186348. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés vezérelt egyenirányítók vezetési szakaszai között lévő asszimetriák felderítésére
5 186348 6 tásszög aszimmetriánál keletkező 2. harmonikus szűrőn átjutó értéke a megfelelő szelektivitást biztosító arányban nagyobb legyen, mint az összes páratlan harmonikus szűrőn átjutó értéke. Ez tehát egy nagyon élesen hangolt sávszűrőt kíván, ami tekintetbe véve a hálózati frekvencia megengedett ingadozását is, nagyon nehezen megoldható feladat. A találmány szerinti megoldás lényege, hogy az egyenirányítóba befolyó váltakozó áramnak az aszimmetria érzékelőn belül történő egyenirányításával olyan kedvezőbb frekvencia spektrumot állítunk elő, amelyből a hibára utaló felharmonikus kiszűrése sokkal egyszerűbb, mint az eredeti váltakozó áram esetében. Az egyenirányítás után a hibátlan áram frekvencia spektrumában csak egyenáramú összetevő, és páros, 2., 4. stb. felhamornikusok vannak, a hibát pedig a páratlan rendszámú, 1., 3., 5. stb. felharmonikusok jelentkezése jelzi. Az egyenáramú összetevő kondenzátorral leválasztható, a szűrési feladat pedig egyszerűsödik a következő meggondolás alapján : Legyen az érzékelni kívánt harmonikus az 1. harmonikus, vagyis az alapharmonikus. Ekkor a szomszédos frekvenciák, melyek a hibátlan rendszerben megvannak, a 2. és 4. harmonikus, a frekvencia-arány tehát 1/2 és 1/4, azaz 0,5 és 0,25. Ezzel szemben ha a váltakozó áramból közvetlenül akarjuk kiszűrni a hibát okozó 2. harmonikust, akkor a frekvencia arány 1/2 és 2/3, azaz 0,5 és 0,67, tehát az előzőnél jóval kedvezőtlenebb. Az amplitúdókat nézve Fourier analízissel kimutatható, hogy a legkedvezőtlenebb gyújtásszögekre számolva a felharmonikusok amplitúdói a két megoldásban a rendszámmal fordított arányban csökkennek, de az 1. rendszámra vonatkozó értékük azonos. Tehát a váltakozó áramban a hibátlan esethez tartozó felharmonikus értékek relatív értékben rendre 1, 1/3,1/5 az 1., 3. és az 5. felharmonikusra nézve, míg a találmány szerinti elrendezésben az érzékelő berendezésben egyenirányított áramban ezek rendre 1/2,1/4,1/6 stb. a 2., a 4. és 6. felharmonikusra nézve. Látható tehát, hogy a felharmonikusok értéke is kisebb a találmány szerinti elrendezésben, mint a váltakozó áram közvetlen érzékelése esetén. Ha adott gyújtásszög aszimmetriánál kiszámoljuk a váltakozó áram közvetlen érzékelése esetén jelentkező 2. harmonikus értéket és a találmány szerinti elrendezésben az 1. harmonikus értéket, azokat egyenlőnek találjuk. Tehát a szűrési feladat a fentiek alapján a találmány szerinti elrendezésben két okból egyszerűbb, mint a váltakozó áram közvetlen érzékelése esetén: a) a hibátlan üzemhez tartozó felharmonikusok távolabb vannak frekvencia-arányban a hibára utaló felharmonikustól, b) a hibátlan üzemhez tartozó felharmonikusok értéke kisebb a hibára utaló felharmonikushoz képest. A találmány tehát kapcsolási elrendezés vezérelt egyenirányítók vezetési szakaszai között lévő aszimmetriák felderítésére, olyan kialakítással, hogy a vezérelt egyenirányító vagy adott esetben egyenirányító transzformátor legalább egyik váltakozóáramú kapcsára áramváltón és adott esetben illesztő áramváltón keresztül egyenirányító híd csatlakozik, melynek egyenáramú kapcsaira egyrészt ellenállás, másrészt egy hangolt sávszűrő van kapcsolva, a sávszűrő kimeneti pontjaira elektronikus erősítőn keresztül mechanikus vagy elektronikus relé csatlakozik. A találmány egyik lehetséges megvalósítási módját az 1. ábra mutatja vázlatosan. Az 1 vezérelt egyenirányítóhoz tartozó fázisvezetőre a 2 áramváltón és a 3 illesztő áramváltón keresztül a 4 hídkapcsolású egyenirányító csatlakozik. Ennek egyenáramú vége a lezáró 5 ellenállással van lezárva. Az 5 ellenálláson lévő feszültségnek alapharmonikus frekvenciájú összetevőjét a 6 sávszűrő adja a 7 elektronikus erősítő bemenetére. A 7 elektronikus erősítő kimenetére egy 8 relé csatlakozik, amelyik az egyenirányított jelből a szűrőkkel kiszűrt, és a 7 elektronikus erősítővel felerősített alapharmonikus öszszetevő meghatározott küszöbértékénél megszólal, és a 9 kimenetén például egy vagy több relé-érintkező útján a kapcsolódó védelmi áramkörökben működtetéseket hoz létre. A szűrőkor kialakítása az átvitel-technikában szokásos szűrőkörhöz képest annyiban változik, hogy a kiszűrendő jelben csak meghatározott frekvenciák fordulnak elő, az alapharmonikus és ennek többszörösei, és az alapharmonikus kicsiny a többi jelhez képest, így nagyon éles szűrésre van szükség. Ezt a meghatározott frekvenciákra hangolt rezgőkörökkel lehet a legcélszerűbben megvalósítani. Egy ilyen szűrőkor egyik lehetséges megvalósítási módját mutatja a 2. ábra. A szűrőkor bemeneti kapcsára csatlakozik a 10 soros rezgőkör és 11 párhuzamos rezgőkör. All párhuzamos rezgőkörre a sorbakötött 12 és 13 párhuzamos rezgőkörök csatlakoznak, majd a 14 soros rezgőkör, amelyre a szűrőkor kimeneti pontjai vannak kötve. Itt U1 a bemenő feszültség, U2 a kimenő feszültség. Ha az alapfrekvencia f, akkor a 10 soros rezgőkör és 11 párhuzamos rezgőkör f-re van hangolva, a 12 párhuzamos rezgőkör 4f-re, a 13 párhuzamos rezgőkör és 14 soros rezgőkör 2f-re. Ezzel biztosítható már a normális esetben elegendő csillapítás arány az alapfrekvencia, valamint a 2. és 4. harmonikus között. A 3. ábra a találmány egy lehetséges megvalósítási módja aktív elemeket tartalmazó szűrővel. Itt az áramváltóra kapcsolt egyenirányítóról a jelet az első sávzáró 15 elektronikus szűrőre vezetjük, amely ha az alapfrekvencia f, akkor 2f-re van hangolva. Az elektronikus szűrő kimenő jele a második sávzáró 16 elektronikus szűrőre van kapcsolva, melynek rezonancia frekvenciája 4f, ennek kimenete pedig az f rezonancia frekvenciájú 17 elektronikus szűrőre csatlakozik: amelynek kimeneti pontja kapcsolódik az elektronikus erősítő bemenetére. A találmány 1. és 2. ábra szerinti kiviteli alakja nagyvasúti tirisztoros villamos mozdonyokban került beépítésre és azokban eredményesen üzemel. Szabadalmi igénypontok 1. Kapcsolási elrendezés vezérelt egyenirányítók vezetési szakaszai között lévő aszimmetriák felderítésére, amelynél a vezérelt egyenirányító váltakozó áram kapcsaira érzékelőkörön keresztül elektronikus erősítő, majd mechanikus vagy elektronikus relé csatlakozik, azzal jellemezve, hogy a vezérelt egyenirányító (1) vagy adott esetben egyenirányító transzformátor legalább egyik váltakozóáramú kapcsára áramváltón (2) és adott esetben illesztő áramváltón (3) keresztül hídkapcsolású egyenirányító (4) csatlakozik, melynek egyenáramú kapcsaira egyrészt ellenállás (5), másrészt egy hangolt sávszűrő (6) van kapcsolva, a sávszűrő (6) kimeneti pontjaira ismert módon elektronikus erősítőn (7) ke5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
