HU226003B1 - Polarized electric charge storage ("pecs") apparatus for operation in an ac network and method for using pecs devices in an ac network - Google Patents

Description

A jelen találmány általánosságban polarizált villamos töltéstároló (Polarized Electrical Charge Storage: PÉCS) eszközök váltakozó áramú alkalmazásoknál történő felhasználására vonatkozik. Pontosabban a jelen találmány egyenpotenciállal előfeszített, polarizált eszközök, mint például polárkondenzátorok általános váltakozó áramú alkalmazásoknál való felhasználására vonatkozik. A találmány tárgyát tehát váltakozó áramú hálózatban való működésre szolgáló polarizált villamos töltéstároló készülék, valamint polarizált villamos töltéstároló eszközök váltakozó áramú hálózatban való felhasználására szolgáló eljárás képezi.

A kondenzátorok különböző célokra használatosak, többek között energiatárolásra, jelcsatolásra, motorindításra, teljesítménytényező-javításra, feszültségszabályozásra, hangolásra, rezonanciára és szűrésre. Soros és párhuzamos implementációknál mind tranziens, mind állandósult állapot esetén számos működési előnnyel jár a kondenzátorok alkalmazása általános váltakozó áramú hálózatokban.

A hálózat hatásfoka megnő a teljesítménytényezőjavítással tranziens viszonyok között. A párhuzamos kondenzátorok tranziens alkalmazási területei között van a túlfeszültség-védelem, a motorindítás, az áramkorlátozás, a kapcsolási műveletek és a hasonlók. A soros kondenzátorok mérsékelik a váltakozó áramú hálózati hibák, zárlatok és más tranziens állapotok hatását. Például a kis teljesítménytényezőjű tranziens áramok a motorindításból, a transzformátorbekapcsolásból és a rövidzárlati áramból adódó mágneses bekapcsolási túláramokkal vannak kapcsolatban. A soros kondenzátorok javítják a teljes teljesítménytényezőt és a hálózat feszültségszabályozását az ilyen tranziens állapotok alatt. A soros kondenzátortelepek ugyancsak bizonyos fokú áramkorlátozó hatást mutatnak a kondenzátor soros impedanciája miatt. Ez csökkenti a rövidzárlati áramokat, és így csökkenti a generátor, a transzformátor, a kapcsolóberendezés, a sín és a távvezeték méretére vonatkozó követelményeket. A meghibásodással, zárlattal sorban kapcsolt kondenzátor áramkorlátozó eszközként működik. Tekercsekből és kondenzátorokból álló hangolt áramköröket (LC áramköröket) használnak szűrésre. A nagy induktivitású soros változatok drámaian növelik a hálózati hibákkal szembeni impedanciát azáltal, hogy határozottan rövidre zárják a kondenzátortelepet. Jellemzően soros kondenzátortelepek vannak transzformátorokhoz csatolva. A transzformátor áramugrást megakadályozó tulajdonsága a kondenzátor feszültségugrást megakadályozó hatásával kombinálódik. Ezek a jellemzők a hálózat pillanatnyi feszültségstabilitásának megnövekedéséhez vezetnek a soros kondenzátortelepek nagyobb mérvű használatának eredményeként. A másodlagos hatások között van a túlfeszültség-védelem, a terhelésitényező-javítás és a feszültségszabályozás. A pillanatnyi teljesítményátvitel hatásfoka a kondenzátorok megfelelő használatával javítható. Bár a kondenzátorok ismertetett számos előnye jól ismert és a laboratóriumban is bebizonyosodott, a készülékek költségeire és méreteire vonatkozó követelmények megakadályozták ezek általános alkalmazását.

A váltakozó áramú hálózatok állandósult állapottal kapcsolatos jellemzői szintén javulnak a kondenzátorok használatának eredményeként. A nagy kapacitású soros alkalmazások kis állandósult állapotbeli váltakozó feszültséget adnak rá a kondenzátorra. Ez segítséget jelent, amennyiben villamos átvivőeszközöket használnak fel soros kondenzátortelepekkel együtt. A villamos hullámalak torzítása hasonlóképpen csökken a kapacitás növelésével. A soros kondenzátorok állandósult állapothoz kapcsolódó alkalmazásai között van a motorindítás, a szűrés, a teljesítménytényező-javítás, a hatékony teljesítményátvitel, a feszültségemelés és a hasonlók. A soros kondenzátortelepek lehetővé teszik, hogy az indukciós generátorok indukciós motorokat lássanak el energiával azáltal, hogy biztosítják a szükséges mágnesezést (VAR) mind a két eszköz számára. Ez javíthatja a villamosenergia-minőséget is, miközben csökkenti a villamos távvezeték-hálózattól független forrásokra, a szükségáramforrásokra, a mobil berendezésekre és a hordozható generátorokra fordított költséget. A további generátorkapacitások szinkrón működés céljából való hálózatra kapcsolásával járó mechanikai igénybevétel csökkenthető soros kapacitív csatolás jelenlétével.

A kondenzátorok két fő csoportját a polárkondenzátorok és a bipoláris kondenzátorok alkotják. Mindkét csoport tekintetében számos megvalósítási mód lehetséges. Az egyirányú, névleges polarizációjú előfeszítés követelménye miatt a polárkondenzátorokat többnyire egyenáramú és kis váltakozó áramú jelű alkalmazásoknál használják. A polárkondenzátorokat széles körben használják egyenáramot szűrő alkalmazásoknál, például egyenáramú tápegységek kimenőfokozatában. A hallható (zenei) frekvenciatartományban működő erősítőknél egyenáramúlag előfeszített polárkondenzátorokat használnak a jelek csatolására. Ezzel ellentétben a bipoláris kondenzátorokat általában mind egyenáramú, mind pedig általános váltakozó áramú alkalmazásoknál is használják. Sajnos a bipoláris kondenzátorok - különösen sorosan alkalmazva őket - nem kellőképpen alkalmasak számos váltakozó áramú és egyenáramú felhasználás esetén a méretükre, a kapacitásukra, a tömegükre, a hatásfokukra, az energiasűrűségükre és az árukra vonatkozó korlátok miatt. Az alulméretezett bipoláris kondenzátortelepek jelentős áramhullámforma-torzítást és a kondenzátoron nagy feszültségesést okoznak, ami energiaveszteséghez és a váltakozó áramú terhelésnél elégtelen váltakozófeszültség-szabályozásra vezet.

Ezzel ellentétben a polárkondenzátorok, valamint más polarizált villamos töltéstároló (PÉCS) eszközök kis kapacitásegységre jutó költséggel, valamint kisebb tömeggel és méretekkel rendelkeznek a bipoláris kondenzátorokhoz képest. Ezek a jellemzőik kedvezőbbé teszik alkalmazásukat a bipoláris kondenzátorokhoz képest. Mindemellett aránylag kicsiny soros váltakozó áramú ellenállást mutatnak hálózati frekvencián. Mindazonáltal csak a pozitív és negatív pólusukhoz képest megfelelő, „névleges irányú pozitív feszültségen működtethetőek ténylegesen. Bármilyen jelentős nagysá2

HU 226 003 Β1 gú ellentétes irányú feszültség a kondenzátort rövidzárba viszi, ami általában kézigránát által okozott robbanáshoz hasonlítható eredménnyel jár. Valójában a szilárd tantálkondenzátoroknál ez a rövidzárlati meghibásodás öngyulladásra vezet. így a polárkondenzátorok javarészt nem elérhetőek általánosságban a váltakozó áramú alkalmazások esetén.

Az 1. ábra a polarizált alumínium elektrolitkondenzátorok normálüzemmódját modellezi ugyanúgy, mint a túlfeszültség és a fordított előfeszítő feszültség esetén való működésüket.

A helyettesítő áramkör soros 101 tekercsből, soros 102 ellenállásból, párhuzamos 103 ellenállásból, 104 Zener-diódából és 105 polárkondenzátorból áll. A 104 Zener-dióda modellezi a névleges polarizációnak megfelelő, illetve fordított irányú rövidzárási állapotot, ami akkor következik be, amikor a ráadott feszültség meghaladja az 1,5 V-os fordított előfeszítő feszültséget, vagy amikor a névleges irányú előfeszítés körülbelül 50 V-tal haladja meg a kondenzátor névleges munka-egyenfeszültségét (WVDC: Working DC Voltage). A 101 tekercs alkalmas a kondenzátor saját rezonanciafrekvenciájának modellezésére. A 102 ellenállás modellezi a kondenzátor működése közben mérhető (kicsiny, ιτιΩ nagyságrendű) ekvivalens soros ellenállást (ESR: Equivalent Series Resistance). A párhuzamos 103 ellenállás modellezi a (nagy, ΜΩ nagyságrendű) ekvivalens párhuzamos ellenállást, amelyet a kondenzátoron átszivárgó egyenáram jelenségének köszönhetően lehet mérni. Kisfrekvenciás üzem esetén az eszköz munkafeszültségén belüli névleges irányú előfeszítő feszültség lehetővé teszi, hogy a jeláram keresztülfolyjék a 105 polárkondenzátoron. A fordított előfeszítés rövidzárat vált ki a 104 Zener-diódán keresztül.

A kondenzátor megfelelően fog működni folyamatosan nulla V és a névleges munka-egyenfeszültség között. A kondenzátor megfelelő tranziens működtetésének határait egyrészről a körülbelül 1,5 V-ig terjedő fordított előfeszítő egyenfeszültség, másrészről pedig az előfeszítéshez megfelelő irányú névleges túlfeszültség határozzák meg. A kondenzátor működtetése ezen a széles feszültségtartományon kívül rövidzárlati állapotot teremt. A kondenzátor jellemzően rendelkezik egy harmadik, nagyobb, impulzusszerű feszültségparaméterrel is. A kondenzátorra adott túlzott mértékű, a névleges előfeszítési iránynak megfelelő irányú feszültség a 104 Zener-diódán keresztülfolyó fordított irányú áramot okoz. Ezt a villamos viselkedést vázlatosan a 104 Zener-dióda feltüntetésével modellezzük, amely párhuzamosan, azonban a 105 polárkondenzátorhoz képest ellentétes polaritású elrendezéssel szerepel. A 104 Zener-diódán keresztüli rövidzár bármelyik irányban túlzott mértékű áramot és hő fejlődését teszi lehetővé, ami a kondenzátor tönkremenetelét okozza. Ez az oka annak, hogy a polárkondenzátorok önmagukban működésképtelenek normál váltakozó áramú üzemmódban.

A 2. ábra egy olyan egyszerű 250 áramköri elrendezést mutat be, amely az egyenfeszültséggel előfeszített polárkondenzátorok tipikus, technika állása szerinti használatát mutatja be kis váltakozó áramú jelek csatolását biztosító alkalmazásban. Ezt az áramkört használják hagyományosan analóg elektronikával foglalkozó egyetemi hallgatók laboratóriumi gyakorlata során, és ez használatos többfokozatú erősítőkben is. A 250 áramköri elrendezés előfeszítőegyenfeszültség260 forrásra szuperponált váltakozó áramú 255 jelforrást tartalmaz; a laboratóriumi tápegységek ilyen kialakításúak. A váltakozó áramú jel a 266 terhelésre jut, míg az előfeszítő egyenfeszültséget leválasztja a 262 polárkondenzátor. Az előfeszítő egyenfeszültség megfelelő irányban előfeszíti ezt a 262 polárkondenzátort. A 262 polárkondenzátor és az előfeszítő egyenfeszültség úgy van megválasztva, hogy az egymásra szuperponált váltakozó és egyenfeszültségek minden időpillanatban a megfelelő feszültségtartományon belül legyenek. A váltakozó áramú 255 jelforrás kimenete maradéktalanul átvezeti az egyenfeszültség- 260 forrás kimenetén lévő feszültséget, és ugyanez a helyzet fordítva is. Ahogy a váltakozó áramú jel nagysága növekszik a 262 polárkondenzátor névleges munkaegyenfeszültségéhez képest, úgy a fellépő jellevágás miatt hullámforma-torzítás következik be. Ezzel a legkisebb mértékű hullámforma-torzítás kicsiny váltakozó áramú jelek esetén következik be. Az előfeszítő feszültség nagysága jellemzően a 262 polárkondenzátor névleges munka-egyenfeszültsége felének nagyságrendjében van. A váltakozó áramú hullámforma átvitelének hűsége úgy javul, ahogy a váltakozófeszültségjel nagysága és a váltakozó áram csökken.

A 262 polárkondenzátorral párhuzamosan egy bipoláris 264 kondenzátor látható az ábrán, amelynek célja a javítás („polishing). Bipoláris javítókondenzátorok használhatóak fel rezonancia-finomhangoláshoz, a kapacitás-áram arány beállítására, az ESR csökkentésére, a sávszélesség beállítására, a hullámforma-átvitel javítására, a frekvenciaráfelelés kisimítására és más alkalmazásfüggő paraméterek javítására. A 262 polárkondenzátor kapacitása jellemzően körülbelül két nagyságrenddel haladhatja meg a javító264 kondenzátor kapacitását. A bipoláris javító264 kondenzátor csökkenti a jel torzítását.

A 3. ábrán olyan 300 áramkör látható, amely váltakozó áramú 305 forrást, ellensoros (ellentétes polaritással sorba kapcsolt) 312, 314 polárkondenzátorokat, valamint váltakozó áramú 320 terhelést foglal magában. A két, 312, 314 polárkondenzátorra együttesen 310 áramkörrészletként hivatkozunk. A 312, 314 polárkondenzátorok fölötti polaritásjelek a 312 polárkondenzátor névleges irányú pillanatnyi előfeszítését és ezzel egyidejűleg a 314 polárkondenzátor fordított irányú előfeszítését mutatják, amelyek a váltakozó áramú 305 forrás pozitív fázisa alatt következnek be (természetesen a negatív fázis alatt a polaritások felcserélődnek).

Polárkondenzátorok ellensoros elrendezése tranziens üzemmódban vagy korlátozott áramú alkalmazások esetén működik. Az ilyen, hagyományosan megvalósított ellensoros elrendezés a fentiekben leírt belső Zener-dióda-szerű viselkedést aknázza ki. Jellemzően

HU 226 003 Β1 egyfázisú motorok indítására vonatkozó alkalmazások esetén használják. A túlmelegedéssel, valamint a fordított irányú előfeszítésből adódó igénybevétel miatt rövid élettartammal terhelt. Amikor a 312 polárkondenzátort névleges irányban feszíti elő a váltakozó áramú 305 forrás, akkor a 314 polárkondenzátor fordított irányban van előfeszítve, és rövidzárként továbbítja a félhullámnyi áramot a 320 terhelés felé. A következő félperiódus alatt a 314 polárkondenzátor van névleges irányban előfeszítve, míg a 312 polárkondenzátor rövidzárba kerül. Ez a hagyományos ellensoros elrendezés olyan egyenfeszültségű előfeszítésről ismert, amely félhullámonként oszcillál.

Hivatkozással a 4. ábrára, Ghosh US 4,672,289 és US 4,672,290 számú szabadalmának leírása váltakozó áramú környezetben működő továbbfejlesztett ellensoros polárkondenzátorokat tartalmazó kapcsolást tár fel. A 4. ábrán egy 460 áramkör látható. A 460 áramkör váltakozó áramú 470 terhelést meghajtó váltakozó áramú 461 forrással sorba kapcsolt 462,464 polárkondenzátorokat és 466, 468 diódákat tartalmaz. Az ellensoros kapcsolásban szimmetrikusan elrendezett 462, 464 polárkondenzátorok párhuzamos kapcsolásban vannak a fordítottan elrendezett ellensoros kapcsolásban lévő 466, 468 diódákkal. Működés közben a párhuzamos „sönt” 466, 468 dióda áthidalja a maximális pillanatnyi negatív feszültséget a megfelelő 462, 464 polárkondenzátorhoz képest, ami megvédi a 462, 464 polárkondenzátorokat a túlzott nagyságú fordított előfeszítéstől. Ghosh áramköre külső diszkrét 466, 468 diódákat tartalmaz a fordított irányú áramok 462, 464 polárkondenzátorok elől való kisöntölésére. A belső Zener-dióda-szerű viselkedés kevésbé jelentkezik. Ez csökkenti a 462, 464 polárkondenzátorokban a hőfejlődést, és megnöveli a várható élettartamukat.

Sajnos, mindazonáltal ezek a söntölő- 466, 468 diódák jelentős hátrányokat okoznak. Mindkét, 462, 464 polárkondenzátor az elrendezésen keresztül a teljes váltakozó feszültségnek ki van téve a váltakozó áramú hullámforma egyik felében, (gy rövidzárlati helyzetben, motorindítás, transzformátorbekapcsolás vagy hasonló esetén a teljes váltakozó áramú forrásfeszültség ráadódik mindkét, ellensoros kapcsolásban elrendezett 462, 464 polárkondenzátorból és 466, 468 diódából álló elrendezésre 50%-os bekapcsolási viszonnyal. Nincs jelen feszültségosztó. így a megvalósítható váltakozó lüktetőfeszültség a 462, 464 diódák rendelkezésre álló névleges feszültségére korlátozódik a váltakozó áramú jel egy adott torzításszintje esetén. Ráadásul mindkét, 462, 464 polárkondenzátor kisfeszültségű, fordítottan előfeszített állapotban van az idő körülbelül 50%-ában. A 466, 468 diódák torzítják a váltakozó áramú hálózat feszültség-hullámalakját. Ezen túlmenően az önelőfeszítő kapcsolás nem alkalmas a diódaáram korlátozására. Ezek problémát jelentenek állandósult állapotban a hőveszteség, az áramhullámforma-torzítás és a 466, 468 diódák méretére vonatkozó követelmények miatt. Ezek a gondok még jelentősebb problémákat okoznak tranziens üzemű, rövidzárlati, mágneses bekapcsolási, rezonáns és/vagy indítóalkalmazásoknál. A 300 áramkör teljes árama keresztülfolyik mindkét, 466, 468 diódán 50%-os bekapcsolási viszonnyal mind állandósult állapotban, mind pedig tranziens esetén. Ez a 466, 468 diódáknál jelentős hőveszteséget okoz. Ráadásul az önelőfeszítő egyenfeszültség oszcillációja megzavarja a rendszer földreferenciáját, és további hődisszipációt okoz. A váltakozó áramú jel torzított a váltakozó áramú jel nagyságához képest nem megfelelő előfeszítő egyenfeszültség eredményeképpen létrejövő jellevágás miatt. A 462, 464 polárkondenzátorok töltésének félhullámonkénti pótlásához szükséges energia további energiaveszteséget jelent. Mindemellett ez a technika állása szerinti megoldás nem alkalmas más polarizált töltéstároló eszközökkel, például a sokfajta elektrokémiai teleppel, akkumulátorral való használatra.

Ráadásul a 300 áramkör nem skálázható gazdaságosan nagyobb áramigények esetén. Amennyiben a kondenzátortelep névleges áramerősségét megduplázzák, ugyanezt kell tenni a 462,464 diódákkal, a hőelvezetőkkel és hasonlókkal. Ez nagy kiadást jelent nagy váltakozó áramú alkalmazásoknál. Amennyiben további soros diódákra van szükség a használható feszültségszint növelésére, akkor a további diódáknak ugyanolyan névleges áramerősséggel, amperszámmal kell rendelkezniük, mint a meglévő 462, 464 diódáknak. A meglévő 462, 464 diódák nyitóirányú feszültségesésének meg kell egyeznie a további diódák nyitóirányú feszültségesésével. így a teljesítményveszteség és hőtermelődés arányosan nő. Ezenkívül az egyes 462, 464 diódák nulla körüli holt tartománya megtöbbszöröződik a sorba kapcsolt diódák számának megfelelően.

A például Ghosh áramkörénél meglévő ellensoros diódából és a hagyományos ellensoros elrendezéseknél jelentkező belső Zener-dióda-szerű viselkedésből adódó hullámforma-torzítás megoldatlan. Emellett Ghosh áramkörénél és a hagyományos áramköröknél folyamatos oszcillálóhatás tapasztalható a rendszer egyenáramú földreferenciájával kapcsolatban. Ezek a problémák a hagyományos, valamint a Ghosh-féle eszközöket alkalmatlanná teszik az általános váltakozó áramú alkalmazásokra. Ez a két megoldás nem olyan kis jelű üzemben működik, ahol a váltakozó feszültség torzítása minimalizálható.

Hivatkozva most az 5. ábrára, Norbert DE 4,401,955 számú szabadalmának leírása tranziens váltakozó áramú alkalmazásoknál polárkondenzátorokat felhasználó 500 áramkört tár fel. Norbert kitanítása szerint az 500 áramkör elsősorban egyfázisú aszinkronmotorokhoz van kialakítva, fázistolásra. Az 500 áramkör váltakozó áramú 501 forrásból, ellensoros 502 kondenzátorpárból, 503 ellenállásból, 504 diódából, induktív 505 terhelésből és 506 kapcsolóból áll. Az 504 dióda és az 503 ellenállás állandóan a váltakozó feszültségű 501 forráshoz van csatlakoztatva vagy váltakozva egy másik negatív feszültségforráshoz. Az 506 kapcsoló nyitott állása mellett eltelő látenciáidé után az 504 diódából és 503 ellenállásból álló kombináció névleges irányban fokozatosan előfeszíti az 502 kondenzátorpárt. A Norbert-féle áramkör előkészíti a kondenzátorokat a

HU 226 003 Β1 váltakozó áramú terhelés megfelelő indítására, és a Ghosh-féle áramkörhöz képest megnöveli a várható élettartamot, amennyiben elégséges latenciaidő áll rendelkezésre a motorindítás előtt. Norbert lehetővé teszi kis névleges diódaáram alkalmazását Ghoshhoz képest. Norbert ezenkívül javaslatot tesz nagy impedanciás csatlakozás kialakítására az ellensoros kondenzátorok középső csomópontja felé gazdaságos, közös tokban kialakított kivitellel. Csak a külső 504 diódához, 503 ellenálláshoz és váltakozó áramú 501 forráshoz való csatlakoztatásra van szükség az 500 áramkör használatra alkalmassá tételéhez.

Sajnos a Norbert-féle 500 áramkör tekintélyes időt igényel a kondenzátorok előfeszítésére. A kondenzátorokat csak valamivel a váltakozó feszültség nagysága (csúcsfeszültsége) alá tölti fel. Ebből az okból a Norbert-féle 500 áramkör nem kompatibilis a kis munkafeszültségű polárkondenzátorokkal való alkalmazásra nagy váltakozó feszültségű rendszerekben. Emellett az 500 áramkör nem alkalmas más polarizált töltéstároló eszközökkel, például elektrokémiai telepekkel, akkumulátorokkal való alkalmazásra. Ráadásul a Norbertféle 500 áramkör nem alkalmas a folyamatos használatra annyiban, hogy az újra kialakuló töltés idővel lecsökkenhet, amennyiben az egyfázisú motor vagy más terhelés az indítást követően csatlakoztatva marad. Az 500 áramkör ezután ugyanúgy viselkedik, mint a hagyományos töltés nélküli ellensoros elrendezés. így gondot okoz, hogy a Norbert-féle 500 áramkör levágja a váltakozó hullám formájú jelet amiatt, hogy az állandósult állapotban a váltakozó áramú jel meghaladja az előírt kicsiny mértéket.

Az US 4,456,880 számú szabadalmi leírás villamos készülékek viselkedésének mérésére, pontosabban áramfeszültség görbéjének felvételére szolgáló mérőberendezésre vonatkozik. A leírásban két egymással szemben egymáshoz csatlakoztatott unipoláris kondenzátor látható, ezek egyikét névleges irányban lehet előfeszíteni, míg a másikat fordított irányban lehet előfeszíteni. Az áramkör előzetesen feltölti vagy az egyik kondenzátort vagy a másikat annak érdekében, hogy ezzel kiváltsa a pásztázás elindulását vagy negatív, vagy pozitív feszültségszintről indulva attól függően, hogy melyik kondenzátor lett feltöltve. A leírásban nem kerül feltárásra egyenáramú előfeszítő áramkör, váltakozó áramú forrás és terhelés, valamint nincs arról szó, hogy két villamos töltéstároló eszköz egyszerre lenne polarizálva.

A fentiek szerint továbbra is igény mutatkozik olyan továbbfejlesztett eljárásra és áramkörre, amely polarizált töltéstároló eszközöket, például polárkondenzátorokat használ váltakozó áramú alkalmazások esetén, ideértve az állandósult állapotban működő váltakozó áramú alkalmazásokat.

A találmány célja tehát ezek megalkotása. A polarizált villamos töltéstároló eszközök gazdaságosan nagy elérhető kapacitást biztosítanak. A jelen találmány alkalmazásával közvetlenül használunk polarizált villamos töltéstároló (PÉCS) eszközöket, például polárkondenzátorokat vagy elektrokémiai telepeket, akkumulátorokat általános váltakozó áramú alkalmazásoknál új áramköri topológiával. Egy kiviteli alaknál egy első és egy második PÉCS eszköz ellensoros elrendezését használjuk egy váltakozó áramú hálózaton belül a váltakozó áramú hálózat működésének javítására. Legalább egy egyenáramú forrást biztosítunk a PÉCS eszközök névleges irányban való előfeszítésének fenntartására, miközben azok váltakozó áramú jelnek vannak kitéve. A váltakozó áramú jel - amely egy váltakozó áramú terhelést hajt meg - az ellensoros eszközökre van adva. Az eszközök kellő mértékben elő vannak feszítve a legalább egy egyenfeszültség-forrás által úgy, hogy névleges irányban előfeszítve maradnak, miközben a váltakozó áramú jel csatolását biztosítják.

Kitűzött célunkat tehát egyrészről polarizált villamos töltéstároló készülék megalkotásával érjük el, amely váltakozó áramú hálózatban való működésre szolgál. A váltakozó áramú hálózat váltakozó áramú forrással és legalább egy, a váltakozó áramú forráshoz csatolt, váltakozó áramú jelet fogadó terheléssel rendelkezik. A polarizált villamos töltéstároló készülék tartalmaz: legalább első és második, egymással ellensoros elrendezésben lévő polarizált villamos töltéstároló eszközt, legalább egy, az első és a második polarizált villamos töltéstároló eszközökhöz csatolt egyenáramú forrást, továbbá az ellensoros polarizált villamos töltéstároló eszközök a váltakozó áramú hálózathoz funkcionálisan való csatlakoztatásra alkalmasan vannak kiképezve, és a váltakozó áramú jelnek ki vannak téve, és az első és a második polarizált villamos töltéstároló eszközökhöz a legalább egy egyenáramú forrás az eszközöknek a váltakozó áramú jel általi károsító fordított irányú előfeszítésének megakadályozására az eszközöket egyenáramúlag névleges irányban elégséges mértékben előfeszítően van csatolva.

Kitűzött célunkat másrészről polarizált villamos töltéstároló eszközök váltakozó áramú hálózatban való felhasználására szolgáló eljárás megalkotásával érjük el. A váltakozó áramú hálózat váltakozó áramú forrással és funkcionálisan csatolt váltakozó áramú terheléssel rendelkezik, és az eljárás során a váltakozó áramú hálózaton belül legalább első és második polarizált villamos töltéstároló eszközöket biztosítunk ellensoros elrendezésben a váltakozó áramú hálózat működésének javítására, továbbá váltakozó áramú jelet adunk az ellensoros eszközökre, és legalább egy egyenfeszültség-forrással kellő mértékben előfeszítjük a polarizált villamos töltéstároló eszközök mindegyikét úgy, hogy az eszközöket lényegében névleges irányban előfeszítve tartjuk a váltakozó áramú hálózat működése közben.

Az előzőek meglehetősen széleskörűen felvázolták a jelen találmány jellemzőit és műszaki előnyeit annak érdekében, hogy a találmány alább következő részletes leírása jobban érthető legyen. A találmány azon további jellemzőit és előnyeit az alábbiakban leírjuk, amelyek a találmányt definiáló igénypontok tárgyát képezik. Az adott szakterületen jártas szakember számára nyilvánvaló, hogy a feltárt alapgondolat, illetve speciális kiviteli alakok alapot biztosíthatnak módosított

HU 226 003 Β1 vagy további olyan elrendezések megalkotására, amelyek a jelen találmánnyal megegyező célra használhatóak. A szakemberek számára az is nyilvánvaló kell hogy legyen, hogy az ilyen ekvivalens elrendezések nem esnek távol a találmány alapgondolatától és nem esnek kívül a csatolt igénypontok által meghatározott oltalmi körön.

A jelen találmány, illetve annak előnyeinek jobb megértése céljából az alábbiakban a találmányt kiviteli példák leírásával, rajzra hivatkozva mutatjuk be. A rajzon az

1. ábra az elektrolitkondenzátorok technika állása szerinti áramköri modelljét mutatja be, a

2. ábra egy technika állása szerinti, általában analóg audioerősítőkben jelen lévő polárkondenzátort és bipoláris kondenzátort felhasználó, kis váltakozó áramú jelet csatoló alkalmazást ábrázol, a

3. ábra egy kereskedelmi forgalomban kapható váltakozó áramú jelet váltakozó áramú terhelésre csatoló, jellemzően motorindító alkalmazásoknál használatos hagyományos ellensoros polárkondenzátor-párt mutat be, a

4. ábra a 3. ábrán látható áramkör egy lehetséges, technika állása szerinti továbbfejlesztését mutatja be, az

5. ábra ugyancsak a 3. ábrán látható áramkör technika állása szerinti továbbfejlesztését ábrázolja, a

6A. ábra az egyenáramú előfeszítő áramkör részleteinek mellőzésével egy, a találmány szerinti névleges irányban előfeszített ellensoros polárkondenzátorokat tartalmazó váltakozó áramú áramkört mutat be, a

6B. ábra az előfeszítés részleteinek elhagyásával ábrázol egy, a jelen találmány szerinti, névleges irányban előfeszített ellensoros polárkondenzátor-elrendezést a pozitív egyenáramú csatlakozó csomópontot felosztó váltakozó áramú eszközzel, a

7. ábra a találmány szerinti, egyenáramúlag előfeszített polárkondenzátorok ellensoros, szimmetrikus elrendezését illusztrálja korlátozott váltakozó áramú alkalmazás esetén, a

8. ábra egy, a jelen találmány szerinti áramkört ábrázol, a

9. ábra a jelen találmány szerinti áramkörök egy másik kiviteli alakját ábrázolja, a

10. ábra egy, a jelen találmányt megvalósító áramkörök egy kiviteli alakját mutatja be, a

11. ábra egy olyan kapacitív teljesítménycsatoló elrendezést mutat be, amely a jelen találmány egy másik kiviteli alakját használja, a

12. ábra olyan háromfázisú, háromvezetékes váltakozó áramú rendszert ábrázol az egyenfeszültségű előfeszítő áramkör részleteinek elhagyásával, amely a jelen találmány szerinti, névleges irányban előfeszített ellensoros polárkondenzátorokat foglal magában, a

13. ábra a jelen találmány egy kiviteli alakját magában foglaló háromfázisú, négyvezetékes váltakozó áramú rendszert mutat be, a

14. ábra a találmány egy másik kiviteli alakját magában foglaló másik háromfázisú, négyvezetékes váltakozó áramú rendszert mutat be, a

15. ábra egy további, a találmány egy kiviteli alakját magában foglaló háromfázisú, négyvezetékes váltakozó áramú rendszert illusztrál, a

16. ábra az egyenfeszültség-forrás részleteinek mellőzésével egy nagy áramú áramkört illusztrál a jelen találmány 4n+ kivitelével, a

17. ábra 4n+ polárkondenzátorral nagyfeszültségű kivitelre vonatkozó egyszerű változatot mutat be a találmány szerinti előfeszítő rendszerrel, a

18. ábra a jelen találmány egy másik változatát mutatja be, a

19. ábra a jelen találmány egy kiviteli alakját felhasználó, egyfázisú váltakozó áramú forrásról folyamatos üzemre képes segédfázisos váltakozó áramú indukciós motor két tekercsét ábrázolja, a

20. ábra a jelen találmány egy másik kiviteli alakjaként a fogyasztó felé eső zárlat által okozott áramok korlátozására elhangolóeszközzel ellátott sáváteresztő LC szűrőt mutat be, a

21. ábra a jelen találmány egy másik kiviteli alakjaként a kondenzátorok hőmérsékletének és villamos paramétereinek beállítására egy villamosán érintésvédett hővezető elrendezést ábrázol, a

22. ábra a jelen találmány egy másik kiviteli alakjaként tranziens alkalmazásokra és folyamatos üzemre megfelelő, névleges polarizációjú előfeszítés mellett kis jelű jelátviteli állapotot létrehozó módszert illusztrál, a

23. ábra a jelen találmány egy másik kiviteli alakjaként folyamatos üzemre alkalmas egyszerű, szabályozott előfeszítő áramkört ábrázol, a

23A. ábra a 23. ábra töltőmechanizmusának egyszerűsített vázlata, a

24. ábra a jelen találmánynak egy, a 23. ábrán lévőhöz hasonló passzív előfeszítő áramkörrel rendelkező további kiviteli alakját ábrázolja, a

25. ábra egy olyan, jelen találmány szerinti ellensoros elrendezést mutat be, amelynél a váltakozó áramú forrás választja szét a kondenzátorok negatív pólusait, és a váltakozó áramú terhelés választja szét a kondenzátorok pozitív pólusait, a

26. ábra a jelen találmány egy olyan további kiviteli alakját illusztrálja, amelynél egyetlen kis6

HU 226 003 Β1 feszültségű egyenfeszültség-forrást használunk fel két ellengorosan elrendezett polárkondenzátor-pár előfeszítésére, a

27. ábra a jelen találmány egy további kiviteli alakjaként egy olyan egyenáramú tápegységet illusztrál, amelynél ellensoros kondenzátorokon keresztül egy egyenirányító híd van a váltakozó áramú táphoz csatlakoztatva, és a kondenzátorokat az egyenáramú kimenet egy része feszíti elő, a

28. ábra a jelen találmány egy további kiviteli alakjaként egy háromfázisú, ellensoros elrendezésű PECS-eszköz-elrendezést mutat be, amelynél minden egyes váltakozó áramú fázis egyetlen polárkondenzátorral van ellátva, a

29. ábra egy olyan, a találmány szerinti

120/240 V-os egyfázisú rendszert mutat be, amelynél minden egyes leágazásnál egyetlen PÉCS eszköz működik egy ellensoros kondenzátorelrendezés részeként, és a

30. ábra folyamatos működésre alkalmas, jelen találmány szerinti ellensoros PECS-eszközelrendezésben egyetlen egyenirányító felhasználásával megvalósított előfeszítőegyenfeszültség-forrást mutat be.

A találmány részletes leírását annak áttekintésével kezdjük.

A 6A. ábra olyan ideális 600 áramkört mutat be, amely alapelveit tekintve illusztrálja a találmány egy kiviteli alakját. A 600 áramkör ellensoros 610 polárkondenzátor-párral és 620 terheléssel sorba kapcsolt váltakozó áramú 605 forrást foglal magában, a 620 terhelést a váltakozó áramú 605 forrás hajtja meg. Az ellensoros kapcsolású 610 polárkondenzátor-pár 612, 614 polárkondenzátorokat foglal magában, ezek egymással ellensoros kapcsolásban vannak. Mint az a 6A. ábrán látható, mindkét 612, 614 polárkondenzátor a névleges polarizációs iránynak megfelelő irányban kellő mértékben van előfeszítve 616, 618 egyenfeszültségek által úgy, hogy a 612, 614 polárkondenzátorokra összességében folytonosan pozitív potenciál kerül ráadásra, és ezzel lehetővé válik, hogy azokat általános váltakozó áramú alkalmazások esetén használjuk fel.

Mindkét előfeszítő, 616, 618 egyenfeszültség elegendő mértékű ahhoz, hogy az egyes 612, 614 polárkondenzátorokra működés közben jutó váltakozó feszültség mellett a legrosszabb esetben is ellensúlyozza a negatív váltakozófeszültség-amplitúdót. Az előfeszítő, 616, 618 egyenfeszültségre szuperponálódó pozitív váltakozófeszültség-amplitúdó hasonlóan kisebb, mint a 612, 614 polárkondenzátorok névleges munkafeszültsége. A folyamatosan fenntartott 616, 618 egyenfeszültséggel való előfeszített állapot kiküszöböli a hőveszteségből, a rövid élettartamból, a jeltorzításból és/vagy az oszcilláló egyenfeszültséggel előfeszített állapotból adódó megoldatlan hátrányokat. így, amennyiben a 616, 618 egyenfeszültséggel megfelelő előfeszített állapotot tartunk fenn, és ha a váltakozó feszültség és áram az eszköz tűréséhez képest kicsiny, akkor ez a 600 áramkör alkalmas a folytonos üzemű és/vagy a tranziens váltakozó áramú működéshez. A 616, 618 egyenfeszültséggel való előfeszítés szuperponálását megoldó áramköri részleteket elhagytuk erről az ábráról az egyszerűség kedvéért, de az alábbiakban részletesen tárgyalni fogjuk. Számos áramköri megvalósítás alkalmas arra, hogy a 612, 614 polárkondenzátorok tekintetében megfelelő egyenfeszültségű előfeszítést hozzon létre és tartson fenn. Az ellensoros 612, 614 polárkondenzátorok előfeszítésére alkalmas egyenfeszültség-forrás bármilyen alkalmas kapcsolásból elérhető, ideértve a szabályozott és a szabályozatlan forrásokat is. Ugyanakkor megjegyezzük, hogy a pillanatszerű, késleltetésmentes aktív előfeszítés kedvező, és megnövelheti a 612, 614 polárkondenzátorok élettartamát.

A 600 áramkör kihasználja a 612, 614 polárkondenzátorok egyenáram-leválasztó tulajdonságát. A 616, 618 egyenfeszültség a két, 612, 614 polárkondenzátor kapcsaira van ráadva. A jelen megfontolások céljára feltételezzük, hogy szimmetrikus előfeszítő 616, 618 egyenfeszültség kerül ráadásra. Az egyszerűség kedvéért azt is feltételezzük, hogy a 612, 614 polárkondenzátorok egymással egyenlő kapacitásúak. Mindazonáltal ezek a feltételek teljesülése a jelen találmány szempontjából nem szükséges. Ennél a kiviteli alaknál az egyes előfeszítő 616, 618 egyenfeszültségek a 610 polárkondenzátor-párra jutó váltakozó feszültség csúcsértékének (a feszültség amplitúdójának, nem pedig effektív értékének) legalább felével egyenlőek.

Ez az egynegyede a ráadott feszültség csúcstól csúcsig vett értékének. Az alkatrészek eltéréseinek figyelembevétele és a kis jelű üzem fenntartása érdekében a ráadott előfeszítő 616, 618 előfeszültséget némileg megemelhetjük. Az előfeszítő 616, 618 egyenfeszültség nem befolyásolja hátrányosan a 600 áramkör váltakozó áramú működését. Megfelelő névleges irányú előfeszítést biztosít, valamint lehetővé teszi a folytonos működést a technika állása szerinti alkalmazásokra jellemző váltakozófeszültség-torzítás, a kondenzátorok fordított irányú előfeszítése, a nyitóirányú diódaátvezetés, az alkatrészek felmelegedése, a referencia-egyenfeszültség oszcillálása, valamint az idő előtti tönkremenetel nélkül.

Ideális kialakítás esetén az előfeszítőegyenfeszültség-forrás villamosán el van szigetelve a váltakozó áramú 605 forrástól (független attól). Ennek megfelelően ebben az ideális esetben a pillanatnyi előfeszítő 616, 618 egyenfeszültség vagy áram nem fogja zavarni a csatlakoztatott váltakozó áramú hálózatot. Emellett harmonikus vagy szubharmonikus torzítás nem kerül átadásra a váltakozó áramú hálózatnak akár a kapacitív váltakozó áramú útvonalon, akár az előfeszítő forrás által. Továbbá az egyenáramú előfeszítő forrás végtelen kétirányú váltakozó áramú impedanciát és nulla egyenáramú ellenállást mutat. Hasonlóképpen a 612, 614 polárkondenzátorokon keresztüli váltakozó áramú áramút nulla kétirányú váltakozó áramú ellenállást és végtelen egyenáramú ellenállást mutat. A váltakozó és

HU 226 003 Β1 az egyenfeszültségek a szuperpozíció elvének megfelelően lesznek jelen. Ennek megfelelően a váltakozó áramú és az egyenáramú felületek nem jelentenek elektromágneses zavarást egymás számára, valamint a szomszédos villamos berendezések számára. A 612, 614 polárkondenzátorok az egyenáramú energiaforrás egyenáramú terhelésének tekinthetőek mind váltakozó áramú tranziens állapot, mind pedig váltakozó áramú állandósult állapot esetén.

A 600 áramkör egyszerűsége informatív jellegű. Nagyrészt annak illusztrálására szolgál, hogy 612, 614 polárkondenzátorok közvetlenül felhasználhatóak váltakozó áramú hálózatokban, és váltakozófeszültség-osztóként szolgálnak. Ez elegánsan egyszerű megvalósítását jelenti az ellensoros kapcsolású polárkondenzátorok váltakozó áramú hálózatokban való felhasználásának, és korábban nem ismert eredményekkel jár. Nincs más lehetséges váltakozó áramú áramköri útvonal, mint a 612, 614 polárkondenzátorokon keresztüli. Mivel a középső csomópontjukat előfeszítjük egy rögzített földreferenciához képest, a két váltakozó ellensoros elem egymással párhuzamosan működtethető megfelelő előfeszítő feszültséggel.

A 6B. ábra egy 650 áramkört ábrázol. A 650 áramkör váltakozó áramú 652 forrásból, 662, 664 polárkondenzátorokból, 668 tekercsből és váltakozó áramú 670 terhelésből van felépítve. A 668 tekercs fizikailag szétválasztja az ellensoros 662, 664 polárkondenzátorokból álló párt. Vegyük észre, hogy a 662, 664 polárkondenzátorok polaritása és a rájuk adott előfeszítő egyenfeszültség fordított a 6A. ábrán bemutatotthoz képest. A 662, 664 polárkondenzátorok fölötti polaritásjelek a 662, 664 polárkondenzátorok folyamatos, névleges irányú előfeszítését jelzik. Ellenőrizhető, hogy állandósult állapotban az áramkörben körbehaladva az egyen- és váltakozó feszültségek összege nulla. Állandósult állapotban a 668 tekercsen az egyenfeszültség elhanyagolható, és így a 662, 664 polárkondenzátorok pozitív kapcsa virtuálisan megegyező egyenpotenciálon van. Így az egyenáramú csatlakozó-csomópont folytonossága megmarad a 668 tekercsen keresztül. Megjegyezzük, hogy a váltakozó áramú 652 forrás és a váltakozó áramú 670 terhelés fizikailag hasonlóan szétválasztja a 662, 664 polárkondenzátorok negatív kapcsát, miközben azok ugyanazon az egyenpotenciálon maradnak. A váltakozó áramú 652 forrást a 662, 664 polárkondenzátorokból és a 668 tekercsből álló LC-kör csatolja a váltakozó áramú 670 terheléshez. Az LC-áramköröket jellemzően szűrőként szokás használni. Az áramkör váltakozó áramú paraméterei, mint például a teljesítménytényező, az impedancia és a hasonlók, megváltoztathatóak azáltal, hogy állíthatóan szabályozzuk a 668 tekercs induktivitását. Ez megcsapolásátkapcsolással vagy a 668 tekercset söntölően kapcsolt kis ellenállással valósítható meg. Az egyszerűség kedvéért az ábráról elhagytuk az előfeszítőegyenfeszültség-forrás részleteit. Az ábra annak illusztrálására szolgál, hogy a váltakozó áramú áramköri elemek szétválaszthatják a névleges irányban előfeszített ellensoros PÉCS eszközöket váltakozó áramú alkalmazásoknál.

Kiviteli példák áramkörökre

A 7. ábrán olyan 750 áramkör látható, amelyben két darab explicit, egymással megegyező egyenfeszültség- 774, 786 forrást használunk fel. Minden egyes földeletlen egyenfeszültség- 774, 786 forrás pozitív irányban feszít elő rendre egy-egy 778, 782 polárkondenzátort egy egyenáramú földreferencia (váltakozó áramú leválasztó) 788 ellenálláson keresztül. A 778, 782 polárkondenzátorokkal párhuzamosan rendre nem polarizált, vagy bipoláris javító- 776, 784 kondenzátorok vannak kapcsolva, és így a 778 polárkondenzátor és a 776 kondenzátor, valamint a 782 polárkondenzátor és a 784 kondenzátor egy-egy kondenzátorcsoportot alkot. Váltakozó áramú jel kerül átvitelre váltakozó áramú 772 forrásból a kondenzátorcsoportokon keresztül induktív-rezisztív 790 terhelésre, és ez a váltakozó áramú jel keresztülvezetésre kerül az egyenfeszültség774, 786 források kimenőkapcsain. A 778, 782 polárkondenzátorok ellensoros elrendezése, valamint az előfeszítés teszi lehetővé a 778, 782 polárkondenzátorok felhasználását ebben a váltakozó jelű alkalmazásban. Mind a váltakozó áramú 772 forrás kimenőkapcsai, mind a 790 terhelés állandósult állapotban egyenáramú rövidzárként funkcionál, ami lehetővé teszi, hogy az egyenfeszültség- 774, 786 források előfeszítsék a kondenzátorcsoportokat. A leválasztó- 788 ellenállás egyenáramú áramutat biztosít a negatív pólusú referencia-feszültségszinthez ebben a szimmetrikus földeletlen egyenáramú előfeszítő-elrendezésben.

A 778, 782 polárkondenzátorokhoz képest a 788 ellenállás kellően nagy váltakozó áramú impedanciát képvisel ahhoz, hogy lényegében nyitott áramkört hozzon létre a váltakozó áramú jel számára. Az áramköröknek ez a kiviteli alakja elsősorban a szimmetrikusan előfeszített ellensoros 778, 782 polárkondenzátorok váltakozó áramú jel átvitelére való használatát illusztrálja. Segítségével világosan bemutatható a szuperpozíció elve. Megjegyezzük, hogy egyetlen előfeszítetten, bipoláris, a váltakozó áramú 772 forrás és a 790 terhelés között elhelyezkedő kondenzátorral helyettesíteni lehet a nem polarizált 776, 784 kondenzátorokat a váltakozó áramú jel átvitelének hatékonyabb javítása érdekében. Meg kell jegyeznünk, hogy a teljes váltakozó áramú jel keresztülhalad a két egyenfeszültség- 774, 786 forrás kimeneti kapcsán. Az egyenfeszültség megoszlik a 778, 782 polárkondenzátorok és a 788 ellenállás között. Vegyük észre, hogy a rendszer tetszés szerint földelhető bármelyik csomópontnál, például a 770 csomópontnál. Az előfeszítőegyenfeszültség-szint sokkal magasabbra állítható be, mint a váltakozó áramú jel nagysága, annak érdekében, hogy jó jelátvitelhűséget (kis harmonikus torzítás) érjünk el.

A 8. ábra olyan 800 áramkört mutat be, amely a jelen találmány megvalósítására alkalmas áramkörök egy kiviteli alakját mutatja be. A 800 áramkör váltakozó áramú 805 forrást, ellensoros kapcsolású 812, 814 polárkondenzátorokat, 816 diódát, 817 ellenállást, egyenfeszültség- 818 forrást és háromállású 819 kapcsolót foglal magában. Az ellensoros kapcsolású 812, 814 polárkondenzátorokból álló pár két oldala eredeti8

HU 226 003 Β1 lég egymás után megfelelően elő lehet feszítve. Az ábrázolt elrendezés mellett és a 819 kapcsoló középső (nyitott) állásában tartós előfeszítő egyenfeszültséget érünk el, valamint végtelen váltakozó áramú impedancia (nyitott áramkör) jó közelítését érjük el. Mindazonáltal az eredeti feltöltésből eredő előfeszítő egyenfeszültség leromlik a koronajelenség, valamint a 812, 814 polárkondenzátorokon keresztüli szivárgó áramok miatt. Megjegyezzük, hogy a két oldal megegyező előfeszítő feszültséget és azonos töltéscsökkenési sebességet tart fenn. így amennyiben a 819 kapcsolót jobbra-balra kapcsolgatjuk, akkor a 812, 814 polárkondenzátorok meg tudják tartani a töltésüket. Megjegyezzük, hogy a jellemző váltakozó áramú 805 források egy transzformátortekercs segítségével táplálják a terhelést. Amikor a 800 áramkör be van kapcsolva, akkor a telep 819 kapcsolója valamelyik oldalirányába van kapcsolva, és az előfeszítő feszültség mindkét oldalon emelkedik a középső csomóponthoz képest. A két feszültség változásának sebessége eltérő, de mind a kettő emelkedik. Röviden, a két oldal egyenlő előfeszítő egyenfeszültséggel rendelkezik. A szakember könnyen ellenőrizheti, hogy a transzformátortekercs (a váltakozó áramú 805 forrás) és a terhelés az előfeszítő egyenfeszültségek különbsége szempontjából állandósult állapotú rövidzárként üzemel. Amennyiben a 819 kapcsoló valamelyik oldalsó helyzetében van, akkor némi váltakozó áram folyik keresztül az egyenfeszültség- 818 forráson (például telepen, akkumulátoron). Ez a nem ideális jelenség egyirányú, időleges és a 817 ellenállás nagyságától, a 812, 814 polárkondenzátorok, a váltakozó áramú terhelés és a váltakozó áramú 805 forrás paramétereitől függ. Ebben az esetben ideális áramköri elrendezés bármilyen tetszőleges mértékben működhet. A 819 kapcsoló nem szükséges az áramkör működéséhez, de hasznos a működés alapelvének megértéséhez, és funkciója van az egyenfeszültség- 818 forrás karbantartása szempontjából.

A diódák általában (és különösen a 816 dióda) kiváló megvalósítási módját jelentik a nagy váltakozó áramú impedanciáknak záróirányú áram esetén, miközben lehetővé teszik a nyitóirányú egyenáramok szabad átfolyását. A 816 dióda nem akadályozza meg a váltakozó áram nyitóirányú félhullámának folyását. A 819 kapcsoló vagy szilárdtest kapcsolóval vagy pedig elektromechanikus eszközzel valósítható meg. A 819 kapcsoló az egyenfeszültség- 818 forrást a megfelelő 812, 814 polárkondenzátorhoz kapcsolhatja folyamatosan egy adott félhullám erejéig, vagy egyszerűen időszakosan csatlakozhat valamelyik oldalra. Az aránylag nagy 817 ellenállás (vagy tekercs) hatékonyan kapcsolja az egyenfeszültség- 818 forrást a 812, 814 polárkondenzátorokhoz úgy, hogy közben megakadályozza a váltakozó áramú jel átjutását. Más nagy váltakozó áramú impedanciájú áramköri elemek is mindazonáltal felhasználhatóak. így az egyenáramú előfeszítő forrás a villamos 819 kapcsolóból, az egyenfeszültség- 818 forrásból, a 817 ellenállásból és a 816 diódából áll. A 812, 814 polárkondenzátorok rendkívül kicsiny váltakozó áramú ellenállása és aránylag kicsiny váltakozó áramú impedanciája hatékonyan söntöli a váltakozó áramot. Amikor a villamos 819 kapcsoló nyitott állapotban van, akkor az egyenáramú előfeszítő forrás pozitív sarka villamosán el van szigetelve a 812, 814 polárkondenzátorok pozitív kapcsától. A jellemző váltakozó áramú hálózatoknál a nullavezető a rendszer földjéhez van csatlakoztatva. Az egyenáramú előfeszítő forrás negatív kapcsa a 812, 814 polárkondenzátorok negatív kapcsához van csatlakoztatva. Az egyenáramú előfeszítő forrás és a két 812, 814 polárkondenzátor egyenáramúlag egymással söntölve van, és más egyenfeszültségszintet tartanak fenn a negatív kapcsuknál, mint ami a 800 áramkör fázisvezetőjére, nullavezetőjére és (ha van ilyen) földvezetőjére jellemző. Megjegyezzük, hogy a jellemző váltakozó áramú 805 forrásokban jelen lévő transzformátortekercsek miatt a fázisvezető, a nullavezető és a földvezető lényegében ugyanazon az egyenpotenciálon van. A 812, 814 polárkondenzátorok negatív kapcsának a váltakozó áramtól való ilyen villamos elszigetelése hangsúlyt kap amiatt, hogy a váltakozó áramú 805 forrásnál és/vagy a váltakozó áramú terhelésnél fellépő szakadás vagy teljes rövidzár sincs semmilyen hatással a 812, 814 polárkondenzátorokra ráadott előfeszítő feszültségre. Hasonlóképpen az egyenfeszültség 818 forrást helyettesítő teljes rövidzárnak sincs hatása a váltakozó áramú vezetékek referencia-egyenfeszültségszintjére és az áramkör működésére, amíg a 812, 814 polárkondenzátorok töltése el nem tűnik.

A 9. ábrán a jelen találmány egy újabb kiviteli alakjaként egy 900 áramkör látható. A 900 áramkör váltakozó áramú 905 forrást, ellensoros kapcsolásban elrendezett 912, 914 polárkondenzátorokat, egyenfeszültség- 926 forrást, a váltakozó áramot leválasztó 932 diódát, a váltakozó áramot leválasztó 934, 935 ellenállásokat és váltakozó áramú 940 terhelést foglal magában. Az egyszerűség érdekében a váltakozó áramú nulla- és/vagy földáramutat elhagytuk erről az ábráról. Váltakozó áramú szempontból a 934, 935 ellenállások lényegében párhuzamosan vannak kapcsolva a 912, 914 polárkondenzátorokkal, és kicsi, egyenlő ellenállásértékek esetén korrigálják a 912, 914 polárkondenzátorok eltérése miatt jelentkező váltakozófeszültség-osztást. Az egyes 912, 914 polárkondenzátorok névleges irányú előfeszítő feszültségét a 932 diódán és a váltakozó áramot leválasztó 934, 935 ellenálláson keresztül az egyenfeszültség- 926 forrás tartja fenn. Ezek együttesen egyenáramú előfeszítő forrásként működnek. Az egyenáramú előfeszítő forrás lényegében söntöli a 912, 914 polárkondenzátorokat. Vegyük észre, hogy a váltakozó áramot leválasztó 934, 935 ellenállások váltakozó áramú szempontból soros kapcsolásban vannak, és nagy ellenállásértékek esetén megakadályozzák, hogy jelentős mértékű váltakozó áram kerülje meg az ellensoros kapcsolású 912, 914 polárkondenzátorokból álló áramutat. A leválasztó934, 935 ellenállások soros kombinációban a 932 diódával megakadályozzák, hogy számottevő nagyságú váltakozó áram folyjék keresztül az egyenfeszültség926 forráson. Bármilyen alkalmas ellenállásnagyság,

HU 226 003 Β1 például kevesebb mint 40 Ω-tól több mint 100 kQ-ig megfelelő a 934, 935 ellenállások számára. így az egyenáramú előfeszítő forrás a 900 áramkörben az egyenfeszültség- 926 forrásból, a 932 diódából és a 934, 935 ellenállásokból áll. Egy további ellenállás iktatható be sorban az egyenfeszültség- 926 forrással és a 932 diódával azért, hogy csökkentse az egyenfeszültség- 926 forráson keresztüli váltakozó áramot. Jellemző elemértékek esetén állandósult állapotban az egyenfeszültség- 926 forrás lényegében söntöli a 912, 914 polárkondenzátorokat egyenáramú szempontból. A kiválasztott 912, 914 polárkondenzátorok legalább kétszer akkora névleges feszültséget igényelnek, mint az egyenfeszültség- 926 forrás értéke azért, hogy lehetővé váljék hasonló nagyságú váltakozó feszültséghullám szuperponálódása a 912, 914 polárkondenzátorokra.

Amennyiben nagyobb áramerősségű váltakozó áram melletti működésre van szükség, akkor újabb kondenzátorok kapcsolhatóak párhuzamosan a 912, 914 polárkondenzátorokkal. Újabb előfeszített ellensoros kapcsolású kondenzátortelepek vagy ellensoros módon beiktatott soros polárkondenzátorok alkalmazhatóak rendre megnövekedett váltakozó áram-, illetve feszültségkapacitás megvalósítása érdekében. Az ezen elrendezéshez tartozó legnagyobb névleges áramerősséget korlátozó tényező a fellépő előfeszítő áram nagysága lesz, azaz az egyenáramú tápforrás teljesítménykorlátja. Mindazonáltal ennél a kiviteli alaknál nincs magából a kapcsolásból következő belső korlát, mivel tetszőleges kapacitású egyenáramú tápok megvalósíthatóak. Mindemellett a találmánynál az egyenáramú teljesítményigény jellemzően csak egy kicsiny töredéke a névleges váltakozó áramú teljesítménynek. Amennyiben az egyenfeszültség- 926 forrás feszültségszabályozott forrás, akkor ellensoros elrendezésben lévő elektrokémiai telepek, akkumulátorok helyettesíthetik a 912, 914 polárkondenzátorokat. Oldalanként több akkumulátorcellára van szükség, és tekintettel kell lenni az előfeszítő egyenfeszültség töltésikisütési feszültségablakára, de a megvalósítható kapacitásnövekmény jelentős. így egyszerű alkalmazásfüggő tervezési lépésekkel bármilyen PÉCS eszköz adaptálható lehet az ebben a 900 áramkörben való felhasználásra.

Gyakorlati okokból a villamos gyártástechnológiának megfelelően hagyományosan különállóan látják el biztosítékkal a kondenzátortelepeket. Ez a módszer valószínűleg ki fog terjedni a kondenzátortelepek különálló előfeszítésére is. A 10. ábra olyan 1000 áramkört mutat be, amely 1009, 1023 polárkondenzátorok váltakozó áramú hálózatban való további felhasználási lehetőségét mutatja be. A 7. ábrán látható 700 áramkör egy adaptációjaként az 1000 áramkör váltakozó áramú teljesítmény létrehozására, átvitelére és elosztására praktikusabb megoldást biztosít. Az 1000 áramkör váltakozó áramú 1005 forrást, ellensoros kapcsolású 1009, 1023 polárkondenzátorokat, bipoláris 1011 javítókondenzátort, egyenfeszültség- 1013, 1027 forrásokat, váltakozó áramot leválasztó 1015, 1025, 1017 ellenállásokat, valamint váltakozó áramú 1031 terhelést tartalmaz. Az egyenfeszültség 1013 forrásból és 1015 ellenállásból álló egyenáramú előfeszítő forrás lényegében söntöli az 1009 polárkondenzátort. Hasonlóan az egyenfeszültség 1027 forrásból és az 1025 ellenállásból álló egyenáramú előfeszítő forrás lényegében söntöli az 1023 polárkondenzátort. Ez az 1000 áramkör hasonló a korábbiakban leírtakhoz, azzal a különbséggel, hogy egy redundáns egyenáramú előfeszítő forrás van közvetlenül párhuzamosan csatlakoztatva az 1009, 1023 polárkondenzátorokkal. Ez az 1000 áramkör általános váltakozó áramú alkalmazásoknál kerülhet felhasználásra. A nagy impedanciájú (Ω+Ω) előfeszítő (váltakozó áramot leválasztó) 1015, 1025 ellenállások lehetővé teszik az egyenáramú előfeszítést, miközben váltakozó áramú szempontból szakadásnak tűnnek. Tekercs (vagy más, váltakozó áramú szempontból szakadást jelentő eszköz) helyettesítheti az előfeszítő 1015, 1025 ellenállásokat. A nagy (ItílΜΩ) leválasztó 1017 ellenállás szakadással helyettesíthető. Hasonlóan a leválasztó 1017 ellenállás áthelyezhető az egyenáramú források középső csomópontja és a PÉCS eszközök középső csomópontja közé.

A 11. ábra olyan kapacitív teljesítménycsatoló elrendezést mutat be, amely egyetlen, villamosán leválasztott egyenáramú tápegységet használ ahhoz, hogy a szükséges szimmetrikus aktív előfeszítő egyenfeszültséget biztosítsa 1112, 1114 polárkondenzátorok folytonos működéséhez egy általános váltakozó áramú hálózat képezte alkalmazásban. Az 1100 áramkör általában váltakozó áramú 1105 forrást, ellensoros kapcsolású 1112, 1114 polárkondenzátorokat, egyenfeszültség- 1115 forrást, leválasztó- 1117 diódát, előfeszítő 1119,1121 ellenállásokat és váltakozó áramú 1130 terhelést foglal magában. A villamosán leválasztott, szabályozatlan egyenfeszültség- 1115 forrás egy szigetelőtranszformátorból, kétutas diódahídból és egy két 1122, 1123 tekercsből és 1124 polárkondenzátorból álló kimeneti áramkörrészből épül fel. Az egyenáramú előfeszítő forrás az egyenfeszültség- 1115 forrást, az 1117 diódát és az 1119, 1121 ellenállásokat foglalja magában. Egy opcionális, és hivatkozási jellel el nem látott ellenállás látható az egyenáramú előfeszítő forrás negatív ágában. Az előfeszítő 1119, 1121 ellenállások és az 1117 dióda nagy váltakozó áramú impedanciát biztosít, miközben kielégítő nagyságú töltőegyenáramot tesz lehetővé az 1112, 1114 polárkondenzátorok számára. Az 1117dióda emellett megakadályozza, hogy az egyenáram visszafelé folyjon abban az esetben, amennyiben a diódahíd meghibásodik az egyenáramú tápforrásban. Az egyenáramú tápforrás 1122, 1123 tekercsekből és 1124 kondenzátorból álló kimeneti áramkörrésze, akárcsak az 1117 dióda, elhagyható anélkül, hogy károsan befolyásolná ez a működést. Az 1112, 1114 polárkondenzátorok az állandósult állapotú rendszer egyenáramú terhelését alkotják, és egyenáramú szempontból egymást söntölik, de váltakozó áramú szempontból ellensoros kapcsolásban vannak. Az egyenáramú tápforrásban lévő szigetelőtranszformátor menetszámáttétele állítja be az előfeszítőegyenfeszült10

HU 226 003 Β1 ség-szintet, és a váltakozó áramú 1105 forráshoz van kapcsolva. Megjegyezzük, hogy az A és B csomópontok referencia-egyenfeszültségszintje lényegében megegyezik a váltakozó áramú rendszer földpotenciáljával, míg a D csomópontot földpotenciál alatt tartjuk az egyenáramú előfeszítő forrás segítségével. Az egyenfeszültség-1115 forrásnak a váltakozó áramú 1105 forrástól való villamos leválasztása lehetővé teszi, hogy az 1112, 1114 polárkondenzátorokat tetszőleges polaritással használjuk. Azaz az 1112, 1114 polárkondenzátorok pozitív pólusa is egymáshoz csatlakoztatható lehetne a D csomópontnál, feltéve, hogy az előfeszítő tápforrás polaritását megfordítjuk. Ebben az esetben a D csomópont referencia-egyenfeszültsége a váltakozó áramú rendszer földpotenciálja felett lenne.

A váltakozó áramú 1130 terhelésnek szállított teljesítmény sok nagyságrenddel nagyobb lehet, mint az előfeszítő tápforrás teljesítményigénye. Feltételezzük, hogy a váltakozó áramú 1105 forrás egy vagy több induktív tekercset foglal magában, például valamely generátor vagy transzformátor induktív tekercsét. Ez állandósult állapotban egyenáramú szempontból rövidzárat jelent. Az egymásra szuperponált váltakozó áramú hullám és az előfeszítő egyenfeszültség kisebb kell hogy legyen, mint az 1112, 1114 polárkondenzátorok névleges egyenfeszültsége, így fennmarad a névleges irányú előfeszítés a váltakozó feszültség hullámformájának minden pontjánál. Az előfeszítő egyenfeszültség nagysága lényegesen meghaladja a ráadott váltakozó feszültségű hullámforma nagyságát azért, hogy csökkentse a váltakozó áramú jel harmonikustorzítását. A D csomópontnál, azaz az 1112, 1114 polárkondenzátorok negatív pólusánál a referencia-feszültségszintet földpotenciál alatt tartjuk a bemutatott egyfázisú, váltakozó áramú rendszerben. Meg kell jegyeznünk, hogy az 1112, 1114 polárkondenzátorokon keresztüli szivárgó egyenáram nagyon kicsi. A váltakozó áramú 1105 forrás és a váltakozó áramú 1130 terhelés egyenfeszültségszintje gyakorlatilag egyenlőnek van véve a váltakozó áramú rendszer földpotenciáljával. Így az 1112, 1114 polárkondenzátorok negatív kapcsa ennél a kialakításnál a rendszer földpotenciálja alatt van. Emellett az 1112, 1114 polárkondenzátorok, valamint az egyenáramú előfeszítő forrás polaritása együttesen megfordítható. A polaritások ilyen megfordítása az 1112, 1114 polárkondenzátorok pozitív pólusát a földreferencia fölé emeli, azonban nincs jelentős elsőrendű hatása a váltakozó áramú teljesítményátvitelre. Mindemellett alkalmazható több párhuzamos olyan áramkör, amelyek egyedi (vagy másképpen közös) előfeszítő feszültséggel rendelkeznek. Ez azt demonstrálja, hogy a váltakozó áramú körben elhanyagolható állandósult állapotú egyenáramú előfeszítés lép fel. Az ellensoros kapcsolás Irányának kiválasztása összefüggésben lehet az 1112, 1114 kondenzátorok tokozásának földelésével, a biztonsággal, a megszokott gyakorlattal, a hűtéssel, az átviteli függvénnyel vagy más másodlagos megfontolásokkal.

A C csomóponthoz csatlakozó 1119 ellenállás, a negatív egyenáramú ágban lévő ellenállás, valamint az

1121 ellenállás az 1112, 1114 polárkondenzátorok pillanatszerű működésű, azonnali szimmetrikus egyenáramú előfeszítését biztosítják. Megjegyezzük, hogy a jellemző induktív és rezisztív váltakozó áramú 1130 terhelések és 1105 források egyenáramú rövidzárat jelentenek a rendszer földje felé. Fizikailag megengedhető a váltakozó áramú 1130 terhelés vagy ennek alternatívájaként a váltakozó áramú 1105 forrás elhelyezése az 1112,1114 polárkondenzátorok között. Ennél a megvalósítási formánál előnyös, ha az 1130 terhelést ki-be kapcsoló (nem ábrázolt) kapcsoló mindkét oldala rezisztíven van csatlakoztatva az egyenáramú előfeszítő forráshoz. Ez az elrendezés módot biztosít a váltakozó áramú 1105 forrás és a váltakozó áramú 1130 terhelés működtetésére eltérő egyenáramú földreferencia-pontok mellett. Megjegyezzük, hogy amíg az 1119, 1121 ellenállások és a hivatkozási jellel nem jelölt ellenállás az A, D és C csomópontokhoz vannak csatlakoztatva, addig az előfeszítőegyenfeszültség-forrás teljesen független a váltakozó áramú rendszer földjétől a B csomópontnál. Ez a váltakozó áramú szigetelőtranszformátor és a kétutas egyenirányító híd következtében van így. A folytonos egyenáramú előfeszítés szükséges feltétele kielégíthető egyutas egyenirányítással is, de ebben az esetben az alapfrekvencia 1/2-ével megegyező frekvenciájú harmonikusok jutnak be a váltakozó áramú hálózatba.

Akkumulátoros vagy akkumulátor nélküli villamosán leválasztott, szabályozott egyenáramú tápforrás lehet alkalmazható szükség szerint. Hasonlóan, az előfeszítő feszültség a váltakozó áramú jelet hordozó 1112, 1114 polárkondenzátorokhoz lehet csatolható tekercsekkel vagy más kis egyenáramú ellenállású, nagy váltakozó áramú impedanciájú áramköri elemekkel is. Az egyenfeszültség- 1105 forrás kimeneti áramkörrésze, akárcsak az 1117 dióda, elhagyható, aminek következtében az 1121, 1119 ellenállások és az 1112, 1114 polárkondenzátorok egyszerűsített kimeneti áramkörrészként működnek.

A 12. ábrán egy olyan 1200 áramkör látható, amely általánosságban mutat be egy, a jelen találmány egy kiviteli alakját magában foglaló háromfázisú, háromvezetékes váltakozó áramú rendszert úgy, hogy az egyenáramú előfeszítés részleteit elhagytuk. Az 1200 áramkör (háromszögkapcsolásban bemutatott) háromfázisú 1201 forrást, névleges irányban előfeszített, ellensoros kapcsolású 1209A, 1209B, 1209C polárkondenzátor-párokat és háromfázisú váltakozó áramú terhelést foglal magában, ez utóbbi 1211A, 1211B, 1211C terheléseket tartalmaz. Megfelelően előfeszített, nagy váltakozó áramú impedanciájú előfeszítő rendszer esetén ez a tervezés során megfelelő megközelítést jelent. Az előfeszített polárkondenzátor-csoport váltakozó áramú paraméterei elégségesek a váltakozó áramú áramkör analíziséhez. Teljesen szükségtelen egyenáramú részletek bemutatása váltakozó áramú áramkörmodellek esetén ebből a célból. A 12. ábra így a 6A. ábra háromfázisú változata azzal, hogy az előfeszítő feszültség jelzését elhagytuk. A polárkondenzátorok egyenfeszültséget leválasztó tulajdonságainak is11

HU 226 003 Β1 merete szükségtelenné teszi az előfeszítés részleteit váltakozó áramú áramkör analízise esetén. Mindazonáltal amennyiben az kívánatos, a rendszer előfeszítőegyenfeszültség-szintje feljegyezhető biztonsági és karbantartási célokra. Vegyük észre, hogy itt egy soros alkalmazás került bemutatásra. Amennyiben a bemutatott váltakozó áramú terhelés áramkorlátozó eszköz, például 3 Ω-os ellenállás, akkor ez a kombinált terhelés másik, a forrástranszformátor bármelyik oldalán elhelyezkedő váltakozó áramú terhelések számára teljesítménytényező-javító söntölőeszközzé válik. Ez az eszköz lehet fix jellegű vagy szabályozható. Amennyiben a bemutatott terhelés hasznos munkát végez, akkor a teljesítménytényező-javítás anélkül kerül végrehajtásra, hogy megnőne a rendszer wattos teljesítménye. Bármely, az itt leírt módszernek megfelelően kialakított áramköri kapacitás a váltakozó áramú forrás felől nézve lényegében olyan kapocsjelleggörbét mutat, mint a bipoláris kondenzátorok. Ez a vázlat így nem terhelt a tervezés, az analízis és a zavarelhárítás során szükségtelen részletekkel. A polárkondenzátorok alkalmazásának részletei szükség esetén tanulmányozhatóak. Kívánság esetén olyan kapcsolási vázlat, amelyen a polárkondenzátorok rajzjele fordítva kerül berajzolásra, használható fel a fordított kondenzátorelrendezés bemutatására. Más, többfázisú elrendezések, például kilencfázisú és hasonló elrendezések hasonlóképpen vázolhatóak fel. Megjegyezzük, hogy egy ellensoros kapcsolású 1209A, 1209B, 1209C polárkondenzátorpár, például az 1209B polárkondenzátor-pár elhagyható abban az esetben, ha a hálózat működési paraméterei azt megkívánják. Az 1209A, 1209C polárkondenzátor-párok negatív pólusa ekkor még mindig a váltakozó áramú 1201 forrás és az 1211A, 1211B, 1211C terhelések szintje alá feszíthető elő.

A 13. ábra háromfázisú, négyvezetékes váltakozó áramú rendszert mutat be háromfázisú, villamosán leválasztott, szabályozatlan, egyenáramú tápforrással a kondenzátorok előfeszítésére. A háromfázisú egyenáramú 1301 tápforrást (egyenfeszültség-forrást) használjuk a jelen találmány szerinti 1309 polárkondenzátor-párok névleges irányú előfeszítésére. Az 1301 tápforrás általánosságban a transzformátor 1302A primer oldalát, a transzformátor 1302B szekunder oldalát A', B', C’ ágakkal, 1303 diódahidat, 1304, 1305 fojtótekercseket és 1306 polárkondenzátort, valamint 1307 diódát foglal magában ennél a példánál. Az egyenáramú 1301 tápforrás egy 1308 ellenállással együtt, a 4-10 csomópontokhoz kapcsolódó diódák, valamint az 1-3 csomópontokhoz kapcsolódó diódaellenállás-kombinációk képezik az egyenáramú előfeszítő forrást. Az 1303 diódahíd háromfázisú, hatpulzusú, teljes hullámú eszköz. Dióda-ellenállás soros elemek kapcsolják az egyenáramú 1301 tápforrás negatív ágát rendre a polárkondenzátorok középső 1, 2, 3 csomópontjához, mint az látható. Az egyenáramú 1301 tápforrás pozitív ága az 1308 ellenálláson és az 1310 diódavillán (4-10 csomópontoknál lévő diódákon) keresztül van csatlakoztatva a polárkondenzátorok 4-9 csomópontjaihoz és a rendszer 10 csomóponthoz csatlakozó nullavezetőjéhez. A 4 és 7 csomópontokhoz csatlakozó ellensoros kapcsolású diódák leválasztják a váltakozó áramot az A ágról, miközben egyenáramúlag előfeszítik az ellensoros kapcsolású polárkondenzátorokat a fent már említett középső 1 csomóponton keresztül. A B és C ág hasonlóan van egyenáramúlag előfeszítve. A váltakozó áram a forrástól a terhelésig az A, B és C ágakon elhelyezkedő, egyenáramúlag előfeszített ellensoros kapcsolású polárkondenzátorokon keresztül van vezetve. Mint az látható, a váltakozó áramú forrás A, B és C ága egyszerre táplálja a polárkondenzátorokat és a transzformátor 1302A primer oldalát. A váltakozó áramú teljesítmény legnagyobb része a váltakozó áramú terhelésbe kerül továbbításra. Más többfázisú váltakozó áramú rendszerek kondenzátoros csatolóáramköre hasonlóan valósítható meg. Mint korábban jeleztük, az előfeszítő egyenáramú 1301 tápforrás bemutatott megvalósítása tetszés szerinti. Bizonyos alkalmazások másféle egyenáramú tápforrás kivitelezését követelik meg az optimális hosszú távú működés érdekében. Váltakozó áramú rendszereknél jellemzően a nullacsomópont (a 10 csomópont) egyetlen pontnál földelt lehet közvetlen földeléssel, földelő-ellenállással, tekerccsel vagy kondenzátorral. Vegyük észre, hogy az egyenáramú 1301 tápforrással kialakított villamos leválasztás némileg veszít hatásosságából, amennyiben a váltakozó áramú forráshoz, polárkondenzátorokhoz, váltakozó áramú terheléshez és - ha az jelen van - a rendszer földjéhez van csatlakoztatva.

Az 1302A primer oldal háromszög-kapcsolású transzformátortekercsei és a váltakozó áramú forrás (csillagkapcsolású, Scott-kapcsolású) tekercsei redundáns áramutakat biztosítanak, és meghatározzák a rendszer egységes, állandósult állapotú referenciaegyenfeszültségét a 4-10 csomópontoknál. Az 1304, 1305 fojtótekercsek, az 1307 dióda és az 1308 ellenállás megakadályozza a rendszerben a váltakozó áram egyenáramú 1301 tápforráson keresztül való vezetését (leválasztanak). Az egyenáramú 1301 tápforrás a PÉCS eszközök középső 1,2,3 csomópontját kisebb egyenpotenciálon tartja lényegében egységes előfeszítő egyenfeszültséget biztosítva a PÉCS eszközöknek. Ennek az egyenfeszültségnek a nagyságát nem befolyásolja a rendszer váltakozó áramú földelése. Vegyük észre, hogy egyetlen egyenáramú forrás feszíti elő a három 1309 polárkondenzátor-párt. Ezek az 1309 polárkondenzátor-párok egyenáramú szempontból lényegében egymást söntölik, azonban három különálló, váltakozó áramú ágban vannak. Valójában az egyes kapacitív párok mindkét oldala egyenáramú szempontból lényegében söntöli az egyenáramú 1301 tápforrást.

A 14. ábra egy másik háromfázisú, négyvezetékes váltakozó áramú rendszert mutat be egy háromfázisú, földeletlen, szabályozatlan egyenáramú 1401 tápforrással 1409 polárkondenzátor-párok előfeszítésére. A bemutatott kiviteli alaknál az 1310 diódavilla helyén 1410 ellenállásvillát alkalmazunk. Egy szokásos tervezési megközelítés szerint az impedanciakülönbségek nagyságrendje funkcionálisan hasonló az előző áramköréhez. A kapacitív váltakozó áramú impedancia ala12

HU 226 003 Β1 csony, és 500 Ω váltakozó áramú ellenállások lényegében ugyanúgy viselkednek egy 120/208 V-, 60 Hz-es rendszerben, mint az előző áramkör váltakozó áramot leválasztó diódái. Ez az áramkör kihasználja a kondenzátorok ιτιΩ-os ESR-ét, amely söntöli az 500 Ω-os ellenállásokat, amelyek az 1-10 csomópontokhoz vannak csatlakoztatva azért, hogy így a váltakozó áramot nagyobb mértékben a polárkondenzátorokon keresztül irányítsa az egyenáramú áramkörrész helyett, engedelmeskedve ezzel annak a törvényszerűségnek, hogy az áram a legkisebb ellenállású áramutat követi. Az 1409 poíárkondenzátor-párok kivételével az összes alkatrész ennél a példánál az egyenáramú előfeszítő forrást alkotja. Az előfeszítés egy eltérő változatát annak illusztrálására használtuk fel, hogy sok ilyen nagy váltakozó áramú impedanciájú előfeszítő elrendezés megalkotható a találmánnyal való céljaink elérésére.

A 15. ábra az előzőleg a 13. és 14. ábrán bemutatott polárkondenzátorok előfeszítésének alternatív, induktív módját mutatja be. A 15. ábra az alábbiakból áll: soros váltakozó áramú forrás, terhelés, valamint ellensoros 1509 polárkondenzátorok; három különálló háromfázisú tekercs; és egyenfeszültség-1501 forrás. Az egyenfeszültség- 1501 forrás pozitív ága a P1 és P2 csomópontokhoz kapcsolódó kimeneti diódákhoz van csatlakoztatva, míg a negatív ága egy N1 csomóponthoz kapcsolódó kimenettel rendelkező áramkorlátozott diódához van csatlakoztatva. Ebben a tekintetben a szakember számára nyilvánvaló, hogy sok további előfeszítő-elrendezés adódik. Vegyük észre, hogy az N1 csomóponthoz kapcsolódó kimenet az 1509 polárkondenzátorok negatív pólusához van csatlakoztatva az 1-3 csomópontokhoz kapcsolódó tekercseken keresztül, míg P1 és P2 csomópontok a 4-9 csomópontnál lévő 1509 polárkondenzátorok pozitív pólusához vannak csatlakoztatva ebben a háromfázisú, háromvezetékes (háromszög-kapcsolású) váltakozó áramú rendszerben. Vegyük észre azt is, hogy az egyenirányító szigetelőtranszformátort elhagytuk az elrendezésből az egyszerűség kedvéért. Megfelelően kiválasztott, nagy impedanciájú tekercsek vagy transzformátortekercsek használhatóak fel így arra, hogy az egyenfeszültség-forrást az 1509 polárkondenzátorokhoz csatoljuk, miközben váltakozó áramú leválasztószerepet töltenek be.

Ez a jelenség óvatosságra ad okot. Az előfeszítő egyenfeszültségre kapcsolt mágneses tekercs vagy kis ellenállás rövidzárat okoz. Ez károsodást okozó, ellentétes irányú feszültségű helyzetet hoz létre az 1509 polárkondenzátoroknál, amennyiben nem járunk el megfelelő gondossággal. A fordított polaritásból adódó veszélyek jól ismertek a szakember számára. Ebből az okból az általános eljárás az kell hogy legyen, hogy a polárkondenzátor-csoportokat egyetlen egységként használjuk fel. Ugyanezen okokból kifolyólag felüláteresztő, aluláteresztő, sáváteresztö és leválasztószűrőknek a középső csomóponthoz való kötése csak különös óvatosság mellett kísérelhető meg.

Emlékezzünk arra, hogy a motorok és a transzformátorok beépített tekercsekkel rendelkeznek. Emlékezzünk továbbá arra, hogy az energiaátalakító berendezések jellemzően szigetelőtranszformátorokat foglalnak magukban. Képzeljünk el egy szétosztás! szinten működő transzformátort, amely a jelen találmány segítségével egy vagy több váltakozó áramú motort, valamint ezzel párhuzamosan más berendezést működtet. Ebben az általános esetben induktív tekercsek és ellenálláspályák vannak jelen a kondenzátortelepnek mind a forrás, mind pedig a terhelés felőli oldalán. Ez a helyzet áll fenn a csillagkapcsolás, a Scott-kapcsolás (ScottTee), a nagyfeszültségű csomópontú háromszögkapcsolás (High Lég Delta), a nyitott háromszögkapcsolás (Open Delta) és a háromszögkapcsolás fázisvezetőjére, valamint az első három kapcsolástípus esetén a nullavezetőre. Vegyük figyelembe azt is, hogy a váltakozó áramú erősáramú rendszerekben az elterjedt földelések közvetlen, rezisztív vagy induktív fajtájúak. A normál állandósult állapotú üzemmódban így a jellemző egyfázisú és többfázisú villamos hálózatokban redundáns egyenáramú előfeszítő áramköri útvonalakkal rendelkezünk a vezetők felé. A kondenzátortelep belső csomópontjai többszörösen lehetnek csatlakoztatva; mindazonáltal a fenti állapotok miatt ezt csak ritkán tartjuk szükségesnek a külső csomópontok esetén.

A 16. ábra olyan 1600 áramkört mutat be, amely a jelen találmánynak egy, a 120/240 V~-os egyfázisú rendszerekhez alkalmas kivitelét biztosítja. Az Egyesült Államokban ez a leggyakrabban használt váltakozó áramú, erősáramú energiaelosztó rendszer. Vegyük észre, hogy egy ellensoros 1609 kondenzátorcsoport helyezkedik el mindkét fázis ágában, habár a nullaágba is beépíthető lett volna egy csoport. Az 1609 kondenzátorcsoport egyenáramú közös csomópontja a rendszer földpotenciálja alá van előfeszítve. A vázlatról elhagytuk az egyenáramú tápforrás és a váltakozó áram leválasztásának részleteit az egyszerűség kedvéért. A rendszer váltakozó áramú földje, a nulla- és a fáziságak ekvipotenciális felületet képeznek az egyenáramú állandósult állapot szempontjából. A hozzáférhetővé tett polárkondenzátorok diszkrét névleges váltakozó lüktetőáram-paraméterrel rendelkeznek. A párhuzamos kondenzátoroknak vagy az 1609 kondenzátorcsoportoknak tetszőlegesen választott névleges váltakozóáram-követelménynek kell megfelelniük. Egy-egy adott alkalmazásnál a polárkondenzátorok számát és kialakítását a tranziens állapotú (impulzus és túláram) és/vagy állandósult állapotú áramparaméterek felhasználásával lehet meghatározni. A 16. ábra olyan párhuzamos 1609 kondenzátorcsoportokat mutat be, amelyeknél minden belső elem egymást söntölően van kialakítva. A párhuzamos csatlakozások fixek vagy változtathatóak lehetnek. Az ilyen alkalmazásoknál a váltakozó áramú terhelés táplálása két- vagy háromvezetékes 120 V~-os, illetve két-, három- vagy négyvezetékes 240 V--os rendszer biztosíthatja. A transzformátor középső menete és a terhelés nullavezetője közvetlenül földelve van az ilyen 1600 áramkörben.

A hálózat paraméterei és az olyan célok, mint például a rezonancia, kondenzátortelepek be- és kikapcsolásával érhető el. A kapcsolás kézi úton, elektrome13

HU 226 003 Β1 chanikus vagy szilárdtest-eszköz segítségével hajtható végre. Sok esetben (ideértve többek között az alumínium elektrolitkondenzátorokat is) a kapacitás, a soros ellenállás, a váltakozó áramú impedancia, az élettartam, a veszteségi tényező és a hasonlók a környezeti és a maghőmérséklet szabályozásával is befolyásolhatóak. A kondenzátor ezen paraméterei, valamint a kondenzátor élettartama változhat a maghőmérséklettel, és némileg befolyásolható lassú hőmérséklet-változtatással.

Szükség van arra, hogy a párhuzamos egységek egyenáramú elöfeszítését megfelelően fenntartsuk. Előnyös az is, ha váltakozó áramú impedanciájú és kis egyenáramú ellenállású csatlakozásokat biztosítunk a kapcsolószerkezet környezetében, abban az esetben, ha szabályozható kapcsolóegységet használunk. Vegyük észre azt is, hogy a forrástranszformátor redundáns egyenáramú előfeszítő áramköri utat biztosít az 1600 áramkör mindegyik ága felé, kivéve az egyenáramú közös csomópontot. A 16. ábra 1600 áramköre a kaszkádmeghibásodás tekintetében kevésbé érzékennyé tehető azáltal, hogy különállóan biztosítjuk az egyenáramú előfeszítő áramköri utat az oldalágak és a középső csomópont felé, akárcsak az egyes PÉCS eszközök váltakozó áramú áramköri útját a 240/120 V-os kimenet 120 V-os ágaiban. A 16. ábra 1600 áramköre továbbá váltakozó áramú osztóáramkörré alakítható azáltal, hogy szétválasztjuk a kimeneteket, és amennyiben az szükséges, a középső csomópontotokat.

A 17. ábra 4n+ polárkondenzátor, valamint előfeszítő 1700 áramkör nagyfeszültségű kivitelének egy lehetséges változatát mutatja be. Az 1700 áramkör általánosságban váltakozó áramú 1701 forrást, ellensoros 1702, 1703, 1704, 1705 polárkondenzátorokat és váltakozó áramú 1716 terhelést, valamint az egyenáramú előfeszítő áramkört tartalmazza. Az egyenáramú előfeszítő forrás 1706, 1707, 1708, 1713, 1714 ellenállásokat és egyenfeszültség- 1709, 1710, 1711, 1712 forrásokat foglal magában. Az 1702, 1703 polárkondenzátorok sorba vannak kapcsolva, akárcsak az 1704, 1705 polárkondenzátorok. Az 1702,1703 polárkondenzátorokból álló kondenzátorpár és az 1704,1705 polárkondenzátorokból álló kondenzátorpár ellensoros váltakozó áramú elrendezésben van. Ezek lényegében söntölik egymást. így a töltőegyenáram, a szivárgó áram és az előfeszítő feszültség párhuzamos, kétkondenzátoros elrendezést lát. A váltakozó áramú jel ugyanakkor egy olyan áramkörrészleten halad keresztül, ami tulajdonképpen egy négy 1702, 1703, 1704, 1705 polárkondenzátorból álló kapcsolás. Ez egy lényeges szempont akkor, amikor meghatározzuk a maximális kondenzátorfeszültséget, számításba véve az alkatrészek tűrését vagy eltérését. Ez a rendszer kibővíthető úgy, hogy lehetővé tegye polárkondenzátorok felhasználásával 6n+, 8n+ és nagyobb feszültségű váltakozó áramú kondenzátorok kialakítását. Megjegyezzük, hogy teljes körű szimmetriát tartunk fenn. Ennél az adott kialakításnál az előfeszítő feszültséget explicit módon külsőleg felosztjuk. Ez nem szükségszerű, hanem csak egy lehetséges előfeszítési módot illusztrál. Úgy, mint más kondenzátorosztályok és -típusok esetén, az 1702, 1703, 1704, 1705 polárkondenzátorok belsőleg feszültségosztóként viselkednek mind a váltakozó feszültség, mind az egyenfeszültség szempontjából az alkatrészhibán belül. Egyetlen egyenfeszültség1709, 1710, 1711, 1712 forrás vagy két egyenfeszültség- 1709, 1710, 1711, 1712 forrás helyettesíthető lehet megfelelő váltakozó áramot leválasztó eszközökkel, az előfeszítésre vonatkozó megfelelő megfontolásokkal. Az elosztó-ellenállások úgy lehetnek kialakítva, hogy az előfeszítő egyenfeszültség megfelelő feszültségosztását, valamint az 1702, 1703, 1704, 1705 polárkondenzátorokon a váltakozó feszültség javított feszültségosztását biztosítsák. Ez a rezisztív előfeszítő hálózat csökkenteni tudja az 1702, 1703, 1704, 1705 polárkondenzátorok tűréséből adódó eltérések hatását. A váltakozó áramú hálózat impedanciája, kapacitása, ekvivalens soros ellenállása és a hasonlók megváltoztathatóak azáltal, hogy egy vagy több kondenzátort sorosan vagy párhuzamosan be- vagy kikapcsolunk. Alumínium elektrolitkondenzátorok esetén, amelyek jellemzően a hőveszteségre vonatkozó megfontolások miatt kerülnek alkalmazásra, a negatív pólus feszültségén lehetnek a rendszer földpotenciálja helyett; ez bizonyos fokú óvatosságot kíván meg. Egy másik fontos jellemző az, hogy a váltakozó feszültség és az egyenfeszültség-osztás tekintetében kihasználható aszimmetria van jelen. Felülről lefelé haladva három névleges irányú előfeszített állapot van jelen. Alulról felfelé hasonló számú előfeszített állapot van jelen. Vegyük észre, hogy ugyanez a váltakozó feszültségmegoszlás előállítható PÉCS eszközök két független ellensoros elrendezésével, mint amit ebben az 1700 áramkörben oldalanként soros 1702,1703,1704, 1705 polárkondenzátorok ellensoros elrendezésével elérünk. Ez az alternatív megoldás kisebb előfeszítőegyenfeszültség-forrást biztosít, és átfogóbb példát jelent arra az alapelvre, amikor váltakozó áramú szempontból soros topográfia együttesen van jelen egyenáramú szempontból söntölőtopográfiával. A fenti észrevétel hasznosságára vonatkozó példaként említjük meg azt, hogy a kondenzátortelepre adott váltakozó feszültség 25%-a van jelen bármelyik adott 1702, 1703, 1704, 1705 polárkondenzátoron. Az alkatrésztűrésen és/vagy -hibán belül csökkentett feszültségen monitorozható a ráadott váltakozó feszültség, és bármilyen előfeszítést igénylő elektronika közvetlenül alkalmazható.

A kondenzátorok soros alkalmazását elkerüljük ott, ahol arra lehetőség van hagyományos villamos tervezés esetén. Ennek az elsődleges oka az, hogy két egyforma kondenzátor soros kapcsolásban az egyes kondenzátorok kapacitásának csak a felével rendelkezik. Ez a helyzet a váltakozó áramú kondenzátorok jelenleg elérhető technológiája mellett hátrányos, mivel a kis kapacitásértékek valósíthatóak meg gazdaságosan. Ez a jelenség mindazonáltal a jelen találmány szempontjából nem bír jelentőséggel. A jelen találmánynál általában a váltakozó lüktetőáram a korlátozó tényező, nem

HU 226 003 Β1 pedig a kapacitás. A jelen találmánynál bőséges kapacitás biztosítható a PÉCS eszközök alkalmazása miatt.

A jelen találmány egy további kiviteli alakjaként a 18. ábrán egy 1800 áramkör látható. Az 1800 áramkörben egy olyan változtatható egyenfeszültség-1801 forrást használunk, amelynek értéke arányos egy ellensoros 1809 kondenzátorpárra jutó váltakozó feszültséggel az 1809 kondenzátorpár névleges irányú előfeszítése érdekében. Ez biztosítja, hogy az ellensoros 1809 kondenzátorpár névleges irányban kellőképpen előfeszítve marad a ráadott váltakozó áramú jel függvényében. Az ábrán szereplő kis szigetelőtranszformátor primer oldalát az a feszültség gerjeszti, amely a szerkezetileg ellensoros 1809 kondenzátorpáron esik. Vegyük észre, hogy a transzformátor primer oldala a kondenzátorok pozitív pólusai tekintetében egyenáramú rövidzárként működik. Mint azt már tárgyaltuk, minden tekercs ezt a fizikai jellemzőt mutatja. A primer és szekunder oldalak közötti 1:1 és 2:1 közötti áttétel megfelelő az ábrázolt 1800 áramkör 1 vagy 3 fázisú implementációihoz. Szűrővel ellátott, teljes hullámú diódahíd van csatlakoztatva a transzformátor szekunder oldalához. A villamosán elszigetelt, szűrt kimenet azután egyenfeszültségű tápként rá van adva az ellensoros 1809 kondenzátorpárra. Egy 1803 ellenállás és egy 1802 dióda egyrészt váltakozó áramú leválasztóeszközként, másrészt pedig a kondenzátorok egyenáramú közös m csomópontja és az egyenfeszültség 1801 forrás negatív pólusa közti egyenáramú előfeszítő összeköttetésként szolgál. Ahogy a kondenzátor váltakozó feszültségesése (ráadott feszültség) növekszik, úgy az előfeszítő egyenfeszültség nő. Amennyiben a kondenzátorra jutó váltakozó feszültségesés csökken, úgy az előfeszítő feszültség lassan csökkenni kezd. (gy ez az elrendezés visszacsatolással rendelkezik, és dinamikusan reagál az előfeszítő egyenfeszültség megnövekedésére. Az ábrán egy terhelő-1804 ellenállás is látható, amely a váltakozó áramú terhelést söntöli. Ez az előterhelő 1804 ellenállás széles körben alkalmazott a szakemberek által a feszültségszabályozás javítására. A 18. ábrának megfelelő előfeszítés arra használható, hogy folytonos névleges irányú előfeszítést biztosítsunk a mindkét oldalon elhelyezkedő kondenzátoroknak. Alkalmas arra, hogy kezeljük vele a tranziens, váltakozó áramú rendszerek rezonáns előfeszítési szükségletét, amennyiben az alkatrészek névleges jellemzői megfelelőek. A különböző megvalósítások ellenállást tartalmazhatnak a pozitív egyenáramú előfeszítő ágban. Megjegyezzük, hogy sok felhasználás esetén redundáns egyenáramú előfeszítő tápra lehet szükség. A 18. ábrán látható kialakítás az alkatrészszám csökkentését megcélzó erőfeszítés eredménye. Ezzel analóg rendszer alkotható meg, amennyiben az egyenáramú villamos elszigetelés kondenzátorok által biztosított.

A 19. ábra a jelen találmány egy megvalósítási módjaként PÉCS eszközt felhasználó kondenzátoros, váltakozó áramú indukciós (segédfázisos) motort mutat be. Az ábrán váltakozó áramú 1904 forrás, 1902 kapcsoló, 1903 PECS-pár és a motor (az állórész) 1900, 1901 tekercsei láthatóak. Az egyenáramú előfeszítő áramkör és a forgórész részleteit elhagytuk. A motor 1900 tekercse a névleges irányban egyenáramúlag előfeszített, ellensoros 1903 PECS-párhoz, kondenzátorcsoporthoz van csatlakoztatva. A motor (állórész) 1901 tekercse söntöli az 1900 tekercsből és az 1903 PECS-párból álló ágat. Az 1902 kapcsoló zárása a váltakozó áramú 1904 forrás csatlakoztatására szolgál. A segédfázisos (és/vagy kondenzátoros, váltakozó áramú indukciós) motorok indítónyomatékot és forgóteret biztosítanak. Az 1900 tekercs és az 1903 PECS-pár soros együttese egységnyi vagy kissé siető teljesítménytényezőt hoz létre. Ennek következtében a motor 1900, 1901 tekercsein átfolyó áramok egymáshoz képest körülbelül 90°-os fáziseltérésűek lesznek. Nincs szükség arra, hogy lekapcsoljuk a motor 1900 tekercsét, mivel a jelen találmány alkalmas folyamatos működésre. Ez a 90°-os fáziseltolás megszünteti vagy csökkenti az egyfázisú motorokra jellemző 120 Hz-es mechanikai rezgést, vibrációt. Másképpen a motor 1901 tekercse kikapcsolható az áramkörből az indítást követően. Mindkét módszer felhasználható olyan áramkörök kialakítására, amelyek tetszőleges mértékben közel vannak a rezonanciához állandósult állapotban és/vagy indítás közben.

A 20. ábra 2001 tekercsből és a jelen találmány szerinti 2002 PECS-eszköz-párból felépített hangolt, rezonáns soros LC 2000 áramkört ábrázol. Ennél a kialakításnál egy szilárdtest- (egyoldalas statikus) 2003 kapcsoló a 2002 PECS-eszköz-párt söntölő ellenpárbuzamos tirisztorokból (SCR-ekből) van kialakítva. Az állandósult állapotú terhelést 2004 ellenállás jelzi. A soros és/vagy párhuzamos tekercsekből és kondenzátorokból álló elrendezéseket a szakmában általában LC-áramköröknek hívjuk, és azok széles körben használtak szűrési feladatokra. Az egyenáramú előfeszítés részleteit az egyszerűség kedvéért elhagytuk. Amennyiben áramköri hibaállapotot, zárlatot létesítünk a 2005 kapcsoló zárásával, akkor a 2006 áramdetektor (gyűrű) gyorsan növekedő áramot érzékel. Másképpen feszültségérzékelő szerkezet, földzárlat-érzékelés vagy más alternatív módszerek alkalmazhatóak a hálózati hibaállapotok, zárlatok érzékelésére. Ez a jel a kereskedelemben hozzáférhető kapcsoláson keresztül működtetőén van csatlakoztatva a szilárdtest- 2003 kapcsolóhoz. Amikor a statikus 2003 kapcsoló rövidre zárja a találmány szerinti

2002 PECS-eszköz-párt, akkor a 2002 PECS-eszközpárhoz tartozó rezonáns sáváteresztő áramkör rendkívül induktívvá és így áramot korlátozóvá válik. A kereskedelemben kapható szilárdtest kapcsolók megszólalási ideje a periódusidő alatt van. Megjegyezzük, hogy a

2003 kapcsolóhoz hasonló kapcsolót lehet a 2001 tekercset lényegében söntölően beiktatni. Ez lehetővé teszi állandósult állapotú váltakozó áramú hálózati paraméterek hangolását azáltal, hogy kisöntöljük a túlzott induktivitást. Hasonló hangoló- és elhangolómechanizmusok konstruálhatóak meg párhuzamos LC-áramkörök és hibrid kialakítások esetén.

A 21. ábra olyan 2100 egységet mutat be, amely 2107, 2108 vezetőkhöz csatlakoztatott, nemvezető,

HU 226 003 Β1 függőleges 2111,2112 tartók segítségével mechanikusan felfüggesztett négy darab 2101, 2102, 2103, 2104 polárkondenzátort foglal magában. A 2101, 2102 polárkondenzátorok egymást söntölik a negatív pólusuknál lévő 2105 vezetőn, és a vezetéses hőcserélőt képező 2107 vezetőn keresztül, akárcsak a 2103, 2104 polárkondenzátorok egymáshoz vannak csatlakoztatva a 2106 és 2108 vezetők segítségével. A 2101, 2102, 2103, 2104 polárkondenzátorok pozitív pólusához tartozó sínek és az előfeszítő áramkör részleteit az egyszerűség kedvéért elhagytuk. Ehhez a példához a hővezető képességük miatt alapcsavarral egybeépített

2101, 2102, 2103, 2104 polárkondenzátorokat választottunk. A 2107 vezető lényegében ugyanazon a potenciálon van, mint a 2105 vezető, és a 2101, 2102 polárkondenzátorok tokozása. Hasonlóan a 2108, 2106 vezetők, valamint a 2103, 2104 polárkondenzátorok tokozása virtuálisan rövidre van zárva a legtöbb kereskedelmi forgalomban hozzáférhető nagy tokozású elektrolitkondenzátor esetén. A folyékony dielektrikum (olaj) szintje a 2107 és 2108 vezetők fölött van a hődisszipáció miatt anélkül, hogy szükség lenne a villamos csatlakozásokra vonatkozó megfontolásokra. Az olajszint a 2101, 2102, 2103, 2104 polárkondenzátorok háza fölé emelhető a villamos érintésvédelem fokozására, amennyiben száraz csatlakozásokat és a 2101,

2102, 2103, 2104 polárkondenzátorokon nyílt nyomáskiengedő nyílásokat tartunk fenn. Az ábrán látható egy egyszerűsített külső 2109 hőcserélő mechanikai csövezése. Ez az egyszerű kialakítás bemutatja azt a módszert, ahogy a villamos szigetelést és a hőmérséklet-szabályozást biztosítani lehet PÉCS eszközök állandósult állapotú működése közben. A PÉCS eszközök várható élettartama és kapacitív paraméterei az olaj hőmérsékletének szabályozásával változtathatóak. A villamos biztonságot a folyékony dielektrikum és a szigetelőfelerősítések szigetelőtulajdonságai biztosítják. A „folyékony dielektrikum kifejezés alkalmazásával nem kívánjuk kizárni a hőmérséklet-vezetéssel, konvekcióval, sugárzással és/vagy fononátvivő képességgel rendelkező gáznemű vagy szilárd dielektrikumok segítségével történő szigetelést és hőmérsékletszabályozást; a folyékony dielektrikum alkalmazása inkább illusztratív, semmint korlátozó jellegű. Különböző, olyan szigetelő felerősítőmechanizmusok és -módszerek ismertek a szakterületen jártasak számára, amelyek jó villamos érintkezést tartanak fenn olajfürdőben. Példaként említjük a szigetelősapkákat, -tárcsákat, -tömítéseket, -csöveket vagy szellőzőcsöveket és/vagy száraz csatlakoztatást létrehozó módszereket, valamint az olyan termékeket, mint például a „chico” és a szilikon. Ugyanígy, javított hűtés és villamos biztonság érhető el azáltal, hogy megnövelt légáramlást hozunk létre egy érintésbiztos burkolatban, például az IP-20 belső specifikációnak megfelelő behatolásvédelem szerint. Belső hőcserélők alakíthatóak ki a 2107,

2108 vezetőknél és a burkolatnál a hőátvitel hatásfokának további javítására. Megjegyezzük, hogy a külső

2109 hőcserélő különféle fűtő- és/vagy hűtőszerkezetekhez lehet csatlakoztatva, például vízfürdőhöz vagy hőszivattyúhoz. Az előnyös kialakítás változik az eszköz teljesítményszintjétől, a környezeti hőmérséklettől, az optimális kondenzátorparaméterektől, az érintésvédelemtől és a hasonló megfontolásoktól függően. Emellett, hővezetési okokból a tokozás segítségével vagy másképpen a hőcserélő javítása segítségével emberi érintésnek kitett többszörös villamos polaritással rendelkező PÉCS eszközök vagy PECS-eszközkombinációk alakíthatóak ki. Ezek a kialakítások kibővítik az érintésvédelmi kérdéseket, és tovább növelik a hőmérséklet-szabályozás hasznosságát, együtt a villamosérintkezés-biztonságra vonatkozó megfontolásokkal. A „tokozás a tokozáson belül” kialakításokat, a különböző halmazállapotokat, a tömegtranszportot és hasonlókat alkalmazó különféle gyártási technikák jelentős hasznossággal bírnak a jelen találmány különféle megvalósításai esetén a hőszabályozásnál. Hasonlóképpen hőcserélő elemnek a kondenzátorházba való közvetlen behelyezése is megvalósítható, amennyiben a villamos szigetelésre vonatkozó tervezési megfontolásokat alkalmazunk.

A 22. ábra a váltakozó áramú 2201 forrásból,

2202 autotranszformátorból, 2203 ellenállásból, 2204 diódából, 2205 kapcsolóból, 2206, 2207 polárkondenzátorokból és váltakozó áramú 2208 terhelésből felépített 2200 áramkört mutat be. A 2202 autotranszformátor a rendszer váltakozó feszültségét a

2203 ellenállásból és 2204 diódából felépülő töltőáramkor számára a rendszer váltakozó feszültségétől eltérő értékre állítja be. A 2206 polárkondenzátort egy opcionális 2209 terhelő-ellenállás csatlakoztatja a töltőáramkörhöz. A töltőáramkor a 2206, 2207 polárkondenzátorokat egy tetszőleges előfeszítő egyenfeszültségen tartja, mígnem a 2208 terhelést bekapcsoljuk. A folyamatos működésre való képesség is elérhető félhullámú vagy teljes hullámú egyenirányító híd felhasználásával vagy más hasonló módszerrel. A 2206, 2207 polárkondenzátorokon folytonos előfeszítő egyenfeszültség fenntartására alkalmas villamos elszigetelés elérésére más módszerek is felhasználhatóak. Ez a rendszer úgy is áttervezhető, hogy a 2202 autotranszformátort két kondenzátoron keresztül a váltakozó tápforráshoz csatlakoztatva biztosítson egyenáramú villamos elszigetelést. Megjegyezzük továbbá, hogy a két kondenzátor ellenpárhuzamos kapcsolású PÉCS eszközök kombinációja lehet. Ez a módszer alkalmazható lehet energiaátalakító alkalmazások, például egyenirányítók és inverterek esetén. A 2200 áramkör önelőfeszítő lehet, azaz ilyenkor nincs szükség vezérlőáramkörre. Ez a 2200 áramkör elsősorban azt illusztrálja, hogyan lehet 2202 autotranszformátort felhasználni az előfeszítő áramkörben ahhoz, hogy egy kiválasztott előfeszítőfeszültség-szintet előállítsunk. A 2202 áramkörbe megcsapolásátkapcsoló, szabályozott egyenirányító és más hasonló is beépíthető az előfeszítőegyenfeszültség-szint szabályozására.

A 23. ábrán váltakozó áramú 2301 forrás, 2302, 2303 polárkondenzátorok, 2304 szabályozható egyenirányító, áramkorlátozó 2305 ellenállás, terhelő2306 ellenállás, 2307 kapcsoló és 2308 terhelés látha16

HU 226 003 Β1 tó. A 2304 szabályozható egyenirányító - mint például IGBT, tranzisztor, lezáró SCR vagy hasonló - be- vagy kikapcsolásra kapuzható az előfeszítő egyenfeszültség szintjének szabályozására. Félhullámú egyenirányítás lép fel, amikor váltakozó áram folyik keresztül a

2302 polárkondenzátoron, 2304 szabályozható egyenirányítón és az áramkorlátozó 2305 ellenálláson. A nagy impedanciájú előterhelő 2306 ellenállás elhagyható. Ez az áramkör rendelkezik azzal a képességgel, hogy létre tudja hozni és fenn tudja tartani a 2302,

2303 polárkondenzátorok előfeszítő töltését anélkül, hogy túltöltené a 2302, 2303 polárkondenzátorokat. Az egyenirányító vezérlőáramkör részleteit elhagytuk, mivel az ilyen áramkörök a kereskedelemben hozzáférhetőek, és tervezési módszerei a szakember számára ismertek. Megjegyezzük, hogy ez a konfiguráció működik kis jelű üzemben, valamint tranziens és/vagy állandósult állapotú üzemben használható. Megjegyezzük továbbá, hogy a 2304 szabályozható egyenirányító szabályozatlan egyenirányítóval (diódával) helyettesíthető. Az áramkör lényegében a váltakozó áramú 2301 forrás feszültségének nullától csúcsig vett értékével egyenlő előfeszítő egyenfeszültséget hoz létre és tart fenn a 2302, 2303 polárkondenzátorokon. Az állandósult állapotú egyenáram a 2305 ellenálláson keresztül lényegében megegyezik a 2302, 2303 polárkondenzátorok szivárgó áramával.

A 23A. ábra a 23. ábra áramkörének egyszerűsített változatát mutatja be annak érdekében, hogy könnyebben áttekinthető legyen a töltés mechanizmusa. Az áramköri elemeket átrendeztük a könnyebb érthetőség kedvéért. Amikor a 2304 szabályozható egyenirányító be van kapuzva, akkor egy félhullám vagy annak egy része egyenirányítási áramot, valamint töltésfelépülést okoz a 2302 polárkondenzátoron. A 2305 ellenállás vagy más hasonló eszköz arra szolgál, hogy csökkentse a tranziens (egyenáramú előfeszítő töltő, félhullámú) áramot, és hogy a (nem ábrázolt) terhelést bekapcsolva hagyja. A 2305 ellenálláson nem folyik keresztül jelentős állandósult állapotbeli váltakozó áram.

A 24. ábrán váltakozó áramú 2401 forrás, 2402 Zener-dióda, 2403 dióda, 2404, 2405 polárkondenzátorok, 2406 leválasztódióda, 2407 leválasztó-ellenállás, opcionális 2408 ellenállás, 2409 kapcsoló, váltakozó áramú 2410 terhelés és 2411 tekercs láthatóak. Ez a 23. ábra áramkörének nem szabályozott változata. A 2403 diódával ellensoros kapcsolásban lévő 2402 Zener-dióda és a 2411 tekercs szabályozó áramkör használata nélkül korlátozza a kondenzátor-előfeszítő feszültséget. A túlzott előfeszítő egyenfeszültség egy részét a 2402 Zener-dióda, 2403 dióda és 2411 tekercs vezeti el és disszipálja. Megjegyezzük, hogy ez a konfiguráció feláldozhatja a kis jelű üzemben való működésre való képességet az alkatrészek kiválasztott elemértékétől függően. Megjegyezzük még, hogy a 2411 tekercs helyettesíthető lehet egy ellenállással vagy más alkalmas, egyenáramot leválasztó, váltakozó áramot disszipáló alkatrésszel.

A 25. ábra váltakozó áramú 2502 forrást, 2512, 2514 polárkondenzátorokat és váltakozó áramú

2520 terhelést magában foglaló 2500 áramkört mutat be. Látható még az ábrán 2503, 2505, 2507, 2509 ellenállásokból, 2521 diódából és egyenfeszültség2522 forrásból felépített egyenáramú előfeszítő forrás, amely még akkor is működik, amikor a váltakozó áramú 2502 forrás vagy a váltakozó áramú 2520 terhelés ki van kapcsolva a 2500 áramkörből. Az egyenáramú előfeszítő forrás névleges irányú előfeszítő feszültséget hoz létre és tart fenn a 2512, 1514 polárkondenzátorokon. A 2503, 2505, 2507 ellenállások és a

2521 dióda egyformán osztja el az egyenfeszültséget a 2512, 2514 polárkondenzátorokon, és megelőzi azt, hogy jelentős mértékű váltakozó áram megkerülje a 2512, 2514 polárkondenzátorokat. Megjegyezzük, hogy ennek a 2500 áramkörnek bármelyik csomópontja működőképesen a rendszer földjéhez csatlakoztatható. Ennél a példánál a váltakozó áramú 2502 forrás és a váltakozó áramú 2520 terhelés eltérő referenciaegyenfeszültségen üzemel.

Több más dolog mellett ez a 2500 áramkör azt illusztrálja, hogy egy ellensoros PÉCS eszközökből (az ábrán a 2512 és 2514 polárkondenzátorokból) álló konfigurációnak egynél több egyenáramú csatlakozó-csomópontja lehet. Egy első egyenáramú csatlakozó-csomópont - amely a 2512, 2514 polárkondenzátorok pozitív csatlakozásánál magában foglalja a 2507, 2509 ellenállások képezte váltakozó áramú eszközt - a váltakozó áramú 2520 terheléshez van csatlakoztatva, és egy második egyenáramú csatlakozó-csomópont - amely a 2512, 2514 polárkondenzátorok negatív csatlakozásánál magában foglalja a 2503, 2505 ellenállások képezte váltakozó áramú eszközt - a váltakozó áramú 2502 forráshoz van csatlakoztatva. A 2500 áramkör ezen túlmenően azt is példázza, hogy a 2512, 2514 polárkondenzátorok iránya pozitív-pozitívként vagy negatív-negatívként tetszőlegesen felvehető, vagy azokat elválasztó váltakozó áramú eszközökkel láthatóak el anélkül, hogy ennek különösebb befolyása lenne a váltakozó áramú teljesítményátvitelre földeletlen alkalmazás esetén, mivel az egyenáramú megfontolásoknak kevés közük van a váltakozó áramú teljesítményátvitelhez.

A 26. ábra váltakozó áramú 2602 forrásból, váltakozó áramú 2622 terhelésből, továbbá 2604, 2606 polárkondenzátorokból, illetve 2608, 2610 polárkondenzátorokból álló párokból felépített 2600 áramkört ábrázol. A hozzá tartozó egyenáramú előfeszítő áramkört egyenfeszültség- 2618 forrás látja el energiával, míg a vezetésről soros 2621 dióda és soros 2619 ellenállás, valamint a hozzájuk tartozó elosztó- 2605, 2615, 2603, 2607, 2609, 2611, 2613 és 2617 ellenállások gondoskodnak. Megjegyezzük, hogy a 2605, 2615 ellenállások egyforma egyenfeszültséget tartanak fenn a 2604, 2606 polárkondenzátorok, illetve a 2608, 2610 polárkondenzátorok pozitív csomópontjánál. Hasonlóan a 2604, 2606, 2608, 2610 polárkondenzátorok negatív csomópontját közös referencia-egyenfeszültségen tartják a 2603, 2607, 2609, 2611, 2613 és 2617 ellenállások. A 2621 dióda és a 2619 ellenállás arra szolgál, hogy megakadályozza váltakozó áram keresztülfolyását az egyenfeszültség- 2618 forráson. Az A csomó17

HU 226 003 Β1 pont a felső előfeszítő áramkörhöz való csatlakozási pontot mutatja. A megfelelően kiválasztott ellenállásértékek arra szolgálhatnak, hogy csökkentsék a 2604, 2606, 2608, 2610 polárkondenzátorok elemérték-eltéréseinek hatását a váltakozófeszültség-osztásra. A 2600 áramkör azt illusztrálja, hogyan használható egyetlen kisfeszültségű egyenfeszültség- 2618 forrás két sorosan elrendezett ellensoros kapcsolású polárkondenzátorpár előfeszítésére. A 2604, 2606, 2608, 2610 polárkondenzátorok mindegyike egyenáramúlag lényegében söntöli az egyenfeszültség- 2618 forrást, valamint a többi 2604, 2606, 2608, 2610 polárkondenzátort. Nyilvánvaló, hogy három vagy annál több soros elrendezésű ellensoros kondenzátorpár hasonlóképpen előfeszíthető lenne egyetlen kisfeszültségű egyenfeszültség- 2618 forrással megfelelő, az előfeszítő feszültséget elosztó hálózat alkalmazásával.

A 27. ábra váltakozó áramú 2702 forrást, 2704 szigetelőtranszformátort és ellensoros 2706, 2708 polárkondenzátorokat magában foglaló 2700 áramkört mutat be. Az ábrán szerepel még 2709, 2711, 2713, 2715 tirisztorokból álló hídból, 2717, 2719 tekercsekből, előfeszítő 2723, 2725, 2727, 2729 ellenállásokból és a 2706, 2708 polárkondenzátorok pozitív feszültségű pólusához a X csomóponton keresztül csatlakoztatott szűrő 2721 polárkondenzátorból felépített egyenáramú előfeszültség-forrás is. Nem került ábrázolásra egy hasonló, az egyenáramú negatív kimenetet a 2706, 2708 polárkondenzátorok negatív pólusával összekötő, váltakozó áramot leválasztó összeköttetés. Az egyenirányított kimenőhullámot a 2717, 2719 tekercs és a 2721 polárkondenzátor szűri és vezeti az egyenáramú 2730 terhelésre. A hozzáférhető egyenáramú teljesítmény egy kis hányadát arra használjuk, hogy névleges irányban előfeszítsük a 2706, 2708 polárkondenzátorokat, ha megfelelő váltakozó áramot leválasztó eszközök csatlakoztatják a 2706, 2708 polárkondenzátorok negatív pólusát az egyenfeszültség-forrás negatív pólusához. Ez az elrendezés illusztrálja a polárkondenzátorok egyenáramot leválasztó hatását váltakozó áramú alkalmazásoknál. Az is látható, hogyan lehet az előállított egyenfeszültségnek hasznát venni egy olyan általános alkalmazásnál, mint például egy akkumulátortöltőnél vagy egyenáramú tápforrásnál. Az ellensoros 2706, 2708 polárkondenzátorok általános felhasználásra egyenfeszültség-forrásként szolgálnak. Alternatív módon különálló egyenáramú előfeszítő forrás használható fel a 2706, 2708 polárkondenzátorok névleges irányú előfeszítésére.

A 28. ábrán egy 2800 áramkör látható. A 2800 áramkör háromfázisú 2802 szigetelőtranszformátorból, valamint 2814A, illetve 2814B tekercsekből álló, háromfázisú szigetelőtranszformátorból - melyet D, E, F ágak; illetve D’, E’, F’ csomópontok kapcsolnak a 2804, 2806, 2808 polárkondenzátorokhoz -, továbbá egyenfeszültség- 2810 forrásból és 2811 ellenállásból van összeállítva. A 2804, 2806, 2808 polárkondenzátorok ellensoros elrendezésben vannak, hasonlóan a 25. és 27. ábra 2500, 2700 áramköreihez. A megfelelő, névleges irányú előfeszítő feszültség a 2804, 2806,

2808 polárkondenzátorokra a 2802 szigetelőtranszformátor tekercseit, illetve a 2814A vagy 2814B tekercseket magukban foglaló egyenáramú csatlakozó-csomópontokon keresztül van ráadva. Az egyenáramú előfeszítő forrás egy villamosán elszigetelt egyenfeszültség2810 forrásból és soros 2811 ellenállásból áll. Az egyenáramú előfeszítő forrást közvetlenül söntöli a 2808 polárkondenzátor, és egyenáramú szempontból lényegében söntölik a 2804, 2806 polárkondenzátorok. A 2802 szigetelőtranszformátor primer oldalának tekercsei adják rá a pozitív előfeszítő referencia-egyenfeszültséget a 2804, 2806 polárkondenzátorok pozitív oldalára. Hasonlóan a (nem primer oldali) 2814A tekercsek csatlakoztatják a 2804, 2806 polárkondenzátorok negatív pólusát az egyenáramú előfeszítő forrás negatív pólusára. Redundáns egyenáramú előfeszítő források használhatóak fel az elrendezés robusztusságának növelésére. Ez az ábra egy olyan egyenáramúlag söntölő elrendezésre ad kitanítást, amely egy többfázisú váltakozó áramú rendszernek mindegyik fázisában egyetlen 2804, 2806, 2808 polárkondenzátort használ fel. Amint látható, ez a rendszer kompatíbilis az egyetlen pontban való működés közbeni földeléssel, azonban azt nem igényli. Hasonló huzalozási elrendezés használható fel egy motorgenerátor-kombinációnál. Ez a 2800 áramkör kitanítást ad továbbá a többfázisú váltakozó áramú ellensoros elrendezésekre, valamint a folyamatos névleges irányú egyenáramú előfeszítésre szolgáló eljárásra.

A 29. ábra olyan 2900 áramkört mutat be, amely az Egyesült Államok lakóépületeiben általánosan használt 240/120 V--os egyfázisú hálózat. A 2900 áramkör váltakozó áramú 2902 forrásból, váltakozó áramú 2904 forrástranszformátorból, 2906, 2908, 2910 polárkondenzátorokból, egyenfeszültség- 2913 forrásból, a váltakozó áramot leválasztó 2911 ellenállásból és váltakozó áramú 2912, 2914, 2916, 2918 terhelésből van felépítve. A 2900 áramkörben az ellensoros 2906, 2908, 2910 polárkondenzátorokból álló elrendezés minden egyes ágban egyetlen 2906, 2908, 2910 polárkondenzátort tartalmaz. Az egyenáramú előfeszítő forrás egyenfeszültség- 2913 forrásból és váltakozó áramot leválasztó 2911 ellenállásból van felépítve, ezeket söntöli a 2910 polárkondenzátor, valamint lényegében söntöli a 2906, 2908 polárkondenzátor a 2904 forrástranszformátor tekercsein, valamint a váltakozó áramú 2912, 2914, 2916, 2918 terheléseken keresztül. Megjegyezzük, hogy a váltakozó áramú 2912, 2914 terhelések 120 V~-tal vannak táplálva, a 2916 terhelés három vezetéken 120/240 V—tál van táplálva, és a 2918 terhelés két vezetéken 240 V—tál van táplálva. Ez a 2900 áramkör egy alternatív ellensoros kondenzátorelrendezést illusztrál a 16. ábrán bemutatotthoz képest. Megjegyezzük, hogy a 2904 forrástranszformátor szekunder oldala vagy a 2908 polárkondenzátor pozitív pólusához és a 2912, 2914, 2916 terhelésekhez csatlakoztatott nullacsomópontja földelt lehet. Megjegyezzük, hogy ennél az elrendezésnél mindkét oldal nem lehet egyszerre földelve. A földhurok rövidre zárná az előfeszítő egyenfeszültséget. Vegyük észre, hogy a

HU 226 003 Β1 váltakozó áramú áramköri elemek szétválasztják a 2906, 2908, 2910 polárkondenzátorokat ebben az ellensoros PECS-eszköz-elrendezésben, és állandósult üzemű állapotban egyenáramú rövidzárként hatnak. Ez az egyenáramú csatlakozó-csomópontok egy újabb olyan példájára ad kitanítást, amely váltakozó áramú áramköri elemeket foglal magában az egyenáramú kondenzátorcsatoláson belül.

A 30. ábra egy olyan 3000 áramkört, azaz egyfázisú, váltakozó áramú 3000 áramkört mutat be, amely egyetlen 3007 diódát használ arra, hogy előfeszítő egyenfeszültséget állítson elő és tartson fenn egy 3013, 3015 polárkondenzátorokból álló ellensoros páron. A 3000 áramkör váltakozó áramú 3001 forrásból; 3003 forrástranszformátorból; 3013, 3015 polárkondenzátorból álló ellensoros párból; váltakozó áramú 3020 terhelésből és 3005 polárkondenzátort, egyenirányítót, azaz 3007 diódát és 3009, 3011 ellenállást magában foglaló egyenáramú előfeszítő áramkörből van felépítve. Az egyenirányító, azaz 3007 dióda és a 3009, 3011 ellenállások a 3005, 3013, 3015 polárkondenzátorokat töltik, és lényegében leválasztják a váltakozó áramot állandósult üzemmódban. Az egyszerűség kedvéért a 3011 ellenállás és a váltakozó áramú 3020 terhelés közötti összeköttetés részleteit elhagytuk. Az egyenáramú tápforrás alkalmas a folytonos üzemre, azonban nem biztosít teljes hullámú egyenirányítást. A 3013, 3015 polárkondenzátorok állandósult üzembeli kis egyenáramú teljesítményigénye ezt egy nagyon hasznos és gazdaságos kialakítássá teszik. A váltakozó áramú 3003 forrástranszformátor primer oldala és a váltakozó áramú 3001 forrás természetesen nem kap egyenáramot a szekunder oldalról. A félhullámú egyenirányítás miatti, reflektált harmonikusok a váltakozó áramú 3001 forrásnál csak kis nehézséget okoznak, mivel a váltakozó áramú terheléshez képest állandósult üzemben kicsiny az előfeszítésből adódó teljesítményigény. A 30. ábra folytonos üzemre alkalmas egyszerű áramköri megvalósításra ad kitanítást.

Tervezési szempontok

Egy elsődleges tervezési szempontot a polarizált töltéstároló (PÉCS) eszköz technológiájának és konfigurációjának kiválasztása jelenti. Az egyenfeszültségtartományból adódó korlátozásokat részletesen figyelembe kell venni. Például az ipari nikkel-kadmium (Nicad) elektrokémiai akkumulátorok cellánként 1,2 V-os névleges feszültséggel rendelkeznek. A cellák rendre 1,7 V-os és 1,0 V-os cellánkénti kiegyenlítő töltési és végső kisütési feszültséggel működhetnek. A tervezésnél figyelembe vett feszültségtartomány jellemzően 1,05-1,5 V cellánként. Az akkumulátorcellák kiválasztott számának összhangban kell lennie szükség szerint az alkatrész és/vagy a rendszer váltakozó feszültségével és/vagy a rezonáns váltakozó feszültséggel. Az akkumulátorcellák által megengedett váltakozó lüktetőáram használható fel a váltakozó áramú alkalmazáshoz szükséges párhuzamos akkumulátorcellák és/vagy -füzérek számának meghatározására. Ezután egy szabályozott akkumulátortöltő eszközt választunk ki azért, hogy az elektrokémiai akkumulátorokat feltöltött állapotban tartsuk. Mindegyik polarizált villamos töltéstároló eszköz vagy ilyen eszközök kombinációja analóg, az egyenáramú rendszerbeli feszültségeket megtervező lépéseket követel meg, mint az ismert az adott szakterületen jártas szakember számára. Itt az alumínium elektrolitkondenzátorok esetén szükséges tervezési lépések részletes leírását adjuk meg.

Fontos szerepe van a hullámforma-átvitel hűségének, és az kifejezetten javítható azáltal, hogy a kis váltakozó áramú jelű üzemmódban maradunk. A jelen találmány alkalmas arra, hogy tetszőleges mértékben maradjunk ebben az üzemmódban.

A jelen találmánynál az áramköri alkalmazások jellemző korlátozó tervezési paramétere a megengedhető váltakozó lüktetőáram. Mind az állandósult állapotú áramot, mind pedig a tranziens terhelőáramot meg kell vizsgálni. A jelen találmánynál a legtöbb esetben a lüktetőáramot úgy kezelhetjük, hogy az a megengedhető eltolási áram. A számítógépes, hardveres minőségi osztályba tartozó kondenzátorok névleges adatai 120 Hz-en adottak. Egy jellemző számítógépes minőségi osztályba tartozó kondenzátor frekvenciaátvitele, lüktetőárama, névleges értékének csökkenési tényezője 60 Hz-en működtetve 0,8. A jelen találmány bőséges kapacitástartalékot biztosít. így lehetőségünk van arra, hogy az egy adott kondenzátoron átfolyó váltakozó áramot tetszőleges értékre csökkentsük. Ezt úgy érjük el, hogy egyszerűen megfelelően megnöveljük az egymással párhuzamos polárkondenzátor-csoportok számát. Az egymást söntölő kondenzátorok továbbá csökkentik a váltakozó áramú impedanciát, és feszültségszabályozó mechanizmusként használhatóak fel, amikor valós időben szabályozzuk őket.

Áramköri tervezési paramétert jelent a váltakozó áram átbocsátására való képességre vonatkozó megfontolás. Az adott alkalmazás tranziens követelményeit úgy kell tekinteni, mint a jelen találmány sikeres alkalmazásának kulcsát. A jelen találmány esetén az előfeszített polárkondenzátorok méretének kiválasztásánál jelentős szempontot képviselnek a transzformátorbekapcsolásból, valamint a motorindításból származó áramok. Másodlagos, ezzel összefüggő megfontolást képez a kondenzátortelep soros impedanciája. Az l²R veszteségekből adódó hőfejlődés a legfontosabb a kondenzátorok élettartama szempontjából. A túlzott mértékű hőfejlődés károsítja a polárkondenzátorokat és/vagy az egyéb PÉCS eszközöket. Jellemzően nincs szükség arra, hogy az eszköz kapacitását számításba vegyük méretezési paraméterként.

Sok alkalmazás a háromfázisú vagy egyfázisú háromvezetékes rendszerek közé tartozik. Ebből bizonyos mértékben az áttekinthetőség hiánya következik a megfelelő tervezési lépések terén. Áganként egyetlen kondenzátor alkalmazása aránylag tiszta helyzetet teremt, azonban minden egyes ágban egy ellensoros pár vagy elrendezés eltérő eszközök közötti és eszközön belüli feszültségekkel fog rendelkezni. Például a 120/208 V--os rendszerben egy eszközön belüli, ágközi (lég to lég: LL) zárlatra 104 V- jut a két ág soros el19

HU 226 003 Β1 rendezése miatt. Másrészről, egy eszközön belüli zárlatra 208 V- juthat. Egy ág és a nulla közötti zárlatra 120 V~ juthat a jelen találmány esetén. Az alkalmazás sajátosságai, a villamos és tűzrendészet! előírások határozzák meg, hogy a legrosszabb esetre érvényes tervezési paramétereket kell-e alkalmazni. Rezonáns esetben az eszközön belüli zárlat feszültségigénye körülbelül 312 V__eff, ami 442 V nullától csúcsig vett feszültségnek felel meg. Ez legalább 221 V₌ előfeszítő egyenfeszültséget és a kondenzátor 442 V₌-ot meghaladó névleges feszültségét követeli meg, figyelmen kívül hagyva a kondenzátor értékhibáját és a váltakozó áramú rendszer feszültségingadozását.

Megjegyezzük, hogy az áramköri hibavédelem és a túlfeszültség-védelem fontos tervezési paraméter minden alkalmazás esetén. Az alapvető megfontolandó szempontok közé tartoznak a hálózati szimmetrikus és aszimmetrikus zárlati áramok. Megfelelő berendezést kell biztosítani a fogyasztó felé eső zárlatok kiküszöbölésének lehetővé tételére anélkül, hogy szükségtelen károsodást szenvedne a jelen találmány szerinti kialakítás. Erre a feladatra olvadóbiztosítók, megszakítók, kapcsolók, földzárlati áramkör-megszakítók, áramkorlátozó eszközök és szilárdtest eszközök jöhetnek számításba. Az alkalmazás jellegzetességei határozzák meg a védelmi eszközök megfelelő kombinációját. MOV-ok (Metál Oxide Varistor) és más túlfeszültség-levezetők iktathatóak be párhuzamosan a nullával és a földdel a feszültséghullámok és tüskék csökkentésére. Hasonlóan ezek beiktathatóak a jelen találmányt söntölően is. Ezek hasonlóképpen csökkentik az eszköz alkatrészeinek károsodását nagyfeszültségű helyzetekben.

A kétkapu áramkörparaméter-analízis technikák alkalmazhatóak, és a legtöbb kétkapu-összeköttetések megengedhetőek. Ezek az eszközök alkalmazhatóak a jelen találmánynál; ugyanúgy, mint bármely más váltakozó áramú kondenzátoros megvalósításnál, amikor is a jelen találmány váltakozó áramú kapcsait fekete dobozként kezeljük. Megjegyezzük, hogy az ilyen technikák alkalmazása során számos mérnöki közelítő módszer kerül alkalmazásra. Ezek között a mérnöki megközelítések között van az elsőrendű megközelítés, az egyszerűsített modell és a hasonlók.

A bekapcsolási, indító- és zárlati áramok rendkívül kicsi, késő teljesítménytényezőt eredményeznek, amely 50%-os nagyságrendben van. Bizonyos esetekben ezeknek az áramoknak a nagysága csökkenthető lehet soros kondenzátor beiktatásával. A maximális áram fontos tervezési szempontot jelent az áramköranalízis és a vezető kiválasztása terén. A motorindítás, a rotor szinkronizálása, a bekapcsolási áramok, a teljes terhelés melletti áramok és a zárlati áramok időtartamát hasonlóan számításba kell venni a hálózatanalízis és a soros kondenzátor méretezése során. A jelen találmány alkalmas a szekvenciamódszerrel és az egyéb standard hibaszámítási módszerekkel való hibaanalízisre.

A jelen találmány alkalmas arra, hogy párhuzamosan használjuk váltakozó áramú terhelésekkel és/vagy forrásokkal. A váltakozó áramú áramkör olyan rezonánsáram-jelenséget produkál, amelyet részleteztünk a feszültséggel kapcsolatban soros alkalmazásoknál. A váltakozó áramú hálózati alkalmazásoknál a párhuzamos kondenzátorok jellemzően áramkorlátozottak vagy időkorlátozottak ciklikus szabályozás által. A jelen találmány által biztosított nagy kapacitás segítségével javulás érhető el a rendelkezésre álló közműveknél párhuzamos konfiguráció esetén, valamint soros alkalmazásoknál is. Párhuzamos elrendezéseknél a PÉCS eszközök tervezési szempontjai között vannak a váltakozó áramú forrás által biztosított áram 150%-át kitevő váltakozó áramok. A jelen találmány kis váltakozó áramú impedanciája virtuális rövidzárat okozhat, amennyiben az áramkorlátozó módszereket nem alkalmazzák. Áramkorlátozó terhelés, például egy ellenállás lehet az ellensoros PECS-eszköz-elrendezéssel sorosan beiktatható, váltakozó áramú párhuzamos alkalmazásoknál. Ha az ellenállás hasznos munkát végez, az energia nem veszik el.

A rezonancia jól meghatározott és világos jelenség a szakember számára. Ennek a jelenségnek a két alapvető megvalósulását képezi a soros és a párhuzamos rezonancia. Az áramköri rezonancia néha a tervezés tárgya. Más esetekben a rezonancia nem tervezett és káros. A rezonanciát mutató áramkörök a nem rezonáns működés esetéhez képest messze túlzott mértékű áramokat és feszültségeket produkálnak. Jellemzően az áramkör áramkapacitását és/vagy névleges feszültségét több mint 50%-kal megnöveljük, amennyiben rezonáns állapotok várhatóak. A rezonáns rendszerek tervezése során figyelembe kell még venni a hődisszipációra vonatkozó további megfontolásokat a nagy feszültséggel és/vagy áramokkal járó állapotok miatt. Az ilyen esetekben a veszteségi szög (δ) és a mért hőfejlődés fontos tervezési kritériummá válik. Bizonyos alkalmazásoknál az áramkör úgy hangolható, hogy csak kisfeszültségű rendszerállapotban rezonáljon. Ez lehetővé teszi, hogy a soros rezonanciához tartozó feszültségemelés eltolja a kisfeszültségű rendszerállapotot. Analóg kialakítás használható fel az áram kezelésére a párhuzamos vagy hibrid rezonáns kialakítások esetén.

A tranziens hálózati túlfeszültségek és csúcsok figyelembe veendőek a jelen találmány esetén. A villámlás, kapcsolási műveletek vagy hasonló események következtében létrejövő ilyen feszültségemelkedések nagy igénybevételt jelentenek minden berendezés tekintetében. A tekercsek, MOV-ok, lavinadiódák és más túlfeszültség-levezetők bizonyos mértékben használhatóak lehetnek a jelen találmány szerinti áramkörök és más hozzácsatlakoztatott berendezések károsodástól való megvédésében. A jelen találmány bizonyos fokú tranziens védelmet jelent a hozzákapcsolt terhelések számára, annak következtében, hogy a kapacitások ellenállnak a feszültség ugrásszerű megváltozásának. Amennyiben az átviteli időállandó hosszabb, mint az MOV átviteliidő-állandója a föld felé, akkor a terhelés megkímélhető. Az áramkorlátozásra és az áramkörvédelemre vonatkozó szokásos tervezési megszorí20

HU 226 003 Β1 tások ugyancsak alkalmazandóak. Vizsgáljuk meg például a szinuszos hullámforma esetét. A feszültség nullától csúcsig vett nagysága ^2-es szorzóval nagyobb, mint az effektív érték, (gy 120 V~-os forrás esetén a feszültség nullától csúcsig vett tényleges értéke 169,71 V. A 120/208 V~-os háromfázisú esetben az utóbbi szám a fázisok között mérhető vonalfeszültség effektív értéke, és a nulla és a fázis között mérhető feszültségtől Α/3-mas szorzóval különbözik. A fázisok között mérhető ekvivalens, nullától csúcsig vett feszültség így 293,94 V~.

A leghasznosabb váltakozó áramú villamos terhelések késő teljesítménytényezővel rendelkeznek. A jelen találmány stabil siető teljesítménytényezőjű eszközt adhat a közművekhez. Amennyiben rezisztív és/vagy késő teljesítménytényezőjű terheléssel sorba kapcsolásra kerül, akkor javított, egységnyi vagy siető teljesítménytényező hozható létre a váltakozó áramú forrás felől nézve. A kapacitív kapcsolás és/vagy az induktív elemek be- és kikapcsolhatóak a hálózatba, illetve a hálózatból szükség szerint. Ellensoros kapcsolású kondenzátorokból álló telepek különállóan vezérelhetőek, és amennyiben bekapcsolásra kerülnek az áramkörbe, illetve kikapcsolásra abból, akkor a teljes áramkör paraméterei megváltoznak. Végeredményként a teljesítményátvitel megnövelt hatékonyságát, szabályozását és stabilitását kapjuk. Emellett a jelátvitel hűsége és az energiatárolás szükség szerint megnövelhető. Ezek értékes hozadékot jelentenek a közművek számára.

A bekapcsolási áramok jelentős problémát okoznak a villamos távvezeték-hálózat feszültségszabályozásának terén. Soros kondenzátorok képesek javítani a bekapcsolási áramok teljesítménytényezőjét. A javított pillanatnyi teljesítménytényező csökkenti a pillanatnyi áram nagyságára vonatkozó követelményeket a csatlakozóforrás vagy a villamos közmű szempontjából. A megfigyelések szerint a polárkondenzátorok váltakozó áramú impedanciája nő a vezetett áram növekedésével, ami a jelen találmány egy további áramkorlátozó tulajdonságát jelenti. A pillanatnyi áramra vonatkozó csökkent követelmények csökkentik a pillanatnyi teljesítményátvitelt és a szétosztás veszteségét. A csökkent átvitel és szétosztás! veszteségek csökkentik a forrásra vagy a csatlakoztatott közműre vonatkozó követelményeket. így láthatjuk, hogy a kevésbé szigorúvá tett bekapcsolási és indítási követelmények megnövelik a hálózat pillanatnyi teljesítménytartalékát és stabilitását. További áramkorlátozó módszerek feltárásra kerültek és/vagy hivatkoztunk rájuk, és igényeljük azokat.

Az állandósult állapotú feszültségszabályozás a jelen találmány hasonló alkalmazását képezi. A soros kondenzátortelepek feloszthatóak. Ahogy a váltakozó áramú terhelés növekszik, úgy további kondenzátorok kapcsolhatóak be statikus kapcsolók, elektromechanikus kontaktorok vagy más mechanizmusok által. Ezzel a módszerrel a kondenzátortelep soros ellenállása csökken. Hasonlóan, rezonáns alkalmazásoknál kapacitás hozzáadása vagy elvétele jelentős hatással tud lenni a hálózat váltakozó feszültségére. Ezzel a váltakozó feszültségszabályozás a jelen találmány egyik felhasználási területe lehet. Néhány esetben két váltakozó áramú rendszer eltérő egyenáramú előfeszítő állapotokkal rendelkezik. Amennyiben nagyságrendjük közös és fázisuk szinkronizált, akkor a jelen találmány felhasználható az egymáshoz való csatlakoztatásukra. A jelen találmány alternatív elszigetelő, váltakozó áramú csatolómódszert biztosít. Vélhetően sok alkalmazás ered majd ebből a funkcióból.

A jelen eszköz felhasználható folyamatos üzemű egyfázisú segédfázisos motorokban és/vagy kapacitív váltakozó áramú indukciós motorokban. Ezzel mindkét tekercs folyamatosan használható, ha tekercselésük ilyen üzemmódra lett kialakítva. Ez a vektoros árambefolyásolás meghatározza az egyfázisú motor forgásának irányát. Arra is szolgál ez továbbá, hogy kiküszöbölje a 120 Hz-es rezgést (gépzúgást), amely megfigyelhető az egyfázisú motoroknál. A találmánynak ez a megvalósítása lehetővé teszi a lekapcsoló áramkör kihagyását. Alternatív módon a segédfázisos motor kialakítása megőrizhető, amikor is a késő tekercset kikapcsoljuk az üzemből az indítás után. Pontosan szabályozott vektoros áramok átgondolt alkalmazása felhasználható arra, hogy gazdaságosan továbbfejlesszük a háromfázisú villamos energia egyfázisú forrásból való létrehozását.

A jelen találmány gyakorlati megvalósításainál szükség lehet a polárkondenzátorokkal párhuzamosan kisütő-ellenállás vagy hasonló alkalmazására. Ez a kiszolgálószemélyzet részére megnövelt biztonságot nyújt a karbantartási műveletek közben. A kisütő-ellenállások folytonosan üzemben lévő eszközök lehetnek, vagy másképpen akkor kapcsolhatóak be az áramkörbe, amikor az egység tápellátását leválasztjuk vagy szétszereljük. Sok villamos specifikáció kifejezetten megköveteli kisütő-ellenállások használatát. Bár bizonyos fokú megszólalási érzékenység, hatásfok és stabilitás elveszik a kisütő-ellenállások hozzáadása révén, azok nem jelentenek jelentős problémát a jelen találmány teljesítményével kapcsolatban. Az ilyen ellenállások még arra a további célra is szolgálnak, hogy csökkentik a kondenzátorokra jutó váltakozó feszültség és egyenfeszültség ingadozását, amely a kondenzátorok elemértéktűrése és/vagy elemértékhibája miatt jön létre. Megjegyezzük, hogy a kapacitás, az impedancia, a szivárgó áram és a hasonlók változnak a hőmérséklettel, az alkatrészek öregedésével és az egyéb működési körülményekkel. Az ilyen tényezők azokban az esetekben kapnak jelentőséget, ahol több soros és/vagy ellensoros alkatrészcsoportot alkalmazunk.

Azokban az esetekben, ahol soros rezonáns állapotok lépnek fel, kívánatos lehet a kondenzátorok névleges feszültségét és az előfeszítő egyenfeszültség nagyságát megnövelni. A váltakozó áramú hálózatokban fellépő tranziens rezonáns állapotok megkövetelhetik szabályozott (vezérelt) egyenáramú előfeszítő tápforrások alkalmazását olyan alkalmazásoknál, amelyek egyébként szabályozatlan tápforrással kiszolgálhatóak lennének. Egy olyan opcionális, nem szabályozott, lebegő (földfüggetlen) egyenáramú előfeszítéssel

HU 226 003 Β1 rendelkező elrendezés, amely azonban mégis a különböző működési módok számára megfelelő potenciált biztosít, megtárgyalásra került és igényeljük. Soros terhelő-ellenállás és a kondenzátorok belső ellenállása jellemzően csillapít egyes rezonanciajelenségeket. A váltakozó áramú hálózati feltételek között a kondenzátorok specifikációja jellemzően nem igényel ilyen magas névleges feszültségeket. Ez sokkal fontosabb követelmény lehet a tervezés során, amikor is a váltakozó áramú hálózatokban a polárkondenzátorok használata széles körben elterjed.

Mindemellett jelentős problémák merülnek fel, amikor indukciós generátoroknak kell indukciós motorokat energiával ellátniuk. A meddő teljesítményt csak jelentős deficit mellett lehet mágnesezni, A jelen találmány kapacitív reaktancia özönét biztosítja, és ezzel lényegesen javítja az ilyen alkalmazásokat. Mivel az indukciós generátorok lényegesen olcsóbbak, mint a szinkrongenerátorok, ezért nagymértékű gazdasági előnyök várhatóak.

Mind rezonáns, mind nem rezonáns alkalmazások elgondolhatóak (tetszőleges olyan frekvencián, amely a polarizált töltéstároló eszköz önrezonancia-frekvenciája alatt van), továbbá számíthatóak és/vagy mérések végezhetőek azokon. Hasonlóan más, tetszőleges hullám formájú alkalmazások is kiválaszthatóak számítási és/vagy mérési célokra. A következő példában számítógépes, hardveres minőségi osztályú, nagy alumíniumtokozású elektrolitkondenzátorokat nem rezonáns, szinuszos, 60 Hz-es esetben felhasználó alkalmazást tárgyalunk. Ennél a példánál elsőrendű számításokat fogunk végrehajtani.

Gondoljunk el egy egyszerű terheléselosztó alkalmazást, ahol a maximális állandósult állapotú áram 10 A, és a maximális tranziens állapot 90 A. A tranziens állapot időtartamát termikusán jelentősnek tartjuk. A rendszer feszültsége 120 V__eff±10%. A választott külső működési hőmérséklet 45 °C. Egy, a jelen találmány szerinti névleges irányban előfeszített ellensoros polárkondenzátor-párt sorban elrendezünk egyetlen forrással és terheléssel. (Az ellensoros párt a fázisvezetőbe iktatjuk be.) A kapacitásról feltételezzük, hogy a névleges értéktől ±20%-kal tér el. 10%-os tervezési tényezőt fogunk alkalmazni. Az egyszerű elsőrendű számítások során levegőáramlást tételezzünk fel hűtőtönk vagy más hőkapacitással bíró kialakítás használata nélkül, illetve más, a termikus helyzetet javító intézkedés alkalmazása nélkül. A hőmérsékleti és frekvenciakorrekciót, valamint a kondenzátor gyártási tűrését ennél a példánál figyelmen kívül hagyjuk. Hasonlóan a kismértékű jeltorzítás és a megnövelt élettartam érdekében meghatározott feszültségkorlátokat elhanyagoljuk.

Legyen:

V_rms az effektív váltakozó feszültség

V_pp a váltakozó feszültséghullám csúcstól csúcsig vett nagysága

V_p0 a váltakozófeszültség-hullám nullától csúcsig vett nagysága

V_ha|_f a váltakozó feszültség a soros ellensoros pár egyik kondenzátorán

V_surge ^a kondenzátor névleges maximális egyentúlfeszültsége

WVDC a kondenzátor névleges egyenfeszültsége

V_bias ^a kondenzátor előfeszítő egyenfeszültsége

D_fac 10% tervezési tényező

C_fac 20% kapacitásingadozás

Megjegyezzük, hogy:

V_pp=2Vp₀=2V_half=2V_rms^2

Megfigyelhető, hogy a V_bias+V_ba|_f pillanatnyi szuperponált értékének alatta kell maradnia a WVDC-nek. Megjegyezzük még, hogy a V_bias nagyságának egyenlőnek kell lennie vagy meg kell haladnia V_hai_rot, azért, hogy folyamatosan pozitív előfeszítő egyenfeszültség állapotában tartsuk a polárkondenzátort. Megfigyelhető még továbbá, hogy a váltakozó feszültség állandósult üzemű nagysága maximális, amikor az előfeszítő egyenfeszültség 1/2-e a WVDC nagyságának. A váltakozó áramú túlfeszültség nagysága maximális, amennyiben az előfeszítő egyenfeszültség 1/2-e a kondenzátor maximális egyentúlfeszültség-tartományának. így megfigyeltük, hogy V_bias+V_bai_rnak egyenlőnek vagy nagyobbnak kell lennie, mint a rendszer váltakozó feszültségének nagysága. A váltakozó feszültség osztását befolyásolja a kondenzátorok kapacitása tényleges értékének ingadozása. Ezért, ha a kapacitásingadozásra 20% megengedett, és a rendszer feszültségének nagyságában 10% ingadozás megengedett, akkor (V_pp)'D_fac-C_fac=(169,71 -2)-1,10-1,20=448,03 V.

Kapacitásonként ez:

(V_p0)-D_fac-C_fac=(169,71)-1,10-1,20=224,02 V.

A váltakozó feszültség felosztásra kerül a találmány szerinti két ellensoros oldal között. így az eszközválasztás első megközelítésben végrehajtható ez az információ alapján.

A legutóbbi Cornell Dubilier Katalógus a DCMC123T450FG2D típusszámot adja meg. Ennél a kondenzátornál 12 000 pF névleges kapacitásérték, 13,3 mO ESR és 24,0 A maximális névleges váltakozó lüktetőáram van megadva. A WVDC és a V_surge rendre 450 V₌ és 500 V₌. Ebben az esetben a V_bias-t WVDC/2-re vagy 225 V₌-ra fogjuk választani. Ez megfelel a névleges szuperponált feszültségnek:

V_ha|_f+WVDC/2=449,02 V.

összesen nyolc (oldalanként négy) kondenzátort választva, azok 96 A névleges áramerősséget biztosítanak.

Az eszköz teljes névleges kapacitása 12 000-4/2=24 000 pF. A névleges ESR 6,65 mQ, a kondenzátor impedanciája 12 mQ nagyságrendjében van, és a terhelőimpedancia rendre 1,33 Ω és 12,0 Ω tranziens, illetve állandósult állapotú feltételek esetén. Állandósult üzemben a váltakozó feszültség esése a kondenzátorcsoporton 0,12 V nagyságrendjében van, és az esés az egyes kapacitív oldalakon 1,1 V a sokkal szigorúbb tranziens állapotban. Ennél a példánál láthatjuk, hogy a rezonáns és zárlati állapot kivételével a kondenzátor névleges feszültsége sokkal nagyobb a szükségesnél. A kisebb feszültségű kondenzátorok alkalmazásával járó előnyök a méret, a tömeg, a kapacitás és a költség terén jelentkeznek. A hátrányokat az

HU 226 003 Β1 jelenti, hogy az eszköz tönkremegy hiba, zárlat vagy rezonáns állapot esetén. Mint mindig, ebben a helyzetben az alkalmazás gazdaságossága és a biztonsági meggondolások hozzák meg általában a döntést. Ez az eszköz gyors olvadóbiztosítók, túlfeszültség-levezetők, kisütő-ellenállások, mérő- és javítókondenzátorok felhasználásával konstruálható meg robusztusabb kialakítás létrehozása érdekében.

A műszerészeknek, technikusoknak nagyfokú óvatosságot kell tanúsítaniuk az itt bemutatott tervezési szabályoknak megfelelően konstruált áramkörök kezelése során. A villamos iparban legszélesebb körben elterjedt azon gyakorlat, miszerint az eszközöket kizárják a hálózatból, leválasztják arról, nem elegendő a biztonsághoz. A nagy villamos kondenzátorok, amelyeket a jelen találmány szerint alkalmazunk, sok napig villamosán feltöltött állapotban maradnak, hacsak nem megfelelő kisütő-ellenállásokkal vagy hasonlókkal vannak ellátva. Az így jelen lévő nagyfeszültségű állapot valóban életveszélyes helyzetet teremt. Különösen nagyfokú óvatosság ajánlható így mindenkinek, aki a jelen találmány szerinti feltöltött eszközöket kezeli. A szakterületen nem jártas személyeknek az áramkörökkel és az áramköri elemekkel való mindennemű érintkezést kerülniük kell. Például ha egy forgótekercses műszert párhuzamosan kapcsolunk egy polárkondenzátorral, az rövidre zárhatja az előfeszítő egyenfeszültséget, valamint a váltakozó áramú forrást is. Ez teljes mértékben megszakítja az eljárást és leégeti a műszert. Ez a kondenzátor fordított irányú előfeszítését is okozhatja az azt kísérő rövidzárral és az azt követő robbanással. Az ilyen áramkörök tervezésében járatlanoknak különös óvatossággal kell eljárniuk áramköri elemek hozzáadásakor. Egy polárkondenzátort söntölően beiktatott tekercs vagy kis ellenállás megduplázza a fenti mérési hiba eredményét. Ebből az okból a normáleljárás az kell hogy legyen, hogy a polárkondenzátor-csoportot egy egységként kezeljük.

A PÉCS eszközök önrezonancia-jelensége a föld felé söntölhető megfelelő RFI-szűrővel, vagy csillapítható, amennyiben fellép.

Az itt tárgyalt, PÉCS eszközt tartalmazó áramkörök frekvenciaátvitele hasznosan kiegészíthet bizonyos változtatható frekvenciájú eszközöket. Az áramkör effektív kapacitásának csökkenése növekvő frekvencia mellett részlegesen eltolja az impedancia esését a növekvő frekvenciával. Például egy változtatható sebességű meghajtáson belül az energiaátvitel hatásfoka javítható, miközben kisfrekvenciás áramkorlátozó hatást is elérünk. így a meghajtás jobb teljesítménytényezővel működhet kiterjedtebb frekvenciatartományban.

Teljes hullámú egyenirányító konstruálható azáltal, hogy egyetlen PÉCS eszközt csatlakoztatunk egy váltakozó áramú tápforrás minden egyes kapcsához, úgy, mintha ellensoros elrendezést alakítanánk ki. A középső csomópontot ezután szétválasztjuk. Egy egyenirányító hidat és egyenáramú kimenőáramkör-részt csatlakoztatunk ezután a PÉCS eszközök szabad végéhez, oda, ahol az egyenáramú csatlakozó-csomópont volt. Az egyenáramú kimenetet ezután lebegő (földfüggetlen) egyenáramú alkalmazásoknál használjuk. Az egyenáramú kimenet feszültségleosztott részét visszavezetjük a PÉCS eszközökhöz előfeszítés céljára. Ez a kialakítás megszünteti a szigetelőtranszformátorok szükségességét akkumulátortöltők vagy egyenáramú tápforrások tápellátása esetén. Emellett az egyenirányító teljesítménytényezője kedvezőbb, összehasonlítva a szigetelőtranszformátor által táplált eszközök késő teljesítménytényezőjével. Ez az áramkör egyfázisú és többfázisú alkalmazások esetén is megkonstruálható. Más, hasonló energiaátalakító elrendezéseket is bemutattunk.

Olyan alkalmazások is léteznek, amelyek kihasználják a diszkrét áramköri elemek kapocsjelleggörbéit. Feszültségosztó van jelen és megfelelően tervezett szűrők lehetnek alkalmazhatóak. A középső csomóponthoz csatlakoztatott felüláteresztő, aluláteresztő, sáváteresztő és leválasztószűrők alkalmazása csak különlegesen nagy óvatosság és személyi védelem mellett kísérelhető meg. Feltételezzük, hogy az olyan áramkör-tervezési szempontok, mint például többek között a mágneses telítettség, a rezonancia, a Bodediagramok, a Nyquist-diagramok és a hasonlók jól ismertek az adott szakterületen jártas szakember számára.

A fenti iránymutatás mentén sok áramköri megvalósítás alkalmas a kondenzátorok megfelelő egyenáramúlag előfeszített állapotának létrehozására és fenntartására. Az egyenáram bármilyen alkalmas elrendezésből kinyerhető, ideértve mind a szabályozott, mind a szabályozatlan tápforrásokat. Ügyelni kell arra, hogy ne alakítsunk ki földhurkokat, és hogy ne feszítsük elő a váltakozó áramú forrást; ez jellemzően úgy érhető el, hogy villamos elszigetelést alkalmazunk transzformátor segítségével, földeletlen szekunder oldallal (lebegő egyenáramú tápforrással). Emellett telepek, akkumulátorok használhatóak fel a rendszerben a megbízhatóság növelésére. A telepes, akkumulátoros tápok redundáns tápforrásként szolgálnak egy adott, megtervezett időtartam erejéig. Egy kicsiny elektrokémiai telep, akkumulátor sok napon át kielégítő aktív egyenáramú előfeszítő forrásként szolgál, mivel a polárkondenzátorokban a töltés csökkenése lassú. A telep, akkumulátor technológiájának kiválasztása alkalmazásspecifikus. A számításba vett tényezők között van az ár, a környezeti hőmérséklet, a szeizmikus feltételek, a váltakozó áramú energiaellátás megbízhatósága, a szellőzés, a várható élettartam és a hasonlók, amelyek a telep, akkumulátor kiválasztását befolyásolják. A telep, akkumulátor maximális feltöltése melletti feszültségének és végső kisütési feszültségének vagy az egyenáramú rendszer kialakításának biztosítania kell, hogy a polárkondenzátor kívül legyen a csúcshatárolás tartományán.

A legnagyobb előfeszítőegyenfeszültség-szintekre rezonancia, hiba, zárlat, motorindítás, transzformátorbekapcsolás, kapcsolási műveletek, a rendszerből eredő feszültségtüskék és hasonló helyzetek esetén van szükség. Kisebb előfeszítő feszültség alkalmazható más működési feltételek között a kondenzátor élettartamának meghosszabbítására. Ez a feszültségszabá23

HU 226 003 Β1 lyozás automatikus lehet megfelelő visszacsatoló rendszer segítségével. További áramköri elemek, mint például kisütő-ellenállások, terhelő-ellenállások, harmonikusszűrők, túlfeszültség-levezetők, bipoláris javítókondenzátorok, túláramvédők, földzárlatvédők, kapcsolómechanizmusok, diagnosztikai eszközök és hasonlók szolgálhatnak szükség szerint kiegészítésképpen villamos biztonsági meggondolások és az adott alkalmazás miatt. További megvalósítások magukban foglalhatnak kontaktorokat, egyenáramú előtöltőket, lágyan indító mechanizmusokat és hasonlókat. Az ilyen természetű változtatások és adaptációk nem jelentenek alapvető eltérést az itt bemutatott módszerektől.

Számos különböző módszer létezik a jelen találmány megvalósítására. A két legszélesebb területet az előfeszítő források és a váltakozó áram-egyenáram csatolófelületek jelentik. Ezeket teljes terjedelmükben a bejelentésbe foglaltnak tekintjük. A jelen találmány gyártása és megvalósítása során várhatóan különféle takarékossági rendszabályok kerülnek alkalmazásra. Például a fentiekben a rajzokon diszkrét diódákat mutattunk be. Az egyenirányító hidak és a közös katódú kettős diódák két ilyen gyakori kombinációt jelentenek, az ilyen eszközök csökkentik a diszkrét alkatrészek számát, és így a gyártási költségeket. A többpólusú kondenzátorok egy másik módot jelentenek az összeszereléshez szükséges csatlakoztatási lépések számának csökkentésére. A Wheatstone-híd hasonló rezisztív kombinációt jelent. Valójában a mikroáramköri kialakítások gazdaságosságát a diszkrét komponensek számának lényeges csökkentése okozza. Az ilyen munkakímélő megoldásokat kifejezetten a jelen bejelentésbe foglaltnak tekintjük. Emellett kifejezésre juttatjuk továbbá, hogy a kondenzátorok hűtésére vonatkozó különféle stratégiák és érintésvédelmi rendszerek kerülnek alkalmazásra a jelen találmány egyes kiviteli alakjainál. Az ilyen hőmérséklet-szabályozó és villamos elszigetelő-módszerek és kialakítások kifejezetten a jelen bejelentésbe foglaltnak tekintendőek.

Mindezek mellett néhány alkalmazásnál az explicit csatolófelületeket a leggazdaságosabban megadtuk, míg más alkalmazások létező külső áramköri topológiákat fognak hasznosítani. Az áramerősség, a feszültség és/vagy frekvenciaátvitel szempontjából az összes lehetséges eszköz a jelen találmányhoz tartozónak tekintendő. Hasonlóan, az összes alkalmas polarizált villamos töltéstároló eszköz alkalmazását a jelen bejelentés magában foglalja. Ez a találmány további egyedi formákban megvalósítható anélkül, hogy eltérnénk annak alapgondolatától vagy lényegi jellemzőitől. Fontos megjegyeznünk, hogy a fenti kiviteli alakok mindegyikénél az alkatrészek nagysága fel- vagy leskálázható. A reprezentatív áramköri kialakításokat és azok előállítási eljárásait felvázoltuk. A leggazdaságosabb megvalósítás változhat az adott alkalmazás jellemzőinek megfelelően, ezen jellemzők között van több más között a rendszer feszültsége, az állandósult állapotú áramigény, a tranziens áramigény, a rezonancia valószínűsége, a kiválasztott kondenzátortípus jellemzői, a kiválasztott előfeszítő tápforrás, a környezet, a redundanciára vonatkozó követelmények, a külső hibákhoz, zárlatokhoz kapcsolódó szempontok, a belső hibákhoz, zárlatokhoz kapcsolódó szempontok és a hasonlók.

A találmány további tárgyai, előnyei és új jellemzői megadásra kerültek vagy a jelen leírás áttanulmányozása után nyilvánvalóak a szakember számára, vagy a találmány gyakorlati alkalmazása közben megismerhetőek. A találmány tárgya és előnyei megvalósíthatóak és elérhetőek az itt kifejezetten kinyilvánított vagy utalásként megadott jellemzők és azok kombinációi segítségével, vagy azok ismertek a szakember számára. A találmány itt leírt kiviteli alakjai illusztratív és nem korlátozó céllal kerültek megadásra. A szakember ezen kiviteli alakokkal kapcsolatban különböző változtatásokat, módosításokat, kiegészítéseket tehet anélkül, hogy kikerülne az igénypontok által meghatározott oltalmi körből. Minden olyan változtatás, amely az igénypontokban megadott vagy az itt feltárt jellemzőkkel egyenértékű megoldást jelent, a találmányhoz tartozónak tekintendő. A szakember számára a váltakozó áramú hálózatokban a kondenzátoroknak sok folytonos és/vagy tranziens felhasználása és/vagy alkalmazása ismeretes, ezek között van több más mellett: a rezonancia, a kommutáció, a túlszabályozás-gátlás, a ferrorezonancia, túlfeszültség-védelem, a kompenzáció, az energiatárolás, a zárlatvédelem, a feszültségszabályozás, az áramkorlátozás, a vezérlőjel-átvitel és a hasonlók. Ezen túlmenően az igénypontokat és a leírást úgy kell értelmezni, hogy az minden olyan alkalmazásra, változtatásra és módosításra kiterjed, amely a találmány alapgondolatához tartozik, és az igénypontok által meghatározott oltalmi körbe esik.

Egyes kifejezések értelmezése

Az „ellensoros” kifejezés két vagy több, olyan PÉCS eszközre vonatkozik, amelyek az anódjaiknál és/vagy a katódjaiknál egymáshoz vannak csatolva. Azaz az ellensoros PÉCS eszközök egyenáramú csatlakozó-csomóponttal rendelkeznek az anódjuknál, a katódjuknál vagy mind az anódjuknál, mind a katódjuknál. Ezt széleskörűen kell értelmezni, és nem szabad kizárni például a nagyszámú alkatrészből álló többszörös konfigurációkat, mint amelyeknél például több PÉCS eszköz anódja (vagy katódja) van lényegében egymáshoz csatlakoztatva egy egyenáramú csatlakozó-csomópontnál áramosztó kialakításoknál. Például öt olyan PÉCS eszköznél, amelyek csillagelrendezésben az anódjuknál egymáshoz vannak csatlakoztatva, mindegyik ellensoros elrendezésben van a többivel. Megjegyezzük, hogy egy többfázisú, váltakozó áramú rendszer különböző ágaiban lévő PÉCS eszközök ugyancsak ellensoros elrendezésben lehetnek egymással. Hasonlóan, amennyiben egy PÉCS eszközt ellensoros elrendezés részeként azonosítunk, akkor bármelyik adott eszköz valójában több, egymással párhuzamos eszközt foglalhat magában, például az amperszám növelésére. Emellett több soros elrendezésű PÉCS eszköz egyesíthető ellensoros módon, annak érdekében, hogy nagyobb legyen az effektív névleges váltakozó feszültségük. Hasonlóan, több ellensoros

HU 226 003 Β1

PECS-eszköz-pár maga soros formában egymáshoz csatlakoztatható a névleges effektív feszültség megnövelésére. Végül megjegyezzük, hogy a váltakozó áramú rendszer komponensei (mint például a váltakozó áramú források vagy terhelések) valójában beiktathatóak egy egyenáramú csatlakozó-csomópontnál ellensoros kapcsolású eszközök közé.

A „váltakozó áramú” és „váltakozó áramú forrás”, valamint „váltakozó áram és „váltakozó feszültség” kifejezéseket széles körű értelemben használjuk. Ezek a kifejezések magukban foglalják a rögzített frekvenciájú, a változó frekvenciájú, a rögzített amplitúdójú, a változó amplitúdójú, a frekvenciamodulált, az amplitúdómodulált és/vagy az impulzusszélesség-modulált váltakozó áramot. Az egyéb jelek és/vagy kommunikációs technikák, többek között az oldalsávok és a szuperpozíció használata, akárcsak az egyéb lineáris, nemlineáris, analóg vagy digitális jelek és a hasonlók kifejezetten ideértendők. A váltakozó áramú források harmonikus-összetevőket tartalmazhatnak. A felsorolt kifejezések időben változó jelekre utalnak. Ezek a jelek adatokat és/vagy teljesítményt hordozhatnak. Az olyan hibrid váltakozó áramú források, amelyek többféle módszer révén és/vagy többféle módon változnak, hasonlóan ideértendők. Egyetlen váltakozó áramú forrásra való utalás sem értelmezendő úgy, hogy kizárja több váltakozó áramú forrás jelenlétét.

A „váltakozó áramú leválasztóeszköz” kifejezés magában foglal bármilyen olyan eszközt, módszert, kialakítást vagy technikát, amely aránylag nagy váltakozó áramú impedanciát biztosít a hozzá tartozó ellensoros PÉCS eszközhöz képest, és ugyanakkor kialakítható úgy, hogy egyenáramú áramutat biztosítson az ilyen PÉCS eszköz előfeszítésére. A váltakozó áramú leválasztóeszközök magukban foglalhatják például az ellenállásokat, tekercseket, egyenirányítókat, villamos kapcsolókat és hasonlókat, de nem korlátozódnak azokra.

A „folytonos és állandósult üzem” kifejezés a jelen leírásban használva nem értelmezendő úgy, hogy az a tranziens alkalmazásokra - mint például az indítás és hasonlók - való alkalmatlanságot jelezne.

Az „egyenáramú”, „egyenáramú villamosság” és „egyenáram”, valamint „egyenfeszültség” kifejezés bármilyen olyan technológiát, kialakítást, állapotot, fizikai állapotot vagy eszközt jelölhet, amely egyirányú vagy lényegében egyirányú fluxust, villamos eltolást, átvitelt és/vagy egy vagy több villamos töltéshordozó áramot létrehoz, okoz, abban közreműködik, azt támogatja vagy annak kedvez; a villamos töltéshordozók között vannak az elektronok, az ionok és a lyukak, de a töltéshordozók nem korlátozódnak ezekre. Ezt nem szabad úgy értelmezni, hogy kizárja ellentétesen töltött részecskék kétirányú mozgását. Az egyenfeszültség széleskörűen értelmezett módon olyan állandósult állapotú feszültségre utal, amely lényegében nem változik az időben.

Az „egyenáramú forrás”, „egyenfeszültség-forrás” vagy „egyenáramú tápforrás” kifejezéseket széleskörűen értelmezve használjuk a leírásban. Ezek a kifejezések általában lefedik és magukban foglalják az összes olyan eljárást és eszközt, amelyek egyenáramú villamosság létrehozása érdekében generálásra, létrehozásra vagy a váltakozó áram egyenirányítására használtak, vagy hasznukat lehet venni ahhoz. Az egyenáramú tápforrások kifejezetten magukban foglalják az egyenáramú generátorokat, elektrokémiai telepeket, akkumulátorokat, napelemeket, egyenirányítókat, üzemanyagcellákat, egyenáramú kvantumeszközöket, bizonyos csöves eszközöket és a hasonlókat, de nem korlátozódnak ezekre. Magukba foglalják a szabályozott, szabályozatlan, szűrt és szüretien típusokat. Az egyenáramú források kifejezetten magukban foglalják a villamosán el nem szigetelt források, autotranszformátorok, szigetelőtranszformátorok és ferrorezonanciás transzformátorok által táplált egyenirányítókat, de nem korlátozódnak azokra. Az egyenáram-egyenáram tápegységek, kapcsolóüzemű egyenáramú tápegységek, impulzustöltők és hasonlók hasonlóképpen ideértendők. Az egyes számban használt kifejezés nem értelmezendő úgy, hogy kizárja több és/vagy redundáns egyenáramú források párhuzamos, soros és/vagy ellensoros elrendezését. Egyfázisú és többfázisú egyenáramú források és/vagy töltők is ideértendők. Hasonlóképpen ideértendő az egyenáramú előfeszítő szint valós idejű állítására való lehetőség is. „Diódás feszültségejtő eszközök” és pontosan szabályozott, lebegő (földfüggetlen) egyenfeszültség-források használata működési és tervezési előnyökkel járhat, különösen azokban az esetekben, ahol elektrokémiai telepeket, akkumulátorokat alkalmazunk a tápforrás tartalékaként, vagy ahol ellensoros PÉCS eszközöket alkalmazunk.

Az „egyenáramú előfeszítő forrás” kifejezést széles körű értelemben használjuk. Ez a kifejezés általában lefedi és magában foglalja az összes olyan módszert, kialakítást és/vagy eszközt, amelyet arra használunk, vagy hasznos lehet ahhoz, hogy egyenfeszültséget és egyenáramot állítsunk elő és osszunk szét PÉCS eszközöknek, miközben korlátozzuk vagy meggátoljuk váltakozó áram folyását és/vagy leválasztjuk a váltakozó áramot. Az egyenáramú előfeszítő forrás kifejezés magában foglalja azt az elrendezést, ahol legalább egy egyenfeszültség-forrás lényegében sorosan kapcsolódik legalább egy váltakozó áramot leválasztó eszközzel, de nem korlátozódik arra. A jelen találmánynál egy vagy több egyenáramú előfeszítő forrás van csatlakoztatva PÉCS eszközökhöz abból a célból, hogy névleges irányú előfeszítő egyenfeszültséget létesítsen(ek) és tartson (tartsanak) fenn azon. Az egyenáramú előfeszítő forrás megakadályozza, hogy a váltakozó áramú forrás a névleges irányhoz képest ellentétes irányban előfeszítse, vagy névleges irányban túlzott mértékben feszítse elő a csatlakoztatott PÉCS eszközt. Egyetlen egyenfeszültség-forrás kialakítható úgy, hogy több PÉCS eszköz számára egyenáramú előfeszítő forrásként szolgáljon azáltal, hogy megfelelően csatlakoztatunk egyenáramot vezető, váltakozó áramot leválasztó eszközöket. Hasonlóan, több egyenfeszültség-forrás és/vagy egyenáramú előfeszítő forrás elrendezhető

HU 226 003 Β1 úgy, hogy redundáns előfeszítő feszültségforrást képezzenek ellensoros PÉCS eszközök számára valamely váltakozó áramú alkalmazásnál.

Az „egyenáramú csatlakozó-csomópont” kifejezésnek kettő vagy több ellensoros PÉCS eszközből álló kialakításban egy olyan csomópont felel meg, ahol az eszközök azonos polaritású csomópontjai egymáshoz csatlakoznak. Meg kell jegyeznünk, hogy az egyenáramú csatlakozó-csomópontok egy vagy több váltakozó áramú eszközt (mint például tekercseket) foglalhatnak magukba úgy, hogy a váltakozó áramú eszközön elhanyagolható egyenfeszültség esik. Azaz lényegében nincs egyenfeszültség-külőnbség az egyenáramú csatlakozó-csomóponton belül (természetesen a váltakozó áramú eszköz jelenléte nem szükségszerű az egyenáramú csatlakozó-csomóponton belül). Hasonlóan egyenáramú előfeszítő áramkör, mérőműszerek, jelzőeszközök, vészjelzők és hasonló eszközök lehetnek csatlakoztatva az egyenáramú csatlakozó-csomóponthoz.

Az „villamos elszigetelés vagy „villamos leválasztás” kifejezést széles jelentéstartalommal használjuk. Ezek a kifejezések általában magukban foglalják a szigetelőtranszformátorokat, a ferrorezonanciás transzformátorokat és a különállóan kialakított invertált és/vagy generált villamos tápforrásokat váltakozó áram esetén, de nem korlátozódnak azokra. Az egyenáramú elszigetelést kondenzátorok használatával valósíthatjuk meg. A villamos elszigetelés kifejezés magában foglalja az olyan egyenáramú tápforrásokat, amelyek különállóan kerülnek előállításra, egyenirányításra vagy generálásra. A villamos elszigetelést úgy értelmezzük, hogy az magával hozza annak a lehetőségét, hogy ne legyen szükség egy rögzített földreferenciára, lehetőség legyen vagy közös nullát, földet és referenciafeszültséget választani, vagy pedig eltérő nullát, földet és referenciafeszültséget. A választás az adott egység csatlakoztatásakor vagy működtető csatlakoztatásakor következik be, és nem szükségszerűen következik a kialakításból, a konstrukcióból, az anyagokból vagy a tápforrások jellemzőiből.

A „polarizált villamos töltéstároló („PÉCS) eszköz kifejezést széles körű értelemben használjuk. Ez a kifejezés általában lefed bármilyen megfelelő polarizált villamos töltéstároló eszközt és/vagy készüléket, amelyek között vannak az elektrolitkondenzátorok, az elektrokémiai telepek, akkumulátorok, egyes elektroncsöves eszközök, félvezető kapacitív eszközök, napelemek, üzemanyagcellák, kvantum töltéstároló eszközök és hasonlók, de nem korlátozódnak azokra. A jelen leírásban használva a kifejezést, a polarizált villamos töltéstároló eszköz bármilyen olyan technológiát vagy eszközt jelölhet, amely töltés statikus szétválasztását, előnyben részesített töltéstárolási polaritást, valamint villamos áram vezetésére, eltolására és/vagy átvitelére való alkalmasságot támogat. Ennek a dokumentumnak számos helyén - mind a leírásban, mint a rajzon - polárkondenzátorokat használunk a jelen találmány különböző vonatkozásainak demonstrálására. Mindazonáltal, vegyük észre, hogy bármilyen alkalmas PÉCS eszköz használható lehet a bemutatott polárkondenzátorok helyett vagy azokkal együttműködésben. Azaz a hivatkozott vagy leírt PECS-technológiák egyikét sem áll szándékunkban kizárni.

Az „egyenirányító kifejezést széles körű értelemben használjuk. Bármilyen aktív vagy passzív eszköz vagy készülék, amely villamos töltéshordozó egyirányú áramlásának kedvez, vagy úgy van kialakítva, hogy annak kedvezzen, egyenirányítónak tartandó. Az ellentétesen töltött részecskék kétirányú áramlása kifejezetten beletartozik az egyenirányító definíciójába. Az egyenirányító fogalmába beletartoznak az egy vagy több diódából álló egységek, tranzisztorok, szilíciumos egyenirányítók (Silicon Controlled Rectifier: SCR; négyrétegű kapcsolódióda), lezáró SCR-ek, tirisztorok, IGBT-k, FET-ek, kommutátorgyűrűk, bizonyos csöves eszközök és a hasonlók, de nem korlátozódik ezekre. Az egyenirányítóáramkör-konfigurációk magukban foglalják a félhullámú, a teljes hullámú, a megosztott hullámú és a többfázisú egyenirányítókat. Az egyenirányítási impulzusok fázisban el lehetnek tolva úgy, hogy szembekerüljenek egymással, illeszkedjenek egymáshoz, vagy eltoltak legyenek akár a váltakozó áram, akár a váltakozó feszültség hullámformáját tekintve az egyfázisú vagy a többfázisú esetben. Ez - néhány megszokott módszert megemlítve - a szigetelőtranszformátor tekercsvégeinek megcserélésével, fázistoló tekercselési technikákkal, l/O késés segítségével vagy elektronikusan érhető el.

Az „egyenáramúlag névleges irányban kellőképpen való előfeszítés olyan módszerre, eszközre és/vagy készülékre utal, amelyet azért vázoltunk fel, vagy azért utaltunk rá, hogy a PÉCS eszközön olyan előfeszítő egyenfeszültséget tartsunk fenn, amely megakadályozza, hogy a váltakozó áramú jel káros módon, fordított irányban előfeszítse. Az előfeszítő egyenfeszültség az állandósult állapotban bármilyen tetszőlegesen megválasztott mértéknek megfelelően rögzíthető. Ez ellentétben van a technika állása szerinti oszcilláló előfeszítőelrendezésekkel, amelyek jellemzően egy névleges irányú és egy fordított irányú előfeszítő egyenfeszültség között változnak jellemzően a periódusidőnél rövidebb idő alatt, és/vagy a váltakozó áramú jel torzulását okozzák azért, mert a jel nagysága túlzott az előfeszítő egyenfeszültség nagyságához képest. Az egyenáramú előfeszítéssel kapcsolatos szempontok közé tartozik az, hogy a működés a PÉCS eszközre vonatkozó névleges irányú feszültségkorlátok között legyen. Hasonlóan figyelemmel kell lenni arra az előfeszítéshez kapcsolódó feltételre is, hogy az előfeszítő egyenfeszültség nagyságának minden egyes PÉCS eszköz esetén lényegében meg kell haladnia a ráadott váltakozó jel nagyságát.

A „kapcsoló” és/vagy „villamos kapcsoló kifejezés olyan módszerre, eszközre és/vagy készülékre vonatkozik, amelynek segítségével villamos áram bekapcsolható vagy kikapcsolható. A kapcsolók közé tartoznak a mechanikus, vezetőket érintkeztető kialakítások, az elektromechanikus eszközök, a félvezető eszközök, a relék, a folyadékérintkezős eszközök, mint például a higanykapcsolók, a molekuláris kapcsolók, az ionizá26

HU 226 003 Β1 ciós eszközök, a csövek, az ívoltók, a kapuk, a kvantumeszközök és a hasonlók. Emellett a dimerként és/vagy áramlásszabályozóként használható differenciális eszközök, mint például a reosztátok és a potenciométerek, valamint a ki-be kapcsoló eszközök és a hasonlók is idetartoznak. Bármely halmazállapot és/vagy halmazállapot-változás, amely arra használható, hogy szabályozható legyen a villamos áramlás, fluxus, áram, vezetés, eltolás és a hasonlók, szintén a kapcsoló fogalomkörébe tartozik. Hasonlóan a különféle technológiákkal megvalósított kapcsolókhoz tartozó érzékelők, aktuátorok, szabályozók, relék, áramköri lemezek, csípek és hasonlók idetartoznak. A villamos kapcsoló és a kapcsoló kifejezéseket ebben a dokumentumban széles körű jelentéstartalommal kell értelmezni. Az itt bemutatott eszközök és módszerek illusztratív és nem pedig korlátozó jellegűek.

Az „egyenáramot leválasztó eszköz kifejezés magában foglal minden olyan eszközt, módszert, kialakítást, készüléket és/vagy technikát, amely aránylag nagy egyenáramú ellenállást biztosít, és/vagy az egyenáram folyását aránylag nagymértékben akadályozza. Az egyenáramot leválasztó eszközök között vannak például a polárkondenzátorok, a bipoláris kondenzátorok, az elektrokémiai telepek, akkumulátorok, az egyéb PÉCS eszközök, az ellenállások, az egyenirányítók és a hasonlók, de nem korlátozódnak ezekre. Hasonlóan, egy szlgetelőtranszformátor is egyenáramot leválasztó eszközként szolgál, mivel az egyenáram mágnesesen nem csatolódik át rajta. Megjegyezzük, hogy az egyenirányító hidak nagyobb fokú egyenáram-leválasztást biztosítanak, mint amit egyetlen dióda vagy egy félhullámú híd biztosít.

A „hőmérséklet-szabályozás” kifejezés a PÉCS eszközök hőmérsékletének természetes vagy művi úton történő szabályozását jelenti arra irányulóan, hogy az eszköz felületi és/vagy maghőmérsékletét befolyásoljuk. A hőmérséklet-szabályozás jellemző módszerei között vannak a vízfürdők, olajfürdők, fűtőközegek, hűtőtönkkel ellátott cirkulálórendszerek és a fűtőelemek és hőcserélők használata. A hőszivattyúk, szilárdtest hűtők és hasonló módszerek alkalmasak az eszköz hőmérsékletének fenntartására és/vagy megváltoztatására.

A „tranziens kifejezés használatával nem áll szándékunkban az állandósult állapotú vagy folytonos alkalmazásokra való alkalmatlanságot jelezni.

Claims (63)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Polarizált villamos töltéstároló készülék váltakozó áramú hálózatban való működésre, amely váltakozó áramú forrással (605, 652, 772, 805, 905,1005) és legalább egy, a váltakozó áramú forráshoz (605, 652, 772, 805, 905, 1005) csatolt, váltakozó áramú jelet fogadó terheléssel (620, 670, 790, 940, 1031) rendelkezik, és a polarizált villamos töltéstároló készülék tartalmaz:

   legalább első és második, egymással ellensoros elrendezésben lévő polarizált villamos töltéstároló eszközt, legalább egy, az első és a második polarizált villamos töltéstároló eszközökhöz csatolt egyenáramú forrást (774, 786, 818, 926, 1013, 1027), azzal jellemezve, hogy az ellensoros polarizált villamos töltéstároló eszközök a váltakozó áramú hálózathoz funkcionálisan való csatlakoztatásra alkalmasan vannak kiképezve, és a váltakozó áramú jelnek ki vannak téve, és az első és a második polarizált villamos töltéstároló eszközökhöz a legalább egy egyenáramú forrás (774, 786, 818, 926, 1013, 1027) az eszközöknek a váltakozó áramú jel általi károsító fordított irányú előfeszítésének megakadályozására az eszközöket egyenáramúlag névleges irányban elégséges mértékben előfeszítően van csatolva.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a legalább egy egyenáramú forrás (774, 786, 818, 926,1013,1027) úgy van az első és második eszközökhöz funkcionálisan csatolva, hogy a legalább egy egyenáramú forráson (774, 786, 818, 926,1013,1027) legfeljebb elhanyagolható mértékben van a váltakozó áramú jel keresztülvezetve.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az ellensoros polarizált villamos töltéstároló eszközelrendezés a váltakozó áramú terheléssel (620, 670, 790, 940, 1031) való, lényegében söntölőcsatlakozásra alkalmasan van kiképezve.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az ellensoros polarizált villamos töltéstároló eszközelrendezés a váltakozó áramú forrás (605, 652, 772, 805, 905, 1005) és a váltakozó áramú terhelés (620, 670, 790, 940, 1031) közötti, lényegében soros csatlakozásra alkalmasan van kiképezve.
5. 5. Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a legalább egy egyenáramú forrás legalább egy kimeneti kapcsa a legalább egy váltakozó áramú forrástól való villamos elszigetelésre alkalmasan van kiképezve.
6. 6. Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a legalább egy egyenáramú forrás földeletlen.
7. 7. Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a legalább egy egyenáramú forrás legalább egy kimeneti kapcsa a váltakozó áramú rendszer földjéhez való funkcionális csatlakozásra alkalmasan van kiképezve.
8. 8. Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az első és második polarizált villamos töltéstároló eszközök egymáshoz képest szimmetrikusan vannak egyenáramúlag előfeszítve.
9. 9. Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az első és második polarizált villamos töltéstároló eszközök egy egyenáramú csatlakozó-csomópontnál vannak egymáshoz csatlakoztatva, továbbá a készülék legalább egy, az egyenáramú csatlakozócsomópont és egy egyenáramú referencia-csomópont közé csatlakoztatott, váltakozó áramot leválasztó eszközt foglal magában.
10. 10. A 9. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a legalább egy váltakozó áramot leválasztó eszköz a váltakozó áramú jel leválasztására az első és

    HU 226 003 Β1 második polarizált villamos töltéstároló eszközökhöz képest olyan elegendően nagy impedanciájú ellenállást (1017) tartalmaz, hogy a váltakozó áramú jel lényegében a polarizált villamos töltéstároló eszközökön halad keresztül.
11. 11. A 9. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az első és második polarizált villamos töltéstároló eszközök között az egyenáramú csatlakozó-csomópont legalább egy váltakozó áramú eszközt foglal magában.
12. 12. A 9. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az egyenáramú csatlakozó-csomópont és az első és második polarizált villamos töltéstároló eszközök egy további csomópontja között váltakozó áramot leválasztó eszközt tartalmaz továbbá.
13. 13. A 9. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a legalább egy egyenáramú forrás (1013, 1027) az első és második polarizált villamos töltéstároló eszközöket külön-külön előfeszítő első és második egyenáramú forrásokat (1013, 1027) foglal magában.
14. 14. A 13. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az első egyenáramú forrás (1013) lényegében söntöli az első polarizált villamos töltéstároló eszközt.
15. 15. A 14. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy egy, az első egyenáramú forrás (1013) és az első polarizált villamos töltéstároló eszköz közé funkcionálisan csatlakoztatott váltakozó áramot leválasztó eszközt tartalmaz továbbá.
16. 16. A 15. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a második egyenáramú forrás (1027) lényegében párhuzamosan van elrendezve a második polarizált villamos töltéstároló eszközzel.
17. 17. A 16. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a második egyenáramú forrás (1027) lényegében párhuzamosan van csatlakoztatva legalább a második polarizált villamos töltéstároló eszközzel, legalább egy váltakozó áramot leválasztó eszközön keresztül.
18. 18. A 17. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az első egyenáramú forrás (1013) legalább egy kapcsa és a második egyenáramú forrás (1027) legalább egy kimeneti kapcsa földeletlen.
19. 19. A 17. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az első egyenáramú forrás (1013) legalább egy kapcsa és a második egyenáramú forrás (1027) legalább egy kimeneti kapcsa villamosán el van szigetelve a váltakozó áramú forrástól (1005).
20. 20. A 9. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a legalább egy egyenáramú forrás egyenpotenciál biztosítására első és második kimeneti kapoccsal rendelkezik, továbbá az első kimeneti kapocs az egyenáramú csatlakozó-csomóponthoz van csatolva, és a második kimeneti kapocs az első és második eszközök egy másik csomópontjához van csatolva.
21. 21. A 20. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az egyenáramú csatlakozó-csomópont és az első kimeneti kapocs között sorosan elrendezve legalább egy váltakozó áramot leválasztó eszközt tartalmaz továbbá.
22. 22. A 20. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az első és második eszközök további csomópontja és a második kimeneti kapocs között sorosan elrendezve legalább egy váltakozó áramot leválasztó eszközt tartalmaz továbbá.
23. 23. Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a váltakozó áramú hálózat többfázisú váltakozó áramú áramkör (1200), amely a hálózat minden egyes fázisa számára egy váltakozó áramú ággal rendelkezik, továbbá az első polarizált villamos töltéstároló eszköz egy első váltakozó áramú ágban való elhelyezkedésre alkalmas, és a második polarizált villamos töltéstároló eszköz egy második váltakozó áramú ágban való elhelyezkedésre alkalmas.
24. 24. Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a váltakozó áramú hálózat többfázisú váltakozó áramú áramkör, amely a hálózat minden egyes fázisa számára váltakozó áramú ággal rendelkezik, továbbá az első és második polarizált villamos töltéstároló eszközök egy első váltakozó áramú ágban való elhelyezkedésre alkalmasak.
25. 25. Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a polarizált villamos töltéstároló-elrendezés állandósult állapotú működésre váltakozó áramú hálózatba való beszerelésre alkalmas.
26. 26. Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az első és második polarizált villamos töltéstároló eszközök közös tokozásba vannak szerelve.
27. 27. A 26. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az első és a második polarizált villamos töltéstároló eszközök dielektromos közegben vannak felfüggesztve, és szigetelt rögzítővel vannak tokozásba beszerelve, továbbá a tokozás villamosán érintésvédett házat képez.
28. 28. Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a terhelés segédfázisos váltakozó áramú indukciós motor, és a polarizált villamos töltéstároló eszközök alkalmasak arra, hogy a váltakozó áramú forrás (1904) és a segédfázisos motor egy tekercse (1900) között a motor folytonos működésekor is bekapcsolva maradóan sorosan legyenek csatlakoztatva.
29. 29. Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a polarizált villamos töltéstároló eszközök tekerccsel (2001) rendelkező LC szűrő áramkör részét képezik, az LC szűrő áramkör ipari alapfrekvenciára van hangolva, továbbá fogyasztó felé eső hiba érzékelésekor a polarizált villamos töltéstároló eszközöket söntölő kapcsolóval (2003) rendelkezik.
30. 30. Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a váltakozó áramú forrás első váltakozó áramú forrás, továbbá az első váltakozó áramú forráshoz képest eltérő váltakozó feszültséggel rendelkező második váltakozó áramú forrás van funkcionálisan csatlakoztatva az első polarizált villamos töltéstároló eszközhöz áramkorlátozó egyenirányítón keresztül.
31. 31. Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a polarizált villamos töltéstároló készülék váltakozó áramú alkalmazásban való használatra szolgál, továbbá

    HU 226 003 Β1 a legalább egy előfeszítő egyenáramú forrás (774, 786, 818, 926,1013, 1027) az első és második polarizált villamos töltéstároló eszközök névleges irányú előfeszítését a váltakozó áramú alkalmazásban való használat alatt elégséges mértékben fenntartóan van elrendezve.
32. 32. A 31. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az első és második eszközöket előfeszítő egyenfeszültségek (616, 618) lényegében egymást kioltóak a váltakozó áramú alkalmazás szempontjából.
33. 33. A 31. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy egy, az ellensoros polarizált villamos töltéstároló eszközök között elhelyezkedő váltakozó áramú villamos eszközt tartalmaz továbbá, valamint a váltakozó áramú eszköz a csatlakoztatott váltakozó áramú alkalmazástól eltérő egyenfeszültségszinten van működtetve.
34. 34. A 33. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a váltakozó áramú eszköz egyenáramú tápforrást foglal magában.
35. 35. A 34. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az egyenáramú tápforrás egy része az első és második eszközöket névleges irányba egyenáramúlag előfeszítően az ellensoros polarizált villamos töltéstároló eszközök közé van funkcionálisan csatlakoztatva.
36. 36. A 31. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az ellensoros polarizált villamos töltéstároló eszközök egy, a váltakozó áramú alkalmazáson belüli váltakozó áramú nullacsomópontnak egy földcsomóponthoz való csatlakoztatására vannak használatban.
37. 37. A 31. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az első és második polarizált villamos töltéstároló eszközök mindegyike egy-egy pozitív és negatív csomóponttal rendelkezik, továbbá egyenáramú szempontból az első és második eszközöknek legalább a pozitív vagy a negatív csomópontja lényegében egymáshoz van csatlakoztatva.
38. 38. A 37. Igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy egyenáramú szempontból az első és második eszközök pozitív csomópontja lényegében egymáshoz van csatlakoztatva, és az első és második eszközök negatív csomópontja lényegében egymáshoz van csatlakoztatva.
39. 39. A 31. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a második polarizált villamos töltéstároló eszközhöz lényegében söntölően csatlakoztatott egy vagy több polarizált villamos töltéstároló eszközt tartalmaz továbbá, valamint az egy vagy több polarizált villamos töltéstároló eszközök ellensoros elrendezésben vannak az első polarizált villamos töltéstároló eszközzel.
40. 40. A 39. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az egy vagy több polarizált villamos töltéstároló eszköz a második polarizált villamos töltéstároló eszközzel is ellensoros elrendezésben van, továbbá az első, a második és az egy vagy több polarizált villamos töltéstároló eszközök egymással ellensoros elrendezésben vannak.
41. 41. A 31. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy váltakozó áramú áramosztó villa kialakítására egymáshoz és az első és második ellensoros eszközelrendezéshez egyenáramú csatlakozó-csomópontnál csatlakoztatott, funkcionálisan névleges irányban előfeszített egy vagy több ellensoros polarizált villamos töltéstároló eszközcsoportot tartalmaz továbbá.
42. 42. A 31. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy legalább az első polarizált villamos töltéstároló eszközzel lényegében párhuzamosan csatlakoztatott nem polarizált kondenzátort (776, 784) tartalmaz továbbá.
43. 43. A 31. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az ellensoros polarizált villamos töltéstároló eszközöket állandósult állapotú váltakozó áramú alkalmazás javítására használják.
44. 44. A 31. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy a legalább egy egyenáramú forrás úgy van az első és második polarizált villamos töltéstároló eszközökhöz funkcionálisan csatlakoztatva, hogy a legalább egy egyenáramú forráson legfeljebb elhanyagolható mértékben van egy, a váltakozó áramú alkalmazásból származó váltakozó áramú jel keresztülvezetve.
45. 45. A 31. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy az ellensoros elrendezésű első és második eszközök dielektromos közegben vannak felfüggesztve, és szigetelt rögzítővel egy tokozásban felszerelve, továbbá a tokozás villamosán érintésvédett házat képez, és csatlakoztatás céljára villamos érintkezőket biztosít.
46. 46. Az 1. igénypont szerinti készülék, azzal jellemezve, hogy váltakozó áramú hálózathoz van csatolva, amely váltakozó áramú hálózat tartalmaz:

    váltakozó áramú forrást (605, 652, 772, 805, 905,

    1005); és egy, a váltakozó áramú forráshoz (605, 652, 772,

    805, 905, 1005) funkcionálisan csatolt váltakozó áramú terhelést (620, 670, 790, 940, 1031);

    amelynél az első és második polarizált villamos töltéstároló eszközök funkcionálisan csatolva vannak a váltakozó áramú forráshoz (605, 652, 772, 805, 905, 1005) és terheléshez (620, 670, 790, 940, 1031); és amelynél a legalább egy egyenáramú forrás (774, 786, 818, 926, 1013, 1027) az első és második polarizált villamos töltéstároló eszközöknek a váltakozó áramú jel általi károsító fordított irányú előfeszítését megakadályozóan van elrendezve.
47. 47. Eljárás polarizált villamos töltéstároló eszközök váltakozó áramú hálózatban való felhasználására, amely váltakozó áramú forrással (605, 652, 772, 805, 905, 1005) és funkcionálisan csatolt váltakozó áramú terheléssel (620, 670, 790, 940, 1031) rendelkezik, és az eljárás során a váltakozó áramú hálózaton belül legalább első és második polarizált villamos töltéstároló eszközöket biztosítunk ellensoros elrendezésben, azzal jellemezve, hogy a polarizált villamos töltéstároló eszközöket a váltakozó áramú hálózat működésének javítására biztosítjuk ellensoros elrendezésben a váltakozó áramú

    HU 226 003 Β1 hálózaton belül, továbbá váltakozó áramú jelet adunk az ellensoros eszközökre, és legalább egy egyenfeszültség-forrással (774, 786, 818, 926, 1013, 1027) kellő mértékben előfeszítjük a polarizált villamos töltéstároló eszközök mindegyikét úgy, hogy az eszközöket lényegében névleges irányban előfeszítve tartjuk a váltakozó áramú hálózat működése közben.
48. 48. A 47. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első és második eszközökre adott egyenfeszültségek (616, 618) lényegében kioltják egymást a váltakozó áramú hálózat szempontjából.
49. 49. A 47. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az ellensoros polarizált villamos töltéstároló eszközök megvalósítása során első és második polárkondenzátorokat (612, 614, 662, 664, 778, 782, 812, 814, 912, 914, 1009, 1023) biztosítunk.
50. 50. A 49. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első és második polárkondenzátorokat (612, 614, 662, 664, 778, 782, 812, 814, 912, 914, 1009, 1023) egyenáramú csatlakozó-csomópontnál csatoljuk egymáshoz, továbbá az egyenáramú csatlakozó-csomópont és a legalább egy egyenáramú forrás egyenáramú referenciája között váltakozó áramot leválasztó eszközt biztosítunk.
51. 51. Az 50. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az ellensoros eszközök váltakozó áramú hálózaton belüli biztosítása során a váltakozó áramú forrás szempontjából a teljesítménytényező javítására a váltakozó áramú forrás és a váltakozó áramú terhelés között sorba kapcsolva használjuk az ellensoros polárkondenzátorokat.
52. 52. A 47. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a váltakozó áramú hálózat váltakozó áramú forrás felől látott impedanciáját azáltal szabályozzuk, hogy az ellensoros eszközöket szabályozhatóan kapcsoljuk be a hálózatba.
53. 53. A 47. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az ellensoros eszközöket villamos kapcsolóval kapcsoljuk be szabályozhatóan.
54. 54. A 47. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a váltakozó áramú hálózat paramétereit változtatjuk azáltal, hogy szabályozhatóan változtatjuk a polarizált villamos töltéstároló eszközök hőmérsékletét.
55. 55. Az 54. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a polarizált villamos töltéstároló eszközök hőmérsékletének szabályozható változtatását hőcserélő készülékkel hajtjuk végre.
56. 56. A 47. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első és második polarizált villamos töltéstároló eszközök névleges irányú előfeszítésére és kiegyenlítésére feszültségosztó alkalmazásban az egyes eszközöket lényegében söntölő rezisztív eszközt biztosítunk.
57. 57. A 47. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy biztonságos kikapcsolás és karbantartás céljából legalább egy, a polarizált villamos töltéstároló eszközök előfeszítő feszültségét kisütő kisütő-ellenállást biztosítunk, és funkcionálisan csatlakoztatunk az első és második polarizált villamos töltéstároló eszközökhöz.
58. 58. A 47. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az egyes polarizált villamos töltéstároló eszközökre kisebb nagyságú váltakozó feszültséget adunk, mint az egyes polarizált villamos töltéstároló eszközökön lévő előfeszítő egyenfeszültség nagysága.
59. 59. A 47. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az egyes polarizált villamos töltéstároló eszközökre adott előfeszítő egyenfeszültség és váltakozó feszültség szuperpozícióját állandósult állapotban az egyes polarizált villamos töltéstároló eszközök névleges feszültségén belül tartjuk.
60. 60. A 47. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy állandósult állapotú váltakozó áramú alkalmazásban való használatra legalább egy, villamosán elszigetelt egyenáramú előfeszítő forrást csatlakoztatunk lényegében söntölően az első polarizált villamos töltéstároló eszközhöz.
61. 61. A 47. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tranziens váltakozó áramú alkalmazásban való használatra legalább egy, villamosán elszigetelt egyenáramú előfeszítő forrást csatlakoztatunk lényegében söntölően az első polarizált villamos töltéstároló eszközhöz.
62. 62. A 60. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy egyenirányító hidat használunk arra, hogy villamosán elszigeteljük az első polarizált villamos töltéstároló eszköz folytonos töltésére szolgáló egyenirányítóit egyenáramot.
63. 63. A 62. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első polarizált villamos töltéstároló eszköz folytonos névleges irányú előfeszítésére az egyenáramú előfeszítő forrás legalább egy egyenáramú kapcsát villamosán elszigeteljük legalább egy váltakozó áramú tápforrástól.