173704. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés egyenáramú vagy váltakozó áramú táphálózatok ágaiban folyó áramok összegének figyelésére
5 173704 6 elem lehet akár kapacitív, akár induktív jellegű, függetlenül a hálózat fázisszögének előjelétől. — A találmány szerinti áramkörrel egy háromfázisú hálózat fázis- vagy vonali áramait egyszerre figyelve, a háromfázisú hálózat zérussorrendű áramának csúcsértékére köthetünk ki egy felső határt. A találmány egy célszerű kiviteli alakjánál az egyes funkciók a következő képpen vannak realizálva: az összeadó áramkörökhöz való polaritáshelyes csatlakoztatásról diódákból álló áramköri rész gondoskodik, amennyiben várható, hogy a figyelt ágban az áram előjelet vált, az összeadó áramköröket ellenállás-hálózat valósítja meg, a különbségképzés, erősítés és komparálás egy műveleti erősítővel van megoldva, a billenési hely állítása a műveleti erősítő invertáló bemenetének előfeszítésével történik, kapcsolóelemként pedig egy tranzisztor szolgál. Az alábbiakban a találmány szerinti áramkör ismertetésével, az alkalmazási lehetőségek közül kettőt kívánunk példaképpen bemutatni. Az első példa, amely az l.ábra mutat, olyan egyenfeszültségű hálózat áramfigyelésére szolgál, amely hálózatnak három ágából folyik be áram egy csomópontba, és a soros ellenállások elhelyezésére ezekben az ágakban kínálkozott lehetőség. Várható, hogy a három ág árama nem egyforma, a cél az, hogy az áramok összege, vagyis a fogyasztó felé elfolyó áram ne lépjen túl egy megadott határt. Az Ai bemenet az Fi, F2 és F3 ellenállások közös pontjához, vagyis a figyelt ágak csomópontjához csatlakozik. Az At bemenet potenciálja az R5 és Rg ellenállásokkal leosztott mértékben az Sí kimenetre, azaz az ICI műveleti erősítő invertáló bemenetére jut. Az Fi, F2 és F3 ellenállások nem közös pontjai rendre a B], B2 és B3 bemenetekhez csatlakoznak. Az R2, R2, R3 és R4 ellenállások alkotják az összegező hálózatot: az S2 kimeneten előáll a B,, B2 és B3 bemenetek potenciáljainak összegével arányos jel, amely közvetlenül az ICI műveleti erősítő nem-invertáló bemenetére kerül. Az Sj illetve S2 kimenetekre kapcsolódó Cj illetve C2 kondenzátorok zavarimpulzusokkal szemben nyújtanak védelmet. Az S2 kimenet egyenszintje az Rg ellenálláson keresztül a Pi potenciométerrel állítható. A P! potenciométer szükséges átfogási tartománya az R22 és R13 ellenállásokkal van behatárolva. Az S2 kimenetre az R7 ellenálláson és D2 diódán keresztül érkezhet az R alaphelyzetbe állító jel. Az S2 kimenet az ICI műveleti erősítő kimenetéről pozitív visszacsatolást kap, méghozzá az R9 ellenálláson keresztül az Rio és Ru ellenállások és a D2 dióda által megszabott mértékben. Az ICI műveleti erősítő kimenete az R14 ellenálláson és a D3 diódán át képes bázisáramot szolgáltatni a T2 tranzisztornak, nyitóáram hiányában pedig az R15 ellenállás gondoskodik a Ti tranzisztor biztos lezárásáról. A Tt tranzisztor kollektora egyben az áramkör K kimenő pontja. Zérus terhelőáramok esetén az áramkör Ai, Bi, B2 és B3 bemenetéinek potenciálja megegyezik, hiszen az Ft> F2 és F3 ellenállások végpontjai között nincs feszültségkülönbség. Ha az Sí és S2 kimenetek csak az Ai, B1( B2 és B3 bemenetekkel lennének kapcsolatban, akkor ebben a helyzetben az Sí és S2 kimenetek potenciálja megegyezne: A vázolt elrendezésben azonban az Sí kimenet pozitívabb, az S2 kimenet pedig negatívabb szinten van, mint az imént elképzelt helyzetben. Ennek oka, hogy - alaphelyzetben - az ICI műveleti erősítő kimenete negatív feszültséget szolgáltat, melynek egy része eljut az S2 kimenetre, illetve a P2 potenciométerrel pozitív szintet juttatunk az S] kimenetre. Mivel az S! és S2 kimenet egyben az ICI műveleti erősítő invertáló illetve nem invertáló bemenete, az ICI műveleti erősítő kimenetének negatív szintje stabil. Ennek következtében lezárt állapotban van a T! tranzisztor, így a K kimenő ponton nem folyhat áram. A figyelt ágak áramának megjelenésével, majd növekedésével egyre nagyobb feszültségesések jönnek létre az Fi, F2, F3 ellenállásokon. Ezen feszültségek csatlakoztatása az áramkör At, Bt, B2 és B3 bemenetéihez olyan értelmű, hogy a terhelő-áramok növekedésével az Sí és S2 kimenetek közötti potenciálkülönbség csökken. Amikor a terhelőáramok összege eléri a maximális értékét, akkor kell az Sí és S2 kimenetek potenciálkülönbségének nullára csökkennie. Ekkor az ICI műveleti erősítő kimenetele hirtelen átbillen, pozitív szintű lesz, és vezetésbe viszi a T2 tranzisztort. A Ti tranzisztor kollektoráramával pedig valamilyen ismert módon — például soros áteresztő-fokozatok meghajtóáramának söntölésével — kikapcsolható a hálózat. Ebben a kialakításban az ICI-műveleti erősítő erős pozitív visszacsatolással rendelkezik, ezért az áramkört újból alaphelyzetbe hozni, az R pontra adott pozitív impulzussal lehet. Ez a művelet a hiba nyugtázása. A másik alkalmazási példa, melynek elrendezését a 2. ábra mutatja, egy váltakozóáramú hálózat egyetlen ágának áramfigyelésére szolgál. A példában legyen a figyelt hálózat kapacitív jellegű. így az F figyelőelem is reaktáns, mégpedig a realizálás szempontjából célszerűen, egy tekercs. A tekercset az FL induktivitás és az FR veszteségi ellenállás reprezentálja. Az F figyelő elem két végpontja az áramkör Xi és Yi pontok bemenetéivel van összekötve. Az Xi és Yi pontok, illetve az Ai és Bi bemenetek között a D4, D5, D6 és D7 diódákból álló hálózat teremt kapcsolatot. Az áramkör többi eleme az előző példából már ismert. A D4, D5, D6 és D7 diódák félperiodusonkénti nyitását illetve zárását a figyelt hálózat Ux és Uy feszültsége végzi. A hálózati feszültség, a közös nullponthoz képest mérve megjelenik az Y2 ponton, továbbá az F figyelőelem impedanciájától függő fáziskülönbséggel és amplitúdókülönbséggel az Xi ponton is. Ezen fázis- és amplitúdókülönbség jelenti azt a feszültséget, amely arányos az It terhelőáram pillanatnyi értékével. A működés szükséges feltétele, hogy az X2 és Yi pontok feszültségének előjele egyező legyen legalább azokban a pillanatokban, amikor ugyanezen feszültségek különbsége éppen csúcsértékét veszi fel. A feltétel teljesülését elősegíti, hogy az F figyelőelem impedanciája legalább egy nagyságrend-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
