Browse Prior Art Database

Messbereichserweiterung von Kompensationsstromwandlern durch Spannungsspiegelung ohne Erhöhung der Kompensationsleistung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017465D
Original Publication Date: 2001-Jan-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-22
Document File: 3 page(s) / 21K

Publishing Venue

Siemens

Related People

Hagen Hartwig: AUTHOR

Abstract

Kompensationsstromwandler dienen in der Regel der Wandung großer Ströme im Ampere- bereich in proportionale kleinere Ströme. Sie bestehen üblicherweise aus einem Magnetfeld- sensor, einer darauffolgenden Reglerstufe, einer Verstärkerstufe und einer Bürde in Form eines Widerstandes, über dem eine zum Eingangsstrom proportionale Spannung abfällt. In oben genannter herkömmlicher Bauart besitzen sie den Nachteil, dass der zu wandelnde Primärstrom konstruktionsbedingt noch oben hin limitiert ist. Limitierendes Kriterium für den maximal abbildbaren Primärstrom ist der Innenwiderstand der Kompensationswicklung, welche zusammen mit der Primärwicklung und dem Magnetfeldsensor auf einem gemeinsamen magnetischen Kern angebracht ist. Die Kompensationswicklung und damit deren Innenwiderstand hängt von dem zur Verfügung stehenden Wickelraum ab, den der verwendete magnetische Kern aufweist. Das Abbilden eines höheren Primärstromes erfordert einen höheren Kompensationsstrom, welcher wiederum durch die vorhandene Spannung und den gegebenen Wicklungswiderstand begrenzt ist. Zur Leistungssteigerung, d. h. Verarbeitung eines höheren Primärstromes, wird üblicherweise entweder der Wickelraum vergrößert, was jedoch hinsichtlich Platzbedarf und daraus resultierender Kosten nachteilig ist, oder aber die Versorgungsspannungen erhöht, was ein stärker ausgelegtes Netzteil erfordert.

This text was extracted from an ASCII text file.
This is the abbreviated version, containing approximately 43% of the total text.

-� � 79� � -

Industrie

Messbereichserweiterung von Kompensationsstromwandlern durchSpannungsspiegelung ohne Erhöhung der Kompensationsleistung

Idee: Hagen Hartwig, Erlangen

Kompensationsstromwandler dienen in der Regel der Wandung großer Ströme im Ampere-bereich in proportionale kleinere Ströme. Sie bestehen üblicherweise aus einem Magnetfeld-sensor, einer darauffolgenden Reglerstufe, einer Verstärkerstufe und einer Bürde in Form einesWiderstandes, über dem eine zum Eingangsstrom proportionale Spannung abfällt. In obengenannter herkömmlicher Bauart besitzen sie den Nachteil, dass der zu wandelnde Primärstromkonstruktionsbedingt noch oben hin limitiert ist. Limitierendes Kriterium für den maximalabbildbaren Primärstrom ist der Innenwiderstand der Kompensationswicklung, welche zusammenmit der Primärwicklung und dem Magnetfeldsensor auf einem gemeinsamen magnetischen Kernangebracht ist. Die Kompensationswicklung und damit deren Innenwiderstand hängt von dem zurVerfügung stehenden Wickelraum ab, den der verwendete magnetische Kern aufweist. DasAbbilden eines höheren Primärstromes erfordert einen höheren Kompensationsstrom, welcherwiederum durch die vorhandene Spannung und den gegebenen Wicklungswiderstand begrenzt ist.

Zur Leistungssteigerung, d. h. Verarbeitung eines höheren Primärstromes, wird üblicherweiseentweder der Wickelraum vergrößert, was jedoch hinsichtlich Platzbedarf und darausresultierender Kosten nachteilig ist, oder aber die Versorgungsspannungen erhöht, was ein stärkerausgelegtes Netzteil erfordert.

Stand der Technik ist, dass durch eine Spannungsspiegelung mittels einer Gegentaktendstufe derMessbereich für einen gegebenen Wandler erheblich vergrößert werden kann (GebrauchsmusterDE 295 07 675 U 1). Sofern der Magnetkreis dies zulässt, kann durch Spannungsspiegelung derMessbereich verdoppelt werden. Nachteilig ist dabei, dass sich mit Anwendung der Spiegelungschlagartig auch die zugeführte Leistung für jeden Betriebszustand verdoppelt, egal ob dergrößere Messbereich komplett genutzt wird oder nicht. Die für den Kompensationsstromzuständige Stromversorgung, die ja normalerweise viele Achsen einer Arbeitsmaschine zuversorgen� hat, muss daher vergrößert werden, andernfalls kann sie nur noch die halbe Anzahlvon Achsen versorgen.

Der Nachteil der Spannungsspiegelung kann durch gezieltes Ausnutzen der vorgegebenenGrenzen, z. B. eine rail to rail Endstufe, eine zusätzliche Latchupkontrolle oder eine Verkleinerungdes Bürdenwiderstandes mit entsprechender Nachverstärkung gelöst werden. Wird auf eineSpannungsspiegelung verzichtet, so müssen größere Stromsensoren eingesetzt werden. Nimmtman eine größere dimensionierte Stromversorgung in Kauf, so kann man zur

Siemens Technik Report

Jahrgang 4� Nr. 10� Januar 2001

-� � 80� � -

Messbereichserweiterung auch ein kleineres Übersetzungsverhältnis einsetzen, oder man greift aufdie Spannungsspiegelung zurück.

Die im folgenden vorgestellte neue Idee ben...