200398. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés nagy jósági tényezőjű induktivitás modellezésére
1 HU 200398 B 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés nagy jósági tényezőjű induktivitás modellezésére. Nagyteljesítményű berendezések, például energiaelosztó hálózatok modellezésénél szükség van a nagyteljesítményű induktív elemek, például söntfojtó tekercsek leképezésére is. A legegyszerűbben kínálkozó megoldás erre a megfelelő értékű induktivitást képviselő elemek, például vasmagos tekercsek kialakítása. Ez a megoldás azonban a gyakorlatban kevéssé használható, mivel egyrészt gyakran lehet szükség az induktivitások értékének megváltoztatására, másrészt az eredeti nagyteljesítményű tekercsek jósági tényezőjét kis méretű tekercsekkel nem lehet megvalósítani. További problémát jelent a vasmagos tekercsek telítési jelenségeinek modellezése. A HU 173 165 számú szabadalmi leírás olyan megoldást ismertet, amelynél aktív erősítőkkel és potenciométerrel kiegészített tekert induktivitás teszi lehetővé az induktivitásérték folyamatos változtatását. A megoldás hiányossága, hogy a kívánt jósági tényező megvalósítását nem teszi lehetővé. Nagy jósági tényezőjű tekercsek előállítására szolgáló megoldásokat ismertetnek a DE 24 40 518 és a DE 24 46 688 számú szabadalmi leírások. Az ezekben feltárt kapcsolások hátránya, hogy felépítésük viszonylag bonyolult és ezért az instabilitás nem küszöbölhető ki, továbbá a megvalósított induktivitásértékek változtatása körülményes. Alkalmazási területük ezért főleg az állandó értékre beállított aktív szűrők megvalósítása. A fenti megoldások közös hiányossága, hogy a telítési jelenség modellezését nem teszik lehetővé. A találmánnyal célunk a fenti hiányosságok kiküszöbölése, olyan kapcsolási elrendezés kialakítása, amely nagyteljesítményű induktív elemek pontos modellezésére, azok nagy jósági tényezőjének megvalósítására is alkalmas. A kitűzött feladat megoldására kialakított kapcsolási elrendezés integrátort és szabályozó áramkört foglal magában, ahol a szabályozó áramkör kétbemenetű összegző áramkörből és annak kimenetére kötött áramszabályzó elemből, előnyösen változtatható ellenállásból van kialakítva, és a találmány szerint az összegzőáramkör kimenete a változtatható ellenálláson keresztül az integrátor bemenetére csatlakozik, az összegzőáramkör egyik bemenetére az integrátor bemeneté, másik bemenetére pedig az integrátor kimenete van kötve, ahol az integrátor bemenete az induktivitásmodell egyik kivezetését, a kapcsolási elrendezés földpontja pedig az induktivitásmodell másik kivezetését valósítja meg. Az induktív tekercsekre vonatkozó alapösszefüggés szerint a tekercs I árama arányos U feszültségének idő szerinti integráljával: I = [.í Udt CD ahol L a tekercs induktivitása. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy az integrálást kondenzátorral is el lehet végezni, amelynek jósági tényezője a kisméretű induktív tekercsekkel elérhető jósági tényezőnél lényegesen nagyobb. A feszültség integrálása után az induktivitásmodell árama változtatható ellenállás segítségével (például potenciométerrel) egyszerűen szabályozható, ily módon az induktivitás értéke beállítható. Az integrátor tehát előnyösen differenciálerősítős integráló kapcsolás, amelyben a differenciálerősítő invertáló bemenetére integráló kondenzátor van viszszacsatolva. Az integráló kondenzátorral párhuzamosan kapcsolt ellenállással a jósági tényező meghatározható. Mivel az U feszültség integrálja közvetlen összefüggésben van a vasmagos tekercs fluxusával, ezért a vasmag nemlineális tulajdonsága egyszerű függvénygenerátor segítségével könnyen modellezhető. A találmány szerint tehát az integrátor kimenete és az összegzőáramkör megfelelő bemenete közé alkalmas függvénygenerátor van beiktatva. A találmányt a továbbiakban a rajz alapján ismertetjük. A rajzon:- Az 1. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés példakénti kiviteli alakjának kapcsolási vázlatát tüntettük fel;- A 2. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés másik kiviteli alakját blokkvázlat formájában ábrázoltuk. Amint az 1. ábrából kitűnik, a találmány szerinti kapcsolási elrendezés 1 integrátort tartalmaz, amelynek kimenete 2 összegzőáramkör egyik bemenetére van kötve. A 2 összegzőáramkör kimenete RV változtatható ellenálláson keresztül az 1 integrátor bemenetére van visszacsatolva. Az 1 integrátor bemenete továbbá a 2 összegzőáramkör másik bemenetére van kötve. Az induktivitásmodell L1 kivezetését az 1 integrátor bemenete, L2 kivezetését pedig a kapcsolási elrendezés földpontja valósítja meg. Az 1 integrátor 10 differenciálerősítőt tartalmaz, amelynek invertáló bemenetére párhuzamosan kapcsolt Cl kondenzátor és RQ ellenállás van visszacsatolva. Az invertáló bemenet továbbá RÍ bemeneti ellenállással van ellátva. A differenciálerősítő neminvertáló bemenete földpotenciálra van kötve. A 2 összegzőáramkör ugyancsak differenciálerősítőt tartalmaz, amelynek invertáló bemenetére R ellenállás van visszacsatolva. Az invertáló bemenet ugyancsak R ellenálláson keresztül földpotenciálra van kötve. A differenciálerősítő nem-invertáló bemenetére két bemeneti R ellenállás csatlakozik, amelynek független kivezetései a 2 összegzőáramkör egy-egy bemenetét képezik. Az induktivitás U bemenőfeszültsége az 1 integrátor bemenetére kerül. Az 1 integrátor U1 kimenőfeszültsége (a jelfordítást is figyelembe véve) a következőképpen határozható meg: U' = - KÍCÍ ' U d' (2) Az 1 integrátor Ul kimenőfeszültsége és U bemenőfeszültsége a 2 összegzőáramkör egy-egy bemenetére kerül, amelynek Ü2 kimenőfeszültségét az alábbi összefüggés határozza meg: U2 = U + Ul = U - ~— I U dt (3) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
