194448. lajstromszámú szabadalom • Villámvédett gyújtószikragát
1 194.448 2 A találmány tárgya villámvédett gyújtószikragát, különösen robbanásveszélyes térben elhelyezett gyengeáramú berendezésekhez, amelyeknek védelme a villámcsapás által indukált szekunder feszültségek ellen hatásos. Ä gyakorlatban sűrűn használnak olyan műszereket, irányítástechnikai, hírközlő és számítástechnikai berendezéseket, amelyek legalább részben robbanásveszélyes térben vannak elhelyezve. Ezen berendezéseknél a központi egység általában a robbanásveszélyes helyen kívül foglal helyet, míg a robbanásveszélyes térben a berendezés külső áramköri egységei, például mérőátalakítók és távadók vannak elhelyezve. A központi egységet és a robbanásveszélyes térben elhelyezett külső áramköri egységet leggyakrabban kábellel csatlakoztatják egymáshoz. A robbanásveszélyes térben elrendezett külső áramköri egységben létrejövő villamos kisülés robbanásveszélyes térben robbanást válthat ki, ha a kisülés energiája egy adott értéket elér. Ezen berendezéseknél biztosítani kell tehát azt, hogy a központi egységből még üzemzavar esetén se kerülhessen ki a robbanás kiváltásához szükséges energiamennyiség. Ezt a követelményt a gyakorlatban általában az összekötő kábel és a központi egység közé beiktatott ún. Zener gáttal (gyújtószikragáttal), illetve galvanikus elválasztóval elégítik ki. Az összekötő kábel hosszúsága többszáz métert is elérhet. Emiatt a kábelben a villámcsapások szekunder hatásaként és egyéb nagyfeszültségű zavarforrás miatt nagyfeszültségű zavarjelek jönnek létre, amelyek egyrészt a berendezések működését zavarhatják, másrészt pedig adott esetben robbanást válthatnak ki. Az összekötő kábelben az egyes erek, valamint az erek és kábelköpeny közötti nagyfeszültséget egyrészt túlfeszültséglevezetőkkel, másrészt pedig a csillapító négypólusokkal eliminálják. Ezek a négypólusok a kábel veszteségét növelik, ami az illesztést megnehezíti. További nehézség, hogy a gyújtószikragát és a villámvédelem földelésének, illetve földfüggetlen áramkör esetében villámvédelem földelésigényének megtervezése és gyakorlati megvalósítása olymódon, hogy a villámcsapás a robbanásveszélyes térben veszélyes mértékű potenciálemelkedést ne indukáljon, elvileg is igen nehéz, a gyakorlatban sokszor megoldhatatlan feladat. Az eddigiekből kitűnően a technika jelenlegi állása szerint a központi egységből üzemzavar esetén kijutó maximális energia korlátozását (gyújtószikra elleni védelem) és a villámcsapás, ill. egyéb nagyfeszültségű zavar elleni védelmet külön-külön berendezésekkel biztosítják. Ennek a megoldásnak kedvezőtlen jellemzője, hogy a központi egység és a külső áramköri egység közötti illesztés nehezen biztosítható, továbbá, hogy a megfelelő robbanásvédelmi igényeket kielégítő földelési rendszer kialakítása gyakran megoldhatatlan. A jelen találmány célja a fenti kedvezőtlen jellemzők kiküszöbölése, ezáltal a központi egység és a külső áramköri egységek közötti illesztés javítása, továbbá a robbanás elleni védelem fokozása. A jelen találmány feladata olyan berendezés kialakítása, amellyel a gyújtöszikra elleni védelemhez szükséges energiakorlátozás, valamint a nagyfeszültségű zavarok elleni védelem egyaránt biztosítható. A jelen találmány szerint a fenti feladatot olyan villámvédett gyújtószikragáttal oldjuk meg, amely első csillapító elemének egyik kivezetése egy második csillapító elem egyik kivezetésére, másik kivezetése túlfeszültséglevezető egyik kivezetésére, ez utóbbi másik kivezetése földelésre van kapcsolva, első feszültségkorlátozó elemének egyik kivezetése az első csillapító elem és a második csillapító elem közös pontjára, másik kivezetése a földelésre van csatlakoztatva, továbbá második csillapító elem másik kivezetésére második feszültségkorlátozó elem egyik kivezetése, az utóbbi másik kivezetése a földelésre van iktatva, továbbá a túlfeszültség levezető felőli oldala villamos távadóhoz, másik oldala pedig központi berendezéshez van csatlakoztatva. A találmány szerinti villámvédett gyújtószikragát egyik előnyös kiviteli alakjánál a második csillapító elemmel közvetve vagy közvetlenül túláramvédő elem, előnyösen olvadó biztosító van sorbakötve. A találmány szerinti villámvédett gyújtószikragát további előnyös kiviteli alakjánál a második csillapító elemmel harmadik csillapító elem van sorbakötve, amelynek a második csillapító elemmel ellentétes végpontja és a földelés közé harmadik feszültségkorlátozó elem, adott esetben Zehner dióda van kapcsolva. A találmány szerinti villámvédett gyújtószikragát további előnyös kiviteli alakjánál legalább az egyik második feszültségkorlátozó eleme, illetve legalább az egyik harmadik feszültségkorlátozó eleme legalább két — célszerűen egymással ellentétes irányban - sorbakapcsolt Zehner diódát tartalmaz. A találmány szerinti villámvédett gyújtószikragát kialakítását és működését a mellékelt rajzon ábrázolt példa alapján részletesen ismertetjük. A mellékelt rajzon az 1. ábra a találmány szerinti villámvédett gyújtószikragát kapcsolási és egyik előnyös bekötési rajza. Az 1. ábra szerinti villámvédett gyújtószikragát 1 túlfeszültséglevezetőt, 2 első feszültségkorlátozó elemet, 3 második feszültségkorlátozó elemet, 4 első csillapító elemet, S második csillapító elemet és 6 túláramvédő elemet tartalmaz. A 4 első csillapító elem, az 5 második csillapító elem és a 6 túláramvédő elem egymással sorba van kötve, az 1 túlfeszültséglevezető a 4 első csillapító elem szabad végpontja és 15 földelés közé, a 2 első feszültségkorlátozó elem közös pontja és a 15 földelés közé, a 3 második feszültségkorlátozó elem pedig az 5 második csillapító elem és a 6 túláramvédő elem közös pontja és a 15 földelés közé van beiktatva. A villámvédett gyújtószikragát 6 túláramvédő elem felőli oldala 8 központi berendezéshez, az 1 túlfeszültséglevezető felőli oldala pedig 12 kábelereken keresztül 9 villamos távadóhoz van csatlakoztatva. A kábel 12 kábelerei és 15 földelés közé 11 robbanásbiztos tokozású egységben lévő további 10 túlfeszültséglevezetők vannak beiktatva, a 11 robbanásbiztos tokozási egység pedig 14 robbanásveszélyes térben van elhelyezve. A 14 robbanásveszélyes térben a kábel 13 árnyékolása a 15 földeléssel van összekötve. A 14 robbanásveszélyes téren kívül a kábel 13 árnyékolása a 15 földeléshez ugyancsak további 10 túlfeszültséglevezetőn keresztül van összekötve. A gyakorlati kialakításnál az 1 túlfeszültséglevezető, valamint a további 10 túlfeszültséglevezetők előnyösen szikraközként vannak kialakítva, amelyek átütési feszültsége 350 V-nál célszerűen nem nagyobb. Az 2 első feszültségkorlátozó olyan elem, előnyösen tranziens supressor dióda (transzorber), amelynek legnagyobb üzemi feszültsége célszerűen legalább 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
