195582. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés szimmetrikus háromfázisú feszültségrendszerek feszültségvektora pillanatértékét reprezentáló villamos jel előállítására
1 195 582 2 A találmány lehetővé teszi, hogy szimmetrikus háromfázisú feszültségrenús/.er tizemének felügyelete során a lezajló üzemi folyamattal egyidejűleg időazonosan - előállítsunk olyan villamos jelet, előnyösen feszültsége let, amely - közvetlenül vagy származékosán - a forgómező fes/.iillségvekloiának pillanatnyi abszolút értekét reprezentálja. Közvetlen rcprezentáláson azt értjük, hogy az előállított villamos jel szintje egyenesen arányos a feszültségvektor pillanatnyi abszolút értékével, beleértve az egységnyi arányosságot vagyis a két érték megegyezését. Származékos rcprezentáláson értjük az egyenes aránytól eltérő összefüggést, például azt, hogy az előállított villamos jel a fcszültségvektor pillanatnyi abszolút értékének a négyzetével arányos. A továbbiakban a találmányt feszültségjel előállításával kapcsolatban tárgyaljuk, mégpedig az említett két példákénli jel /feszültségvektor abszolút értékével közvetlenül, illetve négyzetesen arányos jel/ vonatkozásában. A leírásból azonban szakember láthatja, hogy az eljárás megvalósítható például áramarányos jelek előállításával /vagy a jelátalakítás szokásos eszközeivel bármilyen villamos jellemzőben modulált hordozóval/, továbbá a fűggvénykapcsoIaTIs eltérhet az egyenes aránytól, illetve négyzetes funkciótól. A villamos hálózatok és gépek üzemének vizsgálata és az üzemi jellemzők befolyásolása során gyakran alkalmazzák független változóként a háromfázisú feszültségvektort. Az összefüggések részletes diszkussziója és az alkalmazástechnikai elemzések megtalálhatók például az alábbi forrásokban : Dr. Rácz: Automatizált villamos iiajtások /egy. jegyzet/. Tankönyvkiadó, Budapest, 1974 /különösen a 124. o./. Kovács K. Pál, dr. Rácz István: Váltakozóáramú gépek tranziens folyamatai. Akadémiai Kiadó, 1954 (541 o.). Dr. Rácz István: Analysis of three-phase semiconductor connections by Park - vectors. /Düsseldorf conference on control in power electronics and electrical drives, 1977/. Az R, S, T fázisok Ua, Ub, Uc fázisfeszültségei helyett az (U). sin a feszültségértékkel számolunk, amelynek pilla natértéke tehát az UR, Ug, U"T vektorok pillanatnyi fázisszögének függvénye. Ebben a kifejezésmódban Uo, szimbólummal jelöljük a feszültségek zerussorrendű összetevőjét. Ha Uo-0, akkor a keresett pillanatérték az egyes fázisokban egyenlő a háromfázisú vektornak a megfelelő fázistengelyre eső vetületűvel. Ha kedvező módon tudjuk előállítani a háromfázisú vektor pillanatnyi abszolút értékét reprezentáló villamos jelet, akkor az így kialakított érzékelő cs szabályozó áramkörök segítségével végezhetjük egyebek között az alábbi felügyeled, illetve megfigyelési műveleteket: — szimmetrikus háromfázisú hálózat pillanatnyi feszültség amplitúdójának felügyelete (például számítógépközpontok tápfeszültség-felügyeletéhez); — szünetmentes áramellátó rendszerek feszültségamplitúdójának felügyelete /például az átkapcsoló automatikák megbízható vezérléséhez/; — háromfázisú generátorok szabályozásához ellcnőrzőjc— lek szolgáltatása (például kondenzátoros aszinkron generátor feszültségének szabályozásához); — cllenőrzőjeiek előállítása sztatikus háromfázisú inverterek feszültségének szabályozásához; — a háromfázisú vektor megjelenítése, például oszcilloszkópon; — háromfázisú feszültségstabilizátor kimeneti feszültségének szabályozása. Az ilyen felügyelő és szabályozó feladatokhoz a technika állása szerint alkalmazott megoldások két jellegzetes típusa:- háromfázisú hatütemű diódás feszültscgcr/.ckclő áramkör, illetve- három egyfázisú amplitúdó érzékelő kimenőjeleinek logikai feldolgozása. A hatütemű diódás híd alkalmazásának előnye az áramkör egyszerűsége; alapvető hátránya, hogy a kimenő feszültségjel mindenkor csak a megfelelő vonali feszültségre jellemző pillanatértéket ad, így csak késessel érzékelhetjük a feszültség változását (nem időszakos). További hátránya, hogy a kimenőfeszültség hullámossága is rontja az alkalmazhatóságát. .... „ Az egyfázisú három darab amplilúdóér/.ékelővcl kialakított megoldásnál fáziszárt hurok /PLL/ segítségével előállítanak egységnyi amplitúdójú, hálózatszinkron szinuszfeszültséget, osztó áramkörrel képezik két feszültség hányadosát és a kapott egyenfeszültség nagysága reprezentálja a figyelt egyfázisú feszültség amplitúdóját. További áramkör állítja elő az így fázisonként kapott komponensekből a keresett ellenőrzőjeleket. Szembetűnő a megoldás bonyolultsága és ebből eredően költséges volta. A találmány alapja az a felismerés, hogy szimmetrikus háromfázisú feszültségrendszerek esetében — azok alapvető sajátosságainál fogva — lehetőség van a háromfázisú fcszültségvektor abszolút értékét reprezentáló villamos jelek közvetlen, egyszerű, időkésés nélküli meghatározására. (Az ismert összefüggésekre a leírásban csak a szükséges mértékben utalunk, azok a már idézett forrásokban megtalálhatók). Ismeretes, hogy állandó terhelésű háromfázisú feszültségrendszer esetében a leadott teljesítmény pillanatértékét a forgó feszültségvektor nagysága határozza meg. HaUo=0, ami szimmetria esetén mindig fennáll, .akkor'P = ^ U. T.Ezen a megfontoláson alapul a találmány szerinti eljárás és kapcsolási elrendezés kialakítása, amelyeknek alkalmazásával az'U vektort egyszerű módon és közvetlenül szimuláljuk. A találmány szerint önmagában ismert módon előállítunk a fázisfeszültségek pillanatért ékével arányos három ellenőrzőjelet, majd elektronikus jelfeldolgozással ezekből előállítunk az egyik fázisfeszültség pillanatértékének négyzetével arányos első komponensjelet és a további két fázisfeszültség pillanatért ékei különbségének négyzetével arányos második komponensjelet, majd további elektronikus jelfeldolgozással képezünk egy eredőjelet, amely az első komponcnsjcl pillanatértékének és a második komponcnsjcl pillanatértéke egyharmadának öszszegét reprezentálja és az crcdőjclet — és kívánt esetben az eredő jelből leszármaztatott további ercdőjele/ke/t — kijelezzük és/vagy rögzítjük és/vagy további jelfeldolgozó eszközök bcmeneté(i)re kapcsoljuk. A találmányt részletesebben ábrák segítségével magyarázzuk. Az 1. ábra a háromfázisú forgóvektort szemlélteti, a 2. ábra a találmány szerinti eljárás előnyös foganatosítúsi módjához alkalmazható találmány szerinti kapcsolási elrendezés példakéuti kiviteli alakjának tömbvázlata. Az 1. ábrán látható a háromfázisú U feszültségvektor, amelynek (D) abszolút értéke a keresett jellemző. Az 0 feszültségvektomak az adott fázisban az. Dr, Os, főtengelyekre cső vetületei adják az Hl, Ö2, U3 fá/isfesziiltségek pillanatértékcit: Ul = ILT| sin « ; U2 = íU(. cos /«< £/;' U3 HUl.cos («♦ Y>-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
