182895. lajstromszámú szabadalom • Fáziskimaradás esetén villamos energia ellátást biztosító készülék
1 182 895 2 A találmány tárgya fáziskimaradás esetén villamos energia ellátást biztosító készülék, amely egy terhelést tápláló fázis kimaradása esetén a terhelést másik, rendelkezésre álló fázisra kapcsolja át. A gyakorlati életben elterjedtek a különböző, egyfázisú váltakozó árammal működő berendezések, amelyeket hosszantartó (több órás, napos, hónapos) üzemben használnak. Az üzemidő alatt bekövetkező esetleges fáziskiesések különböző méretű károkat okozhatnak. Példaképpen említjük, hogy- háztartásokban a hűtőgépekben fáziskiesés esetén a tárolt élelmiszer megromlik, ami anyagi kárt, esetleg ételmérgezést is okozhat,- kórházakban alkalmazott vérátömlesztő készülékeknél a fáziskimaradás életveszélyt idézhet elő,- közlekedési, vasúti stb. jelző és biztosító eszközöknél a fáziskiesés zavarokat, esetleg balesetet okozhat,- ipari és kutató intézményeknél több olyan kisebb teljesítményű egyfázisú berendezés (például termosztát, kristálynövesztő stb.) használatos, amelyeknél a fáziskiesés a tartós folyamat, vizsgálat tönkremenetelét okozza. A találmány tárgyát képező készülék segítségével az egyfázisú elektromos berendezések tartós üzemű biztonságos működtetésének lehetősége megnövelhető minden olyan esetben, ahol egynél több fázisú hálózat vagy egynél több független egyfázisú áramforrás áll rendelkezésre. Ilyen esetekben a találmány szerinti készülékkel a fáziskiesések okozta károk csökkenthetők, mivel a villamos energia-kimaradás valószínűsége csökken. A találmány szerinti készülékek alkalmazása minden olyan esetben célszerű, amelyben a fáziskiesések okozta kár és egy különálló vagy tartalék áramforrás fenntartási költsége nem áll arányban egymással, de ugyanakkor az üzem folyamatossága fokozott biztonságot igényel. Minden olyan esetben, amelyben egy tartalék áramforrás rendelkezésre áll, a találmány szerinti készülék a biztonság fokozását elősegítheti azáltal is, hogy ezen „utolsó tartalék” esetleges kímélését biztosíthatja. A biztosítandó készülék, amelynél a folyamatos működést kívánjuk biztosítani, N > 1 fázisú hálózat, illetve N > 1 számú egyfázisú hálózat egyik fázisáról működik. A lehetőleg folyamatos működésű készüléket biztosító, találmány szerinti készülék két főrészből, a „szervező” és a „kapcsoló” részből áll. A szervező rész az N számú vezetéket átvizsgálja olyan szempontból, hogy melyik alkalmas a terhelés számára - azaz melyik van feszültség alatt. Az azonosan megfelelő M < N számú vezeték közül véletlenszerűen kiválaszt egy és csakis egy alkalmas vezetéket. Egyben rendelkező jelet ad a kapcsoló résznek, hogy a kiválasztott alkalmas vezeték feszültségét a terhelésre kapcsolja. Ugyanakkor gondoskodik arról is, hogy a kiválasztott egy vezeték a többi vezeték egyikével se jusson közvetlenül vagy megszakítási íveken keresztül zárlatba. Ez a szervező rész funkciók szerint tehát összehasonlító, kiválasztó, kapcsolóval rendelkező utasítást adó és a fázisok találkozását kizáró védő szervből áll. A kapcsoló rész a szervező rész utasítást adó szervéről érkező rendelkező jel alapján kapcsolja a kiválasztott vezetéket (fázist) a kimenetre (terhelésre). Ha az üzemeltetés során fáziskiesés történik, a készülék a kivitelezés módjától függő rövid időkieséssel egy másik működő, azaz alkalmas vezetékre (fázisra) kapcsol, így ha a rendelkezésre álló N számú fázis közül legalább egy alkalmas az üzem továbbvitelére, az N—1 számú fázis kiesése sem jelent kiesést a működtetendő fogyasztó számára. A továbbiakban a találmány szerinti készülék két példakénti kivitelét ismertetjük rajzok alapján. Az 1. ábra a találmány szerinti készülék hagyományos kapcsolóelemekkel kialakított változatát mutatja. A 2. ábra a készülék kapcsolási elrendezésének félvezető elemekkel megvalósított kialakítását szemlélteti. Amint az 1. ábra mutatja, N = 3 fázisú hálózat T, R, S fázisaira sorban A, B és C relék kapcsolódnak. Az egyazon relével működtetett érintkezőket azonos betűjelzésekkel és indexekkel - tehát példánkban A1; A2, A3, Bj, B2, B3, Ci, C2, Cj - láttuk el. Az egyes A, B, C relék a mindenkori másik két relé megfelelő érintkezőjének nyugalmi kontaktusán keresztül kapcsolódnak a megfelelő fázisokra. Ezek szerint az A relé a T fázisra Bi és Ci érintkezők nyugalmi kontaktusának beiktatásával; a B relé az R fázisra az A2 és C2 érintkezők nyugalmi kontaktusának beiktatásával és a C relé az S fázisra az A3 és B3 érintkezők nyugalmi kontaktusának beiktatásával kapcsolódik. Ugyanakkor az R, S, T fázisok az egyes A, B, C relék megfelelő érintkezőinek munkakontaktusán át csatlakoznak a Ki kimenetre, vagyis a biztosítandó (védendő) készülékre, de úgy, hogy egy relé rákapcsolódása a többi relé rákapcsolódását kizáqa. Példánkban tehát a T fázis A relé meghúzott állapotában B2 érintkező nyugalmi kontaktusán, Ai érintkező munkakontaktusán, B2 érintkező és C3 érintkező nyugalmi kontaktusán át csatlakozik a Ki kimenetre, míg a B és C relék meghúzását az áramkörükbe iktatott A2 és A3 érintkezők nyugalmi kontaktusának bontása pótolja. Ugyanígy R fázis a B relé meghúzott állapotában A2 érintkező nyugalmi, B2 érintkező munka- és C3 érintkező nyugalmi kontaktusán át csatlakozik a Ki kimenetre. Ekkor az A relé és a C relé áramköre a B relé Bj, ill. B3 érintkezője nyugalmi kontaktusának bontása által megszakított állapotban van. Hasonló a helyzet az S fázis Ki kimenetre való csatlakoztatásánál: itt a C relé meghúzott állapotában az áramkör az A3 érintkező nyugalmi- és a C3 érintkező munkakontaktusán át vezet, míg az A és C relék esetleges meghúzását a C(, ill. C2 érintkezők nyugalmi kontaktusának bontott állapota gátolja. Valamennyi relé nyugalmi állapotában a Ki kimeneten nincs feszültség, minthogy ebben az esetben az A:, Bi és C3 érintkezők nyugalmi kontaktusai zárnak és munkakontaktusai bontottak. A készülék az alkalmazott A, B, C reléktől függő - nagyságrendileg 0,1 sec - időkéséssel a mindenkori valamelyik működő R, S, T fázisra kapcsol, illetve kapcsol át; egyben megakadályozza, hogy az átkapcsoláskor keletkező esetleges villamos íveken keresztül a fázisok egymással kapcsolatba kerülhessenek. Kapcsolási elrendezésünkben az X bemenet lehetőséget nyújt arra, hogy mindhárom T, R, S fázis egyidejű kimaradása esetén egyéb rendelkezésre álló (utolsó tartalék) áramforrással az üzemeltetést, illetve a szükséges vészjelzést biztosítsuk. Ekkor az X bemenet az Aj, B2 és C3 érintkezők nyugalmi kontaktusain keresztül csatlakozik a Ki kimenetre. 4 2. ábrán vázolt áramkör félvezető elemekkel készült. Ez olyankor alkalmazható, ha az 1. ábrán ismertetett készülék átkapcsolási ideje (nagyságrendileg 0,1 sec) hosszabb a megengedettnél. Ilyen esetek fordulhatnak elő például számítógépeknél, ahol a fáziskiesés 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
