188310. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés hálózati transzformátorok bekapcsolási áramlökésének kiküszöbölésére
1 188 310 2 huzamosan kapcsolt triac kapu kivezetésével van összekötve. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés célszerűen bővített kiviteli alakját az jellemzi, hogy az ellenállás — kondenzátor tag ellenállásával egy dióda van párhuzamosan kapcsolva. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés felépítését és működését a továbbiakban példakénti kivitel kapcsán, rajz alapján ismertetjük részletesebben. Az 1. ábra a találmány szerinti, hálózati transzformátorok bekapcsolási áramlökésének kiküszöbölésére szolgáló kapcsolási elrendezés elvi blokkvázlatát ábrázolja. A 2. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés részletesebb blokkvázlata látható. Az 1. ábra alapján a találmány szerinti kapcsolási elrendezés elvi felépítése a következő. A Tr transzformátor pr primer tekercsével egy AK áramkorlátozó blokk van sorba kapcsolva. Az AK áramkorlátozó blokk vezérlő bemenetéhez csatlakozik a V vezérlő áramkör kimenete, melynek bemenete az i integráló áramkör kimenetéhez van kötve. Az i integráló áramkör bemenete a Tr transzformátor primer tekercsére van kötve. A 2. ábra alapján a találmány szerinti kapcsolási elrendezés felépítése a következő. A Tr transzformátor pr primer tekercsével egy R áramkorlátozó ellenállás van sorba kapcsolva. A Tr transzformátor pr primer tekercsére kötött i integráló áramkör kimenete egy K nullkomparátor bemenetére csatlakozik. A K nullkomparátor kimenete egy újraindítható MV monostabil multivibrátor In bemenetéhez van kapcsolva. Az újraindítható MV monostabil multivibrátor CD törlő bemenetére egy RÍ ellenállás - Cl kondenzátor tag csatlakozik, a Q kimenete pedig a G gyújtó áramkör bemenetéhez van kapcsolva. A G gyújtó áramkör kimenete az R áramkorlátozó ellenállással párhuzamosan kapcsolt T triac kapu kivezetésével van összekötve. Az RÍ ellenállás - Cl kondenzátor tag RÍ ellenállásával egy D dióda van párhuzamosan kapcsolva. Az 1. ábra alapján a találmány szerinti kapcsolási elrendezés működésének lényege a következő. Az 1. ábra mutatja a Tr transzformátort, melynek a bekapcsolásakor keletkező áramlökést meg akarjuk akadályozni. Ebből a célból a Tr transzformátor pr primer tekercsével egy AK áramkorlátozó blokk van sorba kapcsolva, melyet a V vezérlő áramkör vezérel az előbbiekben leírt módon. A Tr transzformátor vasmagjában lévő indukcióval arányos feszültséget, mely a V vezérlő áramkör működéséhez szükséges, a Tr transzformátor pr primer tekercsére kapcsolt i integráló áramkör állítja elő. A 2. ábra részletesebben mutatja az AK áramkorlátozó blokk és a V vezérlő áramkör egy lehetséges megoldását. Az ábra alapján a V vezérlő áramkör működése a következőképpen követhető: Alaphelyzetben, azaz amikor a Tr transzformátor folyamatosan rá van kapcsolva az Uh hálózati feszültség kapcsaira, az i integráló áramkör kimenetén a hálózati feszültséggel azonos frekvenciájú sinus alakú feszültség van jelen. A K nullkomparátor e sinus alakú feszültség minden nullátmenetekor kiad egy impulzust, melynek a felfutó éle egybeesik a nullátmenettel. Ez az impulzussorozat, melyben a felfutó élek az Uh hálózati feszültség fél periódus idejének megfelelő időközönként követik egymást, az újraindítható MV monostabil multivibrátor In bemenetére jut. Mivel az újraindítható MV monostabü multivibrator visszabillenési ideje valamivel nagyobb mint az Uh hálózati feszültség fél periódus ideje, az impulzus sorozat minden impulzusának felfutó éle újraindítja az MV monostabil multivibrátort, és így annak 0 kimenete állandóan logikai 1 szinten lesz. Ez a logikai 1 szint a G gyújtó áramkör bemenetére kerül, és ennek hatására a G gyújtó áramkör a T triacot állandóan bekapcsolt állapotban tartja. A T triac ilyenkor tehát rövidre zárja az R áramkorlátozó ellenállást, azaz az R áramkorlátozó ellenállás ki van iktatva. Ha kikapcsolás, vagy más okból bekövetkező hálózati feszültségkimaradás miatt az Uh hálózati feszültség zérus lesz, akkor az i integráló áramkör kimenetén a feszültség nera változik tovább, egy egyenfeszültség lesz ott mérhető, és ez az egyenfeszültség arányos a Tr transzformátor vasmagjában lévő remanens indukcióval. Újabb nullátmenet tehát nem keletkezik mindaddig, míg az Uh hálózati feszültség újbóli megjelenése, azaz az Uh hálózati feszültség visszakapcsolása következtében a vasinagbar az indukció nullára nem csökken, azaz a remanens indukció el nem tűnik. Az Uh hálózati feszültség zérussá válásakor (pl. kikapcsoláskor) az MV monostabil multivibrátor, indító impulzus hiányában visszabillen, és a vasmag remanens indukciójának eltűnéséig úgy is marad. Az MV monostabil multivibrator 0 kimenetén lévő logikai 0 szint a G gyújtó áramkör működését letiltja, a T triac kikapcsol, és az R áramkorlátozó ellenállás beiktatódik, és úgy is marad mindaddig, amíg a vasmag remanens indukciója el nem tűnik. Ekkorra viszont a bekapcsolási tranziens már lejátszódott, bekapcsolási áramlökés tehát nem keletkezhet. Az i integráló áramkör a remanens indukcióval arányos feszültséget csak viszonylag rövid ideig képes tárolni. Ezért hosszabb kikapcsolt állapot utáni első bekapcsoláskor az i integráló áramkör kimenete nulla feszültségen van. Ilyenkor az R áramkorlátozó ellenállást mindenképpen be kell iktatni mindaddig, amíg az i integráló áramkör kimeneti feszültsége a vasmagbcli indukcióval arányos értékre be nem áll. Ezt az MV monostabil mu’tivibrátor CD törlő bemenetére kapcsolt kb. 0,5 s időlllandójú RÍ ellenállás Cl kondenzátortaggal oldottuk meg, ami a bekapcsolás után néhány 100 ms-ig megakadályozza, hogy az MV monostabil multivibrátor kimenetén logikai 1 szint jelenjen meg. Az RÍ ellenállást áthidaló D dióda arra szolgál, hogy a hálózati feszültség, és ennek következtében a VDD tápfeszültség megszűnésekor a Cl kondenzátort kisüsse, és így az RÍ Cl időállandótól függetlenül, az RÍ ellenállás Cl kondenzátortagot a megfelelő időben hatásossá tegye. A V vezérlő áramkör működése szempontjából lényeges az MV monostabil multivibrátor visszabillenési idejének helyes megválasztása. Ha ez az idő túl kicsi, azaz ha az MV monostabil multivibrátor pontatlansága vagy az Uh hálózati feszültség frekvenciájának csökkenése miatt ez az idő kisebb mint az Uh hálózati feszültség fél periódus ideje, akkor az MV monostabil multivibrátor Q kimenetén időnként logikai O szint jelenik meg, az R áramkorlátozó ellenállás üzem közben beiktatódik, ami az R ellenállás leégéséhez, és a Tr transzformátor szekunder feszültségének csökkenéséhez, ingadozásához vezet. Ha viszont a visszabillenési idő túl hosszú, akkor rövid hálózati feszültségkimaradást követő újbóli bekapcsolás esetén a bekapcsolási áramlökést kiküszöbölő áramkör hatástalannak bizonyulhat. Mindezek figyelembevételével célszerű az MV monostabil multivibrátor visszabillenés idejét annak stabilitásától és az Uh hálózati feszült5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
