183038. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés inverter üzemben is dolgozó hálózati tirisztoros áramirányítók feszültségkimaradás elleni védelmére
1 183 038 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés inverter üzemben is dolgozó hálózatvezérelt tirisztoros áramirányítók feszültségkimaradás elleni védelmére, például daruüzemben, ahol a félvezetős berendezések táplálása gyakran csúszóérintkezőkön keresztül történik, melyek pattogása gyakori üzemzavar forrása lehet, vagy olyan áramirányító elrendezés esetén, ahol diódás híddal tirisztoros híd van sorbakapcsolva, és a tirisztoros híd inverter üzemben is dolgozik. Ismeretes, hogy szabályozott tirisztoros hajtások alkalmazásánál az egyébként kifogástalanul működő berendezések üzembiztonságát jelentősen csökkenti az az álapot, amikor az áramirányító és a táphálózat között a galvanikus kapcsolat nem folyamatos, egy vagy több fázis időszakosan megszakad. Különösen érzékenyek azok a berendezések, melyek energiaellátása csúszóérintkezőkön keresztül történik, vagy a táphálózat túlterhelt. Egy vagy több fázis kimaradása esetén az inverter üzemben dolgozó, hálózatvezetett áramirányító zárlatba kerül, ez biztosítókiolvadást okoz, vagy esetenként félvezetők tönkremeneteléhez is vezethet, ami a folyamatos üzemet zavarja. Az inverter üzemben dolgozó hálózati tirisztoros áramirányítók feszültségkimaradás elleni védelmére többféle eljárás is ismeretes. A hagyományos eljárás szerint a motorral sorba kapcsolva egyenáramú gyorskapcsolót alkalmaznak. Megfelelő gyors működésű gyorskapcsoló és jól méretezett armatúraköri induktivitás együttesen alkalmas az áramirányító védelmére, feszültségkimaradás esetén is. Azonban az ilyen célra alkalmas gyorskapcsoló rendkívül költséges, és kényes mechanikai alkatrészeket tartalmaz. Ez utóbbi miatt élettartama erősen korlátozott. A félvezetőtechnika fejlődésével előtérbe kerültek az érintkezőmentes kapcsolók a fent említett probléma megoldására is. Ilyen megoldást ismertet a BBC Nachrichten 1979. Heft 2. E rendszer működése azon alapszik, hogy feszültségkimaradás esetén a védelem nem a főáramkört szakítja meg, hanem egy oltókör segítségével kioltja a hálózati áramirányító éppen vezető tirisztorainak áramát, és ezzel a zárlatot megszünteti. A félvezetős megoldás kiküszöböli a gyorskapcsoló alkalmazásának fent említett hibáit. Azonban változatlanul problémát jelent a hálózati feszültség kimaradásának gyors érzékelése. Az érzékelésre példát az etz Bd, 28 C 1976. H. 5. 120. old. 3. ábrán láthatunk. A cikkben közölt megoldás az alkalmazott kapcsolás és szűrőkörök miatt csak több ezredmásodperc holtidővel érzékel, továbbá gyakorlati megvalósítás esetén problémát jelent a megszólalási szint beállítása is. Az érzékelőkor holtideje alatt a zárlati áram meredeken növekszik, ennek megfelelően minél később avatkozik be a kényszeroltó áramkör, annál nagyobb áramot kell oltania, és annál nagyobb típusteljesítményre kell méretezni a kényszeroltókört, valamint a védendő áramirányítót is. Az oltókörös megoldásnál további nehézséget jelent, hogy az oltás kezdetén a körben levő mágneses és kapacitív energia az oltási folyamat végére, a veszteségeket leszámítva, kapacitív energiává alakul át. Ez a kondenzátor feszültségét a kezdeti érték többszörösére emelheti meg. Ennek kiküszöbölésére a már ismert megoldások szelén túlfeszültségvédelmet alkalmaznak. A találmány célja olyan megoldás biztosítása, amely minimálisra csökkenti az érzékelés holtidejét, és így ismert megoldásokkal szemben olcsóbb és üzembiztosabb megoldást biztosít. A feladatot olyan kapcsolási elrendezéssel oldjuk meg, amely önmagában ismert módon áramirányító transzformátoron, vagy kommutációs fojtótekercsen keresztül csatlakozik a hálózatra, és az áramirányító egyenáramú kimenete energiaforrást is tartalmazó fogyasztót táplál, és az áramirányító egyik kimenetére biztosítón keresztül sorbakapcsolt tirisztor és árammeredekség-korlátozó fojtótekercs kapcsolódik, és az áramirányítónak a transzformátorral vagy kommutációs fojtótekerccsel összekötött minden egyes bemenetéhez dióda egyik vége csatlakozik, amely diódák másik közösített vége az árammeredekség-korlátozó fojtótekercshez van kötve, amelynél azonban a találmány értelmében az oltókondenzátor árammeredekség-korlátozó fojtótekerccsel összekötött kapcsához ellenállással párhuzamosan kapcsolt túlfeszültségvédő szelén és ezekkel sőrbakötött dióda csatlakozik, mely dióda másik vége az oltókondenzátor és a tirisztor közös pontjához van kötve, mely tirisztor gyújtóelektródájához és katódjához gyújtójelképző kimenete csatlakozik, mely gyújtójelképző bemenetéhez közvetlenül vagy logikai „ÉS” kapun keresztül feszültségérzékelő kimenete csatlakozik, mely feszültségérzékelőben a hálózathoz kötött bemenetek zárlatvédelmen keresztül egyfázisú transzformátorok primer tekercseinek kezdetére csatlakoznak, melynek végei csillagpontba vannak közösítve és amelyek szekunder tekercseinek kezdetei szintén csillagpontba vannak öszszekötve, végei pedig háromfázisú hídkapcsolású diódás egyenirányító váltakozóáramú bemenetelre csatlakoznak, mely egyenirányító egyenáramú kimenetéhez két sorbakötött ellenállás kapcsolódik, mely ellenállások közös pontja és a transzformátorok szekunder tekercseinek közös csillagpontja egyfázisú hídkapcsolású diódás egyenirányító váltakozóáramú bemenetihez kapcsolódik, és az egyenirányító kimenete feszültségkorlátozással ellátott jelformálón keresztül komparátorhoz csatlakozik és a komparátor kimenete a feszültségérzékelő kimenete, és a gyújtójelképző tápfeszültség bemenetei tápegység tápfeszültség kimeneteivel összekötöttek, és a feszültségérzékelő kimenete a tápegység bemenetéhez kötött. A találmányt részletesebben rajzok alapján ismertetjük, amelyeken a találmány szerinti kapcsolási elrendezés néhány példakénti kiviteli alakját tüntettük fel. Az 1. ábra a feszültségkimaradás elleni védelemmel ellátott hálózati tirisztoros áramirányító példakénti kapcsolási vázlata. A 2. ábra a védelmi logika találmány szerinti kialakítása. A 3 és 3a ábra a háromfázisú feszültség érzékelésének elvét mutatja. A 4. ábra a feszültségkimaradás elleni védelemmel ellátott hálózati tirisztoros áramirányító példakénti kapcsolási vázlata. Az 5. ábra feszültségkimaradás elleni védelem5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
