189614. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés vegyes gerjesztésű egyenáramú villamos gép táphálózatba visszatápláló, külső gaerjesztésű generátoros üzemének zárlatvédelmére
1 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés vegyes gerjesztésű egyenáramú villamos gép táphálózatba visszatápláló, külső gerjesztésű generátoros üzemének zárlatvédelmére, amely kapcsolási elrendezés előnyösen alkalmazható a hálózati feszültség megszüntetésekor fellépő kommutátor körtűz és zárlat megakadályozására. Ismert tény az, hogy a hálózatba történő visszatápláJáskor az egyenáramú generátor, az áramkörben lévő fojtótekercs segítségével, a hálózati feszültséggel szembe kényszeríti az áramot. Az áram nagyságát a két feszültség különbsége határozza meg. Abban az esetben, ha a hálózati "ellenfeszültség'' megszűnik és az áramkör zárva marad, akkor egy viszonylag kis ellenállású áramkörön keresztül megengedhetetlen mértékben megnő az armatúrakör árama. Ennek az az oka, hogy a külső gerjesztőkor árama a viszonylag nagy gerjesztőkön időállandóval fog lecsengeni. A gép fordulatszáma azonban a villamos időállandónál nagyságrendekkel nagyobb mechanikai időállandók miatt jelentősen nem tud lecsökkeni, így a gép fluxusa, azaz belső feszültsége megmarad. Ez az a feszültség, amely a zárlati áramot létrehozza. A növekvő armatúraáram hatására az egyenáramú generátor kommutátor szcletfeszültsége a megengedett érték fölé nő, így a koinmutáció nem tud annyi idő alatt befejeződni, amíg a kefék a szegmenseket rövidrezárják. Ez okozza és eredményezj a kommutátor körtüzet. A fentiekben leírt jelenség a következő esetekben jöhet létre: Váltakozó áramú táphálózatnál a generátor vezérelt áramirányítón keresztül közvetlenül vagy transzformátoron át táplál vissza a hálózatba. Ekkor _ az áramirányító inverter a megengedett határon túl vezérelve átbillen és teljes pozitív (motoros üzemű) feszültségterületet ad ki,- a tranformátor primer körében lévő főkapcsoló leold (pl. vasúti hajtás), a táphálózat alállomás leold. Egyenáramú táphálózat esetében a generátor a szaggató segítségével táplál vissza és az egyenáramú hálózat földzárlatba kerül. A zárlatvédelem jelenlegi ismert módszerei a következők: Az armatúrakörben rövid önidejű, gyors megszakítókat helyeznek el. Ennek a megoldásnak hiányossága, hogy nagy helyigényű és súlyú berendezések alkalmazását teszi szükségessé, és ez esetenként igen költséges is. Az armatúrakörbe generátorüzemben soros korlátozó ellenállást iktatnak be. Ez a megoldás egyrészt nagy helyigénye miatt hátrányos, másrészt a visszatáplálás hatásfoka és a kifejthető villamos fékerő is lecsökken. A generátort antikompaund üzemben alkalmazzák. Ennek a megoldásnak komoly hátránya, hogy a kifejthető villamos fékerőt jelentősen lecsökkenti. A külső gerjesztő körbe kondenzátorokból, diódákból és tirisztorokból álló legeijesztő egységet építenek be, amely azonban rendWvül hely-és alkatrészigényes. A találmánnyal az volt a célunk, hogy olyan kapcsolási elrendezést hozzunk létre, amely viszonylag kevés és nem drága alkatrész beépítésével biztosítja, hogy az armatúraáram ne növekedjen a megengedett értéknél nagyobbra, és így megakadályozza a zárlat kialakulását. A fenti védelmet a kapcsolási elrendezés azáltal 2 nyújtja, hogy működéskor a villamos gépben a belső feszültséggel mindenkor arányos ellengerjesztést hoz létre. Ez az ellengeijesztés mindaddig fönnáll, amíg a mechanikai fordulatszám a külső tekercs gerjesztése zérustól különbözik. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés előnye abban áll, hogy a villamos gép tiszta külső gerjesztésű generátorként dolgozik a hálózatra, és csak akkor tesszük a gépet "antikompaund jellegűvé",amikor az armatúraáram veszélyes mértékben megnőne. így-a visszatáplálás hatásfoka, illetve a kifejthető villamos fékerő nem csökken. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés vegyes gerjesztésű, egyenáramú villamos gépek táphálózatba visszatápiáló, külső gerjesztésű üzemének zárlatvédelmére van kiképezve soros gerjesztő tekercs és vezérelt kapcsoló elemek alkalmazásával. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés lényege abban van, hogy egymással sorosan kapcsoljuk a vezérelt kapcsoló elemeket és a soros gerjesztő tekercset és ezt a soros áramkört az armatúra kivezetéseire kapcsoljuk úgy, hogy a vezérelt kapcsoló elem(ek) zárásakor a soros gerjesztő tekercsen az armatúra Ul belső feszültsége olyan irányú áramot hozzon létre, nogy az áram a külső gerjesztő tekercs gerjesztésével ellenkező irányú gerjesztést hozzon létre a soros gerjesztő körben, és a vezérelt kapcsoló eleme(ke)t önmagukban ismert érzékelők segítségével működtetjük, tehát az armatúra A és H kivezetésével párhuzamosan van egy, a külső gerjesztő tekercs gerjesztésével ellenkező irányú gerjesztést létrehozó soros gerjesztő tekercs és vele sorosan kapcsolt vezérelt kapcsoló elem (ek) kötve, amely vezérelt kapcsoló elem(ek) önmagában ismert érzékelő és beavatkozó egység segítsé gével van vezérelve. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés egyik előnyös kiviteli alakját az jellemzi, hogy a vezérelt kapcsoló elente(ke)t tisztor(ok) képezi (k). A találmány szerinti kapcsolási elrendezés még egy további előnyös kiviteli alakját az jellemzi, hogy a vezérelt kapcsolóelemet tranzisztorok)képezi(k). A találmány szerinti kapcsolási elrendezés még egy további előnyös kiviteli alakját az jellemzi, hogy a vezérelt kapcsoló elemet oldható tirisztor(ok) GTO-k képezi (k). A találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy további előnyös kiviteli alakját az jellemzi, hogy érzékelőként az armatúrával sorosan kapcsolt áramváltó van kialakítva, amely áramváltó kimenete jelátalakító egységen keresztül van a vezérelt kapcsoló elem(ek) vezérlő bemenete(ire) kapcsolva. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés további előnyös kiviteli alakját az jellemzi, hogy az érzékelő a hálózati feszültség érzékelésére van kiképezve, és kimenete egy megfelelő jelátalakítón keresztül van a vezérelt kapcsoló elem(ek) vezérlő bemenete(i)vel összekötve. A találmány szerinti kapcsolás elrendezés további előnyös kiviteli alakját az jellemzi, hogy az armatúra első kivezetése közvetlenül van a tápfeszültség egyik kimenetére kapcsolva, míg a másik kivezetése egyrészt fékkontaktoron keresztül másrészt a soros gerjesztő tekercsen és menetkontaktoron keresztül van a tápfeszültség másik kivezetésére kapcsolva, és a vezérelt kapcsoló elem(ek) a soros gerjesztőtekercs és a menetkontaktor közös pontja és az armatúra első kivezetése közé van kapcsolj. 189.614 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
