145478. lajstromszámú szabadalom • Stabilizált feszültségű egyenáramú áramforrás - normál ötvözetű transzformátorlemezből készült - takarék kapcsolású mágneses erősítővel
Megjelent: 1959. november 15. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 145.478. SZÁM 21. e. 23—28. OSZTÁLY — PO-233. ALAPSZÁM Stabilizált feszültségű egyenáramú áramforrás — normál ötvözetű transzformátorlemezből készült — takarék kapcsolású mágneses erősítővel Polgárdi Zoltán villamos mérnök, Győr A bejelentés napja: 1957. július 25. Laboratóriumi mérések elvégzéséhez tág határok között változtatható feszültségű, s a beállított értéken — a terheléstől (0—In -ig) és a tápfeszültség bizonyos értékű változásától függetlenül — állandó feszültséget adó egyenáramú áramforrás szükséges. Ezt a célt eddig elektronikus készülékekkel érték el. Az elektronikus berendezések a minőségi követelményeknek teljes mértékig megfelelnek, azonban felépítésük következtében az alábbi hátrányos tulajdonságokkal rendelkeznek: 1. túlterhelésre érzékenyék, a méréseknél gyakran előforduló kapocszárlatok az elektroncsöveket nagyon megviselik. 2. Fenti tény következtében gyakoribb csőcsere szükséges. 3. Teljesítményük felső határa — a csövek teljesítményének korlátozottsága következtében (Ia max 100—150 mA) — 100—200 mA névleges áramerősségre tehető. Ezt a teljesítményt fokozni csak a beépített csövek szarnának növelésével, vagy különleges csövek alkalmazásával lehet. Gazdaságosan egyik út sem járható. A következőkben ismertetett egyenáramú áramforrás a minőségi követelményeket kielégíti és az előzőkben említett hátrányok nem terhelik. Ezeken kívül felépítése egyszerűbb, mint az elektronikus áramforrásoké, robusztusabb, elkészítése olcsóbb és ugyanakkora geometriai méretekbe 3—4-szeres teljesítmény építhető be. Ez utóbbi tény következtében az ismertetendő megoldással e 1,5— 2,5 A névleges áramú áramforrás is építhető hordozható kivitelben. Az említett megoldás egyetlen hátránya, mely csak tranziens jelenségek oscillografikus vizsgálatánál jelentkezik, az elektronikus készülékeknél nagyobb szabályozási időállandója. A készülék általános leírása. Az elvi működési vázlat az 1. ábrán látható. A kimenő egyenfeszültség a váltakozóáramú oldalról toroid transzformátor segítségével folyamatosan változtatható. Az energia a toroid transzformátorról egyenirányítókon és a takarékkapcsolású mágneses erősítő váltakozóáramú — u, v — tekercsein keresztül jut a kimenő kapcsokhoz. A mágneses erősítő háromoszlopú transzformátor vasra készült. Két szélső oszlopán a két váltakozóáramú — u, v— tekercs, középső oszlopán pedig a szabályozó —á, b, c— tekercsek foglalnak helyet. —a— Áramvisszacsatoló tekercse a terhelő áram változásától függő szabályozást, —b— feszültségvisszacsatoló tekercse a hálózati feszültség változásától függő szabályozást, —c— eltolótekercse pedig egy állandó nagyságú egyirányú gerjesztést adja. Takarékkapcsolású mágneses erősítő alkalmazása feszültség stabilizátorhoz. Ismert tény az, hogy míg a kényszermágnesezésű mágneses erősítők állandó nagyságú szabályozó áram mellett áramstabilizáló jelleggel bírnak, addig a takarékkapcsolású mágneses erősítők jelleggörbéje feszültség stabilizáló jellegű. Ideális vasmagra épített takarékkapcsolású mágneses erősítő üzemi jelleggörbéjét a 2. ábra mutatja, különböző gerjesztő áram — mint paraméter —• mellett. A 2. ábra alapján a következők állapíthatók meg: Ha a terhelő áram növekedésével a szabályozó áram is megfelelően változik, vagyis megfelelő visszavezetés (visszacsatolás) van, akkor a kimenő kapcsokon a terheléstől függetlenül állandó lesz a feszültség. Az ábrán berajzolt esetben a terhelő áramnak I, értékről I3 értékig való növekedésekor a szabályozó áramnak két paraméter értéknyit kell változnia. _A visszavezetés fokozásával a kapocsfeszültség a terhelés növekedésekor emelkedhet is. a) Normál ötvözetű transzformátorlemez alkalmazása esetén a viszonyok lényegesen megváltoznak. Transzformátorlemezből készült mágneses erősítő mérések alapján felvett üzemi jelleggörbéit a 3. ábra mutatja. Összevetve ezeket a 2. ábrán látható görbékkel, a következő lényeges különbség állapítható meg. Amíg ideális vasmag esetén a visszacsatolás fokozásával elérhető volt az, hogy a terheléssel a kapocsfeszültség növekedjék, addig ez utóbbi esetben a kapocsfeszültség stabilizálása sem érhető el. Kivételt képez az az eset, amikor csak kis telítődés! értékeket engedünk meg, de ennek részben gazdasági (a mágneses erősítő mérete megnő), részben elvi akadálya van.
