a mûszerházak fõvárosa BOPLA – a mûszerházak ... - Elektro Net

2007/4. Energetika
Melegedésvizsgáló
áramgenerátor
PÁLINKÁS TIBOR
A melegedésvizsgáló áramgenerátor háztartási villamos csatlakozószerelvényeknek
(dugóknak és aljzatoknak) a tárgyalt készüléktôl független
hômérséklet-érzékelôkkel történô melegedésvizsgálatára szolgál,
alapvetôen az MSZ 9870-75 (Erôsáramú háztartási dugós csatlakozók.
Mûszaki követelmények és vizsgálati módszerek) elôírásai szerint. A mérési
összeállításban az a feladata, hogy elôállítsa a szerelvényen átfolyó,
azt melegítô stabil váltakozó áramot. A tervezési célkitûzésben rögzítettek
alapján a készüléknek 50 Hz-es váltakozó áramot kell biztosítania,
névlegesen az 1 … 25 A-es tartományban, 0 … 0,5 Ω-os terhelésen.
Az áram hullámformájának nem kell szinuszosnak lennie…
Mûködés
A mûszer elvi felépítése, mûködése az 1. ábra
tömbvázlatán követhetô nyomon. A berendezés
áramköreihez a 230 V-os feszültség
a védôvezetôvel ellátott aljzatba dugaszolt
hálózati kábelen és az 1 kettôs, 10 A-es,
elôlapi kismegszakítón keresztül jut el. A kisautomata
egyben a készülék fôkapcsolója.
A bejövôfeszültség útja innen háromfelé
ágazik: egyrészt a 2 LC zavarszûrôn keresztül
az erôsáramú rendszerre, másrészt a 3
LC zavarszûrôn át az elektronikai áramkörök
4 stabilizált tápegységéhez, harmadrészt
a fôtranszformátort hûtô 5 ventilátorhoz. A
2 egység feladata elsôsorban az erôsáramú
rendszer fázishasításos kapcsolója által kel-
1. ábra. A mûszer tömbvázlata
tett zavarok távoltartása a hálózattól, a
3 egység pedig a fenti zavarokat csillapítja a
segédtápegység primerköre felé.
Az 1 … 25 A-es váltakozó áramot a
6 fôtranszformátor szekunderkörében nyerjük;
ide iktatjuk be a rajzon R t-vel jelölt
vizsgált szerelvényt. Tekintettel a sajátos
üzemi viszonyokra, fôtranszformátornak
egy kis hegesztôtranszformátort választot-
Budapest, 2007. május 8–11.
tunk, amelynek szekunderérôl kb. a menetek
felét letekercseltük, a mágneses söntjét
pedig a maximálisan elérhetô fluxusrövidzárba
állítottuk be.
A szekunderáramot a 7 primerköri folyásszög-vezérelt
kapcsoló (triak) állítja
a kívánt értékûre. A triak gyújtóimpulzusait
a 8, UJT-s relaxációs oszcillátoron alapuló
gyújtásszög-vezérlô áramkör állítja elô,
a hálózati nullaátmenetekkel szinkronban.
A gyújtásszög – és ezzel a szekunderáram –
beállítására a 9 feszültségvezérelt DC
áramgenerátor szolgál.
Lévén a kimenôáramot a hálózati feszültségingadozások,
ill. a vizsgált szerelvény
pillanatnyi (pl. hôfokfüggô) ellenállásától
függetlenül a lehetôség szerint állandó
értéken kell tartani, azaz áramgenerátoros
karakterisztikát kell megvalósítani, a készülékben
zárthurkú szabályozórendszert valósítottunk
meg.
A PI-szabályozókör DC-ellenôrzôjelét a
szekunderköri áram effektív értéke alapján
kell képezni. Mivel követelmény a szekunderköri
mérôkapcsok érintésvédelmi szempontból
is megfelelô galvanikus elválasztása,
az áramjelet a 10 áramváltóval csatoltuk ki,
amelyet a 11 precíziós sönt terhel (érzékelôszerv).
A sönt mérôkapcsai a 12 valódieffektívérték-képzô
(True-RMS konverter; jelátalakító
szerv) bemenetére csatlakoznak.
A True-RMS konverter a vizsgálati
árammal arányos egyenfeszültségû jelet
képez. Ezt jelezzük ki a 13 A-re kalibrált
skálájú Deprez-mûszeren, ill. ez a jel vezérli
a 14 ablakkomparátort, amely szükség
esetén mûködteti a H1 (szakadást) vagy a
H2 (túláramot) jelzô LED-et. Szintén ez a
DC-jel kerül a 15, PI visszacsatolású szabályozóerôsítô
(összehasonlító és erôsítôszerv)
invertálóbemenetére. A neminvertáló
bemenetre a 16 árambeállító elôlapi
potenciométer (alapjelképzô szerv) csúszkájának
feszültségét vezetjük. A potenciométert
a 17 precíziós feszültségreferenciáról
tápláljuk.
A szabályozóerôsítô úgy igyekszik az
áramgenerátor (beavatkozószerv) vezérlése
által beállítani a gyújtásszöget, hogy a
kimenôáram effektívértékével nagyon jó
közelítéssel egyenesen arányos mérôjel
mindig azonos szintû legyen a potenciométer
csúszkáján beállított alapjellel.
A fôtranszformátor túlmelegedését a 18,
a szekunderére eredetileg is felszerelt ikerfémes,
automatikusan visszakapcsoló hôfokkioldó
akadályozza meg úgy, hogy 80 °C-os
tekercshômérsékletnél a primerkörét megszakítja.
Ekkor 19 áramköri blokk által meghajtott
hibajelzô LED világít (H3 hiba).
A kimeneti kapcsokkal párhuzamos
mérôkapcsokhoz egy külsô RMS millivoltmérô
(20) csatlakoztatható, opcionálisan.
Áramköri felépítés
Az AC áramgenerátor teljes kapcsolási rajza
a 2. ábrán látható, amelyen jól felismerhetôk
az 1. ábrán feltüntetett blokkok.
A tárgyalást a 7., 8. és 9. blokkal (Ti 1, Ti 2,
T 1, T 2 és passzív áramköri környezetük)
kezdjük. A primerkörbe sorosan beiktatott
kapcsolóelem a Ti 1, alaposan túlméretezett
triak, amelyet a Ti 2 segédtirisztor gyújt be.
ATi 2-t a T 1 UJT-n alapuló relaxációs impulzusgenerátor
inicializálja.
Az impulzusgenerátort nem szûrt, csupán
kétoldalasan egyenirányított és a D 1 által
vágott, trapéz jellegû egyenfeszültségrôl
tápláljuk, így a hálózati periódusok nullaátmenetei
közelében indul be, ill. szûnik
meg a mûködése. Az UJT emitterkörében
találjuk a C 5, R 4, R 3, T 1 alkotta RC idôzítôtagot.
Utóbbi két alkatrész DC áramgenerátort
alkot. Minden nullaátmenetet követôen,
amikor az impulzusgenerátor tápfeszültsége