179668. lajstromszámú szabadalom • Változtatható karakterisztikájú áramforrás
3 179668 4 lemzője, hogy kisértékű, nem változtatható kimenő impedanciájuk van, ezért általában olyan alkalmazásra készülnek, ahol feszültséggenerátor jellegű tápáramforrásra van szükség. Az inverterek tirisztorainak vezérlő áramköre egyféle, állandó frekvenciájú működtetésre alkalmas. Az ismert inverterek változtatható karakterisztikájú áramforrás kialakítására nem alkalmasak, csupán a kimenő feszültségük változtatható a bemenő feszültség változtatásával. Célunk az ismert változtatható karakterisztikájú áramforrások hiányosságainak és hátrányosságainak kiküszöbölése, az ismerteknél kedvezőbb dinamikus tulajdonságokkal rendelkező, kisebb tömegű, szélesebb tartományban folyamatosan változtatható karakterisztikájú áramforrás kialakításával. Találmányunkat annak felismerése alapozta meg, ami szerint az ismertetett áramforrások kedvezőtlen dinamikus tulajdonságai a ki- és bemeneti oldalaik közötti merev kapcsolatból adódnak. A szokásos megoldások többnyire feszültséggenerátoros jellegűek, a terhelés hatására föllépő kapocsfeszültség-csökkenést, amelyet a kimeneti impedancia okoz, elkerülhetetlen káros jelenségnek tartják, s a csökkenés minimalizálására törekednek, így például teljcsítménytranszformátoros kimenetű áramforrások esetén legfeljebb néhány százalék feszüitségesést (droppot) tartanak megengedhetőnek. A találmányunk szerinti felismerésnél ezt a kellemetlennek minősített jelenséget tudatosan hasznosítjuk azzal, hogy a kimenő oldalról mérhető impedanciát akkorának választjuk meg, ami terhelés esetén jelentős, az általában megengedettnél jóval nagyobb értékű kapocsfeszültségesést eredményez. További felismerésünk annak az összefüggésnek tudatos alkalmazása volt, ami szerint az impedancia reaktív jellegűnek való megválasztásával a kapocsfeszültségesés mértéke frekvenciafüggővé válik, valamint az, hogy a működési frekvencia megváltoztatásával a kapocsfeszültség-esés frekvenciafüggéséből adódóan az áramforrás kimeneti karakterisztikájának meredeksége (kimeneti impedanciája) egyértelműen változtathatóvá válik. A feladat találmány szerinti megoldásában a változtatható karakterisztikájú áramforrásnak transzformátor primer tekercsére kapcsolt vezérelt félvezetőkkel kialakított egyen-/váltakozóáramú invertere vannés lényege, hogy a transzformátorának droppja 400 Hz-en legalább 48%. A találmány szerinti megoldásnál az áramforrás transzformátorának az általában szokásos és megengedett értéknél kb. egy nagyságrenddel nagyobb droppját megfelelően méretezett szórási reaktanciái okozzák. A szórási reaktanciák kívánt nagyságát részben meghatározó szórt induktivitások értékét a transzformátor tekercsei megfelelő kialakításával és elrendezésével érjük el. A transzformátor áramforrás oldali primer köre és terhelésoldali szekunder köre között ily módon létrehozott, szokásosnál lazább csatolás a terhelésváltozásokkal járó áramváltozások időbeli lefolyását, a dl/dt értéket a mindenkori kívánt tartományban tartja, ami az áramforrás dinamikus tulajdonságainak — az ismertetett áramforrásokhoz viszonyított — meglepő javulását mutatja, és a dinamikus jellemzők előre beállíthatóságát is lehetővé teszi. Az inverter önmagában ismert kialakítású, az igények által meghatározott teljesítmény leadására méretezve. Az inverter vezérelt félvezetői célszerűen tirisztorok vagy tranzisztorok. A dropp értéke a szórási reaktanciák frekvenciafüggése következtében az invertálási frekvenciának is függvénye. Az áramforrás előnyös kiviteli alakjánál az inverter vezérelt félvezetőire kapcsolt vezérlő áramkörnek frekvenciabeálb'tó egysége van. A frekvenciabeáilító egység útján akár egyedi invertálási frekvenciák beállításával, akár frekvenciaszabályzó kör alkalmazása útján a frekvencia automatikus változtatásával a dropp a mindenkori kívánt értékre állítható. Ez az áramforrás kimeneti feszültség-áram karakterisztikája meredekségének üresjárási feszültségtől független széles határok közötti állítását, vagyis a kimeneti impedancia értékének széles határok közt folyamatos változtathatóságát, s ezzel a munkapont igen széles tartományban való beállítását teszi lehetővé. Az invertálási frekvencia változtatásával a rövidzárlati áram nagysága előre beállítható, vagy frekvenciaszabályzó kör fölhasználásával rövidzár beállásakor a frekvencia megnövelésével a rövidzárási áram korlátozható, így szélsőséges terhelési viszonyok mellett is mindig beállítható az optimális munkapont. A találmány szerinti megoldásnál a hálózati frekvenciánál egy-két nagyságrenddel nagyobb tartományba eső invertálási frekvenciák választása esetén az áramforrás súlyát és méreteit meghatározó transzformátor súlya és méretei változatlan teljesítményadatok mellett az ismertekéhez képest egy nagyságrenddel csökkennek. A megoldás egy további előnyös kiviteli alakjánál az inverter vezérelt hálózati egyenirányító kimenetére van kapcsolva, amelynek egyenirányító félvezetőinek vezérlő áramköre feszültségbeállító egységgel van ellátva. Ez a megoldás lehetővé teszi az üresjárási feszültségnek a kimenő impedanciától független, folyamatos változtatását, s egyben a beállítható munkapontok tartományát bővíti. Az áramforrás egyenáramú igényekre készített kiviteli alakjánál a transzformátor szekunder tekercsére egyenirányító van csatlakoztatva. így a váltakozóáramú kimenőjel helyett egyenfeszültségű kimenőáramot nyerünk, ami — különösen hegesztésnél és galvanizálásnál — előnyös, bővíti az áramforrás alkalmazási lehetőségeit. Egyes alkalmazási területeken — különösen automata akkumulátortöltőknél — előnyös kiviteli alaknál a transzformátor szekunder tekercsének áramkörében vagy az áramforrással táplált berendezéshez más módon kapcsolva mérő-érzékelő van elrendezve, amely a frekvenciabeállító egységgel és/vagy a feszültségbeállító egységgel össze van kapcsolva. A találmány szerinti megoldás előnyösen alkalmazható pl. váltakozóáramú AWI hegesztőberendezés, váltakozóáramú hajtásvezérlés, kézi és fogyóelektródás védőgázas ívhegesztő berendezés, galvanizáló és felületkezelő-berendezés áramforrásaként, akkumulátortöltőként, távvezérelt egyenáramú villamos hajtás táplálására, fűtőberendezések és világítás folyamatos szabályozására. Impulzusüzemben használható pl. fogyóelektródás ponthegesztésre is. Az áramforrás a felsoroltakon kívül további célokra is előnyösen alkalmazható. A továbbiakban a találmány lényegét egy előnyös kí-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
