184934. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés elektronikus teljesítménykapcsoló túlterhelés elleni védelmére
A találmány tárgya kapcsolási elrendezés elektronikus teljesítménykapcsoló (például triac, tirisztor stb.) túlterhelés elleni védelmére. Elektronikus teljesítménykapcsolók túlterhelés elleni védelmére szolgáló kapcsolási elrendezések már ismertek. Ezek általában időkésleltetésen alapuló megoldások, de az impulzusszerűen, rövid felfutással jelentkező teljesítmény-lökésekkel szemben kellő védelmet nem nyújtanak. A találmány szerinti megoldásnak megfelelő kapcsolási elrendezéssel az ismert védelmi berendezések ezen hibáját kívánjuk kiküszöbölni. A találmány révén tehát azt a feladatot kell megoldani, hogy segítségével közvetlenül figyelni lehessen a teljesítménykapcsoló anódáramát, a kapcsolóáramkörben sok gyors működési félvezető elemek legyenek és időkésés nélküli passzív elemeket használjunk fel. A védelmi kör biztosítsa a teljesítménykapcsoló védelmét még akkor is, ha a jelentős túlterhelés időkésés nélkül következik be. Ezt a feladatot a találmány szerint felépített kapcsolási elrendezés révén oldottuk meg. A kapcsolási elrendezést az alábbi leírás és a leíráshoz mellékelt rajzok révén részletesen is megmagyarázzuk. A rajzokon az 1. ábra a kapcsolási elrendezés tömbvázlatát mutatja be, a 2. ábrán a találmányt egy kiviteli példának megfelelő felépítésben látjuk. A 4 hálózatra csatlakozik egy 3 teljesítménykapcsoló, amely lehet triac, tirisztor stb. Az elektronikus 3 teljesítménykapcsoló kimenete egy 2 áramváltó bemenetével van összekötve. Az áramváltó egyik kimeneté az 1 terhelésre csatlakozik. A 2 áramváltó másik kimenete egy 5 tranziens szűrő bemenetével van összekötve, amelynek kimenete ugyanakkor egy 6 szintérzékelő áramkör bemenetére csatlakozik, amelynek kimenete viszont egy 7 időzítő és jelformáló áramkör bemenetére csatlakozik. A 7 időzítő és jelformáló áramkör kimenete össze van kötve egy tiltó-engedélyező 8 logikai áramkör egyik, bemenetével, melynek másik bemenetére egy 10 üzemi kapcsoló van összekötve. A 8 logikai áramkör kimenete egy 9 kapcsolóvezérlő áramkör bemenetére csatlakozik, amelynek kimenete a 3 teljesítménykapcsolóval van összekötve. Az így felépített, túlterhelés elleni védelmet nyújtó áramkör felépítése azon az elvi meggondoláson alapul, hogy az elektronikus teljesítménykapcsoló anódáramából mintát veszünk, a mintavételezés folyamatosan történik, és az anódáramra semmilyen zavaró hatása nincs. A mintavétel olyan rövid ideig tart (például néhány mikrosecundum), amely idő alatt az elektronikus teljesítménykapcsoló a túlterhelést károsodás nélkül elviseli. Ha az anódáram a túlterhelés miatt az előrebeállított áramértéket túllépi, akkor a védőáramkor kikapcsolja az elektronikus teljesítménykapcsolót — például a triac-kapcsolót — egy bizonyos T idő alatt. Ez a T időtartam azonban nagyobb, mint t mintavétel ideje. (A T idő néhány másodperc is lehet.) A T idő után a védőáramkor bekapcsolja az elektronikus teljesítménykapcsolót a „t” időtartam alatt, azaz a mintavétel alatt, s ha az áramtúlterhelés fennáll, akkor újra kikapcsolja az elektronikus teljesítménykapcsolót. Ha a túlterhelés megszűnt, és az anódáram mértéke is a megengedett — előre beállított értékű — szint alatt van, akkor az elektronikus teljesítménykapcsoló bekapcsolva marad. A kapcsolási elrendezés fentiekben leírt elvi kialakításának megfelelő konkrét kiviteli példa a következőképpen működik A 4 hálózatot (áramforrást) az elektronikus 3 teljesítménykapcsoló (triac, tirisztor stb.) egy 2 áramváltón keresztül kapcsolja az 1 terhelésre. (Ez lehet például egy szivattyúmotor.) A 2 áramváltó szekunder oldalán megjelenő jel egy 5 tranziens szűrőn keresztül a 6 szintérzékelő áramkörbe jut. A 6 szintérzékelő áramkör egy adott szintre érzékeny kapcsoló. Az 5 tranziens szűrő az alapjelből kiszűri a tranziens jeleket. Felépítését tekintve az 5 tranziens szűrő pozitív elemekből áll. A 6 szintérzékelő áramkör egyszerűbb esetben állhat egy tranzisztorból, de nagyobb igény esetén integrált áramkörből és Schmitttriggerből is állhat. A 6 szintérzékelő áramkör által szolgáltatott jel a 7 időzítő és jelformáló áramkörbejut. Ez az áramkör CMOS-ből is kialakítható monostabil multi vibrátor, amely a T és t időtartamokat képzi. A 7 időzítő és jelformáló áramkör által előállított jel a 8 logikai áramkörbe kerül, mely egyik bemenetén fogadja a 10 üzemi kapcsoló jelét. A tiltó-engedélyező 8 logikai áramkör egy olyan CMOS vagy TTL integrált áramkörből felépített logikai áramkör, amely prioritást biztosít a 7 időzítő és jelformáló áramkör jelének. A tiltó-engedélyező 8 logikai áramkör jele vezérli 9 kapcsolóvezérlő áramkört, amely biztosítja a ki-, illetve bekapcsoló jeleket az elektronikus 3 teljesítménykapcsoló számára. A 9 kapcsolóvezérlő áramkör egy példaképpen! lehetséges megoldása: tranzisztoros, kapcsolóüzemű áramkör A 9 kapcsolóvezérlő áramkör ily módon szabályzóhurkot alkot. A találmány szerinti megoldásnak megfelelően kialakított kapcsolási elrendezés — mint a kiviteli példa szerinti felépítésből és a működésleírásból egyaránt kiderül — alkalmas arra, hogy túlterhelés esetén egy előre meghatározott időtartamon belül az általa kikapcsolt teljesítménykapcsolót igyekszik automatikusan visszakapcsolni. Ezt a folyamatot többször megismétli és ha közben a túlterhelés megszűnik, az elektronikus teljesítménykapcsoló visszakapcsolásával automatikusan viszszaállítja az eredeti üzemállapotot. Ez a jellemző különösen azért előnyös, mert a gyakran fennálló rövid idejű túlterhelések nem járnak manuális beavatkozást igénylő, hosszabb idejű üzemkéséssel. Szabadalmi igénypont Kapcsolási elrendezés elektronikus teljesítménykapcsoló túlterhelés elleni védelmére, melyben a hálózatra csatlakozó elektronikus teljesítménykapcsoló kimenete áramváltó bemenetével van összekötve, azzal jellemezve, hogy az áramváltó (2) egyik kimenete terhelésre 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
