182243. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrenezés egyenáramú áramforrás kimenetelét terhelő zárlat érzékelésére
3 182243 4 Találmányunkat részletesebben ábrák kapcsán magyarázzuk. A 2. ábra egy előnyös kiviteli alak tömbvázlatát mutatja, a 3. ábra az e kiviteli alak egyes kapcsainál mérhető feszültségjelek alakját, a 4. ábra pedig az e tömbvázlat szerint felépített példakénti kiviteli alak kapcsolási vázlatát. A 2. ábrán látható, hogy az áramforrás kimenő kapcsaival csatolt B feszültségbemenet és a K jelkimenet közötti jelutat láncba kapcsolt szintérzékelő 21 fokozat, első jelformáló 22 fokozat, ÉS-funkciót megvalósító logikai 23 áramkör, második jelformáló 24 fokozat, VAGY-funkciót megvalósító további logikai 25 áramkör és—indítójel hatására beavatkozó jelet szolgáltató, önmagában ismert — kimenő 26 fokozat alkotja. A logikai 23 áramkör másik bemenetére harmadik jelformáló 28 fokozaton át olyan további szintérzékelő 27 fokozat csatlakozik, melynek bemenete közvetlenül vagy közvetve az ábrán nem mutatott, önmagában ismert, az áramforrás kimenő áramával arányos feszültségjelet szolgáltató 15 áramkör kimenetével van csatolva. A további logikai 25 áramkör másik bemenetére negyedik jelformáló 201 fokozaton át második további szintérzékelő 29 fokozat csatlakozik, melynek bemenete ugyancsak az áramforrás kimenő áramával arányos feszültségjelet szolgáltató 15 áramkör kimenetével van csatolva. Míg azonban a további szintérzékelő 27 fokozat küszöbszintjét úgy választottuk meg, hogy az a szintérzékelő 21 fokozat küszöbszintjével összhangban biztosítsa, hogy a logikai 23 áramkör kimenetén zárlat felléptekor — és csakis zárlat felléptekor — az egyik logikai (pl. L szint), egyébként pedig a másik logikai állapot (pl. 0 szint) legyen jelen, addig a második további szintérzékelő 29 fokozat küszöbszintjét az általa realizálandó hagyományos túláramvédelmi szerv feltételei szerint választjuk meg. Természetesen elképzelhető olyan kivitel, melynél a szintérzékelő 21 fokozat és/vagy a további szintérzékelő 27 fokozat közvetlenül csatlakozik a logikai 23 áramkör bemenetére, illetve a második további szintérzékelő 29 fokozat közvetlenül csatlakozik a további logikai 25 áramkör bemenetére. Hasonlóképpen elképzelhető olyan kiviteli alak, melynél az itt ábrázolt három jelút bármelyikét megvalósító lánc itt nem mutatott további áramköröket is magában foglal. így pl. egyes alkalmazásoknál előnyös lehet a B feszültségbemenet és a szintérzékelő 21 fokozat közé PD-tipusú szabályozó erősítőt kapcsolni. A mutatott példakénti kapcsolási elrendezés működésmódja a 3. ábra alapján követhető. A B feszültségbemenetnél normális üzemben a mindenkori techonlógiai művelet szerint megkívánt U1 feszültség van jelen. Ez a különböző műveleti fázisokban eltérő lehet, a 3. ábra a t időtengely olyan szakaszát mutatja, melyben az U1 feszültség meghatározott egyenletes szintje szükséges. A továbbiakban leírt működésmód olyan fázisban is hasonló, melyben egy másik szint szükséges; valamennyi fázisra igaz viszont, hogy az U1 feszültség mindenkori — az adott fázisban egyenletes — szintje szemmelláthatóan meghaladja az Ut küszöbszintet, mely alá a kapocsfeszültség bizonyosan esik, ha zárlat lép fel. A példakénti technológiai fázisban az áramforrás kimenő Ik árama szokásosan olyan alakú, mint az U = f(Ik) jelleggörbével ábrázolt feszültségjel alakja. A kimenő Ifc áramra megállapított küszöbszinteket is e feszültségjel küszöbszintjeiként képeztük le. Látható, hogy a kimenő I áram — és megfelelően az azt leképező U = f(Ik) feszültség is — ingadozó. A technológiai folyamat során a kimenő Ik áram az Ujk küszöbszintnek megfelelő értéket nem csak a zárlat fellépésekor lépheti túl, de normál üzemi viszonyok között is. Ha azonban a kimenő Ik áram az U küszöbértéknek megfelelő értéket lépi túl (mely a hagyományos túláramvédelem alapjául vett küszöbszint), akkor már biztos, hogy beavatkozást igénylő rendellenességről van szó. Kövessük most a szintérzékelő 21 fokozat, a további szintérzékelő 27 fokozat, a logikai 23 áramkör, a második további szintérzékelő 29 fokozat és a további logikai 25 áramkör magatartását az ábrázolt időszakaszban végbemenő folyamat függvényében (a megfelelő kimenő feszültségek az U21, U27, U23, U29, U25 feszültségek). Valahányszor a kimenő Ik áram túllépi az U,k küszöbszintnek megfelelő értéket, a további szintérzékelő 27 fokozat kimenetén értékes (pl. logikai L) szint jelenik meg, egyébként nemleges (pl. logikai 0) szint. Valahányszor a feszültségszint az Uk küszöbszint alá esik, a szintérzékelő 21 fokozat kimenetén értékes szint, egyébként nemleges szint van jelen. Valahányszor a kimenő Ik áram túllépi az U.|k küszöbszintnek megfelelő értéket, a második további szintérzékelő 29 fokozat kimenetén értékes, egyébként nemleges szint van jelen. Minthogy a szintérzékelő 21 fokozat és a további szintérzékelő 27 fokozat kimenetén koincidenciában csak egyszer, a zárlat időpontjától kezdve van jelen értékes szint, a logikai 23 áramkör kimenetén is csak a zárlat fellépésétől kezdve van beavatkozást kiváltó értékes szint. A további logikai 25 áramkörön át ez a szint kiváltja a beavatkozást. De a további logikai 25 áramkörön át beavatkozást vált ki a második további szintérzékelő 29 fokozat kimenetén megjelent értékes szint is, mely akkor jelent meg, amikor a kimenő Ik áram — bár zárlat nem volt — túllépte az U küszöbértéknek megfelelő szintet. Természetesen ez a működésmód más üzemi körülmények mellett is érvényes. Ha pl. a kapocsfeszültség üzemszerűen esik az Uk küszöbszint alá, a kimenő Ik áram is megfelelően kicsi lesz, így ellenkező értelemben lesz hiányos a koincidencia. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés tehát megbízhatóan akkor jelez zárlatot, amikor a kapocsfeszültség is a zárlatra jellemző küszöbszint alá esett és a kimenő áram is olyan mértékű növekedést mutat, mely a feszültség üzemszerű esésekor nem léphetne fel, s ezt az áramnövekedést a kapcsolási elrendezés már akkor értékeli, amikor a kimenő áram értéke esetleg még jelentékenyen a hagyományos túláramérték alatt van. Ugyanakkor a hagyományos túláramvédelem értékadó küszöbszintjére beállított második további szintérzékelő 29 fokozat lehetővé teszi az olyan túláramok elleni védelmet is, melyeket nem az áramforrás kimenő kapcsain fellépő zárlat okozott. Az eddig leírtak alapján a szakember a mindenkori alkalmazási helyek követelményei szerint ki tudja alakítani a találmány szerinti kapcsolási elrendezés különböző kiviteli alakjait. A teljesség kedvéért a 4. ábra kapcsolási vázlatban mutatja, hogy a 2. ábra szerinti példakénti kiviteli alak hogyan építhető fel előnyösen. A kimenő 26 fokozatot pl. célszerűen vezérelt áramirányító alkotja, melynek vezérlőelektródájára csatlakozik közvetlenül vagy közvetve a második jelformáló 24 fokozat. A szintérzékelő 21 fokozat célszerűen komparátor üzemű műveleti erősítő, mely optikai csatolóelemen át van a B feszültségbemenetre csatolva. Ez biztosítja az áramforrás teljesítménykörének a működtető elektronikától való galvanikus leválasztását is. A mellékáramkörü elektronika ebben a konkrét megvalósítási formában kötött nullaszinttel, pozitív, illetve negatív szabványos szinttel jellemezhető tápfeszültségről üzemel. A további 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
