NL8303915A

NL8303915A - Inrichting voor het voeden van een elektrische verbruiker met een hoge gelijkspanning.

Info

Publication number: NL8303915A
Application number: NL8303915A
Authority: NL
Original assignee: Danfoss As
Priority date: 1982-11-16
Filing date: 1983-11-15
Publication date: 1984-06-18
Also published as: SE8306278L; GB2130404B; SE8306278D0; DK513483A; FI834181A; FI834181A0; AU562322B2; CA1220518A; AU2143483A; FR2536223A1; DE3242316C2; FR2536223B1; GB2130404A; DK513483D0; GB8330388D0; JPS59100921A; US4547842A; DE3242316A1

Description

N.0. 32110 JÉ*--''

Inrichting voor het voeden van een elektrische verbruiker met een hoge gelijkspanning.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het voeden van een elektrische verbruiker met een hoge gelijkspanning uit een ge-lijkspanningsbron met positieve en negatieve uitgangspotentiaal ten opzichte van aardpotentiaal, voorzien van een evaluatieschakeling, die 5 een eigen werkspanningsbron tussen een stroomvoedingsaansluiting en een referentiepotentiaalleiding bezit, waaraan een van de verbruikerspanning en/of een van de verbruiker stroom afhankelijk meet signaal kan worden toegevoerd en die het meetsignaal met een vooraf bepaalde waarde vergelijkt en afhankelijk van het vergelijkingsresultaat een stuursig-10 naai via een scheidingstrap toevoert aan een de verbruikerspanning beïnvloed ende instelinrichting, waarbij de evaluatieschakeling aan de of elke meetsignaalingang een operationele versterker heeft, op een ingang waarvan een voorschakelweerstand is geschakeld en waarvan de andere ingang met de referentiepotentiaalleiding is verbonden.

15 Bij een bekende inrichting van deze soort wordt door middel van de evaluatieschakeling de verbruikerspanning geregeld en/of de verbruiker-stroom begrensd. Deze inrichting is echter ook geschikt voor de stroom-regeling. De uitgang van de evaluatieschakeling is via een dure schel-dingstransformator als scheidingstrap verbonden met de stuuringang van 20 de aan de hoogspanningzijde aangebrachte instelinrichting. De voorscha-kelweerstanden van de evaluatieschakeling zijn betrekkelijk laag-ohmig en zijn slechts op een ingang van elke operationele versterker aangesloten. De andere ingangen van de operationele versterkers zijn daarentegen nagenoeg direct verbonden met de op hoogspanningspotentlaai lig-25 gende transmissieleiding tussen de hoogspanningsbron en de verbruiker.

De evaluatieschakeling heeft daardoor tevens een betrekkelijk hoge potentiaal, zodat een bedieningspersoon bij aanraking van de evaluatieschakeling gevaar loopt.

De uitvinding heeft ten doel te voorzien in een inrichting van de 30 in de aanhef genoemde soort, waarbij door eenvoudige middelen voor een hoge veiligheid van de evaluatieschakeling bij aanraking wordt gezorgd »

Volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt, doordat elk meetsignaal aan elke meetsignaalingang van de evaluatieschakeling wordt toege-35 voerd via telkens een hoog-ohmige voorschakelweerstand van ongeveer 7 tot 11 mega-ohm, de referentiepotentiaalleiding met aarde is verbonden en de scheidingstrap een optische koppelinrichting is.

** ' ~^ 8303915 2

Bij deze uitvoering is de ingangzijde van de evaluatieschakeling quasi-galvanisch gescheiden van de op een hoge potentiaal liggende spanning- en/of stroommeetplaats, zodat de gehele evaluatieschakeling veilig is bij aanraking. De voorschakelweerstanden stellen eenvoudige 5 componenten voor, evenals de optische koppelinrichting. In hoge mate is dus gewaarborgd, dat aan de ingangzijde van de evaluatieschakeling aangebrachte halfgeleiderelementen niet worden overbelast, aangezien de hoog-ohmige voorschakelweerstanden voor een geschikte stroom- en span-ningbegrenzing zorgen.

10 Bij voorkeur is er voor gezorgd, dat de hoog-ohmige voorschakel weerstanden een afgeregelde brugschakeling vormen met telkens een verdere weerstand die tussen de ene ingang van de bijbehorende operationele versterker en de uitgang daarvan is aangesloten, alsmede met een weerstand die tussen de andere ingang en de referentiepotentiaalleiding 15 is aangesloten. Door de weerstandsbrug kunnen synchrone storingssigna-len worden vereffend, die in de voedingsleidingen van de verbruiker, bijvoorbeeld een gelijkstroom-wisselstroomomzetter, voorkomen en bij toepassing van een gelijkspanningsbron in de vorm van een netgelijk-richter en/of een instelinrichting in de vorm van een onderbreker, 20 zelfs bij toepassing van geschikte afvlakschakelingen, ontstaan en in het bijzonder bij een hoge belasting merkbaar zijn. De synchrone stoor-spanning is een veelvoud groter (deze ligt bijvoorbeeld in de orde van grootte van 300 volt) dan de stroommeetspanning (van bijvoorbeeld 0,1 tot 0,5 volt) die gewoonlijk wordt afgenomen van een in de voedingslei-25 ding opgenomen meetweerstand voor de verbruikerstroom. De verdere weerstanden die in vergelijking tot de hoog-ohmige voorschakelweerstanden laag-ohmig zijn, verlagen door spanningsdeling de spanning op de ver-sterkeringangen aanzienlijk.

Voorts kan de met de referentiepotentiaalleiding verbonden weer-30 stand die op de het spanningssignaal overdragende operationele versterker in de evaluatieschakeling is aangesloten, instelbaar zijn. Hierdoor is een afregeling van de brugschakeling vanaf de spanningmeetplaats mogelijk voor de zo volledig mogelijke onderdrukking van een synchroon stoorsignaal.

35 Volgens een andere uitvoeringsvorm is de ingangzijde van de opera tionele versterker voor het stroommeetsignaal over zijn hoog-ohmige voorschakelweerstanden verbonden met een weerstand in de collectorketen van een transistor, aan de basis waarvan via een derde operationele versterker een stroommeetsignaal vanuit de stroommeetplaats wordt toe-40 gevoerd. Dit heeft het voordeel, dat een zwak stroommeetsignaal dat een 8303915 * „ <* 3 betrekkelijk groot synchroon signaal bevat en dat aan de stroommeet-plaats wordt afgenomen, wordt omgezet in een ten opzichte van het synchrone signaal groot stroommeetsignaal dat correct over de hoog-ohmige voorschakelweerstanden kan worden overgedragen. De derde operationele 5 versterker kan toch nog eenvoudige laagspanningscomponenten bezitten, aangezien deze zowel aan de ingang als aan de uitgang slechts een betrekkelijk geringe potentiaal ten opzichte van de potentiaal van de stroommeetplaats kan hebben.

De transistor kan echter ook als hoogspanningstransistor worden 10 uitgevoerd en via zijn collectorweerstand met de gelijkspanningsbron worden verbonden. In dit geval vervalt een afzonderlijke voedingsspan-ningsbron voor de transistor.

Bij nog een andere uitvoeringsvorm is in de emitterketen van de transistor een weerstand opgenomen, is zijn emitter direct met de in-15 verterende ingang van de derde operationele versterker verbonden, terwijl de andere ingang van de derde operationele versterker met de stroommeetplaats is verbonden en op een voorspanning is aangesloten. De transistor en de derde operationele versterker vormen dus een volledige tegengekoppelde versterkerinrichting met de totale versterkingsfactor 20 "1", zodat de spanning over de emitterweerstand lineair afhangt van de ingangsspanning van de derde operationele versterker, terwijl de voorspanning een verschuiving van het nulpunt voor het bepalen van positieve en negatieve verbruikerstromen tot stand brengt. De lineaire afhankelijkheid van de emitterstroom van de stroommeetspanning waarborgt, 25 dat ook de collectorstroom en daardoor de over de collectorweerstand optredende, aan de evaluatieschakeling toegevoerde spanningsval lineair van de stroommeetspanning afhangt.

Hierbij kan de andere ingang van de derde operationele versterker met de aftakking van een spanningsdeler worden verbonden, die tussen 30 een aansluiting van een voorspanningsbron en de stroommeetplaats is aangesloten. Deze spanningsdeler biedt de mogelijkheid om op eenvoudige wijze de gewenste voorspanning te vormen.

Aangezien de emitterstroom en de collectorstroom van de transistor met het bedrag van de basisstroom van elkaar afwijken, hangt weliswaar 35 de emitterstroom, maar niet de collectorstroom nauwkeurig lineair van de stroommeetspanning af. Om ook deze door de basisstroom bepaalde afwijking van de collectorstroom van de emitterstroom te corrigeren wordt bij voorkeur aan de andere ingang van de derde operationele versterker een meekoppelsignaal toegevoerd, dat evenredig is aan de basisstroom 40 van de transistor. Dit meekoppelsignaal veroorzaakt een met de basis- 8303915

Λ V

4 stroom overeenkomende vergroting van de spanning op de ingang van de operationele versterker en dus via de emitterstroom een overeenkomstige vergroting van de collectorstroom. De collectorstroom is daardoor met een hogere nauwkeurigheid lineair afhankelijk van de stroommeetspan-5 ning.

In het bijzonder kan dit worden bereikt, doordat tussen de uitgang van de derde operationele versterker en de basis van de transistor een meetweerstand is aangesloten, waarvan de spanningsval over een vierde operationele versterker aan de andere ingang van de derde operationele 10 versterker wordt toegevoerd. Door een passende uitvoering van de derde operationele versterker met geschikt gedimensioneerde weerstanden kan een nauwkeurige lineaire afhankelijkheid van de collectorstroom van de stroommeetspanning worden bereikt.

Bovendien kan op de ingangzijde van de tweede operationele ver-15 sterker voor het stroommeetsignaal een voorspanning worden aangesloten, die de nulpuntverschuiving compenseert, die door de voorspanning aan de ingangzijde van de derde operationele versterker tot stand wordt gebracht. Daarbij kan de voorspanning van de tweede operationele versterker worden afgenomen aan de aftakking van een instelbare spanningsde-20 Ier.

De aftakking van de instelbare spanningsdeler kan via de weerstand die tussen de andere ingang van de tweede operationele versterker en de referentiepotentiaalleiding is aangesloten, met deze ingang worden verbonden.

25 De referentiepotentiaalleiding kan weliswaar direct op aardpoten- tiaal liggen. Bij voorkeur is echter tussen de referentiepotentiaalleiding en aardpotentiaal een ten opzichte van de voorschakelweerstanden laag-ohmige weerstand aangesloten. Daardoor wordt gewaarborgd, dat de potentiaal van de referentiepotentiaalleiding laag blijft ten opzichte 30 van aardpotentiaal. Voorts kunnen dan meet- en stuursignaalgeneratoren die ten opzichte van aarde potentiaalvrij zijn of een andere referen-tiepotentiaal dan aarde hebben, zonder problemen op de besturingsaan-sluitingen worden aangesloten.

De uitvinding zal hierna aan de hand van een in de tekening ge-35 toonde uitvoeringsvorm nader worden toegelicht.

Bij de afgebeelde uitvoeringsvorm wordt door een gelijkrichter 1 in brugschakeling met een afvlakschakeling en middelpuntaarde (o) een driefasige netwisselspanning, die over een niet getoonde scheidings-transformator met aan de secundaire zijde geaard sterpunt aan de ge-40 lijkrichter wordt toegevoerd, omgezet in een hoge (zwak) afgevlakte ge-

...........A

8303915 Λ « 5 lijkspanning van ongeveer 600 volt. Deze gelijkspanning wordt via leidingen 2 en 3, een instelinrichting 4, bij voorkeur onderbreker met af-vlakschakeling, leidingen 2a, 3a en een stroommeetweerstand 6 toegevoerd aan de gelijkstroom-wisselstroomomzetter 5 die de verbruiker 5 vormt en op zijn beurt een wisselstroommotor M voedt.

De tussen de leidingen 3 en 3a aangesloten stroommeetweerstand 6 vormt een stroommeetplaats en zijn spanningsval een stroommeetsignaal van de verbruikerstroom. Dit stroommeetsignaal wordt via een voorver-sterkerinrichting 7, hoog-ohmige weerstanden 8 en 9 van ongeveer 7 tot 10 11 mega-ohm en een overdrachtschakeling 10 toegevoerd aan een vergelij- kingsinrichting 11 die het stroommeetsignaal vergelijkt met een grens-stroomwaarde Ig en bij het overschrijden van deze waarde Ig door het meetsignaal een uitgangssignaal aan een logische schakeling 12 toevoert .

15 Aan een op de uitgang van de instelinrichting 4 aangesloten span- ningmeetplaats wordt voorts de aan de ingang van de gelijkstroom-wis-selstroomomzetter 5 toegevoerde geregelde gelijkspanning Ug afgenomen en via hoog-ohmige weerstanden 13 en 14 van eveneens ongeveer 7 tot 11 mega-ohm en een tweede overdrachtschakeling 15 aan een tweede vergelij-20 kingsinrichting 16 toegevoerd. Deze vergelijkt het daaraan toegevoerde spanningsmeetsignaal met een voorgeschreven spanningswaarde Us en voert een eventueel verschil respectievelijk regelafwijking tevens aan de logische schakeling 12 toe. Zolang de grensstroomwaarde Ig niet wordt overschreden, voert de logische schakeling 12 aan de optische 25 koppelinrichting 17 een signaal toe dat de spanningsregelafwijking voorstelt. De optische koppelinrichting 17 draagt dit signaal over naar de besturingsingang van de instelinrichting 4 die op grond daarvan de gelijkspanning Ug die aan de ingang van de wisselstroom-gelijkstroom-omzetter 5 wordt toegevoerd, zodanig instelt, dat de spanningsregelaf-30 wijking verdwijnt.

Wanneer daarentegen het stroommeetsignaal de grensstroomwaarde lg overschrijdt, draagt de logische schakeling 12 in plaats van een eventueel regelafwijkingssignaal van de spanning uit de vergelijker 16, een signaal naar de optische koppelinrichting 17 over, die het over-35 schrijden van de grensstroomwaarde in de vergelijkingsinrichting 11 aangeeft. Dit signaal brengt via de instelinrichting 4 zulk een vermindering van de gelijkspanning Ug op de ingangzijde van de gelijk-stroom-wisselstroomomzetter 5 tot stand, dat de grensstroomwaarde weer in benedenwaartse richting wordt gepasseerd.

40 De uit de eenheden 10, 11, 12, 15 en 16 gevormde evaluatieschake- 8303915 6 ling en de optische koppelinrichting 17 hebben een eigen werkspannings-bron Ug die ten opzichte van de uitgangsspanning van de gelijkrichter 1 potentiaalvrij is en die met een stroomvoedingsaansluiting S en een referentiepotentiaalleiding Ref van alle eenheden 10, 11, 12, 15, 16 en 5 17 is verbonden. De referentiepotentiaalleiding Ref is via een paral lelle RC-keten P met aarde (o) verbonden, waarvan de ohmse weerstand ongeveer 180 kilo-ohm en de condensator daarvan ongeveer 100 nF zijn.

De voorversterkerinrichting 7 heeft een eigen niet afgebeelde werkspanningsbron, waarvan een pool met een leiding 3 is verbonden. De 10 voorversterkerinrichting 7 biedt de mogelijkheid van de versterking van het stroommeetsignaal, in het bijzonder ten opzichte van een op de stroommeetplaats optredend synchroon storingssignaal, zodat de spanning die vanuit de voorversterkerinrichting 7 aan de weerstanden 8 en 9 wordt toegevoerd, telkens volgens grootte van de verbruikerstroom meer 15 dan 330 volt kan bedragen. Ook door deze hoge spanning wordt de over-drachtschakeling 10 vanwege de hoog-ohmige weerstanden 8 en 9 niet overbelast, aangezien deze een overeenkomstige stroombegrenzing respectievelijk verlaging van de spanning tot stand brengen.

De over de stroommeetweerstand 6 optredende spanningsval 20 wordt via een weerstand 20 aan de niet-inverterende ingang (+) van een operationele versterker 21 toegevoerd. Een voorspanningsbron die tussen de leiding 3 en een aansluiting 22 van een spanningsdeler die uit een weerstand 23 en de weerstand 20 bestaat, is aangesloten, wekt een spanning U2 op, die aan de met de aftakking 24a van deze spanningsdeler 25 verbonden ingang (+) een zodanige voorspanning toevoert, dat het bepalen van ten opzichte van aarde of nulpotentiaal (0) positieve en negatieve verbruikerstromen mogelijk is. De uitgang van de operationele versterker 21 is met de basis van een transistor 24 verbonden, waarvan de collector via een betrekkelijk hoog-ohmige weerstand 25 van ongeveer 30 140 tot 170 kilo-ohm met de leiding 2 is verbonden, terwijl de emitter daarvan via een betrekkelijk laag-ohmige weerstand 26 met de leiding 3 is verbonden. De transistor 24 wordt daarom eveneens uit de gelijkspan-ningsbron 1 gevoed en is dus als hoogspanningstransistor uitgevoerd. Deze transistor zou echter ook uit een hulpspanningsbron met lage span-35 ning kunnen worden gevoed en voor een daarmee overeenkomende lagere werkspanning worden gedimensioneerd.

Over de weerstand 25 wordt een spanning afgenomen, die evenredig is aan de verbruikerstroom, ten opzichte van de spanningsval over de stroommeetweerstand 6 wezenlijk hoger is en die over de weerstanden 8 40 en 9 aan de overdrachtschakeling 10 wordt toegevoerd. Om te bereiken 8303915 * -· 7 dat de spanning over de emitterveerstand 26 zoveel mogelijk gelijk is aan de spanning tussen de niet-inverterende ingang (+) van de operationele versterker 21 en de leiding 3a, zodat ook de emitterstroom van de transistor 24 evenredig is aan deze spanning en dus aan de meetspanning 5 U^, is de emitter van de transistor 24 via een leiding 27 direct verbonden met de inverterende ingang (-) van de operationele versterker 21. Dit komt overeen met een directe tegenkoppeling van de versterker-inrichting 21, 24, zodat deze een totale versterkingsfactor van "1" heeft. Wanneer de basisstroom Ig van de transistor 24 wordt verwaar-10 loosd, is de emitterstroom Ig gelijk aan de collectorstroom Iq van de transistor 24. Daardoor zou ook de spanningsval U25 over de weerstand 25 hoofdzakelijk evenredig zijn aan de verbruikerstroom. Voor het bereiken van een hoge meetnauwkeurigheid is de basisstroom echter niet verwaarloosbaar. Deze wordt daarom via een terugkoppelschakeling 15 28 zodanig naar de niet-inverterende ingang (+) van de operationele versterker 21 teruggekoppeld, dat de collectorstroom Ig ten opzichte van een inrichting zonder deze terugkoppelschakeling 28 een bedrag hoger is, dat overeenkomt met de grootte van de basisstroom zonder terugkoppelschakeling 28. Hiervoor bevat de terugkoppelschakeling 28 een 20 operationele versterker 29, een weerstand 30 die tussen de uitgang van de operationele versterker 21 en de basis van de transistor 24 is aangesloten, een weerstand 31 die tussen de uitgang van de operationele versterker 21 en de niet-inverterende ingang (+) van de operationele versterker 29 is aangesloten, een directe verbinding tussen de basis 25 van de transistor 24 en de inverterende ingang (-) van de operationele versterker 29, een weerstand 32 die tussen de inverterende ingang (-) en de uitgang van de operationele versterker 29 is aangesloten, een weerstand 33 die tussen de niet-inverterende ingang (+) van de operationele versterker 29 en de leiding 3 is aangesloten, alsmede een weer-30 stand 34 die tussen de uitgang van de operationele versterker 29 en de niet-inverterende ingang (+) van de operationele versterker 21 is aangesloten. De over de weerstand 30 optredende spanningsval wordt als een benaderde maat voor de basisstroom aan de operationele versterker 29 toegevoerd en na versterking door de operationele versterker 29 aan de 35 niet-inverterende ingang (+) van de operationele versterker 21 afgegeven en in deze opgeteld bij de meetspanning U]_ van de verbruikerstroom. Dit komt overeen met een positieve terugkoppeling en verhoging van de basisstroom en dus een overeenkomstige verhoging van de collec-torstroom van de transistor 24.

40 Geeft men de weerstandswaarden van de weerstanden met de hoofdiet- 8303915 8 ter R aan en een aan deze hoofdletter toegevoegde Index, die gelijk Is aan het verwijzingsntimmer van de betreffende weerstand, dan moet wanneer men R30 R31 en R32 = R33 kiest, voor het nauwkeurig bepalen van de weerstandswaarden R30 tot R34 aan de vol-5 gende betrekkingen worden voldaan om de uitgangsspanning U3 van de operationele versterker 29 onafhankelijk te maken van de basisspanning van de transistor 24: ü3 = IB * R32 (1) 10 lp = lp - I- c E B (2) 15 !c = _U1 + U2 + R26(l + fe + fe > R26<1 ) 23 34 n20 K34 20 ü3 + fl32 * 1B_ <3>

RÖ7 &Z ib H (1 + -34 + _34 J

25 *20 *23

Opdat 1q slechts afhankelijk is van U]_ en Ü2 (en I(] bij een voorspanning U2 = 0 slechts afhankelijk van U]_ respectievelijk de meetspanning van de verbruikerstroom zou zijn), moeten de laatste 30 beide termen van de vergelijking (3) verdwijnen, zodat moet gelden: Ηλλ « In -L \Δ ' *b = 0 (4) R (1 + _2£ + _2£)

*0 D O

35 n20 K23

Uit vergelijking (4) volgt: 8303915 5 * * 9 — -1+ *34<r-♦ <5> R26 34 K2° R23

Kiest men R20 * 2420 ohm R23 53600 ohm 10 R25 = 187 ohm R3Q * 2200 ohm R3I = 2200 ohm R32 = 7500 ohm R33 e 7500 ohm 15 R34 * 90900 ohm dan is R32 20 — - 40,107 (6) 26 1 _1_ 1 + R34(R + R > 88 40,258 (7) 25 34 R20 R23 en dus 30 U1 Up I e -1- + -2- (8) 200,42 Ohm 4439,08 Ohm

Kiest men U2 = 5 volt, dan is: 35 ^ = + K2 (9) waarbij K]^ en K2 constanten zijn die uit vergelijking (8) blijken.

De collectorstroom Iq van de transistor 24 is daardoor onafhankelijk van de hoogte van zijn basisstroom I3 en slechts afhankelijk van respectievelijk de meetspanning, waarbij K2 de verschuiving 40 van het nulpunt bepaalt.

8303915 m % 10

De spannlngsval U25 die door de collectorstroom Iq over de weerstand 25 wordt voortgebracht, is dus tevens slechts afhankelijk van en wel lineair daarvan afhankelijk.

De overdrachtschakeling 10 bevat tevens een operationele verster-5 ker 35, een weerstand 36 die tussen de inverterende ingang (-) en de uitgang van de operationele versterker 35 is aangesloten, een instelbare weerstand 37 en een spanningsdeler die wordt gevormd uit ten opzichte van R37 laag-ohmige weerstanden 38 en 39 en die op een voorspan-ningsbron met de uitgangsspanning Uy = +12 volt is aangesloten. De 10 weerstand 37 is tussen de niet-inverterende ingang (+) van de operationele versterker 35 en de aftakking van de spanningsdeler 38, 39 aangesloten en de weerstand 39 is eveneens instelbaar. De weerstand 8 is met de inverterende ingang (-) van de operationele versterker 35 verbonden en de weerstand 9 met de niet-inverterende ingang (+) daarvan. De uit-15 gang van de operationele versterker 35 is met de ene ingang van de ver-gelijkingsinrichting 11 verbonden. De weerstandswaarden zijn zodanig gekozen, dat bij R3g//R39«R37 geldt: R8 R25 + R9 20 _ =_ (10) R36 · R37·

Hierbij geldt voor de spanning U4 tussen de uitgang van de operationele versterker 35 en de referentiepotentiaalleiding Ref: 25 R37 n = Π - T a/ 4 38 ° Ra (11) 1 + — 30 waarbij U3g de vast ingestelde spanning over de weerstand 38 van de spanningsdeler is. Daardoor is U4, onafhankelijk van een synchrone stoorspanning die tussen de collector van de transistor 24 en de lei-35 ding 3 op grond van een restrimpel op de uitgang van de gelijkspan-ningsbron 1 en/of een variërende belasting door de instelinrichting 4 wordt voortgebracht.

Met behulp van de instelbare weerstand 39 wordt U3g zodanig gekozen, dat de verschuiving van het nulpunt die door de voorspanning 40 U2 wordt tot stand gebracht, weer wordt gecompenseerd, dat wil zeggen 3303915

φ X

11 dat door toepassing van de vergelijkingen (8) en (11) geldt: U38 = -- . _ R37 5 4439,08 Ohm r <12) 1 + -1 *25 10 Kiest men

Rg * 9100 kilo-ohm R9 = 9100 kilo-ohm R95 * 154 kilo-ohm Ώ , 0 R-c + Kq R37 - 101,692 kilo-ohm (= —-- .

15 R8 R3g ** 100 kilo-ohm dan krijgt men 1133 = Ü2 · 0,38123 en 20 U, Rft<7 ü4 * ~ -- * - = - U . 8,4438 200,420hm R 1 (13) 1 + — R25 25

Met andere woorden is de uitgangsspanning U4 van de overdracht-schakeling 10 direct evenredig met en onafhankelijk van een synchrone stoorspanning.

De overdrachtschakeling 15 bevat tevens een operationele verster-30 ker 40, een weerstand 41 die tussen de inverterende ingang (-) en de uitgang van de operationele versterker 40 is aangesloten, en een instelbare weerstand 42 die tussen de niet-inverterende ingang (+) en de uitgang van de operationele versterker 40 is aangesloten, waarbij de ingangen van de operationele versterker 40 voorts via telkens een van 35 de weerstanden 13 en 14 met telkens een van de ingangen van de gelijk-stroom-wisselstroomomzetter 5 zijn verbonden.

Om ook hier de uitgangsspanning U5 van de overdrachtschakeling 15 tussen de uitgang van de operationele versterker 40 en massa onafhankelijk te houden van een stoorspanning die optreedt tussen de op een 40 positieve potentiaal (+) liggende ingangsleiding 2a van de gelijk- 8303915 12 stroom-wisselstroomomzetter 5 en de leiding 3a, zijn de weerstandswaar-den van de weerstanden 13, 14, 41 en 42 die evenals de weerstanden 8, 9, 36 en 37 een brugschakeling vormen, zodanig gekozen, dat er geldt: 5 ^11 - ffi R R (14) n14 n42

Dan blijkt, dat 1° R41 π _ π — U5 - U6 (15) R13 15 Kiest men

Rl3 * 9100 kilo-ohm R^4 9100 kilo-ohm R4I 100 kilo-ohm R42 100 kilo-ohm 20 dan is

Ufi u5 91 (16) 25 en dus direct evenredig aan en slechts afhankelijk van de te regelen gelijkspanning Ug.

Tussen de referentiepotentiaalgeleider Ref en de ingangen van andere niet afgebeelde evaluatie-eenheden, die eveneens via de optische 30 koppelinrichting 17 de instelinrichting 4 beïnvloeden, kunnen andere meet- en/o£ stuursignaalgeneratoren potentiaalvrij ten opzichte van het hoogspanningsgedeelte 1 t/m 7 worden aangesloten.

In plaats dat de referentiepotentiaalleiding Ref via de RC-keten P met aarde (o) is verbonden, kan deze ook direct met aard (o) worden 35 verbonden. De tussengeschakelde RC-keten biedt echter de mogelijkheid van de aansluiting van meet- of stuursignaalgeneratoren die ten opzichte van aarde zoveel mogelijk potentiaalvrij zijn en moeten blijven. Het is toch nog gewaarborgd, dat de potentiaal van de referentieleiding Ref ten opzichte van aarde een gedefinieerde, ongevaarlijk lage waarde 40 heeft. De hoge potentiaal van de leiding 2a van ongeveer +300 volt le- 8303915 13 vert dus een stroom over de weerstanden 14 en 42 en de RC-keten P, die over de RC-keten een spanningsval van slechts ongeveer +6 volt veroorzaakt· Ook wanneer bijvoorbeeld de als onderbreker uitgevoerde instel-inrichting 4 de verbinding tussen de leidingen 2 en 2a onderbreekt, zal 5 de aardpotentiaal een stroom over de RC-keten, de weerstanden 42, 14 en de gelijkstroomr-wisselstroomomzetter 5 kunnen leveren aan de op een potentiaal van ongeveer -300 volt liggende leiding 3a. Deze stroom zal eveneens slechts een spanningsval van ongeveer -6 volt over de RC-keten P tot gevolg hebben. Zonder een directe of indirecte verbinding over de 10 RC-keten die tussen de referentiepotentiaalleiding Ref en aarde is aangesloten, zou de potentiaal van de referentieleiding Ref daarentegen een te hoge waarde bereiken.

8303915

Claims

1. Inrichting voor het voeden van een elektrische verbruiker met een hoge gelijkspanning vanuit een gelijkspanningsbron met positieve en negatieve uitgangspotentiaal ten opzichte van aardpotentiaal, voorzien 5 van een evaluatieschakeling die een eigen werkspanningsbron tussen een stroomvoedingsaansluiting en een referentiepotentiaalleiding heeft, waaraan een van de verbruikerspanning en/of een van de verbruikerstroom afhankelijk meetsignaal kan worden toegevoerd en die het meetsignaal met een vooraf bepaalde waarde vergelijkt en afhankelijk van het verge-10 lijkingsresultaat een stuursignaal via een scheidingstrap aan een, de verbruikerspanning beïnvloedende instelinrichting toevoert, waarbij de evaluatieschakeling aan de of elke meetsignaalingang een operationele versterker bezit, op de ene ingang waarvan een voorschakelweerstand is aangesloten en waarvan de andere ingang met de referentiepotentiaallei-15 ding is verbonden, met het kenmerk, dat elk meetsignaal aan elke meetsignaalingang (+, -) van de evaluatieschakeling (10, 11, 12, 15, 16) wordt toegevoerd via telkens een hoog-ohmige voorschakelweerstand (8, 9; 13, 14) van ongeveer 7 tot 11 mega-ohm, de referentiepotentiaalleiding (Ref) met aarde is verbonden en de scheidingstrap een optische 20 koppelinrichting (17) is.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de hoog-ohmige voorschakelweerstanden (8, 9; 13, 14) een afgeregelde brug vormen met telkens een verdere weerstand (36; 41) die tussen de ene ingang (-) van de bijbehorende operationele versterker (35; 40) en de uitgang 25 daarvan is aangesloten, alsmede een weerstand (37; 42) die tussen de andere ingang (+) en de referentiepotentiaalleiding (Ref) is aangesloten.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de met de referentiepotentiaalleiding (Ref) verbonden weerstand (42), die op de, 30 het spanningsmeetsignaal overdragende operationele versterker (40) is aangesloten, instelbaar is.

4. Inrichting volgens een van de conclusies 1 t/m 3, met het kenmerk, dat de ingangzijde (+, -) van de operationele versterker (35) voor het stroommeetsignaal via zijn hoog-ohmige voorschakelweerstanden 35 (8, 9) is verbonden met een weerstand (25) in de collectorketen van een transistor (24), aan de basis waarvan via een derde operationele versterker (21) een stroommeetsignaal vanuit de stroommeetplaats wordt toegevoerd.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de tran-40 sistor (24) een hoogspanningstransistor is en via zijn collectorweer- 8303915 Λ* 15 stand (25) met de gelijkspanningsbron (1) is verbonden.

6. Inrichting volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat de transistor (24) in zijn emitterketen een weerstand (26) bezit en zijn emitter direct met de invertérende ingang (-) van de derde operationele 5 versterker (21) is verbonden en dat de andere ingang (+) van de derde operationele versterker (21) met de stroommeetplaats (6) is verbonden en op een voorspanning is aangesloten.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de andere ingang (+) van de derde operationele versterker (21) met de aftakking 10 (24) van een spanningsdeler (20, 23) is verbonden, die is aangesloten tussen een aansluiting van een voorspanningsbron en de stroommeetplaats (6).

8. Inrichting volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat aan de andere ingang (+) van de derde operationele versterker (21) een aan 15 de basisstroom van de transistor (24) evenredig meekoppelsignaal wordt toegevoerd.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat tussen de uitgang van de derde operationele versterker (21) en de basis van de transistor (24) een meetweerstand (30) is aangesloten, waarvan de span- 20 ningsval via een vierde operationele versterker (21) aan de andere ingang (+) van de derde operationele versterker (21) wordt toegevoerd.

10. Inrichting volgens een van de conclusies 6 t/m 9, met het kenmerk, dat op de ingangszijde (+, -) van de tweede operationele versterker (35) voor het stroommeetsignaal een voorspanning is aangeslo— 25 ten, die de verschuiving van het nulpunt compenseert, die door de voorspanning op de ingang van de derde operationele versterker (21) wordt tot stand gebracht.

11. Inrichting volgens een van de conclusies 6 t/m 10, met het kenmerk, dat de voorspanning van de tweede operationele versterker (35) 30 aan de aftakking van een instelbare spanningsdeler (38, 39) wordt afge-nomen.

12. Inrichting volgens de conclusies 2 en 11, met het kenmerk, dat de aftakking van de instelbare spanningsdeler (38, 39) via de weerstand (37) die tussen de andere ingang (+) van de tweede operationele ver- 35 sterker (35) en de referentiepotentiaalleiding (Ref) is aangesloten, met deze ingang (+) is verbonden.

13. Inrichting volgens een van de conclusies 1 t/m 12, met het kenmerk, dat tussen de referentiepotentiaalleiding (Ref) en aardpoten-tiaal (o) een impedantie (P) is aangesloten, die ten opzichte van de 40 voorschakelweerstanden een lage waarde heeft. 83 0 3 9 1 5