176283. lajstromszámú szabadalom • Kapcsoló berendezés váltakozó áramú fogyasztók bekapcsolására, a bekapcsoláskor fellépő áramtranziens csökkentésére
3 176283 4 ban, és különböző hátrányai vannak. A soros ellenállás értékének fokozatos csökkentése különösen nagy áramú terhelés esetén nem egyszerű feladat. Egy másik ismert megoldásnál a fogyasztóval (pl. a hálózati transzformátor primer tekercsével) sorba kapcsolt ellenállás értékét néhány relé vagy kapcsolóelem szekvenciális bekapcsolásával csökkentik. Ha az ellenállás értékének változtatása durva lépésekben történik (kevés relé), az átkapcsolás pillanatában továbbra is viszonylag nagy áramlökések keletkeznek. Ha viszont a soros ellenállás értékét finomabb lépésekben csökkentik, viszonylag sok (5-6) relére van szükség. Ez egy sok elemből álló szekvenciális áramkör kialakítását teszi szükségessé, amelynek megbízható működése (pl. rövid hálózatkimaradások esetén) nem biztosítható. Ezen megoldás további hátránya, hogy az ellenállásokat viszonylag nagy disszipációra kell méretezni, vagy más módon kell védekezni a túlmelegedés ellen. Egyébként a kisméretű tápegységben elhelyezett ellenállások a relék vagy félvezető kapcsolóelemek meghibásodása esetén, ha tartósan bekapcsolva maradnak, tűzveszélyessé is válnak. Hogy ezt elkerüljék, a soros ellenállást a fogyasztó teljesítményének legalább felére kell méretezni, ami pl. 1 kW-os fogyasztó esetén 500 W-ot jelent. Az ismert áramgenerátoros töltésnél a pufferkondenzátorok töltőáramát soros ellenállással korlátozzák. Ez a megoldás viszonylag bonyolult elektronikát tesz szükségessé, emellett a transzformátorok bekapcsolása miatt fellépő túláramot nem csökkenti. Ismert olyan megoldás is, amikor a fogyasztót logikai jellel vezérelt félvezető kapcsoló elemek alkalmazásával a hálózati feszültség nullátmeneteinél kapcsolják a hálózatra. Ha a kikapcsolás nem hálózatkimaradás következtében lép fel, a fogyasztó kikapcsolása is csak a hálózati feszültség nullátmeneteinél történik. Ez a megoldás a mechanikus relék pergése miatt keletkező áramlökéseket teljes mértékben kiküszöböli. A hálózati zavarok így jelentősen csökkennek, azonban kikapcsoláskor a transzformátor vasmagjának telítésben maradását alig befolyásolja. így a bekapcsoláskor fellépő áramtranziens, bár kissé csökkentett mértékben, továbbra is fennáll. Ha azonban a váltakozó áramú táplálás áramkimaradás miatt — tehát nem okvetlenül a nullátmenet pillanatában — szűnik meg, a megoldás nem előnyösebb a félvezető kapcsolóelemet nem alkalmazó megoldáshoz képest. Emellett életvédelmi szempontból a félvezető kapcsolóelem véges értékű záróirányú ellenállása miatt célszerű további soros kapcsoló mechanikus relét vagy reléket alkalmazni. Több egységből álló fogyasztók esetében gyakran kerül alkalmazásra a szekvenciális bekapcsolás módszere. Ha a fogyasztó több különálló egységből áll, bekapcsoláskor az egyes egységeket sorrendben egymás után kapcsolják a hálózatra. Ebben az esetben a hálózat túlbiztosítására nincs szükség, az egyes egységek bekapcsolásakor azonban továbbra is hálózati zavarok keletkeznek. További hátrány, hogy hálózatkimaradás után a fogyasztó automatikus visszakapcsolása csak viszonylag bonyolult módon oldható meg. Az előbbiek alapján megállapítható, hogy a bekapcsoláskor fellépő áramtranziens csökkentésének jó hatásfokú általános megoldása jelenleg nem ismeretes. A számítástechnikai berendezéseket megvizsgálva megállapíthatjuk, hogy a belföldön és külföldön gyártott elektromos és elektronikus berendezések, ill. tápegységek bekapcsoláskor mérhető áramfelvétele a névleges üzemi áramfelvételnek három-négyszerese. A találmánnyal célunk a fentiekben vázolt valamennyi nehézség egyidejű kiküszöbölése, és olyan kapcsoló berendezés kialakítása, amelynél a fogyasztó bekapcsolása fokozatosan megy végbe, vagyis a fogyasztón átfolyó áram folyási szöge fokozatosan nő, és a fogyasztó árama csak egy előre meghatározott idő múlva éri el a névleges értékét. A találmánnyal megoldandó feladatot ennek megfelelően egy olyan kapcsolóberendezés kialakításában jelölhetjük meg, amely alkalmas váltakozó áramú fogyasztók bekapcsolására és a bekapcsoláskor fellépő áramtranziens csökkentésére. A találmány alapja az a felismerés, hogy a kitűzött feladat egyszerűen megoldódik, ha a fogyasztóval- egy olyan nemlináris kapcsoló szervet kapcsolunk sorba, amelynek segítségével a fogyasztón átfolyó áram folyási szögét fokozatosan növeljük. A találmány szerinti kapcsoló berendezés tehát olyan ismert berendezés továbbfejlesztése, amely alkalmas váltakozó áramú fogyasztók bekapcsolására és a bekapcsoláskor fellépő áramtranziens csökkentésére. A továbbfejlesztés, vagyis a találmány abban van, hogy a kapcsoló berendezésnek láncbakapcsolt szinkronizáló egysége, késleltető egysége, kapcsoló szerve és esetleg hálózatfigyelő áramkörrel ellátott kapcsoló szerkezete is van. A kapcsoló szerv a fogyasztóval sorba, közvetlenül a hálózatra, a szinkronizáló egység két bemenete pedig vagy közvetlenül a hálózatra, vagy a kapcsoló szerv két kimenetére van kapcsolva. A találmány értelmében célszerű, ha a kapcsoló szerkezetnek láncbakapcsolt hálózatfigyelő áramköre, ÉS-kapuja, áramgenerátora és legalább két munka- és egy nyugvó érintkezővel ellátott kapcsoló jelfogója van. A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, amelyen az ismert megoldásokat, a találmány szerinti kapcsoló berendezés néhány példaként! kiviteli alakját és a találmány szerinti kapcsoló berendezés jelszint-idődiagramját tüntettük fel. A rajzon az 1-3. ábra az ismert megoldások, a 4. ábra a találmány szerinti kapcsolóberendezés néhány példakénti kiviteli alakja, az 5. ábra a szinkronizáló egység, a késleltető ®8ység és a kapcsoló szerv néhány további lehetséges példakénti kiviteli alakja, a 6. ábra a találmány szerinti kapcsoló berendezés jelszint idődiagramja. A rajzon azonos hivatkozási számok hasonló részleteket jelölnek. Ha egy-egy részlet ugyanazon megoldáson belül többszörösen előfordul, vagy va-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
