168335. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés vezérelhető félvezető elemekből felépített áramirányító vagy ilyen áramirányítók sorosan, párhuzamosan, ellenpárhuzamosan kapcsolt kombinációi vezérelhető félvezető elemeinek túlterhelés elleni és biztosítóinak kiolvadés elleni védel

3 168335 4 biztosítók kiolvadásának érzékelésére. Vannak olyan megoldások, amelyeknek az a lényege, hogy a gyors biztosító kiolvadásakor a félvezető elem árama olyan segéd biztosító szálra terelődik át, amely lényegesen nagyobb ellenállású, mint az olvadó szál. Emiatt ez is kiolvad és egy segédkapcsolót működtet. Ez utóbbinak a kapcsolását (zárását vagy nyitását) a berendezés kikapcsolására lehet felhasználni. Ilyen • megoldást alkalmaz pl. a Brown Boveri a VERITRON áramirányítók CAD tip. családjában. A SIEMENS cég a biztosítókkal párhuzamosan kapcsolt reed relét alkalmaz a biztosítók állapotának érzékelésére. A biztosító kiolvadásakor a reed relé meghúz, mágneskapcsolót működtet, amely az áramirányító megszakítóját kikapcsolja. Az ismertetett elektromechanikus megoldásoknak lényeges hátrányai vannak. Kettős biztosító esetében az egyik hátrány a biztosító magas ára, a másik a biztosítóval egybeépített segédkapcsoló nem üzembiztos működése. További hátrány az ilyen biztosítók beépítésének és cseréjének nehézkessége, ami jelentős termeléskiesést eredményez. Ezért a legtöbb gyors biztosítót gyártó cég segédkapcsoló nélküli biztosítókat hoz forgalomba. Dyenek pl. a Magyarországon — a Villamos Berendezés és Készülék Művekben — gyártott NOSi típusjelű gyors biztosítók is. A SIEMENS cég említett megoldása nem rendelkezik a segédkapcsolóval felszerelt biztosítók ismertetett hátrányaival. A megoldás hátránya elsősorban abban van, hogy végül is a tápoldali megszakító kikapcsolásával avatkozik be, és közismert tény, hogy a megszakítók terhelés — különösen túlterhelés — közbeni megszakításának száma erősen korlátozott. Biztosítókiolvadás, különösen nagy számú félvezető elemet és biztosítót tartalmazó áramirányítók üzemelésekor, sokkal gyakoribb jelenség, mint ami a megszakító szempontjából megengedett lenne. Ennek következtében a drága megszakítót gyakran kell cserélni. Az ismertetett megoldások, hátrányaik ellenére lehetővé teszik az áramirányítók elemeinek biztosítókiolvadáskor bekövetkező túlterhelés elleni védelmét. Nem alkalmasak azonban arra, hogy megakadályozzák — érzékelési és beavatkozási módjuktól függetlenül - a vezérelt áramirányítókban előforduló zárlatok következtében kiolvadó gyors biztosítók számának csökkentését. Ha például 6 db tirisztorból felépített, teljesen vezérelt, háromfázisú hídkapcsolású áramirányító egyenáramú kapcsai között rövidzárlat keletkezik, a 6 db biztosítóból 3—6 db kiolvad. Nagyteljesítményű vezérelt áramirányítókban, ahol nagyszámú félvezető elemet kapcsolnak sorosan és párhuzamosan, a félvezető elemek és biztosítók száma több százat is elérheti. Az ilyen áramirányítók egyenáramú gyűjtősínjein keletkező rövidzárlat hatására jelentős menynyiségű biztosító olvad ki. A biztosítók ára, a biztosítók cseréjével járó állásidő és termeléskiesés — például egy hengerművi főhajtás esetében — jelentős anyagi kárt eredményez. Vezérelt háromfázisú, hídkapcsolású áramirányító esetében a zárlat bekövetkezésekor két, különböző fázisra csatlakozó félvezető elem vezet, amelyek közül az egyik a pozitív, a másik a negatív egyenáramú sínre csatlakozik. A zárlat eredményeképpen a vezető tirisztorokkal sorbakapcsolt gyors biztosítók közül egyik, ritkábban mindkettő kiolvad. A tirisztorok gyújtóimpulzusait előállító gyújtóegység a zárlat ellenére benyújtja a soron következő tirisztort, 5 aminek következtében újabb biztosító(k) olvad(nak) ki. A következő tirisztor begyújtása legfeljebb a zárlat bekövetkezése után egy harmad periódusidő múlva (6,67 ms) bekövetkezik. Maximálisan ennyi idő alatt elektromechanikusán beavatkozni nem lehet, és nem 10 lehet a váltakozó áramú tápoldali megszakítót úgy kikapcsolni, hogy a megszakító érintkezői között ezen idő alatt az ív megszűnjön. A zárlat eredményeképpen egy, vagy két biztosító kiolvadása tehát maga után vonja a többi biztosító 15 kiolvadását is. A többi biztosító ki olvadását csak olyan módon lehet megakadályozni, ha a zárlat bekövetkezési időpillanatától kezdve az áramirányító egyetlen tirisztora sem kap gyújtóimpulzust. Ilyen megoldás esetén a váltakozó áramú tápoldalon a 20 megszakítót nem kell kikapcsolni, mert az első kiolvadt biztosító a zárlati áramot megszakítja. Amennyiben a biztosító kiolvadása nem zárlat, hanem egyéb ok következménye, aminek hatására a továbbműködő áramirányító elemei túlterhelődnek, a 25 gyújtóimpulzusok megszüntetése (letiltása) a túlterhelést is megakadályozza. A találmány célja olyan megoldás alkalmazása, amely a legkülönbözőbb vezérelt áramirányító kapcsolásokhoz alkalmazható, az áramirányító bármelyik 30 bizotsítójának kiolvadásakor azonnal letiltja valamennyi félvezető elem gyújtóimpulzusát, ezáltal megakadályozza az áramirányító elemeinek túlterhelését, vagy zárlat esetén a többi biztosító kiolvadását, üzembiztosan és időkésés nélkül működik, továbbá a 35 biztosító beépítésénél, ill. cseréjénél nem okoz külön nehézséget. Ennek megfelelően a találmány kapcsolási elrendezés vezérelt félvezető áramirányítók félvezető elemeinek túlterhelés, és biztosítóinak kiolvadás elleni 40 védelmére, amelynél minden vezérelt félvezető áramirányító elemmel biztosító van sorba kapcsolva, vagy amelynél az áramirányító váltakozó áramú kapcsai biztosítón keresztül csatlakoznak a váltakozó áramú hálózathoz. A találmány abban van, hogy minden 45 biztosítóval szigetelő impulzus transzformátor primer tekercse van párhuzamosan kapcsolva, minden szigetelő impulzus transzformátor szekunder tekercsére dióda anódja, vagy egyenirányító váltakozó áramú kapcsai csatlakoznak, a diódák katódjai, vagy az i50 egyenirányítók egyenáramú kapcsai párhuzamosan vannak kapcsolva és közvetlenül vagy feszültségkorlátozón keresztül billenő és öntartó jellegű, tiszta elektronikus felépítésű négypólus bemenő kapcsaira vannak kötve, amely négypólus kimenete a vezérelt 55 félvezető elemek gyújtóimpulzusait előállító gyújtóegység tiltó bemenetére van kötve. A találmányt rajz alapján részletesen ismertetjük: Az 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elren-60 dezés példakénti kiviteli alakja, amelynél minden egyes félvezető elemmel — tirisztorral — egy-egy olvadó biztosító van sorba kapcsolva. A 2. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés másik példakénti kiviteli alakja, amelynél a félvezető 65 áramirányító váltakozó áramú kapcsai olvadó bizto-2