DE2711241C3

DE2711241C3 - Schaltung zum Kompensieren der kapazitiven Kopplung zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung eines elektrischen Signaltransformators

Info

Publication number: DE2711241C3
Application number: DE19772711241
Authority: DE
Inventors: Wolfram Ing.(Grad.) 8521 Kleinseebach Meyer; Hermann 8520 Erlangen Riedl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-03-15
Filing date: 1977-03-15
Publication date: 1980-09-11
Also published as: DE2711241B2; DE2711241A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Kompensieren der kapazitiven Kopplung zwischen \ r Primär- und der Sekundärwicklung eines elektrischen Signaltransformators.

Bei Nahtstellentrennungen mittels Übertragern (Netztransformatoren, Signalübertragern, DC-DC-Wandlern etc.) wirkt sich die kapazitive Kopplung zwischen Primär- und Sekundärseite vor allem bei Anordnungen, die wechselspannungsmäßig nicht mittelpunktsymmetrisch betrieben werden (bzw. werden können), oft störend aus. Bei Netztransformatoren ist dieser Effekt unter der Bezeichnung »Ableitstrom« bekannt Bisher wurden folgende Vorkehrungen zur Reduzierung bzw. Vermeidung von unerwünschten Auswirkungen der kapazitiven Kopplung zwischen Primär- und Sekundärseite von Übertragern getroffen: Es wurden Schirmbleche oder Schirmwicklungen verwendet die geerdet sind, der Übertrager wurde möglichst kapazitätsarm aufgebaut und er wurde mittelpunktsymmetrisch betrieben. Die Kapazität zwischen Primär- una Sekundärwicklung ist nicht vermeidbar. Es kommt somit immer zum Fließen von Störströmen sofern nicht erheblich aufwendige Vorkehrungen zur Abschirmung der wirksamen elektrischen Felder getroffen werden. Insbesondere bei Netztransformatoren für Schutzklasse-11-Geräte ist der kapazitiv auf einen Anwendungsteil (Verstärker, Meßeinrichtungen etc.) übergreifende Anteil der Netzspannung störend. Drei Beispiele für Kompensationsschaltungen mit Abschirmblechen sind z. B. durch die DE-OS 2105109 vorbekannt Die zwischen Primär- und Sekundärwicklung des Signaltransformators angeordneten Abschirmbleche liegen dabei gemäß den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 der DE-OS an Masse. Dabei fallen jedoch zusätzliche Streukapazitäten zwischen dem Gerätegehäuse und Masse an. Diese führen zu weiterer störender Restspannung. Gemäß Ausführung der Fig.3 der DE-OS sollen diese störenden Restspannungen dadurch kompensiert werden, daß das Abschirmblech fest mit dem einen Ende der Primärwicklung über eine Leitung verbunden wird und an der Sekundärwicklung ein Abgriff vorgesehen ist der direkt über eine Leitung mit dem Gehäuse verbunden ist. Der Abgriff ist, bezogen auf einen Mittelpunkt verschiebbar. Auf diese Weise kann eine Kompensationsspannung abgegriffen werden, die jedoch nur speziell eine Restspannung, die zwischen dem Gehäuse und Masse liegt, kompensiert Es werden also immer nur Teilkapazitäten und damit Teilstörspannungen kompensiert. Eine Gesamtkompensation ist nicht möglich.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine solche Kompensationsschaltung aufzubauen, die in einfachster Weise bei Übertragern Gesamtkompensation aller Koppelkapazitäten gewährleistet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an einer mit der Primär- oder mit der Sekundärwicklung verbundenen Hilfswicklung in an sich bekannter Weise eine gegenphasige Kompensationsspannung abgegriffen wird, die jedoch speziell in Verbindung mit einer zusätzlichen Koppelkapazität einen zu dem durch Streukapazitäten hervorgerufenen Ableitstrom gegenphasigen Kompensationsstrom erzeugt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen.

In der Schaltung der Fig. 1 fließt von der P-seitigen (Phase) Wicklungshälfte der Primärwicklung Wl des Übertragers der Ableitstrom Is über die Streukapazität Cs. Er wird mittels der zur Netzspannung Un (z. B. 220 V) gegenphasigen, an der Teilwicklung Wh abgegriffenen Spannung Un über die Kapazität Ck

kompensiert Im kompensierten Zustand gilt:

damit ergibt sich

U_n= U_n-^.

Wird die Spannung — wie in der F i g. 1 dargestellt — zur Kompensation über einen Spannungsteiler von der Hilfswicklung Wh abgegriffen (Uk an R), so kann Ik exakt auf den Wert von Is abgeglichen werden. Voraussetzung für die korrekte Funktionsweise des Verfahrens ist, daß der Transformator definiert an

Netzspannung angeschlossen wird. Dies gilt, wenn, wie dargestellt, der Mittelpunktsleiter MP mit dem Mittenanschluß 2 der Primärwicklung W\ verbunden ist Aus Sicherheitsgründen muß dsr Kondensator C_K hohe Spannungsfestigkeit aufweisen. Die Kompensationsschaltung ist besonders geeignet für den isolierten Eingangsteil von Geräten zur Abnahme und Verarbeitung physiologischer Signale, insbesondere für Elektrokardiographen.

Die Fig.2 zeigt eine Modifikation des Übertragers der F i g. 1 in dem Sinne, daß zwischen Primärwicklung Wi und Sekundärwicklung W2 eine Abschirmung 5 eingeschaltet ist. In diesem Falle Hegt die Koppelkapazität Ck nicht am Ausgang der Sekundärwicklung W2 auf der Sekundärseite; sie ist vielmehr direkt am Schirm S angeschaltet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltung zum Kompensieren der kapazitiven Kopplung zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung eines elektrischen Signaltransformators, dadurch gekennzeichnet, daß an einer mit der Primär- oder mit der Sekundärwicklung verbundenen Hilfswicklung (Wh, R) in an sich bekannter Weise eine gegenphasige Kompensationsspannung (Uk) abgegriffen wird, die jedoch speziell in Verbindung mit einer zusätzlichen Koppelkapazität (Ck) einen zu dem durch Streukapazitäten (Cs) hervorgerufenen Ableitstrom (I_s) gegenphasigen Kompensationsstrom (Ik) erzeugt

2. Schaltung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfswicklung (Wh) Einstellmittel für die exakte Kompensationsspannung (Uk) zugeordnet sind.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellmittel ein an der Hilfswicklung (Wh) angeschalteter Spannungsteiler (R) ist.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelkapazität (Ck) konstanten Wert aufweist oder zum wenigstens 2i zusätzlichen Einstellen des Kompensationsstromes (Ik) im Kapazitätswert variabel ist

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung des Kompensationsspannungserzeugers auf der Primärseite die Koppelkapazität (Ck) zwischen Kompensationsspannungserzeuger auf der Primärseite und dem Ausgang der Sekundärwicklung auf der Sekundärseite eingeschaltet ist.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, r> dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung des Kompensationsspannungserzeugers auf der Sekundärseite die Koppelkapazität (Ck) zwischen dem Kompensationsspannungserzeuger auf der Sekundärseite und einem Leiter auf dor Primärseite, der 4n sich auf Erdpotential befindet (z. B. MP), eingeschaltet ist.

7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung des Kompensationsspannungserzeugers auf der Primärseite und Anordnung eines Abschirmleiters (S) zwischen Primär- und Sekundärseite die Koppelkapazität (Ck) zwischen Kompensationsspannungserzeuger auf der Primärseite und dem Abschirmleiter ^eingeschaltet ist >o

8. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Kompensationsspannung (Uk) ein Spannungsteiler (R) dient, der zwischen der Anzapfung (2) der Primärwicklung (WX) und dem nicht am Netz liegenden Ende (3) der Primärwicklung eingeschaltet ist, wobei die Anzapfung mit dem Mittelpunktsleiter (MP) der Netzspannung verbunden ist, während das andere Ende (1) der Primärwicklung am Phasenleiter (P; liegt. bo