189089. lajstromszámú szabadalom • Egyfázisú hálózati kommutációjú áramirányító kapcsolási elrendezés
1 189 089 2 A találmány tárgya egyfázisú hálózati kommutációjú áramirányító kapcsolási elrendezés, melynek alkalmazásával az egyfázisú váltakozó áramú hálózatról táplált berendezés (pl. hajtás) hálózati teljesítménytényezője, a hálózati áram felharmonikustartalma javítható. Ismert tény, hogy a hálózati kommutációjú áramirányítók üzeme során a hálózati teljesítménytényező a kivezérlés függvényében változik, legnagyobb értékét teljes kivezérlésnél éri el. A táphálózat berendezéseinek igénybevétele, valamint veszteségei akkor a legkisebbek, ha az elérhető legnagyobb teljesítménytényező-értékkel üzemel a hajtás. Ebben az üzemállapotban legkisebb a hálózati áram felharmonikustartalma is. Változó középértékű egyenfeszültséggel üzemelő villamos berendezést széles körben alkalmaznak, ilyen pl. az egyfázisú váltakozó áramú hálózatról tirisztoros egyenirányítón (áramirányítón) át táplált egyenáramú motoros vasúti hajtás. Több megoldás ismeretes a teljesítménytényező értékének növelésére, azaz a maximális meddőteljesítmény csökkentésére. Ezek az alább felsoroltak: a) kényszerkommutációs áramirányító alkalmazása; b) kettő vagy több tirisztoros áramirányítő híd soros kapcsolása, melyet pl. a DE 26 05 185 sz. szabadalmi leírás tartalmaz; c) kettő vagy több tirisztoros áramirányító híd párhuzamos kapcsolása; d) fokozatkapcsoló és diódás híd alkalmazása; e) passzív szűrőegységek alkalmazása. Ezek a megoldások vagy többlethelyigényű, ■súlyú és -árú erősáramú berendezések beépítését igénylik (a, d, e), vagy pedig az áramirányítő félvezető elemeinek száma emelkedik meg jelentősen (b, c). A DE 21 26 189 sz. és a DE 1395 743 sz. szabadal mi leírások változtatható feszültségű és frekvenciájú váltakozó feszültség előállítására alkalmas elrendezéssel foglalkoznak. A kapcsolási elrendezés és alkalmazása nem azonos jelen találmány tárgyával. A DE 1 547 995 sz. szabadalom tárgya egy kilencfázisú forgóátalakítót és egyenirányítót tartalmazó egység, mely egyenfeszültségből váltakozó feszültséget állít elő. A DD 122 898 sz. szabadalom szerinti elrendezés diódákat és tirisztorokat tartalmazó egyenirányító, nagy elektromágnesek egyirányú táplálására. Összegezve a fenti, hasonló jellegű szabadalmakat, megállapítható, hogy az alább részletezett elrendezéssel azonos, vagy azonos célú kapcsolási elrendezést nem tartalmaznak. A találmány alapja egy olyan áramirányító kapcsolási elrendezés felismerése, amelynek alkalmazásával az áramirányító híd félvezetőinek száma csökkenthető, illetve amelynek egyszerű bővítésével érhető el a még kedvezőbb teljesítménytényezőkivezérlés függvény. A találmány szerinti kapcsolási elrendezésű áramirányító ugyanolyan teljesítménytényező-kivezérlés függvény biztosításához kevesebb tirisztort igényel, mint az összes eddig ismert áramirányító kapcsolás. Más megközelítésben ez azt jelenti, hogy azonos számú félvezetőből (tirisztorból) a találmány szerinti elrendezésű áramirányító maximális meddőteljesítmény felvétele mindig kisebb, mint az összes eddig ismert áramirányítóé. A találmány egy egyfázisú áramirányító kapcsolási elrendezés, amelynek legalább egy szekunder oldali megcsapolással rendelkező transzformátora és legalább öt tirisztora van. A transzformátor szekunder tekercsének két végpontja egy-egy sorbakapcsolt tirisztorpár közös pontjához van kapcsolva. A megcsapolásokba csak egy (- egy) tirisztor van kapcsolva. A tirisztoroknak a transzformátorhoz nem kapcsolódó anódjai és katódjai külön-külön össze vannak kapcsolva. Megjegyezzük, hogy az ötödik (és minden további) tirisztort tartalmazó fenti elrendezés a négy tirisztort tartalmazó hagyományos hídkapcsolás elemeinek egyszerű többszörözéséből nem állítható elő. Az általános kapcsolási elrendezéseket az 1. ábra és a 2. ábra mutatja. (A két elrendezés működés szempontjából teljesen azonos, ezért a továbbiakban csak az 1. ábra szerinti elrendezéssel foglalkozunk.) A találmány szerinti áramirányító működése a következő (1. ábra, N = 0 alapkapcsolás): Az egyfázisú váltakozó áramú hálózatot a TR transzformátor primer A és B kapcsaira, a Z terhelést az áramirányítő + és - jelű kivezetéseire kapcsoljuk. Kiindulási adatok: — induktív jellegű terhelés (pl. motor); — pozitív félhullámnak tekintjük, ha A kapocs (ennek megfelelően XI végpont) pozitívabb, mint B kapocs (ennek megfelelően X2 végpont); — Uk a kimenő egyen feszültség középértéke, értéke a tirisztorok ismert gyújtásszög-késleltetésével 0 és 1 között változzon. A nulldiódás állapotra, illetve az inverter üzemre való áttérés biztosítására minden félhullám végén gyújtani kell a teljes pozitív hídfeszültség kiadásához szükséges tirisztorokat, akár egyenirányító üzem, akár inverter üzem van. Az áramot vezető tirisztorok az 1. ábra alapján a következők : 5 10 15 20 75 30 35 40 45 50 55 2
