203434. lajstromszámú szabadalom • Egy- vagy többfázisú csatoló transzformátor, különösen központi hangfrekvenciás vezérlőrendszer párhuzamos csatoló berendezéséhez
1 HU 203 434 B 2 A találmány egy- vagy többfázisú csatoló transzformátor, különösen központi hangfrekvenciás vezérlőrendszer párhuzamos csatoló berendezéséhez. A központi hangfrekvenciás vezérlőrendszer olyan kommunális vagy ipari fogyasztók központi be- és kikapcsolására szolgál, amelyek vagy időszakosan a villamosenergia szolgáltatásból károsodás nélkül kizáróhatók (pl. vízmelegítők, hőtárolós villanykályhák), vagy meghatározott program szerint Id- ill. bekapcsolandók (pl. közvilágítás). A vezérlés egy központi automatika által előállított kódolt jelsorozat, űn. távirat közvetítésével történik. A jelátviteli csatorna maga a fogyasztó berendezést táplátó erősáramú villamos energia hálózat A távirat hangfrekvenciás (110-600 Hz frekvenciájú) feszUltségjelek és szünetek sorozatából áll, amelyet az erősáramú hálózatba történő betáplálás céljára nagyteljesítményű, de legfeljebb 1000 V névleges feszültségű, általában háromfázisú elektronikus adóberendezések állítanak elő. Az adóberendezés és a táplálni kívánt energiaátviteli hálózat közötti kapcsolatot csatoló berendezések biztosítják. A csatoló berendezések fealdata az adott ponton az erősáramú hálózatra betáplálni kívánt jel megfelelő feszültségszintre való transzformálása és a lehető legkisebb veszteséggel történő betáplálása, a nagyfeszültségű erősáramú hálózat és az adóberendezés galvanikus elválasztása, és az adóberendezés megvédése a hálózat ipari frekvenciájú (pl. 50 Hz) feszültsége által keltett áramoktól és feszültségektől, ill. a hálózat zavaraiból (zárlattúr, túlfeszültségek stb.) keletkező igénybevételektől. Az adások közötti szünetekben a csatoló berendezést az adóberendezésről lekapcsolják, így az passzív szűrőként viselkedik. Megfelelő kialakítással elérhető, hogy a lekapcsolt csatoló berendezés az adóberendezéshez tartozó hálózatrészt az idegen adások hatásától megvédje,, vagy annak hangfrekvenciás paramétereit kedvezően befolyásolja (szívókör vagy záróköri üzemmód). A csatoló berendezéseknek két alaptípusa ismeretes: soros és párhuzamos. A soros csatoló berendezésnél a hangfrekvenciás jel mágneses, a párhuzamos csatoló berendezésnél kapacitív csatolás útján kerül az erősáramú hálózatra. A párhuzamos csatoló berendezések egy ismert kialakítása az 1. ábrán látható. A nagyfeszültségű NH hálózat által igényelt feszültségű jelet M kölcsönös induktivitású hangfrekvenciás csatoló 7CS transzformátor állítja elő A adóberendezés hangfrekvenciás jeléből. A TCS transzformátor kisfeszültségű 2 tekercse LSZ induktivitásból és Cl kondenzátorból álló szűrőkön keresztül kapcsolódik az A adóberendezéshez, nagyfeszültségű 1 tekercse pedig soros csatoló C2 koncé; izátoron keresztül az NH hálózathoz. A C2 kondenzátor kapacitív úton csatolja a hangfrekvenciás jelet az NH hálózatra és egyben korlátozza a az NH hálózat 50 Hz-es áramát az A adóberendezés felé. A nagyfeszültségű 1 tekercs egyben kompenzáló induktivitás szerepét is betölti, amennyiben a C2 kondenzátor által termelt hangfrekvenciás meddő teljesítményi kompenzálja (elnyeli). Ehhez a csatoló berendezés eredő induktivitásának béállíthatósága szükséges, egyrészt a kapacitások, másrészt a TCS transzformátor induktivitásának gyártási szórása miau. A csatoló berendezés eme hangolliatósága végett az 1 tekercs öninduktivitása változtatható. A szűrőkör feladata az A adóberendezés által előállított négyszögjel felharmonikusainak szűrése, az impedanciaillesztés és az erősáramú NH hálózatnak az A adóberendezésre kifejtett hatásának csökkentése. A párhuzamos csatoló berendezések az alkalmazott TCS transzformátor típusa szerint kétfélék. Ha a TCS transzformátor 1 és 2 tekercsei között a mágneses csatolás igen laza (a k csatolási tényezó « 1), a csatoló berendezést laza csatolásúnak, ha a mágneses csatolás szoros (k » 1), merev csatolásúnak nevezik. Mindkét megoldás jellemzője, hogy az adási frekvenciára hangolt soros rezgőkört a TCS transzformátor nagyfeszültségű 1 tekercse és a C2 kondenzátor alkotja. így az adások szünetében, amikor az áramkört az A adóberendezés felől megszakítják, a csatoló berendezés az idegen adások szempontjából kis impedanciájú szívókörként viselkedik. Laza csatolású megoldást ismertetnek a DE-B2- 24 59 978 számú szabadalmi leírásban. Ezt általában terhelésvezérelt A adóberendezéseknél használják, ahol az üzemeltetés feltétele, hogy az A adóberendezést - az általában induktív jellegű NH hálózat fázisszögének változásától függetlenül - mindig kapacitív áram terhelje. Ezt úgy érik el, hogy a Cl kondenzátorral az NH hálózat meddő szükségletét erősen túlkompenzálják. A laza csatolású TCS transzformátor légmagos, a csatolási tényező 0,1 vagy ennél kisebb értékű, nagy szórási mágneses tere mialt csak egyfázisú kivitelben készíthető. Háromfázisú betáplálásnál tehát helyigénye viszonylag nagy. Szabadtéri alkalmazásnál nem építhető fémszekrénybe, csak különleges műanyag házzal burkolható. Előnye viszont, hogy a fázisok egymástól függetlenek, így hangolása egyszerű. Merev csatolású megoldást ismertetnek a DE-A1- 28 30 151 számú szabadalmi leírásban. Ezt általában kényszerkommutációs vezérlésű AadÓberendezésekhez használják, ahol a hálózati induktivitás túlkompenzálása szükségtelen. A merev csatolás TCS transzformátora légréseit vasmagú, így háromfázisú kivitelben is elkészíthető és vesztesége kisebb, mint a laza csatolásúé. Hátránya viszont, hogy a légréseit vasmag kivitelezése nagy gyártási pontosságot igényel és külön problémát okoz a vasmag hangfrekvenciás igénybevétel hatására fellépő zajának csökkentése. Az is előnytelen, hogy az egyes fázisok egymástól mágnesesen nem függetlenek, ezért a berendezés hangolása viszonylag nehézkes. További hátrány még, hogy a szoros mágneses csatolás miatt akár a csatoló C2 kondenzátor, akár a szűrőköri C1 kondenzátor meghibásodása esetén a csatoló berendezésben viszonylag nagy 50 Hz-es áramok lépnek fel, ezekre a csatoló berendezést méretezni kell. A találmány megalkotásakor az volt a célunk, hogy olyan transzformátort hozzunk létre, amely egyszeri eszközökkel és viszonylag kis költséggel gyártható, és szabadtéri létesítményekhez is alkalmas. A találmány tehát egy- vagy többfázisú csatoló transzformátor, különösen központi hangfrekvenciás vezérlőrendszer párhuzamos csatoló berendezéséhez, amely transzformátornak fázisonként egy-egy, koaxiális kisfeszültségű tekercsből és nagyfeszültségű tekercsből álló, hengeres kialakítású légmagos tekercsegysége van. A találmány szerint a tekercsegységet, vagy többfázisú esetben a tekercsegységeket mágneses árnyékoló ferro-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
