РЕЛЕ-РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК H01H47/18 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной защиты в качестве реле-регулятора напряжения, например, путем регулировки коэффициента трансформации трансформатора.

Известно устройство, содержащее последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, двоичный счетчик, дешифратор, формирователь импульсов и исполнительный элемент, выполненный в виде транзистора [1].

Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, не позволяющие использовать его в качестве реле-регулятора напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее компаратор, выход которого соединен с входами первого и второго расширителей импульсов, выходы каждого из которых подсоединены к соответствующим им последовательно соединенным элементу задержки, триггеру, элементу ЗАПРЕТ и исполнительному элементу, а также блок контроля, входы которого соединены с выходами исполнительных элементов, а выходы соединены с соответствующими входами триггеров, с входом генератора импульсов, выход которого соединен с соответствующими входами триггеров, и с входом компаратора сравнения [2].

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая точность, поскольку при регулировании напряжения оно не обеспечивает задержку времени срабатывания на допустимый временной интервал, который может быть различен для отклонения напряжения в меньшую и большую сторону.

Техническим результатом изобретения является повышение точности.

Этот технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее первый компаратор, первый и второй исполнительные элементы, первый RS-триггер, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и второй RS-триггер, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, введены второй, третий и четвертый компараторы, входы которых объединены и являются входом для подключения регулируемого напряжения, первый формирователь короткого импульса, вход которого соединен с выходом "больше" первого компаратора и со вторым прямым входом первого элемента И, а выход соединен с инверсным входом первого элемента И, второй формирователь короткого импульса, вход которого соединен с выходом "меньше" второго компаратора и со вторым прямым входом второго элемента И, а выход соединен с инверсным входом первого элемента И, первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом "меньше" третьего компаратора, а выход соединен с R-входом первого RS-триггера, S-вход которого соединен с выходом "больше" третьего компаратора, второй элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом "больше" четвертого компаратора, а выход соединен с R-входом второго RS-триггера, S-вход которого соединен с выходом "меньше" четвертого компаратора, третий и четвертый элементы ИЛИ, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, а выходы соединены соответственно с входами первого второго исполнительных элементов, третий и четвертый RS-триггеры, выходы которых соединены соответственно со вторыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ, и одновибратор, а при этом выход одновибратора соединен со вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с R-входами третьего и четвертого RS-триггеров, S-входы которых соединены с выходом "меньше" первого компаратора и с выходом "больше" второго компаратора соответственно.

На фиг. 1 представлена электрическая структурная схема реле-регулятора напряжения, на фиг.2 - временная диаграмма, поясняющая его работу.

Реле-регулятор напряжения (фиг.1) содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 компараторы, входы которых объединены и являются входом регулируемого напряжения, первый 5 и второй 6 исполнительные элементы, первый 7 и второй 8 элементы ИЛИ, первый 9 и второй 10 формирователи короткого импульса, первый 11 и второй 12 элементы И, первый 13 и второй 14 RS-триггеры и одновибратор 15, третий 16 и четвертый 17 RS-триггеры, третий 18 и четвертый 19 элементы ИЛИ, при этом вход первого формирователя 9 короткого импульса соединен с выходом "больше" первого компаратора 1 и с прямым входом первого элемента И 11, а выход соединен с инверсным входом первого элемента И 11, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ 18, выход которого соединен с входом первого исполнительного элемента 5, вход второго формирователя 10 короткого импульса соединен с выходом "меньше" второго компаратора 2 и с прямым входом второго элемента И 12, а выход соединен с инверсным входом второго элемента И 12, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ 19, выход которого соединен с входом второго исполнительного элемента 6, первый вход первого элемента ИЛИ 7 соединен с выходом "меньше" третьего компаратора 3, а выход соединен с R-входом первого RS-триггера 13, S-вход которого соединен с выходом "больше" третьего компаратора 3, первый вход второго элемент ИЛИ 8 соединен с выходом "больше" четвертого компаратора 4, а выход соединен с R-входом второго RS-триггера 14, S-вход которого соединен с выходом "меньше" четвертого компаратора 4, выход одновибратора 15 соединен со вторыми входами первого 7 и второго 8 элементов ИЛИ, выходы которых соединены, соответственно, с R-входом третьего RS-триггера 16, выход которого соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ 18, и с R-входом четвертого RS-триггера 17, выход которого соединен со вторым входом четвертого элемента ИЛИ 19.

На фиг 2 представлены
U₁, U₅ - верхний и нижний уровни срабатывания реле-регулятора напряжения соответственно;
U₂, U₄ - верхний и нижний уровни возврата реле-регулятора напряжения соответственно;
U₃ - уровень уставки реле-регулятора напряжения.

Первый 9 и второй 10 формирователи вырабатывают короткий импульс при перепаде их входного сигнала с уровня логического нуля на уровень логической единицы. Первый 5 и второй 6 исполнительные элементы могут быть выполнены в виде обмоток реле с соответствующими контактами. Остальные блоки устройства являются стандартными блоками электротехники. Цепи их питания на чертеже опущены как несущественные.

Работает реле-регулятор напряжения следующим образом.

В исходном состоянии, когда регулируемое напряжение находится в пределах своих номинальных значений между нижним и верхними уровнями возврата U₂, U₄ (фиг. 2), подают напряжение питания на одновибратор 15, по импульсу срабатывания которого первый 13, второй 14, третий 16 и четвертый 17 RS-триггеры переходят в нулевое состояние. Поэтому первый 5 и второй 6 исполнительные элементы не находятся в режиме регулировки, например, коэффициента трансформации трансформатора, включенного в цепи регулируемого напряжения. При выходе значения регулируемого напряжения за допустимые пределы (верхний или нижний уровни срабатывания U₁, U₅ на фиг.2), на выходе соответственно первого 1 или второго 2 компаратора формируется перепад сигнала с уровня логического нуля на уровень логической единицы, по которому первый формирователь 9 или второй формирователь 10 соответственно вырабатывает короткий импульс, который поступает на инверсный вход первого 11 или второго 10 элемента И соответственно. Отметим, что перед этим соответствующий первый 13 или второй 14 RS-триггеры, перейдут в единичное состояние по сигналу перепада напряжения на выходе третьего 3 или четвертого 4 компараторов соответственно, которые срабатывают по соответствующему выходу "больше" и выходу "меньше" в случае выхода напряжения за уровни возврата. Если значение регулируемого напряжения выходит за допустимые пределы на время, меньшее предельного, то сформированный первым 9 или соответственно вторым 10 формирователем импульс (поданный на инверсный вход соответственно первого 11 или второго 12 элементов И), не позволяет сработать соответствующему первому 5 или второму 6 исполнительному элементу в пределах длительности этого импульса, рассчитанного на допустимый временной интервал выхода напряжения за соответствующие уровни срабатывания. Если выход регулируемого напряжения будет по длительности превосходить допустимый временной интервал, то уровень логической единицы с выхода первого 11 или второго 12 элементов И через третий 18 или четвертый элементы ИЛИ соответственно поступит на вход соответствующего ему первого 5 или второго 6 исполнительного элемента, что приведет к его срабатыванию. По сигналу первого исполнительного элемента 5 произойдет, как правило, скачкообразное уменьшение коэффициента трансформации, а по сигналу второго исполнительного элемента 6 произойдет скачкообразное увеличение коэффициента трансформации в цепи регулируемого напряжения, что приведет к возврату величины регулируемого напряжения в зону напряжения уставки между уровнями возврата U₂, U₄. Третий 16 и четвертый 17 RS-триггеры переходят в единичное состояние при переходе уровней сигналов на выходе "меньше" первого 1 и выходе "больше" второго 2 компараторов соответственно с уровня логического нуля на уровень логической единицы, когда регулируемое напряжение входит в рамки уровней срабатывания. Поэтому пока регулируемое напряжение действительно не войдет в пределы уровней возврата регулирование напряжение продолжается. Если регулируемое напряжение вновь выходит за уровни возврата и срабатывания, то описанные выше процессы повторяются.

Таким образом, предложенное устройство обладает более высокой точностью, поскольку оно обеспечивает задержку времени срабатывания на допустимый временной интервал, который может быть различен для отклонения напряжения в меньшую и большую сторону.

Источники информации
1. Электротехнический справочник, в 4-х томах, т. 2. Электротехнические изделия и устройства. Под общей редакцией В.Г. Герасимова и др. - М.: Издательство МЭИ, 1998 г., с.390, рис.35.10.

2. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Высшая школа, 1991, с.416, рис.13.20.

Изобретение используется в устройствах релейной защиты в качестве реле-регулятора коэффициента трансформации трансформатора. Технический результат заключается в повышении точности. Реле-регулятор напряжения содержит четыре компаратора, четыре RS-триггера, два исполнительных элемента, два формирователя импульсов, четыре элемента ИЛИ, два элемента И, одновибратор. 2 ил.

Реле-регулятор напряжения, содержащее первый компаратор, первый и второй исполнительные элементы, первый RS-триггер, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, и второй RS-триггер, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, отличающееся тем, что введены второй, третий и четвертый компараторы, входы которых объединены и являются входом для подключения регулируемого напряжения, первый формирователь короткого импульса по перепаду сигнала, вход которого соединен с выходом “Больше” первого компаратора и со вторым входом первого элемента И, а выход соединен с инверсным входом первого элемента И, второй формирователь короткого импульса по перепаду сигнала, вход которого соединен с выходом “Меньше” второго компаратора и со вторым входом второго элемента И, а выход соединен с инверсным входом второго элемента И, первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом “Меньше” третьего компаратора, а выход соединен с R-входом первого RS-триггера, S-вход которого соединен с выходом “Больше” третьего компаратора, второй элемент ИЛИ, первый вход которого, соединен с выходом “Больше” четвертого компаратора, а выход соединен с R-входом второго RS-триггера, S-вход которого соединен с выходом “Меньше” четвертого компаратора, третий и четвертый элементы ИЛИ, первые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, а выходы соединены соответственно с входами первого, второго исполнительных элементов, третий и четвертый RS-триггеры, выходы которых соединены соответственно со вторыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ, и одновибратор, при этом выход одновибратора соединен со вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с R-входами третьего и четвертого RS-триггеров, S-входы которых соединены с выходом “Меньше” первого компаратора и с выходом “Больше” второго компаратора соответственно.