HU182895B - Apparatus for supplying electric energy in case of phase-outfall - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya készülék, amely fáziskimaradás esetén villamos energia ellátást biztosít valamely fázisra kapcsolt fogyasztó (terhelés) számára azáltal, hogy automatikusan más élő fázisra kapcsolja át. A készülék többfázisú hálózatra vagy több egyfázisú hálózatra kapcsolható több bemenettel rendelkezik, míg a bemenetek és a terheléshez kapcsolható kimenet közé mindenkor egyetlen feszültség alatt álló bemenethez csatlakoztató átkapcsoló hálózat van kötve, amely a terhelésnek a többi bemenethez való csatlakoztatását kiiktatja. Az átkapcsoló hálózat a megengedett átkapcsolási időtartamtól függően különböző elemekből (például relékből, félvezető elemekből stb.) alakítható ki. -1-

Description

A találmány tárgya fáziskimaradás esetén villamos energia ellátást biztosító készülék, amely egy terhelést tápláló fázis kimaradása esetén a terhelést másik, rendelkezésre álló fázisra kapcsolja át.

A gyakorlati életben elterjedtek a különböző, egyfázisú váltakozó árammal működő berendezések, amelyeket hosszantartó (több órás, napos, hónapos) üzemben használnak. Az üzemidő alatt bekövetkező esetleges fáziskiesések különböző méretű károkat okozhatnak.

Példaképpen említjük, hogy

- háztartásokban a hűtőgépekben fáziskiesés esetén a tárolt élelmiszer megromlik, ami anyagi kárt, esetleg ételmérgezést is okozhat,

- kórházakban alkalmazott vérátömlesztő készülékeknél a fáziskimaradás életveszélyt idézhet elő,

- közlekedési, vasúti stb. jelző és biztosító eszközöknél a fáziskiesés zavarokat, esetleg balesetet okozhat,

- ipari és kutató intézményeknél több olyan kisebb teljesítményű egyfázisú berendezés (például termosztát, kristálynövesztő stb.) használatos, amelyeknél a fáziskiesés a tartós folyamat, vizsgálat tönkremenetelét okozza.

A találmány tárgyát képező készülék segítségével az egyfázisú elektromos berendezések tartós üzemű biztonságos működtetésének lehetősége megnövelhető minden olyan esetben, ahol egynél több fázisú hálózat vagy egynél több független egyfázisú áramforrás áll rendelkezésre.

Ilyen esetekben a találmány szerinti készülékkel a fáziskiesések okozta károk csökkenthetők, mivel a villamos energia-kimaradás valószínűsége csökken.

A találmány szerinti készülékek alkalmazása minden olyan esetben célszerű, amelyben a fáziskiesések okozta kár és egy különálló vagy tartalék áramforrás fenntartási költsége nem áll arányban egymással, de ugyanakkor az üzem folyamatossága fokozott biztonságot igényel.

Minden olyan esetben, amelyben egy tartalék áramforrás rendelkezésre áll, a találmány szerinti készülék a biztonság fokozását elősegítheti azáltal is, hogy ezen „utolsó tartalék” esetleges kímélését biztosíthatja.

A biztosítandó készülék, amelynél a folyamatos működést kívánjuk biztosítani, Ν > 1 fázisú hálózat, illetve Ν > 1 számú egyfázisú hálózat egyik fázisáról működik. A lehetőleg folyamatos működésű készüléket biztosító, találmány szerinti készülék két főrészből, a „szervező” és a „kapcsoló” részből áll.

A szervező rész az N számú vezetéket átvizsgálja olyan szempontból, hogy melyik alkalmas a terhelés számára - azaz melyik van feszültség alatt. Az azonosan megfelelő Μ < N számú vezeték közül véletlenszerűen kiválaszt egy és csakis egy alkalmas vezetéket. Egyben rendelkező jelet ad a kapcsoló résznek, hogy a kiválasztott alkalmas vezeték feszültségét a terhelésre kapcsolja. Ugyanakkor gondoskodik arról is, hogy a kiválasztott egy vezeték a többi vezeték egyikével se jusson közvetlenül vagy megszakítást íveken keresztül zárlatba.

Ez a szervező rész funkciók szerint tehát összehasonlító, kiválasztó, kapcsolóval rendelkező utasítást adó és a fázisok találkozását kizáró védő szervből áll.

A kapcsoló rész a szervező rész utasítást adó szervéről érkező rendelkező jel alapján kapcsolja a kiválasztott vezetéket (fázist) a kimenetre (terhelésre).

Ha az üzemeltetés során fáziskiesés történik, a készülék a kivitelezés módjától függő rövid időkieséssel egy másik működő, azaz alkalmas vezetékre (fázisra) kapcsol, így ha a rendelkezésre álló N számú fázis közül legalább egy alkalmas az üzem továbbvitelére, az Ν—1 számú fázis 2 kiesése sem jelent kiesést a működtetendő fogyasztó számára.

A továbbiakban a találmány szerinti készülék két példakénti kivitelét ismertetjük rajzok alapján.

Az 1. ábra a találmány szerinti készülék hagyományos kapcsolóelemekkel kialakított változatát mutatja.

A 2. ábra a készülék kapcsolási elrendezésének félvezető elemekkel megvalósított kialakítását szemlélteti.

Amint az 1. ábra mutatja, N = 3 fázisú hálózat T, R, S fázisaira sorban A, B és C relék kapcsolódnak. Az egyazon relével működtetett érintkezőket azonos betűjelzésekkel és indexekkel - tehát példánkban Aj, A₂, A₃, Bj, B₂, B₃, Cj, C₂, C₃ - láttuk el. Az egyes A, B, C relék a mindenkori másik két relé megfelelő érintkezőjének nyugalmi kontaktusán keresztül kapcsolódnak a megfelelő fázisokra. Ezek szerint az A relé a T fázisra Bj és Cj érintkezők nyugalmi kontaktusának beiktatásával; a B relé az R fázisra az A₂ és C₂ érintkezők nyugalmi kontaktusának beiktatásával és a C relé az S fázisra az A₃ és B₃ érintkezők nyugalmi kontaktusának beiktatásával kapcsolódik.

Ugyanakkor az R, S, T fázisok az egyes A, B, C relék megfelelő érintkezőinek munkakontaktusán át csatlakoznak a Ki kimenetre, vagyis a biztosítandó (védendő) készülékre, de úgy, hogy egy relé rákapcsolódása a többi relé rákapcsolódását kizáqa.

Példánkban tehát a T fázis A relé meghúzott állapotában Bj érintkező nyugalmi kontaktusán, Aj érintkező munkakontaktusán, B₂ érintkező és C₃ érintkező nyugalmi kontaktusán át csatlakozik a Ki kimenetre, míg a B és C relék meghúzását az áramkörükbe iktatott A₂ és A₃ érintkezők nyugalmi kontaktusának bontása pótolja.

Ugyanígy R fázis a B relé meghúzott állapotában A₂ érintkező nyugalmi, B₂ érintkező munka- és C₃ érintkező nyugalmi kontaktusán át csatlakozik a Ki kimenetre. Ekkor az A relé és a C relé áramköre a B relé Bj, ill. B₃ érintkezője nyugalmi kontaktusának bontása által megszakított állapotban van.

Hasonló a helyzet az S fázis Ki kimenetre való csatlakoztatásánál: itt aC relé meghúzott állapotában az áramkör az A₃ érintkező nyugalmi- és a C₃ érintkező munkakontaktusán át vezet, míg az A és C relék esetleges meghúzását a Cj, ill. C₂ érintkezők nyugalmi kontaktusának bontott állapota gátolja.

Valamennyi relé nyugalmi állapotában a Ki kimeneten nincs feszültség, minthogy ebben az esetben az A_x, B₂ és C₃ érintkezők nyugalmi kontaktusai zárnak és munkakontaktusai bontottak. A készülék az alkalmazott A, B, C reléktől függő - nagyságrendileg 0,1 sec - időkéséssel a mindenkori valamelyik működő R, S, T fázisra kapcsol, illetve kapcsol át; egyben megakadályozza, hogy az átkapcsoláskor keletkező esetleges villamos íveken keresztül a fázisok egymással kapcsolatba kerülhessenek. Kapcsolási elerendezésünkben az X bemenet lehetőséget nyújt arra, hogy mindhárom T, R, S fázis egyidejű kimaradása esetén egyéb rendelkezésre álló (utolsó tartalék) áramforrással az üzemeltetést, illetve a szükséges vészjelzést biztosítsuk. Ekkor az X bemenet az Aj, B₂ és C₃ érintkezők nyugalmi kontaktusain keresztül csatlakozik a Ki kimenetre.

2. ábrán vázolt áramkör félvezető elemekkel készült. Ez olyankor alkalmazható, ha az 1. ábrán ismertetett készülék átkapcsolási ideje (nagyságrendileg 0,1 sec) hosszabb a megengedettnél. Ilyen esetek fordulhatnak elő például számítógépeknél, ahol a fáziskiesés

-2182 895 például memóriakiesést okozhat. A modem kapcsolóelemes készülék segítségével az időkiesés millisec, illetve ennél is rövidebb időre szorítható le, és a tartós üzem biztosítható.

Amint a rajzon látható, a vázolt áramkör bemenetel három fázisú hálózat R, S, T fázisaira csatlakoznak, és három Kr, Ks, Kt kimenete van. Az R, S, T fázisokra Er , E§, Ej- egyenirányítók közbeiktatásával csatlakozik egy-egy három bemenetű Nr, Ns, Np NAND-kapuáramkör (például SN7410N típusú). A három Nr, Ns és 1 Ny NAND-kapuáramkör olyan logikai kapcsolatban van egymással, hogy a Kr, Ks, Ky kimenetek közül csupán az egyiken alakulhat ki logikai „L” szint, amely az adott kapcsolás esetén a kiválasztott fázist jelöli ki, és a kapcsolás kialakítása folytán ez csak egyetlen működő fázis 1 lehet. Amennyiben mindhárom R, S, T fázis működik, úgy a kiválasztás véletlenszerű. Az R, S, T fázisokról egyenirányítás után nyert és az Nr,N$, Ny NAND-kapuáramkörök Kr, Ks, Ky kimenetére vezetett vezérlőfeszültségek közül a kiválasztott fázishoz tartozó vezérli 2 a Kr, Kg vagy Ky kimeneten keresztül a kiválasztott fázisban levő Ttr, Trg vagy Try szimisztor (triac) megfelelő GyR, Gyg vagy Gyy gyújtóáramkörét.

Ez a kapcsolás alkalmas 30 msec alatt elvégzett átkapcsolásra, és ez az időtartam jelenti az Rt terhelésnél fel- 2 lépő energiakiesést.

Claims (4)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Fáziskimaradás esetén villamos energia ellátást biztosító készülék, azzal jellemezve, hogy N > 1 számú fázist (R, S, T) tartalmazó, többfázisú vagy N > 1 számú egyfázisú hálózatra kapcsolható bemenete van, míg a bemenetek és a terheléshez - védendő készülékhez — (R_t) kapcsolható kimenete (Ki) közé mindenkor egyetlen feszültség alatt álló bemenethez csatlakoztató, a többi bemenet csatlakozását kiiktató átkapcsoló hálózat van kötve.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti készülék kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy mindegyik bemenetre - legfeljebb egy bemenetnek (X) kivételével - egy-egy relé (A, B, C) csatlakozik, míg az egyetlen bemenetet csatlakoztató, a többi bemenet csatlakoztatását kiiktató átkapcsoló hálózat az említett relék (A, B, C) érintkezői (Aj, A₂, ..., Bi, B₂, ..., Cj, C₂, ...,) nyugalmi- és munkakontaktusainak kombinációjával van felépítve.
3. 3. A 2. igénypont szerinti készülék kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy egyetlen relé nélküli bemenete (X) és a kimenet (Ki) közötti vonalba a többi bemenethez tartozó relé (A, B, C) érintkezőinek (A\, B₂,C₃) egy-egy egymással sorbakötött nyugalmi kontaktusa van kiiktatva.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti készülék kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy három fázisú hálózat mindegyik fázishoz (R, S, T) egy-egy hárombemenetű NAND-kapuáramkör (Nr, Ns, Ny) csatlakozik egyenirányítókon (Er, Es, Ey) keresztül, míg a NAND-kapuáramkörök (Nr, Ns, Nt) kimeneteihez (Kr, Ks, Ky) az egy-egy fázishoz (R, S, T) csatlakozó egy-egy szimisztor (Ttr, Trs, Try) gyújtóáramkörének (GyR, Gys, Gyy) bemenete csatlakozik, amelynek kimenete a szimisztor (TrR, Trs, Try) gyújtó elektródjára van kötve, továbbá a szimisztorok (TrR, Trs, Try) egyesített (Ki) kimenete képezi a készülék terheléséhez (R_t) csatlakozó kimenetét.