191347. lajstromszámú szabadalom • Váltakozóáram indikátor,különösen kapcsolók és kapcsolótáblák ki- ill bekapcsolt állapotának jelzésére
1 191 347 2 A találmány tárgya váltakozóáram-indikátor, különösen kapcsolók és kapcsolótáblák ki-, illetve bekapcsolt állapotának jelzésére. Ismeretes, hogy beavatkozószervek (pl. kapcsolók) mellett a beavatkozás létrejöttét indikáló eszközt (műszert, jelzőlámpát stb.) szokás elhelyezni. Különösen akkor szükséges ez, ha a beavatkozás közvetlenül egyéb módon nem érzékelhető. Ilyen például egy távol elhelyezett berendezés, vagy egy közeli, de nagy tehetetlenségű eszköz (kemence, villanyboyler stb.) működtetése. Ilyen célra legtöbbször a fogyasztóval párhuzamosan kötött jelzőizzót szoktak alkalmazni. Ennek a módszernek hátránya, hogy nem ad teljes értékű információt, mert csak a feszültség meglétét jelzi. A jelzőlámpa akkor is világíthat, ha a főáramkor meg van szakadva (pl. kiégett a fűtőtest). A biztos információt csak a fogyasztó áramának jelzése adja. Váltakozó áram indikálására több módszer ismeretes. Egyik az, hogy egy kisfeszültségű izzót sorbakötnek a terheléssel. A módszernek két hátránya van: Volt nagyságrendű feszültség esik az izzón, és ha kiég, megszakad a főáramkor működése is. Másik módszer a fogyasztóval sorbakötötl ellenálláson eső feszültség figyelése világító diódával. Hátránya ugyancsak, hogy az ellenálláson Volt nagyságrendű feszültség esik. Ehhez járul, hogy az ellenállás melegszik és a világító dióda ilyen működtetéséhez járulékos elemek (soros ellenállás, ellenpárhuzamos dióda) szükségesek. Harmadik módszer a teljesítményelektronikában használatos áramváltó alkalmazása. (Ilyen jelegű megoldást ismertet például a 4,011,507 Isz. US szabadalmi leírás.) Ennek jelét rendszerint elektronika dolgozza fel, vagy műszer van rákapcsolva, amely mutatja a főáramkörben folyó áram értékét. Felmerülhet az a megoldás is, hogy az áramváltóra jelzés céljára műszer helyett mindösze egy jelzőizzót kötünk. Ennek a megoldásnak hátránya a jelzőizzó korlátozott élettartama, valamint az, hogy a teljesítményelektronikában használatos áramváltó nagyméretű és költséges eszköz, mellette műszer alkalmazása indokolt. További lehetőség, hogy eltérve a méréseknél használt, készen kapható, nagy pontosságú és nagyfeszültségű elválasztást biztosító áramváltóktól, létrehozunk kisteljesítményű izzót kiszolgáló, kisméretű áramváltót az áram meglétének indikálására. Ennek a megoldásnak azonban még mindig hátránya az izzó korlátozott élettartama. Ezért célszerűnek látszik kijelzés céljára nagy élettartamú eszköz használata. Ilyen a glimmlámpa és a világító dióda. A glimmlámpa működéséhez 100 V körüli feszültség szükséges, ami viszonylag igen nagy szekunder menetszámot igényel az áramváltón, ezért ez nem kedvező megoldás. Minthogy a világító dióda egyenáramú eszköz, váltakozó feszültségű alkalmazása esetén a fordított feszültségtől ellenpárhuzamos diódával szokás védeni. Emellett feszültségre kapcsolása esetén ellenállással korlátozni kell a rajta átfolyó áramot. A találmánnyal célunk a fentiekben ismertetett hátrányok kiküszöbölésével olyan indikátor készítése, amely váltakozó áram meglétét egyszerű, olcsón előállítható módon jelzi amellett, hogy az indikátor kis méreténél fogva a szokásos feszültségjelző izzók helyére beépíthető. A találmány alapja az a felismerés, hogy létrehozható olyan áramváltó, amely közvetlenül, kiegészítő alkatrészek nélkül képes működhetni világító diódát, s ezzel jelezni az áramkörben folyó váltakozó áramot. Nevezetesen felismertük, hogy egyrészt ha az áramváltót úgy méretezzük, hogy a szekunder üresjárási feszültség csúcsértéke ne haladja meg a világító dióda által elviselhető záróirányú feszültséget, akkor szükségtelenné válik az ellenpárhuzamos dióda. Másrészt az áramváltó szekunder oldali impedanciáját olyan nagyra vesszük, hogy nyitóirányú feszültség esetén a szekunder feszültség és a világító dióda nyitóirányú feszültségesése közötti feszültségkülönbség a világító diódára megengedhető áramnál kisebb áramot hajtson át a szekunder körön, ugyanakkor ez az áram elegendően nagy legyen ahhoz, hogy a világító dióda világítson. Ilyen feltételek biztosítása lehetővé teszi, hogy az alapvetően egyenáramú és áramkorlátozással működtetendő eszközt közvetlenül váltakozó áramról működtessük. A találmány tehát váltakozóáram-indikátor váltakozó feszültségű feszültségforrással és a feszültségforrással táplált világító diódával, különösen kapcsolók és kapcsolótáblák ki-, illetve bekapcsolt állapotának jelzésére. A találmány lényege, hogy a feszültségforrás áramváltó transzformátor, és a világító dióda ennek szekunder kapcsaira van kötve, amikor is egyrészt |Ucs| < Hz ahol Ucs a szekunder üresjárási záróirányú csúcs feszültség, Uz a világító dióda záróirányú feszültsége; másrészt ahol usz a szekunder feszültség, uny a világító dióda nyitóirányú feszültsége, Z a szekunder kör impedanciája, iFmax a világító dióda megengedett maximális nyitóirányú árama, T a váltakozó feszültség periódusideje, tv a szekunder kör vezetési időtartama, lvk a világító dióda világításához szükséges áram küszöbértéke. Amint látni fogjuk, ilyen feltételek betartása mellett a kitűzött feladat megoldása biztosítva van. A találmányt részletesebben rajzok alapján ismertetjük. Az 1. ábra a váltakozóáram-indikátor példaképpeni kiviteli alakjának kapcsolási vázlata. A 2. ábra az 1. ábra szerinti kiviteli alakban fellépő feszültségviszonyokat ábrázolja. A 3. és 4. ábra a váltakozóáram-indikátor további két példaképpeni kiviteli alakjának egy-egy kapcsolási vázlata. A rajzokon azonos hivatkozási jelek azonos részleteket jelölnek. A váltakozóáram-indikátor 1. ábra szerinti alakja L1 áramtekercsből és L2 szekunder tekercsből álló Tr áramváltót tartalmaz. Az L2 szekunder tekercs kap5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
