РЕЛЕ ПРОМЕЖУТОЧНОЕ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2005 года по МПК H01H47/18 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной защиты, противоаварийной и системной автоматики электроэнергетических объектов и промышленной аппаратуре различного назначения.

Известно устройство, содержащее последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, двоичный счетчик импульсов, дешифратор, одновибратор и транзистор, к выходу которого подключены включающие и выключающие обмотки с замыкающими и размыкающими контактами [1].

Недостатком известного устройства по [1] является отсутствие защиты от несанкционированного отключения, поскольку оно не обеспечивает задержанный режим отключения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению и взятым за прототип является устройство, содержащее первый транзистор, включающую и выключающую обмотки, стабилитрон, резисторы с первого по одиннадцатый, причем первый резистор является переменным, дополнительный резистор, являющийся переменным, транзисторы со второго по четвертый, конденсаторы с первого по пятый, диоды с первого по четвертый и выпрямительный блок [2].

Недостатком прототипа является отсутствие возможности функционирования устройства при плавном повышении или понижении напряжения питания.

Технический результат - возможность функционирования устройства при плавном повышении или понижении напряжения питания.

Технический результат достигается тем, что в устройство:

1. содержащее транзисторы с первого по четвертый, включающую и выключающую обмотки, стабилитрон, резисторы с первого по десятый, при этом первый резистор является переменным, конденсаторы с первого по пятый, диоды с первого по третий и выпрямительный блок со входными клеммами, введены резисторы с одиннадцатого по пятнадцатый, шестой и седьмой конденсаторы, пятый транзистор и детектор напряжения, причем выходной положительный вывод выпрямительного блока соединен со входом девятого резистора, а отрицательный вывод - со входом одиннадцатого резистора, выход которого соединен с отрицательными выводами первого, второго, четвертого, шестого конденсаторов, с выходами пятого, седьмого конденсаторов, второго, четвертого, седьмого, восьмого, десятого, тринадцатого и пятнадцатого резисторов, с анодом стабилитрона, с общим выводом детектора напряжения, с эмиттерами пятого и третьего транзисторов, база пятого транзистора соединена со входом пятнадцатого резистора и с эмиттером четвертого транзистора, база которого соединена со входом восьмого резистора, с отрицательным выводом третьего конденсатора, а коллектор - с коллектором пятого транзистора, со входом седьмого резистора и с выходом включающей обмотки, вход которой соединен со входами двенадцатого и четырнадцатого резисторов, с выходом девятого резистора, со входом пятого конденсатора, с анодом третьего диода, катод которого соединен с положительным выводом четвертого конденсатора, со входом выключающей обмотки, выход которой соединен через пятый резистор с коллектором третьего транзистора, база которого соединена со входом четвертого резистора и с выходом третьего резистора, вход которого соединен с эмиттером второго транзистора, база которого соединена с коллектором первого транзистора, база которого соединена с положительным выводом второго конденсатора, со входом второго резистора, коллектором второго транзистора и с катодом второго диода, а эмиттер первого транзистора - с положительным выводом первого конденсатора, с катодом первого диода, анод которого соединен с промежуточным выводом первого резистора, выход которого соединен со входом десятого резистора, а вход - с положительным выводом третьего и входом седьмого конденсаторов, с катодом стабилитрона, с анодом второго диода, с выходом шестого резистора, вход которого соединен с выходом четырнадцатого резистора, с выходом детектора напряжения, вход которого соединяется с положительным выводом шестого конденсатора, со входом тринадцатого резистора и с выходом двенадцатого резистора;

2. содержащее первый и второй транзисторы, включающую и выключающую обмотки, стабилитрон, резисторы с первого по восьмой, при этом первый резистор является переменным, конденсаторы с первого по пятый, диоды с первого по третий и выпрямительный блок со входными клеммами, введены резисторы с девятого по пятнадцатый, шестой и седьмой конденсаторы, третий транзистор, первый и второй детекторы напряжения, причем выходной положительный вывод выпрямительного блока соединен со входом восьмого резистора, а отрицательный вывод - со входом девятого резистора, выход которого соединен с отрицательными выводами первого, второго, четвертого, шестого конденсаторов, с выходами пятого, седьмого конденсаторов, с выходом и промежуточным выводом первого резистора, с выходами шестого, седьмого, одиннадцатого, тринадцатого и пятнадцатого резисторов, с анодом стабилитрона, с общим выводом первого детектора напряжения, с эмиттерами третьего и первого транзисторов, база третьего транзистора соединена со входом пятнадцатого резистора и с эмиттером второго транзистора, база которого соединена со входом седьмого резистора, с отрицательным выводом третьего конденсатора, а коллектор - с коллектором третьего транзистора, со входом шестого резистора и с выходом включающей обмотки, вход которой соединен со входами десятого и четырнадцатого резисторов, с выходом восьмого резистора, со входом пятого конденсатора, с анодом третьего диода, катод которого соединен с положительным выводом четвертого конденсатора, со входом выключающей обмотки, выход которой соединен через четвертый резистор с коллектором первого транзистора, база которого соединена через третий резистор со входом тринадцатого резистора и общим выводом второго детектора напряжения, выход которого соединен с катодом второго диода, с положительным выводом второго конденсатора, а вход второго детектора напряжения соединен через второй резистор со входом первого резистора, через двенадцатый резистор с положительным выводом первого конденсатора, с катодом первого диода, анод которого соединен с положительным выводом третьего и входом седьмого конденсаторов, с катодом стабилитрона, с анодом второго диода, с выходом пятого резистора, вход которого соединен с выходом четырнадцатого резистора, с выходом первого детектора напряжения, вход которого соединен с положительным выводом шестого конденсатора, со входом одиннадцатого резистора и с выходом десятого резистора.

На фиг.1 приведена электрическая принципиальная схема промежуточного реле по 1 варианту.

Реле промежуточное содержит включающую 1 и выключающую 2 обмотки, транзисторы 3-7 с первого по пятый, резисторы 8-22 с первого по пятнадцатый, причем первый резистор 8 является переменным, стабилитрон 23, диоды 24-26 с первого по третий, конденсаторы 27-33 с первого по седьмой, детектор напряжения 34 и выпрямительный блок 35.

Выходной положительный вывод выпрямительного блока 35 соединен со входом девятого резистора 16, а отрицательный вывод - со входом одиннадцатого резистора 18, выход которого соединен с отрицательными выводами первого 27, второго 28, четвертого 30, шестого 32 конденсаторов, с выходами пятого 31, седьмого 33 конденсаторов, второго 9, четвертого 11, седьмого 14, восьмого 15, десятого 17, тринадцатого 20 и пятнадцатого 22 резисторов, с анодом стабилитрона 23, с общим выводом детектора напряжения 34, с эмиттерами пятого 7 и третьего 5 транзисторов, база пятого транзистора 7 соединена со входом пятнадцатого резистора 22 и с эмиттером четвертого транзистора 6, база которого соединена со входом восьмого резистора 15, с отрицательным выводом третьего конденсатора 29, а коллектор - с коллектором пятого транзистора 7, со входом седьмого резистора 14 и с выходом включающей обмотки 1, вход которой соединен со входами двенадцатого 19 и четырнадцатого 21 резисторов, с выходом девятого резистора 16, со входом пятого конденсатора 31, с анодом третьего диода 26, катод которого соединен с положительным выводом четвертого конденсатора 30, со входом выключающей обмотки 2, выход которой соединен через пятый резистор 12 с коллектором третьего транзистора 5, база которого соединена со входом четвертого резистора 11 и с выходом третьего резистора 10, вход которого соединен с эмиттером второго транзистора 4, база которого соединена с коллектором первого транзистора 3, база которого соединена с положительным выводом второго конденсатора 28, со входом второго резистора 9, коллектором второго транзистора 4 и с катодом второго диода 25, а эмиттер первого транзистора 3 - с положительным выводом первого конденсатора 27, с катодом первого диода 24, анод которого соединен с промежуточным выводом первого резистора 8, выход которого соединен со входом десятого резистора 17, а вход - с положительным выводом третьего 29 и входом седьмого 33 конденсаторов, с катодом стабилитрона 23, с анодом второго диода 25, с выходом шестого резистора 13, вход которого соединен с выходом четырнадцатого резистора 21, с выходом детектора напряжения 34, вход которого соединяется с положительным выводом шестого конденсатора 32, со входом тринадцатого резистора 20 и с выходом двенадцатого резистора 19.

Устройство работает следующим образом.

Контролирующая напряжение совокупность элементов реле состоит из цепи в составе двенадцатого резистора 19, тринадцатого резистора 20, шестого конденсатора 32 и детектора напряжения 34.

Времязадающая совокупность элементов реле состоит из цепи в составе первого 27 и второго 28 конденсаторов, второго резистора 9, порогового элемента из первого 3 и второго 4 транзисторов, а также первого резистора 8, выполняющего функции регулировочного резистора. Исполнительным элементом реле промежуточного являются включающая 1 и отключающая 2 обмотки, задействованные контакты которых на чертеже не показаны. Шестой 13 и четырнадцатый 21 резисторы, стабилитрон 23 выполняют функцию стабилизатора напряжения в реле промежуточном.

При включении напряжения питания, которое подается на первую 36 и вторую 37 входные клеммы выпрямительного блока 35, ток, протекающий по последовательной цепи из положительного вывода выпрямительного блока 35 через девятый 16, двенадцатый 19, тринадцатый 20, одиннадцатый 18 резисторы к отрицательному выводу выпрямительного блока 35, создает определенное напряжение на входе детектора напряжения 34. При низком напряжении питания реле напряжение на входе детектора напряжения 34 оказывается ниже определенной величины, и на его выходе сохраняется нулевой потенциал, блокирующий работу устройства.

При увеличении напряжения питания устройства напряжение на входе детектора напряжения 34 также увеличивается и при достижении определенной величины на выходе детектора напряжения 34 скачком появляется напряжение, равное напряжению стабилизации стабилитрона 23, разрешая работу устройства. При этом за счет тока, протекающего по последовательной цепи из положительного вывода выпрямительного блока 35 через девятый резистор 16, включающую обмотку 1, коллекторно-эмиттерный переходы четвертого 6 и пятого 7 транзисторов, срабатывает включающая обмотка 1. Открытое состояние четвертого транзистора 6 и пятого транзистора 7 обеспечивается током заряда третьего конденсатора 29. Одновременно происходит заряд времязадающего второго конденсатора 28 до напряжения стабилизации стабилитрона 23 и более медленный заряд первого конденсатора 27 до напряжения, определяемого положением движка первого резистора 8. Кроме того, по последовательной цепи из третьего диода 26 заряжается накопительный четвертый конденсатор 30. При этом пороговый элемент из первого 3 и второго 4 транзисторов заперт. При отключении напряжения питания или плавном снижении его ниже определенной величины напряжение на входе детектора напряжения 34 становится ниже определенного значения и на выходе детектора напряжения 34 происходит резкое скачкообразное снижение напряжения до нуля. При этом начинается разряд второго конденсатора 28 на второй резистор 9.

Напряжения на первом 27 и четвертом 30 конденсаторах не изменяются, поскольку все цепи их разряда отделены запертыми переходами соответствующих транзисторов и диодов. По мере разряда второго конденсатора 28 запирающее напряжение на переходе база-эмиттер первого транзистора 3 уменьшается по величине и в некоторый момент изменяет полярность и становится отпирающим. В результате напряжение на первом конденсаторе 27 через третий резистор 10 прикладывается к базе третьего транзистора 5. При этом четвертый конденсатор 30 разряжается на отключающую обмотку 2, что приводит к ее срабатыванию. Девятый 16 и одиннадцатый 18 резисторы служат для ограничения напряжения на коллекторе третьего 5 и четвертого 6 транзисторов. Защита элементов реле промежуточного от кратковременных импульсных перенапряжений осуществляется с помощью пятого конденсатора 31 и девятого 16 и одиннадцатого 18 резисторов. Плавная регулировка времени замедления при отключении осуществляется с помощью переменного первого резистора 8. Детектор напряжения 34 позволяет схеме срабатывать при любом (плавном или скачкообразном) изменении напряжения питания, напряжение срабатывания задается при помощи двенадцатого 19 и тринадцатого 20 резисторов и шестого конденсатора 32.

На фиг.2 приведена электрическая принципиальная схема промежуточного реле по 2 варианту.

Реле промежуточное содержит включающую 1 и выключающую 2 обмотки, транзисторы 3-5 с первого по третий, резисторы 6-20 с первого по пятнадцатый, причем первый резистор 8 является переменным, стабилитрон 21, диоды 22-24 с первого по третий, конденсаторы 25-31 с первого по седьмой, первый 32 и второй 33 детекторы напряжения, выпрямительный блок 34.

Выходной положительный вывод выпрямительного блока 34 соединен со входом восьмого резистора 13, а отрицательный вывод - со входом девятого резистора 14, выход которого соединен с отрицательными выводами первого 25, второго 26, четвертого 28, шестого конденсаторов 30, с выходами пятого 29, седьмого 31 конденсаторов, с выходом и промежуточным выводом первого резистора 6, с выходами шестого 11, седьмого 12, одиннадцатого 16, тринадцатого 18 и пятнадцатого 20 резисторов, с анодом стабилитрона 21, с общим выводом первого детектора напряжения 32, с эмиттерами третьего 5 и первого 3 транзисторов, база третьего транзистора 5 соединена со входом пятнадцатого резистора 20 и с эмиттером второго транзистора 4, база которого соединена со входом седьмого резистора 12, с отрицательным выводом третьего конденсатора 27, а коллектор - с коллектором третьего транзистора 5, со входом шестого резистора 11 и с выходом включающей обмотки 1, вход которой соединен со входами десятого 15 и четырнадцатого 19 резисторов, с выходом восьмого резистора 13, со входом пятого конденсатора 29, с анодом третьего диода 24, катод которого соединен с положительным выводом четвертого конденсатора 28, со входом выключающей обмотки 2, выход которой соединен через четвертый резистор 9 с коллектором первого транзистора 3, база которого соединена через третий резистор 8 со входом тринадцатого резистора 18 и общим выводом второго детектора напряжения 33, выход которого соединен с катодом второго диода 23, с положительным выводом второго конденсатора 26, а вход второго детектора напряжения 33 соединен через второй резистор 7 со входом первого резистора 6, через двенадцатый резистор 17 с положительным выводом первого конденсатора 25, с катодом первого диода 22, анод которого соединен с положительным выводом третьего 27 и входом седьмого 31 конденсаторов, с катодом стабилитрона 21, с анодом второго диода 23, с выходом пятого резистора 10, вход которого соединен с выходом четырнадцатого резистора 19, с выходом первого детектора напряжения 32, вход которого соединен с положительным выводом шестого конденсатора 30, со входом одиннадцатого резистора 16 и с выходом десятого резистора 15.

Устройство работает следующим образом.

Контролирующая напряжение совокупность элементов реле состоит из цепи в составе десятого резистора 15, одиннадцатого резистора 16, шестого конденсатора 30 и первого детектора напряжения 32.

Времязадающая совокупность элементов реле состоит из в составе первого 25 и второго 26 конденсаторов, первого резистора 6, выполняющего функции регулировочного резистора, второго 7 и двенадцатого 17 резисторов, второго детектора напряжения 33, выполняющего роль порогового элемента. Исполнительным элементом реле промежуточного являются включающая 1 и отключающая 2 обмотки, задействованные контакты которых на чертеже не показаны. Четырнадцатый 19 и пятый 10 резисторы, стабилитрон 21 выполняют функцию стабилизатора напряжения в реле промежуточном.

При включении напряжения питания, которое подается на первую 35 и вторую 36 входные клеммы выпрямительного блока 34, ток протекающий по последовательной цепи из положительного вывода выпрямительного блока 34 через восьмой 13, десятый 15, одиннадцатый 16, девятый 14 резисторы к отрицательному выводу выпрямительного блока 34, создает определенное напряжение на входе первого детектора напряжения 32. При низком напряжении питания реле напряжение на входе первого детектора напряжения 32 оказывается ниже определенной величины, и на выходе которого сохраняется нулевой потенциал, блокирующий работу устройства.

При увеличении напряжения питания напряжение на входе первого детектора напряжения 32 увеличивается и при достижении определенной величины на входе первого детектора напряжения 32 скачком появляется напряжение, равное напряжению стабилизации стабилитрона 21, разрешая работу устройства. При этом за счет тока протекающего по последовательной цепи положительного вывода выпрямительного блока 34 через восьмой резистор 13, коллекторно-эмиттерный переход второго 4 и третьего 5, срабатывает включающая обмотка 1. Открытое состояние второго 4 и третьего 5 транзисторов обеспечивается током заряда третьего конденсатора 27. Одновременно происходит заряд первого 25 и второго 26 конденсаторов до напряжения стабилизации стабилитрона 21. Кроме того, по последовательной цепи из третьего диода 24 происходит заряд накопительного четвертого конденсатора 28. При этом на общем выводе второго детектора напряжения 33 потенциал близкий к нулю.

При отключении напряжения питания или плавном его снижении ниже определенной величины напряжение на входе второго детектора напряжения становится ниже определенного значения и на его выходе происходит скачкообразное снижение напряжение до нуля. Начинается разряд первого конденсатора 25 через двенадцатый 17, второй 7 и первый 6 резисторы. При снижении напряжения на входе второго детектора напряжения 33 до порогового уровня на его общей клемме появляется напряжение, равное величине напряжения второго конденсатора 26. Это напряжение через третий резистор 8 прикладывается к базе первого транзистора 3, открывая его. Четвертый конденсатор 28 разряжается через отключающую обмотку 2, четвертый резистор 9 и коллекторно-эмиттерный переход первого транзистора 3, что приводит к срабатыванию отключающей обмотки 2. Восьмой 13 и девятый 14 резисторы служат для ограничения напряжения на коллекторе первого 3 и второго 4 транзисторов. Защита элементов реле промежуточного от кратковременных импульсных перенапряжений осуществляется с помощью пятого конденсатора 29 и восьмого 13 и девятого 14 резисторов. Плавная регулировка времени замедления при отключении осуществляется с помощью переменного первого резистора 6. Первый детектор напряжения 32 позволяет схеме срабатывать при любом (плавном или скачкообразном) изменении напряжения питания, напряжение срабатывания задается при помощи десятого 15 и одиннадцатого 16 резисторов и шестого конденсатора 30.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает функционирование реле при плавном повышении или понижении напряжения питания.

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]. Патент РФ 2208863, 2002, кл. Н 01 Н 47/18.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной защиты, противоаварийной и системной автоматики электроэнергетических объектов и промышленной аппаратуре различного назначения. Технический результат заключается в возможности функционирования реле при плавном повышении или понижении напряжения питания. Для этого по первому варианту устройство содержит транзисторы с первого по пятый, включающую и выключающую обмотки, стабилитрон, резисторы с первого по пятнадцатый, при этом первый резистор является переменным, конденсаторы с первого по седьмой, диоды с первого по третий, выпрямительный блок и детектор напряжения. А по второму варианту устройство содержит транзисторы с первого по третий, включающую и выключающую обмотки, стабилитрон, резисторы с первого по пятнадцатый, при этом первый резистор является переменным, конденсаторы с первого по седьмой, диоды с первого по третий, выпрямительный блок и два детектора напряжения. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Реле промежуточное, содержащее транзисторы с первого по четвертый, включающую и выключающую обмотки, стабилитрон, резисторы с первого по десятый, при этом первый резистор является переменным, конденсаторы с первого по пятый, диоды с первого по третий и выпрямительный блок со входными клеммами, отличающееся тем, что в устройство введены резисторы с одиннадцатого по пятнадцатый, шестой и седьмой конденсаторы, пятый транзистор и детектор напряжения, причем выходной положительный вывод выпрямительного блока соединен со входом девятого резистора, а отрицательный вывод - со входом одиннадцатого резистора, выход которого соединен с отрицательными выводами первого, второго, четвертого, шестого конденсаторов, с выходами пятого, седьмого конденсаторов, второго, четвертого, седьмого, восьмого, десятого, тринадцатого и пятнадцатого резисторов, с анодом стабилитрона, с общим выводом детектора напряжения, с эмиттерами пятого и третьего транзисторов, база пятого транзистора соединена со входом пятнадцатого резистора и с эмиттером четвертого транзистора, база которого соединена со входом восьмого резистора, с отрицательным выводом третьего конденсатора, а коллектор - с коллектором пятого транзистора, со входом седьмого резистора и с выходом включающей обмотки, вход которой соединен со входами двенадцатого и четырнадцатого резисторов, с выходом девятого резистора, со входом пятого конденсатора, с анодом третьего диода, катод которого соединен с положительным выводом четвертого конденсатора, со входом выключающей обмотки, выход которой соединен через пятый резистор с коллектором третьего транзистора, база которого соединена со входом четвертого резистора и с выходом третьего резистора, вход которого соединен с эмиттером второго транзистора, база которого соединена с коллектором первого транзистора, база которого соединена с положительным выводом второго конденсатора, со входом второго резистора, коллектором второго транзистора и с катодом второго диода, а эмиттер первого транзистора - с положительным выводом первого конденсатора, с катодом первого диода, анод которого соединен с промежуточным выводом первого резистора, выход которого соединен со входом десятого резистора, а вход - с положительным выводом третьего и входом седьмого конденсаторов, с катодом стабилитрона, с анодом второго диода, с выходом шестого резистора, вход которого соединен с выходом четырнадцатого резистора, с выходом детектора напряжения, вход которого соединяется с положительным выводом шестого конденсатора, со входом тринадцатого резистора и с выходом двенадцатого резистора.2. Реле промежуточное, содержащее первый и второй транзисторы, включающую и выключающую обмотки, стабилитрон, резисторы с первого по восьмой, при этом первый резистор является переменным, конденсаторы с первого по пятый, диоды с первого по третий и выпрямительный блок со входными клеммами, отличающееся тем, что в устройство введены резисторы с девятого по пятнадцатый, шестой и седьмой конденсаторы, третий транзистор, первый и второй детекторы напряжения, причем выходной положительный вывод выпрямительного блока соединен со входом восьмого резистора, а отрицательный вывод - со входом девятого резистора, выход которого соединен с отрицательными выводами первого, второго, четвертого, шестого конденсаторов, с выходами пятого, седьмого конденсаторов, с выходом и промежуточным выводом первого резистора, с выходами шестого, седьмого, одиннадцатого, тринадцатого и пятнадцатого резисторов, с анодом стабилитрона, с общим выводом первого детектора напряжения, с эмиттерами третьего и первого транзисторов, база третьего транзистора соединена со входом пятнадцатого резистора и с эмиттером второго транзистора, база которого соединена со входом седьмого резистора, с отрицательным выводом третьего конденсатора, а коллектор - с коллектором третьего транзистора, со входом шестого резистора и с выходом включающей обмотки, вход которой соединен со входами десятого и четырнадцатого резисторов, с выходом восьмого резистора, со входом пятого конденсатора, с анодом третьего диода, катод которого соединен с положительным выводом четвертого конденсатора, со входом выключающей обмотки, выход которой соединен через четвертый резистор с коллектором первого транзистора, база которого соединена через третий резистор со входом тринадцатого резистора и общим выводом второго детектора напряжения, выход которого соединен с катодом второго диода, с положительным выводом второго конденсатора, а вход второго детектора напряжения соединен через второй резистор со входом первого резистора, через двенадцатый резистор с положительным выводом первого конденсатора, с катодом первого диода, анод которого соединен с положительным выводом третьего и входом седьмого конденсаторов, с катодом стабилитрона, с анодом второго диода, с выходом пятого резистора, вход которого соединен с выходом четырнадцатого резистора, с выходом первого детектора напряжения, вход которого соединен с положительным выводом шестого конденсатора, со входом одиннадцатого резистора и с выходом десятого резистора.