FI101578B - Teholähdejärjestely - Google Patents

Description

1 101578

Teholähdej ärj estely

Keksintö koskee teholähdejärjestelyä vaihtojännitettä mittaavaa mittalaitetta varten, kun mittalaite kä-5 sittää sisääntulot mitattavaa vaihtojännitettä varten ja kun teholähdejärjestely käsittää hakkuriteholähteen apu-jännitteen tai -jännitteiden kehittämiseksi mittalaitteelle ja jännitesyötön hakkuriteholähteelle.

Tavanomaisimmin hakkuriteholähteen jännitesyöttö 10 tuodaan mittalaitteelle täysin omana vaihto- tai tasajän-nitesyöttönään. Tällaisen jännitesyötön järjestämiseen liittyy luonnollisesti tarvikkeista ja työstä aiheutuvia kustannuksia. Erityisen ongelmalliseksi tällaisen erillisen jännitesyötön aikaansaanti muodostuu silloin, kun mit-15 tarikentässä tavanomaisen taulumittarin, joka ei siis lainkaan tarvitse erillistä teholähdettä ja sille tarkoitettua jännitesyöttöä, tilalle asennetaan mittalaite, johon sisältyy esimerkiksi erilaisia tiedonkeruutoimintoja. Tällaisen tiedonkeruuseen kykenevän mittalaitteen sisältä-20 mät mikroprosessorit ja muistipiirit nimittäin tarvitsevat eritasoisia jännitesyöttöjä, jotka tyypillisimmin tuotetaan hakkuriteholähteen avulla. Hakkuriteholähteellä tulee puolestaan olla käytettävissään jännitesyöttö, josta se voi tuottaa tarvittavat jännitteet.

25 Esillä olevan keksinnön tavoitteena on tuoda esiin uusi kompakti ratkaisu, jonka avulla kyetään välttämään ne yllä mainitut lisäkustannukset, jotka tavanomaisesti aiheutuisivat, kun esimerkiksi tavanomaisen taulumittarin tilalle asennetaan mittalaite, joka tarvitsee myös erilai-30 siä apujännitteitä. Tähän päästään keksinnön mukaisen te-holähdejärjestelyn avulla, jolle on tunnusomaista, että siinä hakkuriteholähteen jännitesyötön nolla on kytketty mittalaitteen mitattavan vaihtojännitteen nollan sisääntuloon ja hakkuriteholähteen jännitesyötön jännitteinen napa 35 on kytketty mittalaitteen mitattavan vaihtojännitteen ai- 2 101578 nakin yhden vaiheen sisääntuloon diodin tai muun vastaavan puolijohdekomponentin kautta, jonka päästösuunta on vaiheen sisääntulosta hakkuriteholähteelle päin.

Keksinnön mukainen teholähdejärjestely soveltuu 5 käytettäväksi riippumatta siitä, onko mitattava vaihtojännite yksi- vaiko useampivaiheinen. Jos mitattava vaihtojännite on ainakin kaksivaiheinen jännite, kuten esimerkiksi kolmivaihejännite, voidaan edullisesti menetellä siten, että hakkuriteholähteen jännitteinen napa on kyt-10 ketty mitattavan vaihtojännitteen kunkin vaiheen sisääntuloon diodin tai muun vastaavan puolijohdekomponentin kautta, jolloin diodien hakkuriteholähteen puoleiset navat on kytketty yhteen toisten napojen liittyessä kukin omaan vaihesisääntuloonsa. Tällä tavoin hakkuriteholähdettä syö-15 tetään kustakin mitattavan vaihtojännitteen vaiheesta oman diodinsa kautta. Tällöin hakkuriteholähde saa jännitesyö-tön, kun ainakin yksi mitattavan vaihtojännitteen vaiheista on jännitteinen. Täten erilaiset vikatilanteet, joissa kolmivaihejännitteen ehkäpä yhden tai kahdenkin vaiheen 20 jännite on nolla, eivät kuitenkaan johda häiriöihin mittalaitteen toiminnassa eivätkä edellytä mittalaitteessa mahdollisesti olevan varasyötön, kuten akun tai vastaavan käyttöönottoa.

Seuraavassa keksinnön mukaista teholähdejärjestelyä 25 vaihtojännitettä mittaavaa mittalaitetta varten kuvataan yksityiskohtaisemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa on esitetty keksinnön mukaisen teholähdejärjestelyn periaatteellinen ja esimerkinomainen kytkentäkaavio.

Kuvion mukaisessa kytkennässä mitattava vaihtojän-30 nite tuodaan liittimille X-l, Xl-2, Xl-3 ja Xl-4. Kuten näiden sisääntulojen yhteyteen on merkitty, ovat ne tarkoitetut kolmivaihejännitteen vaihejännitteille LI, L2, L3 ja nollalle N. Suojamaadoitus GND on ajateltu kytkettäväksi sisääntuloon Xl-5. Kuten kuviosta ilmenee, on vaihejän-35 nitteet kytketty nollaan suodatuskondensaattorien C4, C5 3 101578 ja vastaavasti C6 kautta, jotka estävät mitattavassa vaihtojännitteessä mahdollisesti olevien transsienttien pääsyn mittalaitteelle. Nolla on puolestaan kondensaattorin C7 kautta kytketty suojamaadoitukseen GND.

5 Mittasignaalit itse mittalaitteelle (ei esitetty) otetaan kuvion kytkennässä liittimistä X2-1, X2-2 ja X2-3. Näitä mittasignaaleja on merkitty viitteillä UL1, UL2 ja UL3. Nämä mittasignaalit johdetaan sisääntuloihin Xl-1, Xl-2 ja Xl-3 kytketyistä vaihe jännitteistä LI, L2 ja L3 10 kunkin vaiheen osalta vastaavan kaltaisen jännitteenjako-järjestelyn avulla. Kunkin vaiheen järjestely käsittää puoliaaltotasasuuntaavan diodin ja varsinaisen jännitteen-jakokytkennän, joka on toteutettu kolmella sarjavastuksel-la ja yhdellä maadoitukseen GNT kytketyllä rinnakkaisvas-15 tuksella. Tämän maadoitukseen toisesta navastaan kytketyn vastuksen rinnalle on lisäksi kytketty suodatuskondensaat-tori, jonka toinen napa liittyy lähtevään mittaussignaaliin ja toinen napa maadoitukseen GNT.

Vaiheen LI osalta jännitteenjako- ja suodatuskyt-20 kentään osallistuvia komponentteja on merkitty viitteillä D4, Rl, R2, R7, R8 ja Cl, jolloin toisesta navastaan maadoitukseen liittyvä vastus on merkinnältään R8. Vaiheessa L2 vastaavia komponentteja on merkitty viitteillä D5, R3, R4, R9, RIO ja C2, jolloin toisesta navastaan maadoituk-25 seen liittyvänä vastuksena on RIO. Vaiheen L3 osalta nämä komponentit ovat D6, R5, R6, Rll, R12 ja C3, jolloin toisesta navastaan maadoitukseen liittyvänä vastuksena on R12 . Näiden jännitteenjako- ja suodatuskytkentöjen jälkeen ulostuloissa X2-1, X2-2 ja X2-3 on tasoltaan sellainen 30 jännitesignaali, joka voidaan suoraan johtaa sopivalle mittauspiirille.

Keksinnön kannalta oleellisempaa on, että näille mittauspiireille syötettävät apujännitteet kehitetään keksinnön mukaisen teholähdejärjestelyn avulla, jossa varsi-35 naisena apujännitteet kehittävänä yksikkönä on viitenume- 4 101578 rolla 1 merkitty hakkuriteholähde. Kuviossa tämän hakkuriteholähteen 1 sisääntuloiksi on merkitty N ja +UIN ja lähdöiksi -12 V, GND, +5 V ja +12 V. Keksinnön mukaisesti hakkuriteholähteen 1 jännitesyötön nolla N on kytketty 5 suoraan mitattavan vaihtojännitteen nollaan, joka on tuotu sisääntuloon Xl-4. Hakkuriteholähteen 1 jännitesyötön jännitteinen napa +UIN on puolestaan kytketty kuhunkin mitattavan vaihtojännitteen LI, L2 ja L3 vaiheeseen vastaavasti diodin Dl, D2 ja D3 kautta. Näiden diodien päästösuunnat 10 ovat vaihejännitteistä hakkuruteholähteelle päin. Täten näiden diodien toiset navat liittyvät vaihejännitteisiin ja toiset päät on kytketty yhteen pisteessä, joka liittyy suoraan hakkuriteholähteen 1 jännitesyötön jännitteiseen napaan +UIN. Tämä napa on edelleen kondensaattorin C8 15 kautta kytketty suojamaadoitukselle tarkoitettuun sisääntuloon Xl-5.

Edellä kuvatun kytkennän avulla hakkuriteholähteelle 1 saadaan jännitesyötöksi kolmivaihejännitteen vaihe jännitteistä puoliaaltotasasuuntaamalla aikaansaatu ta-20 sajännite. Tulee todeta, että tällainen, joskin epätasaisempi, jännitesyöttö saataisiin myös käytettäessä vain yhdestä vaihejännitteestä puoliaaltotasasuuntaamalla aikaansaatua jännitettä. Se, että jännitesyöttö otetaan kuitenkin kaikista kolmesta vaihejännitteestä, tekee toisaalta 25 hakkuriteholähteelle 1 tulevasta tasajännitteestä tasaisemman ja toisaalta varmistaa hakkuriteholähteen jännitesyötön myös silloin, kun jokin vaihejännitteistä on jostain syystä nolla. Itse asiassa kytkentä toimii aina, kun yksikin vaiheista on jännitteinen.

. 30 Yllä keksinnön mukaista teholähdejärjestelyä on kuvattu vain yhden esimerkinomaisen suoritusmuodon avulla. Täten kuvattua kytkentää voidaan jossain määrin muunnella poikkeamatta kuitenkaan oheisten patenttivaatimusten määrittelemästä suojapiiristä. Täten kytkennässä esitettyjen 35 diodien sijasta voidaan luonnollisesti käyttää mitä tähän- s 101578 sa puolijohdekomponenttia, joka aikaansaa vastaavan tyyppisen vähintäänkin puoliaaltotasasuuntaavan toiminnan. Vaikka kuvattu kytkentä edustaakin ehkäpä yksinkertaisinta ja siten edullisinta toteutustapaa, voitaisiin komponent-5 tien lukumäärää lisäämällä esimerkiksi parantaa hakkuriteholähteelle syötetyn tasajännitteen tasaisuutta ilman, että tällä olisi kuitenkaan mitään oleellista vaikutusta keksinnön tai sen oheisissa patenttivaatimuksissa määritellyn suojapiirin kannalta.

Claims (2)

1. Teholähdejärjestely vaihtojännitettä mittaavaa mittalaitetta varten, kun mittalaite käsittää sisääntulot 5 (Xl-1, Xl-2, Xl-3, Xl-4) mitattavaa vaihtojännitettä var ten ja kun teholähdejärjestely käsittää hakkuriteholähteen (1) apujännitteen tai -jännitteiden kehittämiseksi mittalaitteelle ja jännitesyötön (N, +UIN) hakkuriteholähteelle, tunnettu siitä, että hakkuriteholähteen (1) 10 jännitesyötön nolla (N) on kytketty mittalaitteen mitattavan vaihtojännitteen nollan sisääntuloon (Xl-4) ja hakkuriteholähteen (1) jännitesyötön jännitteinen napa (+UIN) on kytketty mittalaitteen mitattavan vaihtojännitteen ainakin yhden vaiheen sisääntuloon (Xl-1, Xl-2, Xl-3) diodin 15 (Dl, D2, D3) tai muun vastaavan puolijohdekomponentin kautta, jonka päästösuunta on vaiheen sisääntulosta hakkuriteholähteelle (1) päin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen teholähdejärjestely, kun mitattava vaihtojännite on ainakin kaksivaihei- 20 nen jännite, tunnettu siitä, että hakkuriteholähteen (1) jännitteinen napa (+UIN) on kytketty mitattavan vaihtojännitteen kunkin vaiheen sisääntuloon (Xl-1, Xl-2, Xl-3) diodin (Dl, D2, D3) tai muun vastaavan puolijohdekomponentin kautta, jolloin diodien hakkuriteholähteen 25 puoleiset navat on kytketty yhteen toisten napojen liittyessä kukin omaan vaihesisääntuloonsa (Xl-1, Xl-2, Xl-3). ’ 101578