 15' gespeist, die Anordnungen zur Steuerung mit positiver Sicherheit darstellen, wie diese in der von der Anmelderin am selben Tag mit Priorität vom 11.12.197^ eingereichten Patentanmeldung (internes Aktenzeichen 410-25·05^Ρ) beschrieben sind. Die von diesen Anordnungen abgegebenen Signale werden in'Organe 19, 21 und 23 gespeist, die 3M-Verknüpfungsglieder darstellen, die bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden, wobei diese Organe jeweils mit vier Meßumformer-Steuereinrichtung-Paaren für den gleichen physikalischen Parameter verbunden sind. Im allgemeinen sind lediglich drei Leitungen angeschlossen, so daß ggf. ein Meßumformer-Steuereinrichtung-Paar im Betrieb abgeschaltet und durch ein anderes der gleichen Serie zur überprüfung oder erneuten Kalibrierung ersetzt werden kann. Die 3M-Verknüpfungsglieder arbeiten in 2/3-Koinzidenz. Aus den durch die Steuerorgane, wie z. B. das Organ 19, abgegebenen Logik-Gleich-Signalen erzeugen die 1/n-Verknüpfungsglieder, d. h. die ersten UND-Eingangsglieder ET₁, wie z. B. die Glieder 25, 27 und 29, jeweils einen Aus-

lösebefehl. Die verschiedenen Eingänge der ersten UND-Glieder ET. sind über Leitungen 25a, 25b, 25c ... mit Meßsystemen und Steuerorganen für verschiedene physikalische Größen (Neutronenfluß, Druck, Temperatur usw.) verbunden. Die Ausgangssignale der ersten UND-Glieder ET. (oder die 1/n-Verknüpfungsglieder) steuern Stromregler 31, 33 und 35 von Wicklungen 37, 39 und Die erfindungsgemäße Anordnung beschäftigt sich mit den Relais-Stromreglern, wie z. B. dem Stromregler 31, die durch ein Verknüpfungsglied mit positiver eigener Sicherheit gesteuert sind, wie z. B. durch die Schaltung 25, die bei einem Ausführungsbeispiel durch ein 3/4-Verknüpfungsglied mit positiver eigener Sicherheit gesteuert ist, wie z. B. durch die Schaltung 19. Bei normalem Betrieb ist der Sicherheits-Neutronenabsorber in Hochstellung, d. h. außerhalb des Reaktorkernes. Wenn zwei von drei Wicklungen nicht mehr durch die Relais gespeist werden, fällt der Sicherheits-Neutronenabsorber 43, wodurch der Reaktor schnell angehalten werden kann (Redundanz 2/3).

In der Fig. 2 ist ein Blockschaltbild eines ersten UND-Gliedes ET₁ (Einheit 25 der Fig. 1) dargestellt, das zur Versorgung des Einganges E der in der Fig. 3 dargestellten Relaisschaltung dient. Die Logik-Eingangssignale a, b, c ... m werden als Gleichspannung zwischen Anschlüsse 101 und 101¹, 103 und 103', 105 und 105', 107 und 107¹ gelegt. Diese Gleichspannungen versorgen Bausteine La, Lb, ... Li, ... und Lm, .die in Reihe geschaltet und untereinander über Isoliertransformatoren 111, 113 und 115 gekoppelt sind. Der Ausgang des letzten Bausteins Lm ist über einen Isoliertransformator 117 mit den Eingangsanschlüssen E des Relais der Fig. 2 verbunden. Das Ergebnis der durch das erste UND-Glied ET. vorgenommenen logischen Operation wird als Wechselspannung am Anschluß E erhalten. Der erste Baustein La wird durch eine Rückkopplungs-

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schleife versorgt, die über Wicklungen 125 und 127 mit dem letzten Baustein Lm verbunden ist. Diese Versorgung erfolgt über eine Einheit 137, die z. B. einen Gleichrichter und einen durch den Gleichrichter gespeisten Taktgeber aufweist.

Es ist selbstverständlich, daß die Anzahl der Bausteine der Schaltung gleich ist der Anzahl der Eingangssignale, die in "logische Werte" zu multiplizieren sind.

Jeder Baustein arbeitet auf die folgende Weise: Wenn eine Gleichspannung Vl z. B. zwischen den Leitungen 101 und 101^f des Bausteins La liegt, tritt dieser Eingangs-Gleichspannungswert wieder als Wechselspannung mit einer zur Gleichspannung Vl proportionalen Amplitude in der Ausgangswicklung 129 des Bausteins La auf, wobei diese Wicklung als Primärwicklung im Isoliertransformator 111 dient. Der Baustein· La gibt eine Ausgangs-Wechselspannung dann und nur dann an die Wicklung 129 ab, wenn die Eingangswicklung 135 des Bausteins La mit einer Wechselspannung versorgt wird. Die Ausgangsspannung zwischen den beiden Enden der Wicklung 125 durchläuft die Einheit 137 mit einem Gleichrichter und einem Taktgeber, der an die Primärwicklung 127 eine Wechselspannung geeigneter Frequenz, ζ. B. 1 kHz abgibt, wenn die Wicklung 125 erregt wird. Diese Rückkopplung bildet die interne Versorgung des somit über die Eingangs-Gleichspannungen selbstversorgten UND-Gliedes ET.

Mit mehreren Bausteinen, wie z. B. den Bausteinen La, Lb, usw., kann ein 1/n-Verknüpfungsglied (im wesentlichen ein erstes UND-Verknüpfungsglied ET^) aus m Gleich-Eingängen gebildet werden, die vollständig unabhängig und voneinander galvanisch isoliert sind, um das erfindungsgemäße Relais zu

versorgen. Der in der Einheit 137 enthaltene Taktgeber speist den ersten Baustein La mit z, B. Rechtecksignalen der Frequenz 1 kHz. Es ist selbstverständlich, daß auch alle anderen periodischen Signale verwendbar sind, wie z. B. Sägezahnsignale, sinusförmige Signale usw.

Diese Schaltung ist dynamisch aufgebaut, da das gesamte System mit der gleichen Frequenz wie die des durch den Taktgeber erzeugten Speise-Wechselstromes geprüft wird. Zusätzlich benötigt im normalen Betrieb die Schaltung keine externe Versorgung außer, wie anhand der Fig. 7 erläutert wird, für ein Wiedereinschalten (oder bei erhöhter Ausgangsleistung).

Wenn ein beliebiger Eingangsanschluß 101, 101*, 103, 103^f, usw. nicht mehr versorgt ist, wird einer der Bausteine nicht mehr mit einer Gleichspannung beaufschlagt und das abgegebene Ausgangs-Wechselsignal hat eine Amplitude mit im wesentlichen dem Wert Null, was dazu führt, daß alle nachgeschalteten Bausteine nicht mehr mit Wechselstrom beaufschlagt werden, und daß das Ausgangs-Wechselsignal der letzten Schaltung, das am Eingang E des Relais auftritt, Null ist.

In der Fig. 3 ist in einem Blockschaltbild die in der Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 31 versehene Relaisanordnung dargestellt. In den Eingang E wird ein Logik-Wechselsignal eingespeist, das z. B. einen (quadratischen) Rechteckverlauf mit einer von Null verschiedenen Amplitude hat. Dieses Signal wird vom Ausgang E (Fig. 2) des ersten UND-Gliedes ET. abgegeben.

Ein Transformator Ta isoliert den Eingang vom Rest der 609B2S/0 3 41

Schaltung, wobei die Sekundärwicklung 102 dieses Transformators mit einem Verstärker A. verbunden ist. Dieser Verstärker A^ wird durch eine zur Schaltung äußere Spannungsversorgung A über Leitungen 104 und 106 versorgt. Das so leistungsmäßig verstärkte Signal wird in einen Isoliertransformator T¹a gespeist, dessen Sekundärwicklung 108 mit dem statischen Stromregler verbunden ist. Der Ausgang dieses statischen Stromreglers ist mit der Primärwicklung 110 eines Transformators Tb verbunden. Die Sekundärwicklung 112 des Isoliertransformators Tb ist mit einem Leistungsverstärker A„ verbunden. Die nach dem Durchgang im Verstärker A„ verstärkte Ausgangsspannung wird an die Anschlüsse der Primärwicklung 114 eines Transformators Tc gelegt, dessen eine Sekundärwicklung 116 an einen Gleichrichter R angeschlossen ist. Am Ausgang dieses Gleichrichters R führt eine Leitung Il8 zum statischen Stromregler für die gesamte Stromgegenkopplung zurück und wird dort über eine Leitung 120 herausgeführt, um an einem Anschluß 122 zu enden. Die andere aus dem Gleichrichter R geführte Leitung 124 ist mit einem Anschluß 126 verbunden. Zwischen den Anschlüssen 124 und 126 ist eine (nicht dargestellte) Lastimpedanz vorgesehen, z. B. die Speisewicklung eines Elektromagneten. Der Verstärker A_ ist durch Leitungen 128 und 130 mit einer zur Schaltung äußeren Spannungsversorgung A verbunden. Eine Befehlsschaltung besteht aus einer Sekundärwicklung 132 des Transformators Tc, der mit einem Gleichrichter R¹ verbunden ist, der an seinem Ausgang eine gleichgerichtete Spannung abgibt. Diese durch ein Glied (Befehlsglied) C einstellbare Spannung wird zwischen den Leitungen 134 und 136 an den statischen Stromregler gelegt, um den Wert des Ausgangsstromes fest^

zulegen, der die Lastimpedanz versorgt. Auf gleiche Weise sind ein Tiefpaßfilter und ein Glied 103 zum manuellen Wiedereinschalten mit der Spannungsversorgung A verbunden.

Zwei Schnellabschaltglieder C. und C_? sind an die Leitungen 120 und 124 angeschlossen. Diese beiden Glieder werden durch die gleichgerichteten Spannungen beaufschlagt, die durch die Gleichrichter 138 und l40 erhalten werden, die über die Sekundärwicklungen 142 und 144 des Transformators Ta gespeist sind.

In der Fig. 4 ist die elektrische Schaltung eines Teiles der Anordnung der Fig. 3 in Einzelheiten dargestellt. Dabei sind einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in der Fig. 3.

In den Fig. 5a und 5b sind die Spannungsverläufe an verschiedenen Punkten der Schaltung der Fig. 4 sowie die magnetische Induktion B in Abhängigkeit von der magnetischen Feldstärke H (Hysteresisschleife) in Magnetverstärkern oder Transduktoren T und T¹ der Fig. 4 gezeigt.

In der Fig. 4 besteht ein Modulationsverstärker A₁ aus zwei Transistoren, die die Primärwicklung des Transformators T*a versorgen, der durch die Spannungsversorgung A leistungsmäßig beaufschlagt ist. ·

Die Sekundärwicklung 256 des Transformators T¹a ist über Widerstände 258 und 260 mit der Primärwicklung 110 des Transformators Tb verbunden. Der statische Stromregler weist die beiden Transduktoren T und T' auf, deren Magnetisierungskur-,ven in der Fig. 5b dargestellt sind. Die Transduktoren be-

stehen aus Magnetkernen, die umgeben sind einerseits von Vormagnetisierungs- bzw. Vorspannungswicklungen 262 und 264, in denen ein Gleichstrom fließt, der über das Glied C von dem aus einer Brücke mit vier Dioden bestehenden Gleichrichter R¹ abgegeben wird, und andererseits durch Steuerwicklungen 290 und 291, die mit der Leitung II8 verbunden sind, die an einen Anschluß des Gleichrichters R angeschlossen ist, der aus einer Brücke mit vier Dioden besteht. Die Dioden 268 und 270 lassen den Strom in einem vorgegebenen Richtungssinn in der Arbeitswicklung des Transduktors T fließen, wobei dieser und die beiden in Reihe geschalteten Dioden parallel zur Primärwicklung 110 des Transformators Tb angeordnet sind. Auf gleiche Weise sind die Dioden 272 und 274, die den Strom entgegengesetzt zum Strom in den eben genannten Dioden 268 und 270 fließen lassen, mit der Arbeitswicklung des Transduktors T^f verbunden, wobei die Enden der Schaltung aus diesen Dioden mit den-gleichen Anschlüssen wie die Schaltung aus den beiden genannten Dioden verbunden sind. Die in der Primärwicklung des Transformators Tb induzierte Spannung hat den im Kurventeil 276 der Fig. 5a angegebenen Verlauf, während die in der Sekundärwicklung des Transformators T'a induzierte Spannung durch eine Kurve 278 dargestellt ist, wobei diese beiden Kurven auf der Ordinate die Änderungen der Spannung V in Abhängigkeit von der Zeit t auf der Abszisse zeigen. Der Leistungsverstärker Ap, der mit der Sekundärwicklung 112 des Transformators Tb verbunden ist und über die Spannungsversorgung A gespeist wird, gibt eine verstärkte Spannung an die Primärwicklung des Transformators Tc ab. Diese Spannung wird zur Sekundärwicklung 116 des Transformators Tc übertragen, um gleichgerichtet und über die Wicklungen des statischen Stromreglers an die Last-

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impedanz zwischen den Anschlüssen 122 und 126 gelegt zu werden. Die Wicklung des bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Lastimpedanz bildenden Elektromagneten ist schematisch mit dem Bezugszeichen 280 angedeutet.

Das Glied C hat eine Z-Diode Z, die das Potential zwischen den beiden Leitungen festlegt, die den Strom in die Wicklungen 262 und 264 dieser Transduktoren T und T¹ speisen. Ein Stellwiderstand 282 erlaubt eine Änderung des in den Wicklungen 262 und 264 fließenden Stromes.

Die in den Pig. 5a und 5b mit entsprechenden Bezugszeichen versehenen Punkte entsprechen gleichen Betriebspunkten. Im Zeitpunkt t„ z. B., entsprechend dem Punkt C, hat das Magnetfeld H im Eisen der Transduktoren T und T¹ den Wert H_Q und beruht auf der Summe der Amperewindungen, die in der Vormagnetisierungsschaltung und in der Steuerschaltung fließen. Die magnetische Induktion im Transduktor T' beträgt B., Wenn sich die Spannung an den Anschlüssen der Arbeitswicklung des Transformators T^f umkehrt, verläuft der entsprechende Punkt auf der Magnetisierungskurve von C nach D¹ bei konstanter magnetischer Induktion. Vom Punkt D' zum Punkt E^r ist die angelegte Spannung konstant (Fig. 5a) und der entsprechende Punkt auf der Magnetisierungskurve verläuft von D¹ nach E¹, nämlich einem Punkt, in dem der Kern des Transduktors gesättigt ist. In diesem Punkt ist die magnetische Induktion fest auf einem Wert B (als Absolutwert). Zwischen

max

den Punkten E¹ und A¹, wo der Kern gesättigt ist, ist die Arbeitswicklung des Transduktors T¹ zwischen den Anschlüssen 286 und 288 praktisch kurzgeschlossen (die an den Anschlüssen

Ό U Β b 2 b / ü J 4 i

der Arbeitswicklung liegende Spannung ist praktisch Null, wie dies in der Fig. 5a gezeigt ist). Während des folgenden Polwechsels wirkt sich der Transduktor T aus, da die Dioden 268 und 270 leiten. Das anfängliche Magnetfeld hat den Wert -H₀, da der Richtungssinn des Stromes in der Vormagnetisierungswicklung und in der Steuerwicklung entgegengesetzt zu den vorhergehenden Wicklungen (Transduktor T') ist. Es wird eine Kurve CDABC entsprechend der vorhergehenden Kurve C¹D¹A¹B¹C durchlaufen. Der Wert der anfänglichen Induktion B. wird durch die Anzahl der Amperewindungen in den Vormagnetisierungs- und den Steuerwicklungen eingestellt, wie z. B. in der Wicklung 262 und in der Wicklung 290. Dieser Anfangswert, der die Zeitdauer des Stromdurchgangs zwischen t_Q und t^ bestimmt, kann eingestellt werden, indem der Wert des Widerstandes 282 gesteuert wird, der den Wert der Spannung festlegt, die an den Anschlüssen der Vormagnetisierungswicklung 262 des Transduktors T und an der Vormagnetisierungswicklung 264 des Transduktors T' liegt. Die Wicklungen 262 und 290 werden von Strömen in entgegengesetzter Richtung durchflossen, so daß sich die Amperewindungen gegenseitig aufheben. In gleicher Weise kann gezeigt werden, daß der in der Wicklung des Elektromagneten 280 fließende Strom vom Intervall zwischen dem Sättigungspunkt B und dem Anfangspunkt B. der Fig. 5b abhängt, da bei gesättigten Transduktoren T und T¹ weder eine Spannung an den Anschlüssen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung des Transformators Tb noch in einem nachgeschalteten Teil der Schaltung auftritt. Das System arbeitet selbststabilisierend, da sich bei abnehmendem Strom in der Wicklung des Elektromagneten der in der Wicklung 290 fließende Strom verringert, wodurch in gleicher Weise der Wert der Ordinate des Punktes B. herabgesetzt wird, während folglich die Zeit des Strom-

durchganges in der Primärwicklung 110 des Transformators Tb zunimmt«

Der Schaltung der Fig. 4 ist zu entnehmen, daß die Anordnung mit eigener Sicherheit arbeitet, d.h. bei einem Pehlbetrieb eines beliebigen Bauteils der Schaltung führt dieser Pehlbetrieb zu einer sicheren Störung, die eine Unterbrechung des Stromes in der Ausgangsimpedanz 280 bewirkt. Diese Art der Störung kann z. B. die Unterbrechung eines Kabels, das öffnen oder der Kurzschluß einer Diode, der Kurzschluß eines Transistors usw. sein.

Die Schaltung der Pig. 4 hat auch ein Wiedereinschaltglied 203, das über einen von Hand betätigbaren Schalter 205 ein Einschalten der beiden Schalter 207 und 209 ermöglicht, so daß ein Strom in den Vormagnetisierungswicklungen fließen kann und die Schaltung nach einer Unterbrechung wieder in Betrieb geht.

In der Fig. 6 ist eine Schaltung zum schnellen Unterbrechen bzw. Abschalten eines Stromes dargestellt, wie z. B. das Glied C₁ oder das Glied C_ der Pig. 3. Diese Schaltung hat auf der Leitung 120 vor dem Anschluß 122 einen Transistor 300, dessen Basis durch die von einem Gleichrichter 120 abgegebene Spannung vorgespannt ist, wobei der Gleichrichter durch eine Sekundärwicklung 144 des Transformators Ta gespeist wird. Ein parallelgeschalteter Widerstand 302 hat einen Widerstandswert von einigen 100-Π- . Diese Schaltung arbeitet wie folgt:

Wenn ein Signal in den Eingang E eingespeist wird, wird ein Strom in der Sekundärwicklung des Transformators Ta er-

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zeugt, der die Basis des Transistors so vorspannt, daß dieser leitet. Bei einer Unterbrechung des Stromes in der Sekundärwicklung 144 wird der Transistor 300 gesperrt, und der Strom fließt durch den Widerstand 302 mit großem Wert, was eine sehr viel schnellere Abfallzeit des Stromes zur Folge hat (proportional zu L/R, mit L = Selbstinduktion der Last und R = Widerstandswert des Widerstandes 302).

Es hat sich gezeigt, daß die Schnellabschaltglieder (mit einer Redundanz 1/2) eine Abnahme von 90 % des anfänglichen Stromes in einer "Verzöge rungs ze it ermöglichen, die für den Wert L der Selbstinduktion der Wicklung kleiner als 10 ms ist.

In der Fig. 7 ist ein erstes UND-Glied ET mit vier Bausteinen dargestellt, das erfindungsgemäß eine dynamische Schaltung mit eigener Sicherheit ist. Die Signale werden, wie in .der Fig. 2, zwischen Leitungen 101, 101', 103, 103», 105, 105', 107, 107^f angelegt. Die Spannungen zwischen diesen Anschlüssen liegen an den Bausteinen La, Lb, Lc und Ld, wobei die mit Gleichspannung beaufschlagten Schaltungen die Widerstände 139, 141, 143 und 145 aufweisen. Jeder Baustein ist ein herkömmlicher Wechselrichter mit einer Primärwicklung, wie z. B. der Wicklung A des Bausteins Lb, die über den Transformator mit der Ausgangswicklung des vorhergehenden Bausteins gekoppelt ist, in diesem Fall des Bausteins La. Der Baustein Lb hat zwei Transistoren 147 und 149, deren Basen mit den Enden der Wicklung A verbunden sind. Die Emitter der Transistoren l47 und 149 sind unter sich und mit der Mittelanzapfung 151 der Wicklung A verbunden. Die Kollektoren dieser beiden Transistoren 147 und 149 sind mit den Enden einer Wicklung verbunden, wie z. B. der Wicklung B, die an die Wicklung A¹ des folgenden Bausteins über einen Isoliertransformator ge-

koppelt ist, wie z. B. über den Isoliertransformator 113. Die Gleichspannung, die beim Baustein Lb an den Anschlüssen 103 und 103' liegt, wird zwischen den den Emittern der Transistoren gemeinsamen Punkt 151 und die Mittelanzapfung 153 der Wicklung B gelegt. Die gleiche elektrische Schaltung wiederholt sich für alle Bausteine Li. Das Glied 137 der Fig. 2 ist in Einzelheiten in der Pig. 7 gezeigt und umfaßt einen Gleichrichter 151 und einen Taktgeber aus einem freischwingenden Wechselrichter 153, der durch den Gleichrichter gespeist ist. Der Gleichrichter I5I» der beim Beispiel der Fig. 7 aus einer Brücke mit vier herkömmlichen Dioden besteht, richtet die an der Sekundärwicklung 125 des Transformators 117 erhaltene Spannung gleich und gibt sie an einen als Taktgeber dienenden Wechselrichter 153 ab, der ähnlich dem Wechselrichter der Bausteine Li aufgebaut ist. Dieser Wechselrichter 153 wandelt die Gleichspannung am Ausgang des Gleichrichters 15I in eine Wechselspannung um, die die Primärwicklung 127 des Transformators 109 erregt, dessen Sekundärwicklung (Wicklung 135) eine Versorgung des ersten Bausteins La ermöglicht.

Die in der Fig. 7 dargestellte Schaltung hat auch eine von Hand betätigbare Wiedereinsehalteinrichtung mit einer Drucktaste 148, die die Gleichspannungsversorgung des Wechselrichters 153 an eine Spannungsquelle von z. B. 2k V (nicht dargestellt) anschließt, die zwischen den beiden Anschlüssen 155 und 157 liegt.

Wenn alle Gleichspannungseingänge durch von "Null" (logischer Wert +1) verschiedene Spannungen beaufschlagt sind, gibt jeder Baustein (gesteuert durch die Wechselspannung des vorhergehenden Bausteins) an den folgenden Baustein ein syn-

>> U ö « i b / U i 4 i

chrones Rechtecksignal mit einer von Null verschiedenen Amplitude und einer Frequenz f ab. Auf diese Weise wird am Ausgang der Logik-Schaltung ein Rechtecksignal z. B. am Eingang E des Relais der Fig. 2 entsprechend dem logischen Pegel 1 erhalten. Wenn einer der Eingänge 101, 101', 103, 103', usw. einen Pegel Null hat, liegt keine Übertragung des Rechtecksignales über diese Einheit oder Zelle hinaus vor, und das Ausgangssignal der Schaltung geht in den Zustand Null über. Die Schaltung arbeitet insgesamt mit eigener Sicherheit, was bedeutet, daß keine erste Störung unsicher ist und daß lediglich eine beschränkte Anzahl doppelter Störungen unsicher ist, wobei die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer derartigen Störung sehr gering ist (z. B. ein Kurzschluß zwischen vier Leitungen, und zwar jeweils zwischen zwei in einer gegebenen Reihenfolge).

Das erste UND-Glied ET₁ (z. B. das Glied 25 der Fig. 1) wird bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung nicht direkt sondern über ein dynamisches η/m-Verknüpfungsglied angesteuert. Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeichnet sich diese n/m-Verknüpfungsschaltung aus durch:

χ ODER-Glieder OU, deren jedes an η Eingänge angeschlossen ist, wobei χ gleich der Anzahl der Kombinationen ohne Wiederholungen der m Eingänge zu je η ist, also

- Cⁿ - m!

m n! (m-n)! »

ein UND-Glied ET mit χ Eingängen, wobei jeder Eingang an

6 ü 9 ö 2 b / U 3

den Ausgang eines der χ ODER-Glieder angeschlossen ist und das UND-Glied ET dynamisch arbeitet, d.h., die Ausgangssignale der χ ODER-Glieder OU multipliziert, nachdem diese Gleichsignale von den χ ODER-Gliedern in periodische Signale mit einer Amplitude proportional zu den Gleich-Eingangssignalen umgesetzt worden sind.

Wenn P die zu verwirklichende Punktion ist, d.h. eine Punktion, die den Wert Null hat, wenn η von m Eingangswerten A, B, C, D, ... Null sind, kann die Punktion P(n/m) wie folgt angegeben werden:

L _r J

Cⁿ Terme m

Damit die Punktion P Null wird, ist es erforderlich und hinreichend, daß ein beliebiger Paktor Null ist, d.h. mindestens ein Term entsprechend einer Kombination von m Eingangswerten zu je η gibt eine Summe Null. Diese Zerlegung in Paktoren, die, wie weiter unten näher erläutert wird, nicht die einzig mögliche ist, zeigt klar, wie elektronisch diese Funktion verwirklicht werden kann, indem χ ODER-Glieder OU verwendet werden, deren jedes die logische Summe von η Eingangswerten (A + B + ...) darstellt. Die Ausgangswerte jedes ODER-Gliedes OU werden sodann in einem UND-Glied ET multipliziert, um die Punktion P darzustellen.

Wie im folgenden erläutert wird, sind die Verknüpfungsglieder dieser Art auch selbstgespeist und benötigen keine äußere Versorgung außer für das Wiedereinschalten oder wenn die benötigte Ausgangsleistung erhöht ist.

In den Fig. 8, 9 und 10 sind drei 3M-Verknüpfungsglieder dargestellt, die Beispiele für n/m-Verknüpfungsglieder mit UND-Gliedern ET sind. Beim Fall eines 3/4-Verknüpfungsgliedes, bei dem F die zu verwirklichende Funktion und A, B, C und D die vier Eingangsgrößen darstellen, kann die Funktion F wie folgt angegeben werden:

1) F = AB + AC + AD + BC + BD + CD oder

2) F = (A+B) (C+D) + (A+C) (B+D) oder

3) F = (A+B+C) (A+B+D) (A+C+D) (B+C+D).

Die letzte Aufteilung in Faktoren ist die "natürlichste" und entspricht der oben erläuterten Verallgemeinerung für n/m,

Die letzte Gleichung, auf die sich die Fig. 10 bezieht, führt zur Verwendung von 12 Einheiten (Zellen), die jeweils 2 zu 2 gruppiert sind, wobei die sechs Gruppen parallel zueinander vorgesehen sind. Dieses Ausführungsbeispiel führt zur Verwendung einer maximalen Anzahl von Elementareinheiten oder -zellen für ein 3/4-Verknüpfungsglied, es bietet aber die größte Sicherheit (Fig. 10).

Die zweite Beziehung führt zu zwei Gruppen von Einheiten oder Zellen, wobei der Eingang von jeder unter ihnen die

Ό U α « 2 5 / U 3 4 I

mit Hilfe von zwei Dioden verwirklichte Summe darstellt, nämlich 2 von 4 Eingangsspannungen entsprechen den Werten A, B, C, D. Die beiden Gruppen sind parallel angeordnet. Dieses Ausführungsbeispiel ist in der Fig. 9 dargestellt.

Die dritte Beziehung wird zu einem herkömmlichen 3/4-Verknüpfungsglied, das leicht verallgemeinert werden kann, wie dies oben erläutert wurde. Das Eingangssignal jeder der vier in Reihe geschalteten Einheiten oder Zellen wird durch die Summe von drei Eingangs-Gleichspannungen gebildet.

In der Fig. 8 ist ein 3/4-Verknüpfungsglied mit positiver Sicherheit dargestellt. Die Werte der Größen A, B, C und D werden in Anschlüsse 402 und 402', 404 und 404·, 4o6 und 406», 408 und 4O8» gespeist. Die Anschlüsse 402«, 404', 4O6' und 4O8¹ sind unter sich verbunden. In ODER-Gliedern, wie z. B. den ODER-Gliedern 410, 412, 4l4 und 416 werden die "Summenfunktionen" gebildet, nämlich A + B + C im Glied 410, A + B + D im Glied 412, A + C + D im Glied 4l4 und B + C + D im Glied 4l6. Die ODER-Glieder bestehen aus Dioden, wie z. B. den Dioden 4l8, die Widerständen, wie z. B. den Widerständen 420 zugeordnet sind. Die Ausgangsspannung zwischen z. B. Punkten 422 und 424 ist von Null verschieden, wenn ein beliebiges Eingangssignal A, B oder C von Null verschieden ist; das gleiche gilt für die übrigen Glieder. Die Dioden, wie z. B. die Dioden 426, sind Leuchtdioden (Elektrolumineszenz-Dioden), die punktweise eine überprüfung der Signale an verschiedenen Punkten der Schaltung ermöglichen. Ein zweites UND-Glied ET₂ besteht in diesem Fall aus vier Wechselrichtern 428, 430, 432 und 434. Die Ausgangsspannung, die nach dem Gleichrichten durch die Dioden 440 und 442 die

Punktion P darstellt, wird an den Anschlüssen 436 und 438 am Ausgang der Sekundärwicklung des letzten Isoliertransformators Te erhalten und an den Eingang des ersten UND-Gliedes ET₁ abgegeben. Die Anschlüsse 436 und 438 sind z. B. mit den Anschlüssen 101 und 101' der Fig. 2 vereinigt. Ein Gleichrichter 444 aus z. B. einer Brücke mit vier Dioden ist hinter der Sekundärwicklung des Transformators Te vorgesehen. Dieser Gleichrichter legt eine Gleichspannung an den freischwingenden Wechselrichter 446, der die Primärwicklung des Isoliertransformators Ta versorgt. Eine Wiedereinschalttaste 448 verbindet die Gleichspannungsversorgung des Modulators 446 mit einer in der Figur nicht dargestellten Spannungsversorgung Al, so daß die Schaltung wiedereingeschaltet werden kann. Die Wiedereinschaltzeit wird durch die Konstante RC bestimmt, die durch den Widerstandswert der Widerstände 450, 452 und die Kapazität des Kondensators 454 festgelegt wird.

Jeder Wechselrichter hat eine erste Wicklung, die über den Transformator Tb an eine Wicklung des vorhergehenden Bausteins gekoppelt ist, und zwei Transistoren, wie z. B, die Transistoren 429 und 431. Die Emitter dieser Transistoren sind unter sich und mit der Mittelanzapfung der Wicklung A über einen Widerstand 433 verbunden. Die Kollektoren sind mit den beiden Enden einer Wicklung B verbunden, die mit der Wicklung A' des benachbarten Bausteins gekoppelt ist.

Im folgenden wird der Betrieb der in der Fig. 8 dargestellten Anordnung näher erläutert: Wenn drei der Werte der vier Funktionen A, B, C, D Null sind, gibt eines der ODER-Glieder, wie z. B. 410, 412, 414 oder 4l6 eine Ausgangsspannung Null an einen der Wechselrichter-Bausteine wie z. B.

428, 432 oder 434, ab. Dieser Wechselrichter, der nicht mehr mit Gleichspannung beaufschlagt ist, hat an den Anschlüssen seiner Ausgangswicklung die Spannung Null und das aus den vier Modulatoren insgesamt gebildete zweite UND-Glied ET_? wird unterbrochen. Es tritt also kein Ausgangssignal zwischen den Anschlüssen 436 und 438 auf. Wenn dagegen eine der Kombinationen der vier Eingangswerte zu je drei nicht Null ist, übertragen alle Modulatoren die Signale von der Primärzur Sekundärseite, und es tritt eine Gleichspannung am Ausgang .zwischen den Anschlüssen 436 und 438 auf.

Es ist leicht einzusehen, daß eine einfache Störung eine sichere Störung für die verschiedenen Bauteile der Schaltung ist, z. B. ein öffnen einer Diode in einem ODER-Glied OU führt zu einem Ausgangssignal Null am Ausgang der Diode, ein Kurzschluß eines Transistors eines Modulators bewirkt, daß er ständig leitet und so immer die Ausgangsspannung eines ODER-Gliedes an der Wicklung des Isoliertransformators zwischen zwei Modulatoren liegt, was diesen Transformator sättigt, der dann kein periodisches Signal mehr überträgt.

In der Fig. 9 ist ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen 3/4-Verknüpfungsgliedes dargestellt, das die Berechnung der Punktion

= (A+B) (C+D) + (A+C) (B+D)

erlaubt. In der Fig. 9 sind Teile, die funktionsmäßig Teilen der Fig. 8 entsprechen, mit einem um 100 erhöhten Bezugszei-

bü9b26/ü34i

chen versehen (ζ. B. 502 anstelle von 402). An Eingängen A, B, C, D sind herkömmliche, aus Dioden aufgebaute ODER-Glieder vorgesehen, wie z. B. die ODER-Glieder 570, 572, 574 und 576. Am Ausgang dieser ODER-Glieder werden die logischen Punktionen A+B, C+D, A+C,B+D erhalten. Der Ausgang dieser Glieder ist mit Wechselrichtern verbunden, die über Isoliertransformatoren, wie z. B. die Transformatoren 578 und 58Ο, gekoppelt sind. Diese Wechselrichter sind von der oben erläuterten Art. Die gemeinsame Primärwicklung 582 dieser Wechselrichter wird über einen Isoliertransformator 584 durch einen Wechselrichter 546 gespeist, an dem die am Ausgang der beiden UND-Glieder ET erhaltene Ausgangsspannung liegt. Ein erstes UND-Glied ίδβ von dritten UND-Gliedern ET- multipliziert die Funktion (A + B) mit der Funktion (C + D), und das zweite UND-Glied 188 der dritten UND-Glieder ET multipliziert die Funktion (A + C) mit der Funktion (B + D). Am Ausgang tritt zwischen Anschlüssen 598 und 600 eine Spannung auf, die nach einem vorherigen Gleichrichten durch die Dioden 590, 592, 594 und 596 an die Eingänge 101 und 101· des ersten UND-Gliedes ET. der Fig. 2 gelegt wird, nämlich eine Spannung, deren Amplitude den logischen Werten der Funktion F₁ entspricht. Die Dioden, wie z. B. die Diode 526, sind Leuchtdioden.

In der Fig. 10 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines 3/4-Verknüpfungsgliedes mit sechs vierten UND-Gliedern ETj. dargestellt, die selbsterregt und dynamisch mit positiver Sicherheit sind. Jedes dieser Glieder hat zwei Bausteine in Reihe, die die Operationen AB, AC, AD, BC, BD und CD erfüllen, und ein ODER-Glied, dessen Eingänge mit den Ausgängen der sechs vorhergehenden vierten UND-Glieder ETj. verbunden sind. Die in der Fig. 10 dargestellte Schaltung ermöglicht die Berechnung

der logischen Funktion ¥'.

F₂ = AB + AC + AD + BC + BD + CD

An die Eingänge 602, 602»; 604, 6O4^f; 606, 6θ6·; 6o8 und 608· werden die logischen Gleich-Werte der veränderlichen A, B, C und D gelegt. Die sechs vierten UND-Glieder ETj. umfassen jeweils zwei Bausteine 610 und 612, die z. B. kontinuierlich durch zwei der Eingangssignale entsprechend den Werten von A und B und abwechselnd durch einen Oszillator-Taktgeber 640 gespeist sind. Die Bausteine der vierten UND-Glieder ET|. werden nicht erläutert, da sie den UND-Gliedern ET der vorhergehenden Figuren entsprechen. Das ODER-Glied besteht aus der Vereinigung der verschiedenen Sekundärwicklungen der letzten Transformatoren, wie z. B. der Wicklungen 65O, 652 ... der zweiten UND-Bausteine ET jedes vierten UND-Gliedes ET^. Zwischen Anschlüssen 636 und 638 werden logische Gleich-Werte der Funktion F erhalten, die an einen Eingang, wie z. B. den Eingang 101, 101' der Fig. 2 abgegeben werden. Die Schaltung der Fig. 10 hat auch einen selbsterregten oder -gespeisten Oszillator-Taktgeber 640, der mit einer von Hand betätigbaren Wiedereinschalteinrichtung ausgestattet ist, die gleich entsprechenden Einrichtungen der Fig. 8 und 9 ist.

An jedem Eingang des ersten UND-Gliedes ET₁ entspricht bei dem Ausführungsbeispiel mit n/m- (oder 3/4-) Verknüpfungsgliedern ein n/m- (oder 3/4-) Verknüpfungsglied einer Einrichtung, wie sie in den Fig. 8, 9 oder 10 dargestellt ist.

Wie anhand der Fig. 8 kann für die Schaltungen der Fig. 9 und 10 gezeigt werden, daß die Anordnung mit posi-

Claims

tiver Sicherheit arbeitet, indem sie nacheinander die möglichen Störungen der verschiedenen Bauteile der Schaltung überprüft, und daß eine Störung eines Bauteiles der Schaltung an seinem Ausgang einen Wert des Signales gleich Null bewirkt. Die Schaltungen der Fig. 9 und 10 haben auch eine Wiedereinschalttaste wie die Schaltung der Fig. 6 und sind selbstgespeist.

Es ist z. B. möglich, daß die ODER-Verknüpfungsglieder mit Dioden durch Transistor-Verknüpfungsglieder ersetzt werden, ohne die UND-Glieder ET und die n/m-Verknüpfungsglieder grundsätzlich zu ändern. Schließlich führt die Assoziation von ODER-Funktionen und UND-Funktionen zu beliebig kombinierten Funktionen mit m logischen Eingangsgrößen entsprechend verschiedenen beabsichtigten Lösungen.

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Patentansprüche

, Anordnung für positive Sicherheit mit Punktionen zur ^-Auslösung eines Befehls und zur Stromeinstellung, insbesondere zur Steuerung der Sieherheits-Neutronenabsorber eines Kernreaktors,

gekennzeichnet durch

ein selbstgespeistes erstes UND-Glied (ET.) für positive Sicherheit, das multiplikativ m Eingangssignale (a, b, c, i, ... m) verknüpft, die jeweils einen von zwei verschiedenen Werten einschließlich des Wertes Null einnehmen können, und zwar mit m in Reihe geschalteten Bausteinen (La, Lb, Lc, ... Li, ... Lm), die miteinander über Isoliertransformatoren (109, Hl» 113, 115, 117) gekoppelt sind, wobei jeder Baustein durch einen Wechselrichter gebildet ist, der von einer Gleichspannung entsprechend einem logischen Wert eines Eingangssignals und von der Wechselspannung vom Ausgang des vorhergehenden Bausteins gespeist ist, wobei der Ausgang des letzten Bausteins (Lm) der Reihenschaltung einerseits an den ersten Wechselrichter über eine Einheit aus einem Gleichrichter und einem nachgeschalteten fre!schwingenden Wechselrichter zur Speisung des ersten Wechselrichters und andererseits über einen Isoliertransformator an einen Eingang (E) eines statischen Reglers angeschlossen ist, an dessen Eingang ein Wechse1-Verknüpfungssignal auftritt, dessen Wert dem Ergebnis der Muliplikation der verschiedenen Eingangssigna-. Ie (a, b, c, ...) entspricht;

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einen statischen Stromregler mit Stromgegenkopplung, dessen Eingang über einen Isoliertransformator (Ta) an den Eingang (E) angeschlossen ist und der mittels Modulation der Dauer der Rechteckimpulse der von diesem Isoliertransformator (Ta) abgegebenen Spannung arbeitet, wobei die modulierten Rechteckimpulse die Primärwicklung eines Transformators (Tb) speisen;

eine Gleichspannungs-Stromversorgung (A);

einen Gleichrichter (R), der mit der Sekundärwicklung des Transformators (Tb) verbunden ist und einen konstanten Gleichstrom an eine Lastimpedanz (280) über Verbindungsleitungen gibt, deren eine durch den statischen Stromregler für dessen Stromgegenkopplung führt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Leistungsverstärker, der mit der Sekundärwicklung des Transformators (Tb) und der Gleichspannungs-Stromversorgung (A) verbunden ist, dessen Ausgang an die Primärwicklung eines weiteren Isoliertransformators (Tc) und der auch an die Sekundärwicklung desselben Isoliertransformators (Tc) angeschlossen ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch:

einen Spannungsverstärker zwischen dem ersten Isoliertransformator (Ta) und dem statischen Stromregler, und

einen Spannungsverstärker zwischen dem statischen Stromregler und dem Leistungsverstärker.

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4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, um Strom in einer induktiven Lastimpedanz schnell abzuschalten,

gekennzeichnet durch

eine Reihenschaltung in einer Leitung (120), die mindestens den Gleichrichter (R) mit der Lastimpedanz verbindet, aus:

einem Transistor (300), dessen Emitter und dessen Kollektor in Reihe in der Leitung (120) liegen,

einen Widerstand (302) parallel zu dem Transistor (300), und

eine Gleichspannungs-Yersorgung, die durch eine Sekundärwicklung (144) des ersten Isoliertransformators (Ta) und einem nachgeschalteten Gleichrichter (l40) aus Dioden gebildet ist, wobei die Gleichspannung zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors (300) anlegbar ist (Fig. 6),
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastimpedanz durch die Wicklung (280) eines Elektromagneten gebildet ist, der die Sicherheits-Neutronenabsorber eines Kernreaktors in Stellung hält.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der statische Stromregler aufweist:

zwei Transduktoren (T, T')» deren Steuerwicklungen (290, 291) in Reihe mit der Lastimpedanz (28O) sind, deren Vormagnetisierungswicklungen (2Ö2, 264) durch eine einstellbare Gleichspannung und deren Arbeitswicklungen durch die Sekundärwicklung

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des ersten Isoliertransformators (Ta) über Dioden (268, 270, 272, 274) gespeist sind, die den Strom in der einen Richtung nur in der ersten Arbeitswicklung und in der anderen Richtung nur in der zweiten Arbeitswicklung fließen lassen;

einen ersten Widerstand (258) zwischen einem Ende der Sekundärwicklung (256) des ersten Isoliertransformators (Ta) und dem Anschlußpunkt (286) der Arbeitswicklungen der Transduktoren (T, T¹) und einen zweiten Widerstand (26O) zwischen demselben Anschlußpunkt (286) und der Primärwicklung (110) des weiteren Transformators (Tb),

und einen durch die Sekundärwicklung des weiteren Transformators (Tb) gespeisten Gleichrichter, der an die beiden Vormagnetisierungswicklungen (262, 264) angeschlossen ist, um die regelbare Gleichspannung zur Versorgung dieser Vormagnetisierungswicklungen (262, 264) einzuspeisen (Pig. 4).
7. Anordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Z-Diode (Z), um den Wert der Spannung in den Vormagnetisierungswicklungen (262, 264) konstantzuhalten, die durch den Gleichrichter (R) parallel zu den Vormagnetisierungswicklungen (262, 264) gespeist wird, und durch einen Stellwiderstand (282) in Reihe mit den Vormagnetisierungswicklungen (262, 264), der zwischen dem Verbindungspunkt der Z-Diode und den Vormagnetisierungswicklungen (262, 264) liegt (Pig. 4).
8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Baustein des UND-Gliedes (ET) ein Wechselrichter mit

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einer ersten Wicklung (A) ist, die durch einen Transformator (149) an die Wicklung des vorhergehenden Bausteins angeschlossen ist und zwei Transistoren (147, 153) hat, deren Basen an die Enden der Wicklung (A), deren Emitter untereinander und an eine Mittelanzapfung (151) der Wicklung (A) und deren Kollektoren an die beiden Enden einer weiteren Wicklung (B) angeschlossen sind, die mit der Wicklung (A^f) des folgenden Bausteins über einen Isoliertransformator (113) gekoppelt ist, wobei die Speise-Gleichspannung des Wechselrichters an den Verbindungspunkt der Emitter der Transistoren (147, 153) und die Mittelanzapfung (153) der weiteren Wicklung (B) gelegt ist (Fig. 7).
9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das UND-Glied (ET) eine Wiedereinschalteinrichtung hat, die durch eine Gleichspannungsquelle (155» 157) gebildet ist, die durch eine Taste (148) an einen freischwingenden Wechselrichter (153) angeschlossen ist, dessen Wechselspannungs-Ausgang über einen Transformator den Eingang des ersten Bausteins (La) versorgt (Fig. 7).
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch

n/m-Verknüpfungsglieder für eigene positive Sicherheit, von denen jeweils der Ausgang an einen einzigen Eingang des ersten UND-Gliedes (ET₁) angeschlossen ist, wobei jedes n/m-Verknüpfungsglied aufweist:

χ ODER-Glieder (4lO, 412, 414, 4l6), deren jedes an η ,Gleichspannungs-Eingänge angeschlossen ist, während χ gleich

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der Anzahl von Kombinationen (ohne Wiederholungen) der m Ein-

,n, Umzu je η ist, also χ = C^ = ("), und

ein zweites UND-Glied (428, 430, 432, 434) mit χ Eingängen und χ dynamischen Bausteinen mit positiver Sicherheit, wobei jeder Eingang an den Ausgang eines der χ ODER-Glieder (410, 412, 4l4, 4l6) angeschlossen ist und das zweite UND-Glied (428, 430, 432, 434) die Ausgangssignale der χ ODER-Glieder (410, 412, 414, 4l6) multipliziert, nachdem diese Gleichsignale von den χ ODER-Gliedern (410, 412, 414, 4l6) in periodische Signale mit einer Amplitude proportional zu den Gleich-Eingangssignalen des zweiten UND-Gliedes (428, 430, 432, 434) umgesetzt worden sind (Fig. 8).
11, Anordnung nach einem der Ansprüche 1-8, gekennzeichnet durch

3/4-Verknüpfungsglieder für eigene positive Sicherheit, von denen jeweils der Ausgang an einen einzigen Eingang des ersten UND-Gliedes (ET.) angeschlossen ist,

wobei jedes 3/4-Verknüpfungsglied die Punktion F.

F₁ = (A+B) (C+D) + (A+C) (B+D),

wobei A, B, C und D vier logische Eingangssignale sind, durch eine Schaltung realisiert, die aufweist:

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vier ODER-Glieder (570, 572, 57¹M, 576), die die Verknüpfungsoperationen (A+B), (C+D), (A+C) und (B+D) durchführen,

zwei dynamische selbsterregte dritte UND-Glieder (186, 188) mit positiver Sicherheit, deren jedes zwei Bausteine in Reihe hat, deren jeder durch die Ausgangsspannung eines der vorhergehenden ODER-Glieder (570, 572, 574, 576) versorgt istj und

ein ODER-Glied, dessen Eingänge an die Ausgänge der beiden vorhergehenden UND-Glieder angeschlossen sind (Fig. 9)·
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch

3/4-Verknüpfungsglieder für eigene positive Sicherheit, von denen jeweils der Ausgang an einen einzigen Eingang des ersten UND-Gliedes angeschlossen ist,

wobei jedes 3/^-Verknüpfungsglied die Punktion P„:

P₂ = AB + AC + AD + BC + BD + CD,

wobei A, B, C und D vier logische Eingangssignale sind, durch eine Schaltung realisiert, die aufweist:

sechs dynamische, selbsterregende vierte UND-Glieder (610, 6l2) mit positiver Sicherheit, deren jedes zwei Bausteine in Reihe hat, die die Verknüpfungsoperationen AB, AC, AD, BC, BD und CD ausführen, und

■:> U ö « L 6 / U 3 4 I

ein ODER-Glied, dessen Eingänge durch die Ausgänge der sechs vorhergehenden vierten UND-Glieder (6lO, 612) gespeist sind (Fig. 10).

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