192855. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés többfázisú áramkörben lévő fázismennyiségek pillanatértékének időkésleltetés nélküli érzékelésére
3 192855 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés többfázisú áramkörben lévő fázismennyiségek pillanatértékének időkésleltetés nélküli érzékelésére. Mint ismeretes, a műszaki gyakorlatban gyakran jelentkező feladat a szimmetrikus többfázisú (leggyakrabban háromfázisú) villamos mennyiségek pillanatértékének érzékelése, mérése, analízise. Gyakran szükséges például tápfeszültségek érzékelése, villamos gépek fluxusának szabályozása stb. Ilyen feladatok megoldásának legkézenfekvőbb módszere az, hogy a vizsgált menynyiséget - pl. háromfázisú feszültséget egyenirányítják, és az így nyert egyenfeszültséget használják fel a további mérő, ill. érzékelő áramkörökben. Az említett módszernek - egyszerűsége és általános elterjedtsége ellenére - jelentős hátrányai vannak, amelyek közül az egyik az, hogy az egyenirányított mennyiség (feszültség) hullámos, Így gyakran csak szűrés után alkalmas további jelfeldolgozásra. A szűrés azonban a rövid tranziens változásokat elfedi, az ugrásszerűen jelentkező tartós változások pedig csak késleltetve jelentkeznek. Szűrés nélküli jelfeldolgozás esetén a hullámosság miatt amplitúdóban érzéketlenségi sáv alakul ■iti, amelynek nagysága az egyenirányítás ütemszámától függ. Ugyanilyen érzéketlenségi sáv jelentkezik időben, mivel a rövid tranziens változásokat csak akkor érzékelhetjük, ha abban a periódusrészben jelentkeznek, amelyben az érintett fázis határozza meg az egyenirényított kimenöfeszültséget. Tartós változások esetén az ütemszámlól függő idejű késleltetés (holtidő) lép be a változás érzékelésében, ha a változás az érzéketlenségi Bávban történt. Ezek a viszonyok az 1. és 2. ábrán láthatók. Háromfázisú egyutas (háromütemű) egyenirányításnál (1. ábra) a holtidő legkedvezőtlenebb esetben 240 villamos fok (50 Hz-es hálózatnál 13 ms) az érzéketlenségi sáv a maximális érték 50%-a, háromfázisú kétutas egyenirányításnál (2. ábra) ezek az értékek 120 villamoe fok (6,7 ms), ill. 13%. Az is látható, hogy az ütemszám növelésével csökken az az időszakasz, amelyben a tranziensek közvetlenül érzékelhetők (120 villamos fok, ill. 60 villamos fok). A fentiekből következik, hogy az ismertetett módszer nem - vagy csak lényeges kompromisszumokkal - alkalmazható olyan felhasználási területeken, ahol a többfázisú rendszer érzékelésére, ill. a beavatkozásra szünetmentesen (vagy igen rövid idő alatt) van Bzükség, rövid tranzienseket is érzékelni kell, bármely fázisban is jelentkeznek. A találmány szerinti megoldás mentes a fenti hátrányoktól, áramköri kialakítása viszonylag egyszerű. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy a többfázisú mennyiségekből képzett komplex vektor (irodalomból ismert elnevezések: Park-vektor, eredő vektor, komplex térvek tor stb.) tartalmazza a fázismennyiségok pillanatértékét, n pillanatnyi fázishelyzetet. Bármely fázismennyiség pillanatnyi vagy tarlós változása azonnal jelentkezik a vektor nagyságának és/vagy irányának változásában, tehát ha megfelelő áramkörrel képezzük a komplex vektor abszolút értékét, a fenti feladat előnyös megoldását kapjuk különösen olyan esetekben, amikor a beavatkozás mindegyik fázisban azonosan történik. Pl. az u», út, uc fázisfeszültségű háromfázisú feszültségrendszer ű komplex vektorát az alábbiak szerint határozhatjuk meg: 2 ü = —(ua + äub + a2uc) íl) 3 ahol ua, ub, uc a szimmetrikus rendszerben az egymáshoz képest 120 villamos fokkal eltolt fázisfeszültségek pillanatértéke, ä = 2rr = ej— komplex egységvektor (a komplex 3 szárasig valós tengelye egybeesik az „a" fázis tengelyével). Az ü vektor-szinuszos feszültségnél - egyenletes <*> szögsebességgel forog. A komplex vektor abszolút, értékének meghatározásához derékszögű koordinátarendszert alkalmazhatunk (3. ábra). Ha az x tengely irányát az „a” fázis tengelyéhez, az y tengely irányát arra merőlegesen vesszük fel, a komplex vektor értékét az Ua - Ua és u, = l/3(ub - uc) összetevőkből az (i ) = Vu2* + u2y (2) képlet segítségével határozhatjuk meg. Bizonyos esetekben szükség lehet a fázistnennyiségek zérussorrendü összetevőjének meghatáro zása Uo = l/3(Ua + Ub + Uc) (3) Belátható, hogy szimmetrikus rendszernél, vagy a fézismennyiségek szimmetrikus változása esetén uo értéke zérus. A komplex vektor abszolút értékének tényleges előállítására ad lehetőséget, a találmány szerinti kapcsolási elrendezés. A találmány Bzerinti kapcsolási elrendezésnek az a lényege, hogy két, fázis és/vagy vonali mennyiségből képzett, egymáshoz képest kilencven villamos fokkal eltolt, azonos amplitúdójú jel bemenetű, a bemenő jel önmagéval való szorzására alkalmas szorzó áramköre van és a két szorzó áramkör kimenetei összegező áramkörre csatlakoznak, míg az összegező áramkör kimenete közvetlenül vagy közvetve a kapcsolási elrendezés kimenőiére van kötve. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
