192467. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés tápfeszültséggel vezérelt időrelékhez
1 192 467 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés tápfeszültséggel vezérelt időrelékhez, amely a szokásos szolgáltatásokat, így a szokásos zavarvédettséget a technika állásához képest kisebb bonyolultsággal, kisebb gyártási költséggel és kisebb helyigénnyel biztosítja. Az időzítést megvalósító elektronikai eszközök terén a nagyfokú zavarvédettség biztosítása kisebb helyigénnyel lehetővé teszi miniatűr időrelék, illetve fix időtagok kialakítását, összetett áramkörök részét alkotó időzítő áramkörök (időtagok) a kisebb helyigény folytán jól illeszthetők az egyébként miniatürizált összetett áramkörhöz. A műszaki fejlődésre általában jellemző miniatürizálási tendencia kihat az időtagokkal szembeni követelményekre is; a főbb követelmények: minél egyszerűbb kezelhetőség és szerelhetőség, kis méretek, zavarbiztos és egyébként is megbízható működés, kedvező szolgáltatás/ár arány. A bonyolultsági fok csökkentése (P-faktor javítása), a gazdaságosság és a miniatürizálás bizonyos mértékig egymásnak legalább részben ellentmondó követelmények, ha előírt szolgáltatások biztosítandók; törekedni kell az időtagok minél kevesebb és minél kevésbé bonyolult elemből való felépítésére. Különösen előnyös, ha az időtag a tápfeszültség (a hálózat) bekapcsolásával indítható, mert így elmaradhat a vezérlőbemenetre csatlakozó külön indítóvezeték, indítókontaktus; anyag és szerelési munka megtakarítható. Az ellentmondó követelményekből folyik, hogy a megoldás mindenképpen kompromisszuma és a tenchnika állásából ismert megoldások ezért mindenkor csak a követelmények egy részét elégítik ki. Valamennyi megoldás funkcionális eleme egy jelfogó és egy kapcsoló készülék, amelynek vezérlőbemenetére időzítő áramkör (továbbiakban: időtag) kimenete csatlakozik. A rendszernek mindkét hálózati félperiódusban helyesen kell működnie, a jelfogó tekercsén átfolyó áramot mindkét áramirányban kell tudni kézben tartani. A technika állása szerinti egyik megoldás az időrelé kimeneti elemét alkotó elektromechanikus relé tekercsét kétirányú vezérelhető félvezető elemmel (triac) kapcsolja. A triac a kapcsolóeszközök szokásos árához képest drága és viszonylag nagy az igényelt vezérlési teljesítmény is, ami nehezíti a miniatürizálást. Különböző ismert megoldásoknál közvetlenül egyenirányítják a hálózati feszültséget és az egyenáramú oldalon alkalmaznak egy relét, amelyet tranzisztor vagy tirisztor kapcsol. A jelfogót így már nem szükséges két áramirányban vezérelni, de egyutas egyenirányítás esetén a rosszabb hatásfok mellett hátrány a relé megbízható működéséhez elengedhetetlenül szükséges nagyméretű szűrőkondenzátor alkalmazása, kétutas egyenirányítás esetén igen nagy az alkatrészigény (4 félvezető dióda, kapcsolóeszköz stb.), s további hátrány, hogy az egyenirányító hídban lévő félvezető diódák közvetlenül ki vannak téve a hálózati feszültség-tranzienseknek, ami megnehezíti méretezésüket, illetve külön védelmet tesz szükségessé. Kedvezőbb feltételek biztosíthatók, ha a jelfogót a váltakozóáramú oldalon iktatjuk be. Ilyen megoldást ismertet a 3,742,311 lsz. US szabadalmi leírás, amelynél a jelfogó a váltakozóáramú tápforrás és egyenirányító készülék közé van kapcsolva. Az egyenáramú oldalon a kapcsolást tirisztor végzi. A jelfogó áramának két áramirány szerinti vezérlése céljá- 5 ból kétutas áramirányító hidat alkalmaznak a már említett hátrányokkal, a szabadalmi leírásnak már az 1. ábráján is látható az elrendezés viszonylagos bonyolultsága, amely a mutatott további kiviteli alakoknál még fokozódik. 10 A találmány alapja az a felismerés, hogy nagyfokú zavarvédelem mellett nyújtható a kívánt szolgáltatás és mégis minimális számú építőelem, különösen félvezető elem szükséges, ha az egyenirányítást egyutasan végezzük, de a váltakozóáramú tápforrás és az egyen- 15 irányító készülék közé kapcsolt jelfogó egy érintkezőjével öntartóvá tesszük a mechanizmust. A jelfogó tekercse sorbakapcsolódik az időzítést végző elektronikus áramkörrel, soros induktivitásának zavarelnyomó hatása teljes mértékben érvényesül, a 20 jelfogó egyik visszavezetett záróérintkezője párhuzamosan kapcsolódik az időzítést végző elektronikus áramkörrel és meghúzott állapotban azt söntöli, az időzítést végző elektronikus áramkört egyutasan egyenirányítóit feszültséggel tápláljuk; a tápfeszült- 25 ség előállítása és ajelfogó vezérlése mindössze két félvezető elem alkalmazásával megoldható, az időtagot tápláló feszültségforrás méretei minimálisak, amit lehetővé tesz, hogy ajelfogó meghúzott állapotában annak tekercse közvetlenül hálózatra kapcsolt, s az idő- 30 zítés tartama alatt a jelfogó tekercse a feszültségejtő impedancia részét képezi. A találmányt részletesebben ábrák segítségével magyarázzuk. Az 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés tömbvázlata, a 2. ábra mutatja egy előnyös 35 kiviteli alak kapcsolási vázlatát. Az 1. ábrán látható, hogy a 2 jelfogónak a váltakozóáramú 1 feszültségforrás sarkára csatlakozó tekercsével egymást követően sorba (láncba) van kapcsolva egyutas egyenirányító 3 készülék, egyenáramú 40 4 feszültségforrás és 7 időtag. A soros, illetve láncba kapcsolás attól függ, hogy kétpólusok vagy hárompólusok alkotják-e az egyik, illetve másik fokozatot. Az egyenirányító 3 készülék váltakozóáramú bemenetét első, egyenáramú kimenetét második söntág köti 45 össze az elrendezés közös potenciálú 0 pontjával. Az első söntág rövidzár amelybe a 2 jelfogó munkaáramú 5 érintkezője van sorosan beiktatva. A második söntágba van beiktatva a kapcsoló 6 készülék, amelynek vezérlőbemenetére a 7 időtag kimenete csatlako- 50 zik. A 7 időtag a mindenkori alkalmazási feltételeknek megfelelően alakítható ki, az célszerűen önmagában ismert felépítésű, előnyösen önmagában ismert kurens integrált áramkörként kialakított. Célszerűen az egyenáramú 4 feszültségforrás stabilizálja az 55 egyen irányított feszültség szintjét, pl. Zener-dióda alkalmazásával. Amikor megjelenik a hálózati feszültség, a 7 időtag megkapja a működéséhez szükséges egyenfeszültséget; az időzítés leteltekor 7 időtag kimenetén meg- 50 jelenő jel működteti a kapcsoló 6 eszközt, amely a hálózati feszültség soron következő pozitív félperiódusában aktiválja a 2 jelfogót, igy zár annak 5 érintkezője, s lehetővé válik a kétirányú áramfolyás a 2 jelfogó tekercsén, anélkül, hogy ehhez kétutas egyenirányító 65 eszközre vagy kétirányú kapcsoló eszközre lenne 2
