182243. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrenezés egyenáramú áramforrás kimenetelét terhelő zárlat érzékelésére
182243 1 A találmány tárgya hatékony zárlatérzékelő áramkör egyenáramú áramforrásokhoz. A találmány szerinti áramforrás előnyös alkalmazási területe az elektroforetíkus festési technológiában alkalmazott — szabályozott egyenirányítókkal felépített áramforrások védelme a kimenő kapcsaikat terhelő 5 zárlat ellen, ezért ilyen alkalmazásra ismertetjük találmányunkat. Az ismertetésből kitűnik, hogy bármely más területen is alkalmazható, előnyösen olyan esetben, amikor a kimenő feszültség üzemszerűen is csökkenhet zérus értékre. Az áram elektrolitikus hatását felhasználó különféle ipari 10 technológiák többnyire szabályozott egyenfeszültséget szolgáltató áramforrásokat igényelnek. Ilyen technológia az elektroforetíkus festés is, ahol egyfelől a festékfürdőbe merülő munkadarabra, másfelől a festéket tartalmazó kádra az alkalmazott festékfajtától függően szabályozott egyenfe- 15 szültséget kapcsolunk. Az egyenfeszültség előállítására egy- vagy háromfázisú váltakozóáramot egyenirányító kapcsolások szolgálnak, amelyek általános felépítését az 1. ábra mutatja. Az egyenáramú áramforrás tartalmaz hálózati bemenő 11 kapcsot, 20 hálózati 12 kapcsolót, háromfázisú, vagy egyfázisú 13 transzformátort, 14 egyenirányítót, valamint működtető, szabályozó és — tirisztoros szabályozású egyenáramú áramforrás esetén — gyújtásszögvezérlő 17 áramkört. Természetesen e fő elemek mellett számos kiegészítő elem szerepelhet, 25 pl. a biztosítók, szűrőtagok, stb. Az egyenáramú áramforrás U1 feszültséget szolgáltató kimenő kapcsaira csatlakozik a festendő munkadarab és a festékoldatot tartalmazó kád, amely ilyen módon a festékoldaton keresztül terhelő 16 ellenállással jellemezhető. A terhelésen keresztül az Ik áram 30 folyik. Tekintettel arra, hogy az elektroforetíkus festés olyan üzem, ahol üzemszerűen gyakran lépnek fel nemkívánatos kapocszárlatok, szükségessé válik olyan óvintézkedés alkal- 35 mazása, amely a zárlat gyors érzékelésével hatékony hibajelet biztosít azon szervek számára, amelyek lehetővé teszik az egyenirányító tirisztorok letiltását, vagy esetleg más, az áramirányító károsodását is megakadályozó beavatkozás kiváltását. 40 A zárlat érzékelésére különféle megoldások ismeretesek. Ilyen ismert megoldás az, hogy a zárlatkor fellépő túláramokat érzékeljük például a túláramérzékelés céljára egyébként meglévő túláramérzékelő áramkörrel. Ennek a megoldásnak az alapgondolata az, hogy a zárlat következménye is egyfajta 45 túláram. Hátránya ennek a megoldásnak az, hogy a zárlatérzékelés reagálási ideje viszonylag hosszú, hiszen zárlatkor sem alakulhat ki pillanatszerűen a zárlati áram a főáramkörben. így a hosszú reagálási idő következtében a zárlati áram már veszélyes értéket megközelítő értéket is felvehet mielőtt 50 a kívánt védelmi beavatkozás megtörténne. Ugyanakkor, bár az egyenirányító berendezés károsodását esetleg sikerült megakadályoznunk, a zárlatba került munkadarab a kialakult nagy zárlati áram miatti beégés következtében végleg selejtessé válhat, sőt a munkadarabot szállító konvejor-pálya 55 szerkezeti részei is károsodhatnak. Még veszélyesebb a fenti helyzet, ha például az üzemi áram jelentősen kisebb a névleges áramnál, hiszen így a túláram kialakulásáig még több idő telik el, s nagyobb az üzemi áram és a bekapcsolási áram különbsége is. 60 A zárlat érzékelésének egy másik ismert megoldásában azt a tényt használjuk fel zárlatérzékelésre, hogy az áramforrás kimenő kapcsain a feszültség nullára csökkent. Ez már az előbbi megoldásnál gyorsabb zárlatérzékelési lehetőséget ad, azonban problematikussá teszi a zárlatérzékelést akkor, ha 65 2 a kimenőfeszültség nullára való csökkentését a technológiai program is megkívánja, hiszen ez a zárlatérzékelő szempontjából a zárlat fellépésével azonos hatást vált ki, s így hamis hibajelekhez is vezethet. A találmány alapja az a felismerés, hogy a zárlatérzékelés a fent leírt üzemi körülmények között megbízhatóvá tehető olyan kapcsolási elrendezéssel, melyben a feszültségesés küszöbértékének túllépése és az áramnövekedés küszöbértékének túllépése között — e küszöbértékeket az alkalmazási hely feltételei szerint egymással összhangban megválasztva — logikai ÉS-kapcsolatot teremtünk és adott esetben hagyományos túláramvédelemmel is ellátjuk a rendszert, amely az előbb említett logikai kapcsolat mellé VAGY-kapcsolatban rendelve szólaltathatja meg a közös beavatkozó szervet. Ennek megfelelően találmányunk tárgya kapcsolási elrendezés egyenáramú áramforrás kimenetét terhelő zárlat érzékelésére, mely kapcsolási elrendezés feszültségbemenete közvetlenül vagy közvetve az áramforrás kimenő kapcsaira, jelkimenete védelmi funkciót (is) betöltő kapcsolószerv vezérlő bemenetére csatlakozik és melynél a feszültségbemenet és a jelkimenet közé szintérzékelő fokozat, jelformáló fokozat és indítójel hatására beavatkozó jelet szolgáltató kimenő fokozat van láncba kapcsolva. A találmány abban van, hogy a jelformáló fokozat és a szintérzékelő fokozat közé—kimenetével a jelformáló fokozatra csatlakozó, ÉS-funkciót megvalósító — logikai áramkör van kapcsolva és a logikai áramkör egy-egy bemenetére közvetlenül vagy közvetve csatlakozik a szintérzékelő fokozat kimenete és további szintérzékelő fokozat kimenete, mely további szintérzékelő fokozat bemenete közvetlenül vagy közvetve az áramforrás kimenő áramával arányos jelet szolgáltató, önmagában ismert áramkör kimenetével van csatolva. Előnyösen a szintérzékelő fokozat és a kimenő fokozat közötti láncba — VAGY-funkciót megvalósító — további logikai áramkör van kapcsolva, melynek egy bemenetére önmagában ismert túláramérzékelő áramkör csatlakozik, pl. olyan második további szintérzékelő áramkör, mely az áramforrás kimenő áramával arányos feszültségjelet szolgáltató, önmagában ismert áramkör kimenetével van csatolva. Alapvetően tehát a találmány szerinti kapcsolási elrendezéssel a kívánt hatékonyságot annak révén étjük el, hogy az egyenáramú áramforrás kimenő kapcsaival csatolt szintérzékelő fokozat küszöbszíntje és a kimenő árammal arányos jelet szolgáltató áramkör kimenetére csatolt további szintérzékelő fokozat küszöbszintje egymással összhangban úgy van megválasztva, hogy a küszöbszintek egyidejű túllépése zárlat fellépésekor következhet be, míg az egyik, illetve a másik küszöbszint egyedüli túllépése olyan üzemi eseményre utal, mely a védelmi feladat szempontjából nem minősül zárlatnak. Az 1. ábrán a zárlatérzékelő 18 áramkör találmány szerinti kialakítását úgy szemléltetjük, hogy annak bemenetéire egyfelől az áramforrás kimenő áramával arányos feszültségszintet — U = f(Ik) — szolgáltató 15 áramkör kimenete, másfelől az áramforrás kimenő kapcsai egyaránt csatlakoznak. Minthogy ilyen logikai kapcsolat mellett a további szintérzékelőnél beállított küszöbszint eltér a hagyományos túláramvédelmi eszközök szintérzékelőjénél beállítandó küszöbszinttől, a kapcsolási elrendezés már említett kiegészítése esetén a védelmi szerv akkor is beavatkozik, ha a találmány szerinti kombinált érzékelő megszólal, s akkor is, ha az azzal VAGY-kapcsolatban a beavatkozó szervre ható hagyományos túláramvédelmi eszköz megszólal. V 3
