172279. lajstromszámú szabadalom • Zárlatvédő kapcsolási elrendezés szakadásos feszültségáram karakterisztikával
3 172279 4 egyik bemenete és kimenete közé áteresztő tranzisztor, másik bemenete és kimenete közé figyelő ellenállás van kötve, és az áteresztő tranzisztor vezérlősarka egy túláramvédő áramkörhöz csatlakozó hibajelerősitő kimenetéhez van kötve. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés újdonsága abban van, hogy az áteresztő tranzisztor sarkaihoz párhuzamosan egy vezérelt áramgenerátor sarkai csatlakoznak és hogy a túláramvédő áramkör tranzisztorának vezérlő bemenete egyrészt az első és második kimenetek közé kapcsolt feszültségosztóhoz villamos szelepen át csatlakozik, másrészt a második kimenethez kondenzátor útján van kötve. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés oly módon is kialakítható, hogy a figyelőellenállás az áteresztőtranzisztor kimenete és az első kimenet közé van kapcsolva, és hogy a túláramvédő tranzisztorának vezérlő bemenete közvetlenül csatlakozik az első és második kimenetek közé kapcsolt feszültségosztóhoz, és hogy a kondenzátor az első kimenethez csatlakozik. A találmány példakénti kiviteli alakját rajz alapján ismertetjük részletesen. A rajzon az 1. ábra egy ismert túláramvédő stabilizáló kapcsolás feszültség-áram karakterisztikáját mutatja, a 2. ábra a találmány szerinti kapcsolás feszültségáram karakterisztikája, a 3. ábra az ismert és a találmány szerinti kapcsolás terhelőellenállás — feszültség karakterisztikája, a 4. ábra a találmány szerinti kapcsolás egyik lehetséges kiviteli alakjának blokkvázlata, az 5. ábra a 4. ábra 25 túláramvédő áramkörének kapcsolási rajza, a 6. ábra a találmány egy másik kiviteli alakjának blokkvázlata, a 7. ábrán a 6. ábra 25 túláramvédő áramkörének kapcsolási rajza látható. Az 1. ábrán az ismert és szokásos karakterisztikával rendelkező feszültségstabilizátorok feszültség-áram karakterisztikáját és a disszipációját adjuk meg = áll. feltétel mellett. A vízszintes tengelyen az It terhelőáramot, a függőleges tengelyen az Uki kimenő feszültséget és a stabilizátorban hővé alakuló teljesítményt ábrázoltuk. Un a Stabilisator névleges kimenő feszültsége, Imax a stabilizátor maximális terhelő árama — ahol a kimenő feszültség még Un—Pmax a maximálisan fellépő disszipáció. A stabilizálási tartomány — 1 szakasz —, ahol a kimenő feszültség a 2 pont értékét tartja, az áram 0 és 3 pont között változik. Ha a terhelést növeljük a 4 pontig, a kimenő feszültség csökken. A maximális áram az 5 pontban van. Ha a terhelést a 4 ponttól tovább növeljük, a stabilizátor kimenőárama és feszültsége csökken, a terhelőáram korlátozása a szabályozó elemek disszipációjának növekedése útján valósul meg, s a karakterisztika eléri a 6 pontot. A 6 pontban a kimenő feszültség nulla, a kimenő áram Iz. Az ábrán szaggatott görbével ábrázoltuk a Pá disszipáció változását (ld. 7. szakasz). A találmány szerinti automatikus túlterhelés és zárlatvédelem feszültség-áram karakterisztikája és disszipációja a 2. ábrán látható, ahol a vízszintes tengelyen az It áramot a függőleges tengelyen az Uki kimenő feszültséget és a stabilizátorban hővé alakuló teljesítményt ábrázoltuk. Un a stabilizátor névleges kimenő feszültsége, In a stabilizátor névleges kimenő árama — ahol a kimenő feszültség még Un—I, a lekapcsolási áram, iv a visszakapcsolási áram, Uz a lekapcsolás utáni kimenőfeszültség, Uv a visszakapcsolás előtti kimenőfeszültség, Iz az Uz és Uv pontokhoz tartozó áram. A feszültség és a disszipáció lekapcsolás és visszakapcsolás közbeni változását pontvonallal ábrázoltuk. A stabilizálási tartomány — 1 szakasz — 0 és 3 pontok között található. (Ebben a tartományban a feszültség-áram karakterisztika a szokásos stabilizátor kapcsolás karakterisztikájával egyezik meg.) A terhelés növelésével a feszültséget a 11 pont, az áram legnagyobb értékét a 12 pont szemlélteti. Ez az ún. lekapcsolási áram értéke. A terhelés további növelésével a stabilizátor feszültsége a 13 pontra esik végleges rövid idő alatt (néhány msec.). A 13 ponthoz tartozó áram értékét a 6 pontban láthatjuk. Ez a zárlati áram. A 13 pontban a szabályozó elemek disszipációja nulla. A terhelést még tovább növelve a kimenő feszültség nullára csökken. Ezután csökkentjük a terhelést. A kimenő feszültség értéke nulláról a 14 pontig nő. A 14 pont elérésekor billenésszerűen a feszültségáram karakterisztikának 15 pontjához jutunk, ahol a kimenőáram értéke a 16 pontnak felel meg. A terhelés további csökkentésével a stabilizátor a működési tartományba kerül. A 6 pont — a szabályozó elemmel párhuzamosan kapcsolt — 23 áramgenerátor (ld. 4. ábra) forrásárama, ami jó közelítéssel azonos a kapcsolás zárlati áramával. A rendkívül rövid ideig fellépő maximális disszipáció lehetővé teszi, hogy a szabályozó elemek hőelvezetését a 17 pontban látható disszipációra lehet méretezni. A stabilizátorban zárlatkor fellépő disszipáció az áramgenerátorra jut. Az áramgenerátor disszipációja egyenlő a bemeneti feszültség szorozva a zárlati árammal. Gyakorlati esetben a zárlati áram kb. a névleges áram 5%-a. Az áramgenerátor disszipációja tehát kb. 5%-a a 3 ponthoz tartozó disszipációnak. A lekapcsolási áram elérése után csak az áramgenerátoron folyik áram. Üzemszerű állapotban az áramgenerátor árama nulla. Az áramgenerátort a szabályozó elemeken fellépő feszültségnövekedés kapcsolja be. A 3. ábrán folyamatos vonallal a találmány szerinti, pontvonallal az ismert túláramvédő kapcsolás terhelőellenállás-feszültség karakterisztikája látható, ahol a vízszintes tengelyen az R, terhelő ellenállást, a függőleges tengelyen a kimenő feszültséget ábrázoltuk. Az ismert kapcsolásnál minden terhelőellenálláshoz meghatározott kimenő feszültség tartozik. A kimenő feszültség folyamatos függvénye a terhelőellenállásnak. A görbe azon részén ahol a kimenő feszültség változik a disszipáció magas (ld. 1. ábra). A találmány szerinti kapcsolásnál, ha a terhelőellenállást 0,95 Rtmax-ig csökkentjük, a kimenő feszültség ugrásszerűen lecsökken a névleges kimenő feszültség kb. 5%-ra. A görbe folytonos, ha az Rt terhelő ellenállás végtelentől 0,9 Rtmax-ig csökken, ill. ha nullától 0,95 Rtmax-ig nő. A kimenőfeszültség értéke attól függ, hogy merről közelítjük a 0,9—0,95 Rtmax tartományt, vagyis a kimenőfeszültségnek szakadása van, ha az Rt terhelő ellenállás nullától 0,95 Rtmax-ra nő, ill. ha az Rt terhelő ellenállás végtelentől 0,9 Rtmax"ra csökken. Ezzel eléljük, hogy a karakterisztikának azon szakasza, ahol a disszipáció feleslegesen nagy, hiányzik. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
