SKORI WEBLAPJA
Az átkapcsoló




Ugrás a Fotó Galériához

Sok helyen van bevezetve éjszakai áram, vagy újabb elnevezése szerint vezérelt áram, amit csúcsidõn kívül kapcsol be az elektromos mûvek, és fõleg fûtésre, és villanybojlerhez használatos. Elvileg ezzel biztosítják, az erõmûvek egyenletesebb terhelését, és mivel a fel nem használt energia részben veszendõbe menne, inkább olcsóbban eladják. Tehát ez olcsóbb, mint az éjjel-nappal biztosított áram, de manapság a ki-be kapcsolgatás teljesen véletlenszerû szokott lenni, csak annyi tudható, hogy kb. napi 8 órányi fûtést ad a bojlernek. Ez sok esetben kevés, és néhányan ilyenkor a nappali áramról szeretnék pótolni a hiányzó melegvízhez szükséges energiát. Kézzel átkapcsolni a fogyasztót a nappali áramra meglehetõsen macerás, ezért sokan szerelnek (szereltetnek) fel mágneskapcsolós megoldásokat, amelyek az éjszakai áram megjelenésekor arra kapcsolják a terhelést, ennek szüneteiben pedig a nappali áramra.
Egy villanybojler esetében ez teljesen jó megoldás, hiszen elsõdlegesen az olcsóbb éjszakai áramot használja, de ha ez kevés, akkor a drágább nappaliról is tud fûteni. Az egyetlen probléma, hogy a mágneskapcsoló mûködési ideje alatt egy kis idõre megszûnik a feszültség, és ezt bizony néhány fogyasztó nehezen tolerálja. Amennyiben a nappali és az éjszakai áram azonos fázisú, akkor az átkapcsolást meg lehet valósítani úgy is, hogy a mágneskapcsolót, a mûködési ideje alatt, egy félvezetõs áramkör áthidalja. Így gyakorlatilag kiesés nélkül, szinte észrevétlenül történik meg az átkapcsolás. Vannak, akik spórolás céljából az összes fogyasztójukat (pl. a teljes házat) ilyen átkapcsolón keresztül látják el árammal - ezt valószínûleg áram-szolgáltató függõ, hegy melyik tekinti szerzõdésszegésnek és melyik nem, ezért ez a cikk csak, mint technikai érdekesség került fel ide! Tehát mindenki csak saját felelõsségére használhatja fel az itt talált információkat, a közölt áramkörökkel, az áramkörök használhatóságával kapcsolatban semmilyen felelõsséget nem vállalok. Tehát mégegyszer: csak a saját szakállára kísérletezzen bárki!

Alapveto tudnivaló, hogy a hálózati feszültség/áram megbízható átkapcsolása ilyen módszerrel, csak akkor lehetséges, ha a vezérelt áram és a nappali áram azonos fázisra van kapcsolva, tehát bekapcsolt vezérelt áram esetén a nappali áram fázisához képest nincs feszültség-különbség. Háromfázisú megoldás esetén a fázisokat azonosítani (párosítani) kell, hogy az átkapcsolás mindig azonos fázisok között történjen. Az áramutak változására a FI relé (ÉV relé, érintésvédelmi megszakító, áramvédo kapcsolás, stb..) többnyire érzékenyen reagál, ezért ha ilyen átkapcsolót alkalmazunk akkor azt még az ÉV relé elott kell beiktatni - ellenkezo esetben az ÉV relé nagy eséllyel le fog oldani az átkapcsoláskor.

Engem elsõsorban a dolog technikai oldala érdekelt, azaz hogy milyen módon lehetne ezt a kiesésmentes átkapcsolást megvalósítani, és mint kiderült a gyakorlatban többféle módon is lehet jól mûködõ megoldásokat készíteni. Az alábbi fotókon egy egyszerûbb 1 fázisú, és egy 3 fázisú átkapcsoló látható, szabványos C sínre (DIN sínre, kalapsínre) szerelve. Az alkatrészek zöme is sínre szerelhetõ, a vezérlõ elektronika pedig egy kicsi dobozban kapott helyet, melyet szintén a sínre rögzítettem.

Elõször nézzük, hogyam is kell felépíteni egy egyszerû mágneskapcsolós átkapcsoló áramkört:
 

A kapcsolás muködése elég egyszeru, amikor megjelenik a vezérelt áram, akkor a kismegszakítón keresztül feszültséget kap a mágneskapcsoló behúzótekercse. A mágneskapcsoló meghúz, és a kimenetet átkapcsolja a nappali ágról a vezérelt ágra. Amit errõl a megoldásról tudni kell:
- Csak olyan mágneskapcsoló alkalmas a feladatra, amelynek nem csak a záró, hanem a bontó érintkezoje is képes a névleges teljesítmény kapcsolására!! Ellenkezo esetben ez a megoldás nem lesz hosszú élettartamú!
- A vezérelt áram megszunésekor a mágneskapcsoló visszavált, azonban ez csak a feszültség teljes megszunése után, a mágneskapcsoló muködési idejét követoen történik meg. Eközben egy kis idõre a kimeneten megszunik a feszültség. Ez egy villanybojler esetén nem probléma, de bizonyos fogyasztók ezt kevésbé tolerálják: (PC-k számítástechnikai eszközök, riasztók, motoros, kompresszoros gépek, pl. hutoszekrény stb...)
Az 1/b ábra azt szemlélteti, hogy amennyiben a mágneskapcsolónak több érintkezõje van, akkor ezeknek a párhuzamosításával megnövelhetõ az átkapcsoló terhelhetõsége.

Manapság be lehet szerezni olyan mágneskapcsolót aminek terhelheto a bontóérintkezoje is, de ha ilyen nem áll rendelkezésre akkor 2db "mezei" mágneskapcsolóval is célt érhetünk:

A fenti megoldás felépítheto olyam mágneskapcsolókkal is amelynek a bontóérintkezoje csak segéd-kontaktus. Ez a megoldás is muködoképes a gyakorlatban, de hátránya, hogy ennél még egy kicsit hosszabb lesz a kimaradás az átkapcsoláskor (2db MK muködési és átkapcsolási ideje), továbbá nyugalmi helyzetben (azaz nappali áramról) is van fogyasztása. Ezen felül a mágneskapcsolók esetleges hibája esetén nincs kimeneti feszültsége. Emiatt az elso megoldás, a jelenleg beszerezheto alkatrészeket figyelembe véve, lényegesen jobb és megbízhatóbb, mint ez a (szükség)megoldás.
A kapcsolásokban szereplo kismegszakítók szerepérol egy pár szó: egyrészt a mágneskapcsolók behúzótekercsét védi, másrészt a vezérelt fázisra kapcsolt kismegszakító lekapcsolásával az egész áramkör muködése kikapcsolható. Vagyis ilyen állapotban nem kapcsol át a vezérelt áramra. Ennek villanyszereléskor, óracserekor van balesetvédelmi jelentosége! Ne adj isten egy áramszolgáltatói ellenorzéskor is megelozheto némi kötözködés :) - de mint korábban írtam mindenki csak a saját szakállára! Én nem támogatom az ilyesmit! Mindkét fent lerajzolt megoldás kiegészítheto úgy, hogy az átkapcsolás alatt se szunjön meg a kimeneti feszültsége, és így alkalmassá váljon pl. PC vagy más háztartási készülék üzemeltetésére is. Ennek az a módja, hogy az állandó nappali áram fázis, és a kimenet fázisa közé (a bontóérintkezovel párhuzamosan) egy félvezetõs kapcsolót is beépítünk (pl. fraetz hidakat, vagy megfelelo elektronikával vezérelt triak-ot), ami az átkapcsolás ideje alatt áthidalja a mágneskapcsoló érintkezojét, és így nem keletkezik kiesés. Felmerülhet a kérdés, hogy akkor minek a mágneskapcsoló? Miért nem használunk csak félvezetõt? Nos azért mert a félvezetõn feszültség esik, és ha eközben nagy áram is folyik (és miért ne folyhatna nagy áram) akkor jelentos veszteség keletkezik rajta, amitol melegedni fog. Egy átlagos háztartásban 25...32A-es kismegszakító(k) van(nak) felszerelve, ekkora áram már néhány voltnyi feszültségesés esetén is jelentos teljesítményt jelent a félvezeton, amihez hatalmas hutoborda, esetleg ventillátoros hutés is kellene - továbbá ez az energia nincs ingyen, magyarul a kapott áramszámla összegében is jelentkezne a dolog! Tehát a legjobb hatásfokú átkapcsolás a mágneskapcsoló és félvezeto kombinációjával érheto el. A következo rajz(ok) szerint: (nagyobb mérethez katt a képre!)
     

A fenti áramkörök egyfázisú, szünetmentes átkapcsolást megvalósító átkapcsolók rajzai. Az általam kifejlesztett elektronika 50A-es graetz hidat és/vagy 40A-es triakot használ az áthidaláshoz. Azonban a félvezetõk a kis méretû hûtõlap miatt csak rövid idõre viselik el a teljes áramerõsséget (néhány másodperc). Ez azonban nem probléma, mert gyakorlatilag csak a mágneskapcsoló mûködési ideje alatt folyik rajta jelentõs áram, utána a mágneskapcsoló veszi át a terhelõ áramot a triaktól. Emiatt rendkívül fontos a megfelelõ mágneskapcsoló használata, ellenkezõ esetben (pl. ha folyamatosan az elektronika vezeti az áramot a MK hibája miatt) az elõbb-utóbb meghibásodik! Ez az elektronika egy kis méretû nyomtatott áramköri panelra készült, részben felületszerelt alkatrészekkel. A belsõ kapcsolási rajzát ne kérje senki, nem publikus, - mivel elég sok munka egy ilyen megtervezése!

Miért van többféle rajz, és melyiket érdemes megépíteni? 3/a ábrán a mágneskapcsolót egy nagy áramú graetz hidalja át (a DC oldala rövidre van zárva). Ez minden további nélkül megtehetõ, mert a rövidrezárt DC oldalú graezt-híd egyik tulajdonsága, hogy kb. 1V feszültségkülömbség alatt szakadáskélnt viselkedik, 1,5V körül viszont már egyészen kis ellenállású vezetõként. Alaphelyzetben ez a graetz-et használó megoldás a legjobb (3/a ábra), mivel ennél a legkisebb a feszültségesés az átkapcsoklás alatt, tehát ennél a legsimább az átkapcsolás. Viszont néha elõfordulhat olyan helyzet, hogy ez az elõny hátránnyá válik. arról van szó, hogy a vezetékeken és a kötéseken is esik feszültség, ami sok egyéb mellett függ a vezetékek keresztmetszetétõl, hosszától és az átfolyó áramtól. Amennyiben a mérõk és az átkapcsoló közötti vezetékszakaszon esõ feszültség nagysága eléri a graetz-ek nyitófeszültségét, akkor az elektronika azt érzékeli, mintha megszûnne a vezérelt áram és visszavált a nappali áramra. Ezért az átkapcsolót célszerû a mérõktõl nem túl messze telepíteni (célszerû 5méteren belül). Ha ez valamiért semmiképpen sem oldható meg, akkor növelni kell azt a feszültségszintet, amitõl a félvezetõkön megindul az áthidaló áram. Triak használatával ez 5...7V-ig (esetleg 10...12V-ig) növelhetõ meg úgy, hogy még ne legyen észrevehetõ az átkapcsolás. Az ennél nagyobb feszültségesés már eleve a hálózat hibájára utalna. Tehát ha a feszültségesés mértéke eléri az 1V-ot, (ez egyszerû módon mérhetõ, kérdésre kifejtem részletesebben) akkor érdemes megnézni, hogy ezt mi okozza, és ha nem elhárítható az oka, csak akkor érdemes a triakos megoldást választani (3/b ábra). Amennyiben a feszültségesés a határon van, tehát csak nagy terhelések esetén okoz problémát egyébként nem, akkor a sorosan kapcsolt gretz-ek számának növelésével is növelhetõ az feszültségesés a küszöb amit az átkapcsoló hibamentesen kezelni tud. Ez a megoldás látható a 3/c ábrán. Ilyen átkapcsolót nem szoktam készíteni, ha nincs feszültségesés probléma (ami az esetek 99%-a) akkor az elsõ megoldás a legjobb, 10...25m távolság esetén pedig inkább a triakos verziót javasolom.
Jelenleg vannak néhány darab eladó sorban levõ vezérlõpaneljeim, 50A-es GRAETZ hidak, és 40A-es triak is. Amennyiben valaki hozzáértõ, akkor saját maga elkészítheti a szünetmentes átkapcsolót az általam adott vezérlõáramkört felhasználva. Ennek elõnye, hogy igy olcsón megoldható, azonban az alap villanyszerelõi ismeretek nem feltétlenül elegendõek hozzá. A megoldás hátránya, hogy így a vásárlónak kell beszereznie a megfelelõ mágneskapcsolókat, (greatz hidakat), vezetékeket, stb. - és meglehetõsen sokat kell vele dolgozni, valamint számtalan hibalehetõsége ill. buktatója van a dolognak. A gyakorlatban eddig ezzel nem volt probléma, mindenki fel tudta mérni, hogy képes-e az átkapcsoló elkészítésére, vagy sem.
Ha komplett átkapcsolót szeretne valaki, kérem, hogy email-ben érdeklõdjön.

A dolog jogi oldalával nem akarok foglakozni, szolgáltatója válogatja, hogy ki, hol, és mennyire enged ilyesmit használni. Ezért mindenki csak a saját felelõsségére használjon ilyen átkapcsolót, ezzel kapcsolatban feleõsséget nem vállalok! Aki ezzel nem ért egyet az tekintse eme oldalt csupán tecnikai érdekességnek, ahol az elmétleti mûködésrõl van pár szó, de ne használjon az elektromos hálózatán ilyen áramkört!!
Az áramkör felépíthetõ 3 fázisú verzióban is. Az egyik megoldás 3db egyfázisú átkapcsoló megépítése, mindegyik fázisra külön-külön. Azonban ez meglehetõsen drága megoldás lenne, ezért köthetõ némi kompromisszum. Arról van szó, hogy a mágneskapcsló(k) vezérlése megoldható úgy is, hogy csak az elsõ fázist (L1) használjuk fel a vezérlésre, és ez alapján kapcsoljuk át mindhárom fázist! Így nem feltétlenül kell 3db vezérlõpanelt felhasználni, csak 1-et, és nem feltétlenül kell 3db mágneskapcsoló sem (akár 1db vagy 2db elegendõ lehet a kapcsolt fázisok számától, és az érintkezõk számától függõen)! Ez a megoldás egyszerûbb és olcsóbb, mint 3db egyfázisú komplett megépítése, de tudni kell róla, hogy nincs felkészítve a részleges fáziskimaradásra. Tehát pl. kicsi a valószínûsége, de elõfordulhat, hogy a vezérelt áram L2, L3 fázisa megjelenik, de mondjuk L1 nem. Ekkor az elektronika nem fog átkapcsolni. Rosszabb eset, ha pl. a vezérelt áram L1, L2 fázisa megjelenik, de mondjuk L3 nem. Ekkor ugyanis az elektronika át fog kapcsolni, a hiányzó fázison is, ami hosszabb távon az L3 fázist áthidaló félvezetõt károsíthatná! Ha teljesen biztosra akarunk menni, akkor ez is megelõzhetõ pl. úgy, hogy egy kicsi hõkioldót is felszerelünk a félvezetõk mellé (mint ahogy lentebb a kapcsolási rajzokon szerepel). Ha valamelyik félvezetõ melegedni kezd (ami egyébként normál mûködés esetén nem fordul elõ) akkor a hõkioldó kikapcsolja a mágneskapcsolót, (ha pedig a félvezetõk lehültek akkor visszakapcsol). A jelenleg használt AK-G02 nevû vezérlõpanel mellett, a háromfázisú megoldásokhoz folyamatban van, egy olyan vezérlõpanel fejlesztése is amelyik mindhárom fázist tudja figyelni....
De most nézzük a három fázisú megoldások rajzait. (nagyobb felbontáshoz katt a képekre - új lapon nyílik meg)
3x25A-es verziók (nagyobb mérethez katt a képre!):
   
3x40A-es verziók:
   
A gyakorlatban megépítve pedig kb. így néz ki:



Azok kedvéért, akik maguk szeretnének átkapcsolót készíteni, felteszek néhány képet, pár alkatrészrõl, és a hozzá tartozó rajzjelrõl:

Korábban a 2. ábrán lerajzoltam, hogyan lehet a bontó segédérintkezõs mágnesakpcsolókkal átkapcsolót készíteni, ezek a megoldások is kiegészíthetõk úgy, hogy kieslésmentesen kapcsoljank át. Ilyen verziót új átkapcsolóként szerintem nem érdemes építeni, bár ezek is teljesen jól mûködnek, de a váltóérintkezõs mágneskapcsolókkal készült megoldások szerintem jobbak. A lenti megoldások inkább akkor jöhetnek szóba, ha valakinek már van kész átkapcsolója, ami ilyen megoldású, és szeretné kiesésmentessé átakakítani!
Nézzük az egyfázisú verziók bekötési rajzait:
     
Ezek pedig a háromfázisú megoldások:
   
Most, miközben ezeket sorokat gépelem, meg a rajzokat szerkesztem rájöttem, hogy igencsak nagy fába vágtam a fejszémet azzal, hogy igyekszem a lehetõ legtöbb elkészíthetõ verzióról rajzokat készíteni. Ugyanakkor így bárki akit ez a téma érdekel, megtaláléhatja neki megfelelõ vagy neki tetszõ verziót.
Néhány további adat:

A mûködési idõkrõl: az általam felhasznált mágnmeskapcsolók gyárilag specifikált mûködési ideje 40msec (0,04 másodperc).
-A gyakorlatban, az éjszakai áram megjelenésekor kb 0,04....0,1másodperc közötti a mágneskapcsoló reakcióideje, ezen idõ alatt sincs kiesés, ilyenkor a félvezetõkön folyik az áram, ami 1V...4V közötti feszültségcsökkenést okoz erre az idõre. Tehát ha addig mondjuk 232V-ot lehetett mérni a hálózaton, akkor egy pillanatra 228V-ig lecsökkenhet.
-Az éjszakai áram megszûnésekor a visszakapcsolás 0,2...2 másodperc közötti késleltetéssel történik (növekvõ terhelõáram esetén rövidül az idõ), ezen idõ alatt sincs kiesés, ilyenkor a ugyanúgy félvezetõkön folyik az áram, mint a fenti esetben, ami minimális feszültségcsökkenéssel jár. A késleltetést a vezérlõ elektronika határozza meg, erre azért van szükség, hogy mágneskapcsolónak bõven legyen ideje az érintkezõi mozgatására, valamint a hálózatban elõforduló zavarok, a mechanikus érintkezõk prellezése, és hasonlók ne zavarhassák meg az áramkör mûködését.
A tapasztalatok azt mutatják, hogy ezt az 1..2% pillanatnyi feszültségcsökkenést egyik háztartási fogyasztó sem veszi észre. A hálózat feszültségtûrése eleve (szolgáltatótól, helyszintõl függõen) 5..10%, tehát ez elméletileg sem lehet probléma.

Mûködés közben a félvezetõkre csak nagyon rövid idõre kerül rá a terhelés, az idõ zömében a mágneskapcsoló érintkezõje vezeti az áramot, ezért pl. egy 50A-es GRAETZ közel névleges áramig terhelhetõ. A rajta esõ minimális feszültség miatt, és az "átfedéssel történõ" átkapcsolás miatt a mágneskapcsoló érintkezõi - mûködésük közben - közel azonos potenciálokat kapcsolnak össze, és szakítank meg. Így az érintkezõk terhelése jelentõsen lecsökken, az élatartama pedig meghosszabbodik. Az áram-terhelhetõség pedig egyszerûen az érintkezõk megduplázsával, közel kétszeresére növelhetõ.

Fi relé, ÉV relé, avagy érintésvédelmi megszakító: Az átkapcsolót célszerû még az ÉV relé elõtti ponton beiktatni,ellenkezõ esetben az ÉV relé leoldását okozná, mivel az átkapcsoló "átfedésseél vált" és ezalatt változnak az áramutak.

Csak egyezõ fázisok között lehet ilyen módon átkapcsolni, ellenkezõ esetben az "átfedés miatt" fáziszárlat keletkezik, és az átkapcsoló meghibásodhat!



Mivel szerintem ez elméletben is egy érdekes téma, és további kérdések is felmerülhetnek, ezért érdemes áttekinteni egy kicsit, hogyan is néz ki, pl. egy lakás hálózatába beépítve egy ilyen mágneskapcsolós megoldás. A rajzon nem szünetmentes megoldás szerepel, de szerintem akit elméleti síkon érdekel a dolog, annak ez most nem probléma.

Az ábra bal oldalán látható, hogy a beérkezõ L1 fázis kettéágazik, a nappali és a vezérelt hálózat számára, külön-külön kismegszakító véd a túláramok ellen, majd csatlakoznak a fogyasztásmérõk "feszültség-tekercséhez", és "áram-tekercséhez" (mechanikus mérõk esetén - de ez itt lényegében mindegy) Általában a vezérelt fázis mérõje után van bekötve a HF vevõ (vagy RF vevõ) ami lényegében a vezérelt áram kapcsolását végzi az áramszolgáltató vezérlõjele alapján. Idáig tartanak a hálózat plombált, szolgáltató tulajdonában levõ részei. A "nappali ág" árama, a mágneskapcsoló nyugalmi érintkezõjén át, az ÉV relén, és az elosztón keresztül jut el a fogyasztókhoz! Amikor a HF vevõ aktivizálódik, és bekapcsolja a "vezérelt áramot", akkor a mágneskapcsoló behúzótekercse is feszültséget kap. A mágneskapcsoló meghúz, bontja a nyugalmi érintkezõjét (nappali fázis), és zárja a vezérelt fázisra kapcsolódó érintkezõjét. Amikor a HF vevõ kikapcsolja a vezérelt áramot akkor a kimenõ feszültség megszûnik, a mágneskapcsoló behúzótekercse is feszültségmentes lesz, ezért elenged, bontja a vezérelt fázis áramkörét, és zárja a nappali fázisra kapcsolódó nyugalmi érintkezõjét. Nem tûnik bonyolult áramkörnek, jól is mûködik, de a váltáskor mindíg van egy kis kiesés.

Itt jön a képbe a megfelelõ félvezetõs áthidaló+vezérlõáramkör. Az átkapcsolás alatt természetes, hogy a félvezetõkön áram folyik, hiszen ezzel lehet elérni a szünetmentes átkapcsolást, azonban a mágneskapcsolót is át kell váltani, méghozzá a saját mûködési sebességéhez képest viszonylag rövid idõn belül. A vezérlésnek meg kell tudni állapítania, hogy a félvezetõkön azért folyik-e áram mert éppen vált a mágneskapcsoló, avagy épen most kellene átváltani a mágneskapcsolót. A félvezetõn levõ feszültségesést figyelve, egy megfelelõ idõzítéssel kombinálva, (hogy a prellezést is biztonságosan kiszûrje), egy megfelelõ elektronikával ezt meg lehet oldani, mint ahogy azt korábbiakban is felvázoltam. Persze a helyzetet bonyolítja, hogy azon az ágon amelyen éppen a terhelõ áram átfolyik, a kötéseken, a kismegszakítón, és a mérõ áramtekercsén is esik feszültség. Ezen feszültségek összege pedig kis eltéréssel az áthidalást végzõ félvezetõn is megjelenik (amikor a vezérelt áram aktív), és (terhelõ áramtól függõen) nagyságrendileg megközelítheti, a félvezetõs áthidaláson üzemszerûen esõ feszültséget.
A fenti információk alapján gondolom akad aki meg tud tervezni egy ilyen vezérlést, nekem nem kevés idõmbe (és munkába) került mire eljutottam a jelenlegi kapcsolás megtervezéséig, ezért ennek a belsõ kapcsolási rajzát vagy NYÁK tervét valószínûleg nem fogom feltenni ide. Azonban kész vezérlõáramkörbõl akad "eladósorban levõ" darab - akit érdekel, vagy akinek kérdése merült fel a témával kapcsolatban, email-ben megkereshet.


Az alábbi rajzon egy apró kiegészítés látható a korábbi áramkörökhöz képest. Egy piros leddel jelezni lehet, ha a graetz-eken feszültség esik - ami ha 1...2 másodpercnél hosszabb ideig fennáll (tehát tovább mint az átkapcsolás ideje) akkor az átkapcsoló hibájára lehet következtetni belõle. Ez (a mûhibákon kívül - pl elkötés , vagy a hálózat hibája - túl nagy feszültségesés a kötéseken) jelezhet mágneskapcsoló vagy elektronika hibát.

A rajzon szereplõ led, hasonló módon bekötketõ a 3 fázisú átkapcsolóba is. Fontos, hogy csak piros (esetleg sárga) led használható mert a többi tipus nyitófeszültsége esetleg nagyobb, mint ami az áramkör felépítésébõl adódhat.
Az áramkör fejlesztés számomra hobbi, és amikor jön egy újabb ötlet azt szeretem a gyakorlatban is kipróbálni. Tehát elkezdtem egy újabb vezérlõpanel fejlesztését, ez jelenleg folyamatban van, de elõzetesben már teszek fel némi információt róla. Az alapvetõ különbség az elõzõekhez képest, az érzékelés módja, nincs szükség a vezérlõ fázison a második graetz hídra, (tehát eggyel kevesebb graetz kell hozzá, mint az AK-G02 vezérlõpanelekkel készült verziókhoz) és a vezérlõpanelnek mindössze két kivezetésre van szüksége! Hogyan lehetésges ez? Úgy, hogy az áramkör nem a graetz hídon esõ feszültséget érzékeli, hanem a rajta átfolyó áramot. Az áram érzékeléséhez azonban nincs szükség további kivezetésekre, hanem egy speciális miniatûr áramváltóval érzékeli az átfolyó áramot, amin egyszerûen csak át kell fûzni a graetz híd vezetékét, mindenféle kontakt nélkül. A mûködés logikája is változott, így az AK-UNI vezérlõpanel, semmilyen módon nem bírható prellezésre, vagy gerjedésre (még szándékos hibát beépítve sem), ezért bármilyen körülmények között határozottan kapcsol. Ennek a megoldásnak az ötletét, illetve mûködésének logikáját a többi vezérlõpanelemre is átvittem, így 2017 október végétõl az AK-G02 vezérlõpanelek mûködési logikája is fejlesztve lett, ezért váratlan körülmények között is stabilan mûködik. AK-G02 vezérlõpanelem jelenelg is van kész és eladó darab. Az AK-UNI vezérlõpanel mint a neve is mutatja, univerzális áramkör lesz, akár GRAETZ-el mûködõ, akár triakokkal mûködõ, egy, vagy háromfázisú átkapcsoló is felépíthetõ vele. Íme egy elõzetes fotó az AK-UNI vezérlõpanelról:
   

AK-UNI vezérlõpanel további elõnye, hogy nem érzékeny a vezérelt hálózat részleges fáziskiesésére sem, ilyen esetben egyszerûen visszavált a nappali áramra.
Az AK-UNI vezérlõpanellel felépített átkapcsolóhoz új bekötési rajzokra lesz szükség. Elgondolkoztam, hogy eleve csak a háromfázisú verziókról teszek fel rajzokat, mivel elsõsorban azzal lehet az AK-UNI panelnek azt a tulajdonságát kihasználni, hogy mindhárom fázist tudja figyelni egyszerre. De vélgülis ha már energiát fektetek a dologba, akkor ne maradjanak ki az egyfázisú megoldások sem:

Egyfázisú átkapcsolók, AK-UNI vezérlõpanellel, és R25-22 mágneskapcsolóval:
     
Egyfázisú átkapcsolók, AK-UNI vezérlõpanellel, két mágneskapcsolóval:
     
Háromfázisú 3x25A-es átkapcsolók, AK-UNI vezérlõpanellel, és R25-22 mágneskapcsolókkal:
   
Háromfázisú 3x40A-es átkapcsolók, AK-UNI vezérlõpanellel, és R25-22 mágneskapcsolókkal:
   
Végül pedig a bontó segédérintkezõs megoldások:
   
A fenti bekötési rajzokon a látható hogy az AK-G02 panelekhez képest eggyel kevesebb graetz hídra van szükség a mûködéshez. Íme egy fotó az AK-UNI vezérlõpanel egy elõzetes kísérleti verziójával felépített átkapcsolóról.

(nagyobb felbontáshoz kattints a képre)

Még néhány szót írnék arról, hogy mikor illetve miért lehet szükség a triakos áthidalási megoldásra. A graetz-es áthidalás fõ elõnye az átkapcsolás közbeni alacsony feszültségesés, de ez speciális esetben hátrányos is lehet. Amikor hálózat vezérelt fázisán, nagy terhelés hatására bekövetkezõ feszültségesése eléri a graetz nyitófeszültségét, akkor a nappali áram irányából is megindulhat az áram a graetz-en keresztül. Ez akkor következhet ba ha az átkapcsoló mérõktõl távol helyezkedik el (pl. az ajánlás szerinti max 5...10m-nél távolabb). Ilyen esetben a graetz elkezdhet melegedni, ill. az átkapcsoló visszaválthat nappali áramra. Ha ilyenkor a graetz helyett triakokat haszálunk áthidalásra, akkor a graetz 1,2V körüli nyitófeszültsége helyett akár 7...8V feszültségesést is tolerálhat az átkapcsoló. Persze ennek az az ára, hogy bár az átkapcsolás kiesésmentes marad, nem annyira simán történik mint a graetz-es megoldás esetében. Ez azt jelenti a gyakorlatban, hogy bár minden háztartási fogyasztó probléma és kiesés nélkül mûködik, azért ha valaki nagyon odafigyel, észreveheti az átkapcsolást pl. a lámpák fényén. (nyilván 7...8V feszültségcsökkenést könnyebb észrevenni, mint 1...2V-ot, azaz 230V helyett 222V vagy 228V-ot). Tehát az esetek 99.9%-ában a graetz-es megoldást érdemes használni, de ha az átkapcsoló a mérõktõl távol helyezkedik el, esetleg hosszú vezetékekkel bekötve, akkor megfontolandó a triakos megoldás használata. A triakok számára egy mindössze 2db alkatrészbõl elkészíthetõ egyszerû vezérlésre van szükség (ami egy ellenállás és egy bidirectionális tranziens szupresszorból áll).

A feszültségesés saccolásához beszúrok ide egy kis számoló táblázatot:
Vezeték
keresztmetszete
[mm2]
Vezeték
hossza
[méter]
Max.
áramerõsség
[A]
Feszültségesés
RÉZ vezetéken
Feszültségesés
ALU vezetéken
   
Célszerû ha a feszültségesés 1V alatti, ilyenkor a Graetz-es áthidalást érdemes használni, 1V...8V között pedig a triakos megoldás jöhet szóba, speciális esetben ez utóbbi 10...12V-ig bõvíthetõ.
(A számoláshoz egyszerûen írd át a táblázatban levõ értékeket.)
Az alábbi fotón egy háromfázisú, 3x40A-es áram-átkapcsoló szerepel, amely a 23/a ábra szerinti bekötéssel készült, AK-UNI vezérlõpanellel. Mindhárom fázist figyeli, bármelyik vezérelt fázis kiesése esetén kiesésmentesen visszavált nappali áramra. Jelenleg ELADÓ, érdeklõdni email-ben lehet.

Közzéteszek egy újabb rajzot, ami esetleges LED-es visszejelzõ(k) beépítésének a lehetõségét mutatja:
(nagyításhoz katt a képre)

LED1 akkor világít amikor a vezérelt áram L1 fázisán feszültség van, LED2 pedig akkor világít amikor az átkapcsoló vezérelt áramra váltott. Általában ez utóbbi led az informatívabb, hiszen jelzi amikor a vezérelt áramról mûködnek a fogyasztók. De mi lehet az értelme mindkét led beépítésének? Nappali üzemmódban egyik LED sem világít, vezléreltre kapcsolt üzemmódban pedig mindkét led világít. Azonban elõfordulhat olyan eset, hogy pl. a vezérelt áramon fázis-kiesés van, vagy a terhelés hatására bekövetkezõ feszültség-esés túl nagy, a vezérelt áram valamelyik fázisán, és ezért az átkapcsoló visszaváltott nappali áramra. Ilyenkor LED1 tovább világít, viszont a LED2 kialszik, ez felhívhatja a figyelmet rá, hogy valami nincs rendben (pl. leoldott a vezérelt áram L2 vagy L3 fázisának kismegszakítója, vagy túl nagy feszültségesés fordult elõ és emiatt visszaváltott az elektronika a nappali áramra). A ledes visszajelzõk üzemeltetéséhez szükség van (a ledeken kívül) elõtét ellenállás(ok)ra (ami a leden átfolyó áramot állítja be), ezek ajánlott értéke 56kΩ és 100kΩ közötti, 1W-os vagy 2W-os ellenállás. Ezen kívül szükség van mindegyik ledhez egy diódára is, ami meggátolja, hogy a led záróirányú feszültséget kapjon, az ajánlott típus: 1N4007. Célszerû nagy fényerejû LED típust választani, ami viszonylag kicsi áramerõsség esetén is kellõen erõs jelzõfényt ad. A ledek színe tetszés szerint megválasztható, de manapság (2018-ban) viszonylag kicsi áramerõsség esetén, a kék és a fehér ledek adják a legerõsebb fényt. Aki nem akar ledekkel, ellenállással diódával "vacakolni", annak megemlíteném, hogy készen is kaphatók, kismegszakító méretû, ledes visszajelzõ lámpák, mindenféle színben, ezek is teljesen jól használhatók az átkapcsolóban az üzemállapot visszajelzés céljára.
Emailben kaptam egy kérdést az AK-UNI vezérlõpanelek terhelhetõségével kapcsolatban, amire itt is igyekszem válaszolni. A mágneskapcsolót vezérlõ X-Y csatlakozási pontok között tartósan 1A folyhat át, tehát kb. 230W terhelést bírna el, de összahasonlítás képpen: a 40A-es átkapcsoló, 3db mágneskapcsolója együttvéve fogyaszt kb. 0,06A áramot, tehát bõven van tartalék benne. Rövid ideig 4A terhelés sem károsítja, pillanatnyi impulzus szerû terhelésként pedig kb. 40A-ig nem károsodik. Ez kb annyit jelent, hogy az átkapcsolókba épített 1..2A-es kismegszakító hatékonyan meg tudja védeni az áramkörét.
Az áramváltó oldalán tartósan tartósan 50A folyhatna át (de mivel csak az átkapcsolás alatt folyik rajta áram, ezért ennek sokszorosát is elbírja). A megbízhatóságára jellemzõ, hogy volt aki "sikeresen" elcserélte a fázisokat az átkapcsolóján, és akkora fázis-zárlatot okozott vele, ami a 100A-es késes olvadó fõ-biztosítékokat is leoldotta: mindeközben az átkapcsolóba épített vezérlõpanel egyáltalán nem károsodott! (az átkapcsoló többi alkatrésze ez esetben már kevésbé volt szerencsés). Tehát az AK-UNI vezérlõpanellel felépített átkapcsolókban, a vezérlõpanel jó eséllyel kA-es nagyságrendû zárlatok esetén sem károsodik.

Minden általam készített átkapcsolót alaposan letesztelek. A tesztelés tõbb lépésbõl áll.
Felhasznált mûszerek: digitális multiméter, 2500V-os szigetelési ellenállás mérõ, leválasztó transzformátor, 15W-os próbalámpa, 100W-os próbalámpa.

1 - Mérés multiméterrel, ellenállásmérés minden csatlakozási pont között. Ezzel a fõáramkör megfelelõ összekötései ellenõrizhetõk. Eredmények a 1. táblázat-ban.

2 - Mérés multiméterrel, de L1-Vez és N pontokra leválasztott 230V-ot kell kapcsolni, hogy a mágneskapcsoló meghúzzon. Ezzel a fõáramkör megfelelõ összekötései ellenõrizhetõk, a MK bekapcsolt állapotában. Az ellenállásmérés elõtt 15W-os próbalámpával célszerû ellenõrizni, hogy mely csatlakozási pontok kerültek feszültség alá. Egymáshoz képest feszültség alatt álló csatlakozási pontok között értelem szerûen nem mérünk ellenállást! A további ellenállásmérés eredmények a 2. táblázat-ban.

3 - Mérés szigetelés vizsgálóval. Itt csak azon pontok között kell mérni, amik üzemszerûen nem lehetnek összekötve, mert az összekötések már ellenõrizve vannak ohm mérõvel. Mérési eredmények a 3. táblázat-ban.

4 - Mérés szigetelés vizsgálóval, de L1-Vez és N kivezetésekre leválasztott 230V-ot kell kapcsolni, hogy a mágneskapcsoló meghúzzon. Itt értelemszerûen, csak azok között a pontok között kell mérni, amelyek nem állnak egymáshoz képest feszültség alatt. Eredmények a 4. táblázat-ban.

5 - Vizsgálat leválasztott 230V-al. L1-ki és N csatlakozási pontokra 100W-os próbalámpát kell kapcsolni, L1-Nap és N pontokra leválasztott 230V-ot kell kapcsolni. L1-Vez és L1-Nap pontok összekötésekor a MK meghúz, szétválasztás után pedig elenged. A próbalámpa midkét esetben folyamatosan és zavartalanul világít tovább.

6 - Éles tesztelés. Az átkapcsolót üszemszerû körülményekhez hasonló bekötéssel (3 Nappali fázis, terhelések) feszültség alá kell helyzeni. Majd a vezrelt bemeneteket is feszültség alá kell helyezni és megfigyelni az át és vissza kapcsolás mûködését. A teszt közben vizsgálható a részleges fáziskiesésre, ki/be kapcsolgatásra adott reakció is. Amennyiben minden tesztfázisban jól mûködött az átkapcsoló, akkor az üzemszerû használat is problémamentes lesz.
x: nem mérünk ellenállást (értelmetlen mérés, vagy feszültség alatti pontok),
0: (ohm mérõ 200Ω méréshatárban) <1Ω,
∞: (ohm mérõ 200Ω méréshatárban) >200Ω
x: nem mérünk ellenállást (értelmetlen mérés, vagy feszültség alatti pontok),
0: (2500V-os szigetelés mérõ) <1MΩ,
∞: (2500V-os szigetelés mérõ) >5000MΩ

Akinek kérdése merült fel a témával kapcsolatban, esetleg komplett átkapcsolót, vezérlõpanelt, stb. szeretne, azt kérem hogy az alábbi mailcímemen érdeklõdjön:


Fotógaléria