192354. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés földalatti létesítmények, főként csővezetékek katódos védelmére
1 192.354 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés földalatti létesítmények, főként csővezetékek katódos védelmére, amelyben teljesítmény transzformátor szekunder tekercse teljesítmény-tirisztorokból és -diódákból álló egyfázisú egyenirányító hídkapcsolás átlóját képezi és amelyben kisütő tirisztorból és kisütő kondenzátorból álló kisütő áramkör, valamint fojtótekercs és vezérlő áramkör van. Földalatti fémberendezések korrózió elleni elekt rokémiai védelmére, valamint egyenirányítók meddő teljesítményének csökkentésére számos megoldás ismert. Váltakozóáramú hálózatról táplált egyenirányító, és szabályozó elemként tirisztort alkalmazó kapcsolások (US 347941, SU 412661, GB 146501, AT 320081, 323289, 330299 és 330300 l.sz. szabadalmi leírások; Corrosion Technology, 1963., 10. k., p. 9293.) mindegyike teljesítmény transzformátort, tirisztorokból és diódákból kialakított hídkapcsolást, kisütő áramkört és vezérlő áramkört tartalmaz. Ezeknek az ismert kapcsolásoknak közös hátránya az alacsony teljesítménytényező, aminek oka a tirisztorokkal való fázisszabályozás, valamint a hatásfok javítása érdekében alkalmazott fojtótekercs. Az áramerősséget ugyanis annak az időtartamnak a változtatásával szabályozzák, amely alatt a tirisztor áramot vezet; ez az időtartam a tápfeszültség félperiódus-ideján belül van. A szabályozás a tirisztor bekapcsolását vezérlő impulzus fáziseltolásával történik, míg a kikapcsolás időpontjai időben állandók. Az az időtartam, amely alatt a tirisztor vezet, a feszültséghez képest eltolódik, az átengedett áramimpulzus a feszültséghez képest késik és emiatt a cos-fi romlik, vagyis a teljesítménytényező csökken. Földalatti berendezések korrózió elleni védelmére szolgáló és a találmányhoz legközelebb álló műszaki megoldás (US 347941. l.sz. szabadalmi leírás) két teljesítmény tirisztorból és két teljesítmény diódából álló egyenirányító hidat tartalmaz, amelynek átlójában a teljesítmény transzformátor szekunder tekercse helyezkedik el. A kapcsolás fojtótekercset és vezérlő áramkört tartalmaz; a vezérlő áramkör a tirisztorok bekapcsolását végző impulzusok fáziseltolását vezérli a tápfeszültségnek a 0 értéken való áthaladásához viszonyítva. Az áram félperiódusonkénti középértékének szabályozására a tirisztor bekapcsolását vezérlő impulzus fáziseltolását használják fel; emellett a tápfeszültségnek a 0 értéken való áthaladásával vezérlt kikapcsolási időpontok nem változnak. A tápfeszültség a tirisztorokon a teljes félperiódus időtartama alatt rajta van, míg az egyenírányított áram a félperióduson belül csak később, a félperiódus kezdete után kapcsolódik be és a félperiódus végéig van bekapcsolva, vagyis az áram késik a feszültséghez képest. Ha a félperiódus kezdete és az áram bekapcsolása közötti időkülönböség növekszik, akkor az egyenirányítottt áram alapharmonikusa és a tápfeszültség közötti fáziskülönbség is növekszik. Mindez a teljesítménytényező romlásához vezet és a fáziskülönbséget a fojtótekercs is növeli. Az ismert megoldás esetében tehát a tápvonalakban villamos energia veszteségek lépnek fel és az alállomás vonalain a meddő teljesítmény pótlása többlet energiát igényel. Ismert továbbá az egyfázisú, tirisztoros és diódás enegyirányító teljesítménytényezőjének javítására szolgáló olyan kapcsolási elrendezés (AT 320081 l.sz. szabadalmi leírás), amelynél az ohmos ellenálláson át töltött oltókondenzátorokkal párhuzamosan kiegészítő kondenzátorok kerülnek alkalmazásra, amelyek további segédtirisztorok útján az egyenáramú terhelő körre csatlakoznak. Egy másik ismert megoldás esetében (AT 323289 l.sz. szabadalmi leírás) mindegyik gyújtáskimenet a hozzátartozó pozitív feszültségi félhullám kezdetén, valamint e félhullámon belül egy választható vezérlőszögnél egy-egy gyűjtóimpulzussal, míg az oltóberendezést átkapcsoló vezérlőkimenet egy közbeeső vezérlőszögnél van táplálva. Ilymódon mindegyik pozitív félhullám alatt két feszültség-idő felület képződik. A vezérlés módja azonban nem ismert. Féligvezérelt egyfázisú egyenirányító meddőteliesítményének csökkentésére ismert olyan kapcsolás (AT 330299 l.sz. szabadalmi leírás), amelyben az oltókörök kondenzátorainak nagy töltőfeszültségeit az egy enirányító tirisztorok védelme érdekében feszültséghatároló kondenzátorok alkalmazásával korlátozzák. Ismert végül a nemszimmetrikus hídkapcsolás oltókörének olyan kialakítása (AT 330300 l.sz. szabadalmi leírás), amelyben a kétágú oltóáramkör ágai - a két vezérelhető elektronikus főszeleppel párhuzamos kapcsolásban — soros kapcsolású oltókondenzátorból és oltószelepből állanak. A találmány célja a katódos korrózióvédelemben alkalmazott egyfázisú, tirisztoros és diódás egyenirányító teljesítménytényezőjének javítása a meddő teljesítmény csökkentésével, az ismert megoldásoknál egyszerűbb, üzembiztosabb és olcsóbb kapcsolási elrendezéssel. A kitűzött célt a találmány szerint olymódon érjük el, hogy a teljesítmény tirisztorok mindegyikének katódja és anódja közé olyan áramkört iktatunk, amely egymással sorba kapcsolt kisütő tirisztort és kondenzátort tartalmaz. A kisütő tirisztor és a kondenzátor közös pontja fojtótekercsen és diódán át egyenirányító híd teljesítmény diódájának és teljesítmény transzformátor szekunder tekercsének közös pontjához csatlakozik. A teljesítmény tirisztorok és a kisütő tirisztorok vezérlő elektródái a vezérlő áramkörhöz csatlakoznak, amely önmagában ismert módon a tirisztorok vezérlését végzi. A vezérlő áramkör két kompartátort tartalmaz; e komparátorok egyik bemenete, valamint kimenete közösítve van. A közösített bemenet a tápfeszültséghez képest szabályozható fáziseltolást szabályozó áramkörhöz csatlakozik. A komparátorok nem közösített bemenetei az azonos nagyságú, de különböző polarításű, szabályozható egyenfeszüítségeket szolgáltató áramkörökhöz csatlakoznak. A komparátorok közösített kimenete csatoló kondenzátorokon át különböző vezetési irányú tranzisztorok bázisaihoz csatlakozik. A tranzisztorok kollektor áramköreihez impulzus transzformátorok primer tekercsei kapcsolódnak; a transzformátorok szekunder tekercseit a tápfeszültséggel szinkron ellenfázisban vezérelt záró, kommutáló áramkapcsolók hídjait hidalják át. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés lényege tehát, hogy a teljesítmény tirisztorok katódja és andója közötti áramkör sorba kapcsolt kisütő tirisztorból és kisütő kondenzátorból áll. Ezek közös pontja sorba kapcsolt diódán és fojtótekercsen át teljesítmény transzformátor szekunder tekercsének kivezetéséhez kapcsolódik. A teljesítmény tirisztorok vezérlő elektródái vezérlő áramkörökkel, a kisütő tirisztorok vezérlő elektródái vezérlő segédáramkörökkel a változtatható ellenállást tartalmazó vezérlő áramkörhöz 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
