Реле частоты Советский патент 1983 года по МПК H01H47/20 

г. 1 Ияобратвние относится к электротехнике и может использоваться как устройство проти воаЕэарийной автоматики, Б частности как реле защиты электрома1 1инных генераторов переменного тока (ЭМХПТ) от превьшения установленной скорости вращения вала при эксплуатации и различного вида испытаниях ЭМГПТ, а также в системг х автоматического контроля (САК), используияцих информацию, представленну Б в}-щв частотлых сигналов, 3 случае применения релечастоты (РЧ) как реле защиты (РЗ) от отклонения (например, превышения) часто Ы входного си1нала ( - вх ) от пороговой частоты (частоты уставки iqct ) специфическим требованием к РЗ является требование вьщачи им сигнала управле ния, исполн.ительньи- устройством (ИУ/ не только при обязательном прохождении Inv частоты уставки (т.е. наличии момента равенства i при любом способе достижения i дк час тоты болььаей При изменении i gj скачком от час готы мены::ей i цг- до частоты большей I- X - { п,/ -sF-.Ti-iR i iin , РЧ ДОЛЖ 1(СТ ; поскольку 1 р); ЗЫИВ l)f НО выдать сигнал управления (включе ния) ИУ, хотя момент равенства часхот отсутствует. Само РЧ может подключиться к источнику igx t частотл которого уже вь1ше у(.-г , поскольку i д. ,- РЧ также должно вьодать сигнал включения ИУ, хотя и в этом случае момент равенства частот отсутствует о В случае применения РЧ в САК, на пример в качестве устройства, сигна лизирующего о превышении какого-либо napa;vieTpa,, преобразованного в ча тоту установленного порогового значения,- также выраженного частотой (назовем его для краткости устройст во .; онтроля параметра преобразованного в частоту, УКППЧ) MOivieHT прохождения частоты уставки вообще отсутствует, Поскольку измеряемый параметр может принимать дискретные значения, лежащие в достаточно широ ких пределах, то и соответствующие ему дискретные сигналы определенной частоты такхсе имеют широкие пределы значений частот. Если на вход РЧ поступают дисрет ные сигналы определенной частоты, характеризующие дискретные значения преобразованного в частоту параметра, то РЧ должно выдавать сигналы, отмечакадие превышениеfд частоты ,у ставки, jf при любой величине превы шения, хотя момента прохождения f g, частоты уставки нет,. . Известно частотное реле (ЧР), ко торое в принципе можно использовать в качестве РЧ, содержащее включенные последовательно формирукяцее уст ройство (ФУ) и первый ждущий мультивибратор (ЖМ 1), второй ждущий мультивибратор (IM. 2) и элемент И, один вход которого подключен к выходу ЖМ 2, а другой через элемент НЕ и дифференцирующую цепь (ДЦ) - к выходу СУ, а также реле времени (РВ), элемент ИЛИ, последовательно включенные между собой элемент ЗАПРЕТ и третий ждущий мультивибратор (ЖМ 3), причем его выход подключен к одному из входов элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом ЖМ 2 и шиной сброса ЖМ 1, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, шине сброса ЖМ 3 и через РВ к одному из входов элемента ЗАПРЕТ, подключенного вторым входом к элементу НЕ 1. Однако указанное ЧР выдаёт сигнал только в момент прохождения частоты уставки (в момент равенства частот), что ограничивает его применение и не удовлетворяет требованиям к РЗ, Его можно применять только в тех случаях, когда заведомо известно, что при ее увеличении обязательно совпадает с lijCT . Кроме того, в качестве УКППЧ его также нельзя использовать, так как оно сравнительно сложно (содержит 11 функциональных узлов и 16 связей между ними). Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является РЧ, содержащее формирователь прямоугольных импульсов из синусоидального входного напряжения (ФПИ), инвертор (Инв), первый и второй диодные ключи (ДК 1 и ДК 2), первую и вторую. дифференцируккдие цепи (ДЦ 1 и ДЦ 2) , ждугций мультивибратор (Х-М) , реагирующий орган в виде триггера (Тр) с раздельными входами, причем выход ФПИ соединен с входом ДК 1 (элемент И) и через Инв с входом ДК 2 (элемент НЕТ) , а также с входом ЖГ-, выход которого через параллельно соединенные ДЦ 1 и ДЦ 2 подключен к вторым входам ДК 1 и ДК 2, выходы котсзг рых подключены к раздельным- входам ТР 2. Недостаток известного РЧ заключается в том, что оно не удовлетворяет основному требованию, предъявленному к РЧ, так как не срабатывает при любом значении превышения f g над1|1(„ а случае отсутствия момента равенcTBaigx иi)cт . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Указанная цель достигается тем, что в реле частоты,содержащем формирователь прямоугольных импульсов из синусоидального входного сигнала, ждущий мультивибратор, две дифференцирующие цепи , два диодных ключа, реагирующий орган в виде триггера с разделенными входами, причем выход формирователя соединен с входом ждущего мультивибратора и одним из входов первого диодного ключа, выход мультивибратора подключен через одну из дифференцирующих цепей к другому входу первого диодного ключа, выходы первого и второго диодного ключей подключены к раздельным входам триггера, а выход другой дифференцирующей цепи подключен к одному из входо второго диодного ключа, использован ждущий мультивибратор с дополнительным входом сброса, выход формировате ля соединен также с входом другой дифференцирующей цепи, выход которой подключен к входу сброса ждуще о -мультивибратора,, а выход одной дифференцирующей цепи соединен также с другим входом второго диодного ключа На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого РЧ; на фиг, 2 времяимпульсные диаграммы его работы РЧ содержит формирователь 1 прямо угольных полупериодных импульсов из синусоидального входного напряжения (ФПИ 1), к выходу которого подключен входом ждущий мультивибратор 2 с до полнительным входом сброса (ЖМ 2), первую дифференцирующую цепочку 3 (ДИЗ) , вход которой соединен с выходом (жм 2/, вторую дифференцирующую цепочку 4 (ДЦ 4), вход которой соединен с выходом ФПИ 1, а выход - с дополнитедьнЕлм входом сброса ЖМ 2, первый диодный ключ 5 (ДК 5) первый вход которого соединен с выходом ФПИ 1, а второй - с выходом ДЦ 3, второй диодный ключ 6 (ДК 6)f первый вход которого соединен с выходом ДЦ 4, а второй - с выходом ЖМ 2 реагирующий орган в виде триггера 7 с раздельными входами (Тр 7), первый вход которого соединен с выходом ДК 6, второй - с выходом ДК 5, а выход соединен с входом исполнитель- . ного устройства 8 (ИУ 8) . ФПИ 1 формирует из входного сигна ла импульс , синхронизирукядий работу всего РЧ, ЖМ 2, запускаемый передним фронтом ФПИ 1, длительность которого определяет уставку рч по частоте сра батБшания, ДЦ 4 формирует йа зад.неМ фронте ФПИ 1 импульс сброса ЖМ .2, ко торый является также и импульсом раз решения для прохождения импульса с ДЦ 3, переключаквдего Тр 7, выкодной импульс которого отключает ИУ 8. Импульс ФПИ 1 служит также импульсом разрешения для прохождения через |ДК 5 импульса, сформирюванного -ДЦ 3, на первый вход Тр 7 и переклгйчаивдего Тр 7, входной сигнал которого включает ИУ 8 (в данном случае принято, что ИУ 8 отключено при отсутствии сигнала И выхода Тр 7) .. Устройство работает следуквдим образом. Из поступагадего на вход РЧ синусоидального входного сигнала (фиг.2Я, соответствует точке А на фиг. -1) ФПИ формирует прямоугольный импуЛьс положительной полярности длительностью, равной полуп8р1иоду входного сигнала (фиг. 26, соответствует точке Б на фиг. 1), Этот импульс поступает на вход (первый) ДК 5 и вхол ЖМ 2. Передний фронт импульса запускает ЖМ 2 (фиг. 22, соответствует точке Г на фиг.1 длительность им-пульса которого определяет уставку РЧ по частоте срабатывания. Задний фронт импульса ФПИ дифференцируется ДП 4 (фиг. 2Ь, соответствует точке В на фиг, 1) и поступает на дополнительный вход сброса ЖМ 2 и первый вход ДК 6 3,ал.ний фронт импульса ЖМ 2 дифференцируется ДЦ 3 (фиг.25р соответствует точке D на фиг. i) , и поступает на вторые входы ДК 5 и ДК 6. Если длительность импульса с , ФПИ 1 больше, чем длительность имй« Цсг участок ОК) пульса ЖМ 2 то импульс, сформированный на заднем фронте импульса лСМ 2 (фиг, 2д) , проходит через ДК 5 (импульс ФПИ 1 служит для него разрешанадим, фиг.2е) и переключает Тр 7, который отключает ИУ 8 (фиг. 2k), Импульс, сформированный ДЦ 4 Hh заднем фронте импульса ФПИ, является импульсом сброса ЖМ 2 и импульсом разрешения для ДК 6, но поскольку длительность импульса ЖМ 2 меньше длительности импульса ФПИ, то сброс ТКК 2 не происходит, а поскольку импульсы с ДЦ 4 и ДЦ 3 разновременны, то и импульс с ДЦ 3 не проходит на второй вход Тр 7 (фиг. 2). При плавном повышении i р, (т.а. -меньшение периода входного сигнала) и в момент равенства длительностей полупериода входного сигнала (имлульса.ФПИ 1) к импульса KI4 2 (участок КМ.) f импульс ДД 4 (фиг. 2fi) совпадает по времени с импульсом ДЦ 3 (фиг, 29) и разрешает прохождение его на второй вход Тр 7 (фиг. 2ж), который переключается и включает ИУ 8 (фиг. ) „ ( С приходом каждого посдедукядего импульса входного сигнала (при1в5 ft(cT , участок WN ) импульс ДЦ 4 сбрасывает ЖМ 2 (фиг. 2), на заднем фронте получающегрся импульса ЖМ 2 ДЦ 3 формирует импульс, совпадающий по времени с импульсом ДЦ 4 (фиг. 2J), Импульс с ДЦ 4 через ДК б прюходит на второй вход Тр .7 (фиг.2х.р«. вшсодной сигнал которого подтверждает включение ИУ 8, При уменьшении fg, до gt (участок 5 ) импульс, сформированн}лГй на заднем фронте ЖМ 2 (фиг, 2д), проходят вновь через ДД 5 (фиг. 2в) ка первый вход Тр 7 (фиг. 2.) , поскольку на ДК 5 есть разрешающий импульс с выхода ФПИ (фиг. 25), Тр 7 переклю чается и вновь отключает ИУ 8 (фиг. 2и). Если4д, вновь, но скачком, станет больше iijcT (участок 5р ) , импульс, сформированный на заднем фронте ФПИ 1, ДЦ 4 (фиг. 2Ь) сбрасывает ЖМ (фиг. 2г)/ а импульс, сформированный на заднем фронте импульса ЖМ 2 (фиг. 2д), совпадает с импульсом ДЦ 4 (фиг. 2В), проходит через ДК 6 (фиг. 2) и вновь переключает Тр (фиг. 2к). ИУ 8 включается. Предлагаемое РЧ по сравнению с и вестными, принцип действия которьах основан на сравнении длительности им пульсов опорного сигнала, длительность которых пропорциональна частоте входного сигнала, обладает расширенными функциональными возможностя ми, В случае применения его как РЗ снимается ограничение на способ достижения i q частоты большей iijcT (не обязателен момент прохождания i вч частоты установки, т.е. момент равенства частот) и величину превышения IBX . Снятие ограничения на величину превышения i р над i ijci особенно существенно в случае использования РЧ как реле повышения частоты, т.е. тогда, ко где РЧ должно выдавать, сигнал на ИУ при уменьшении f в, ниже f -В случае применения его как УКППЧ снимаеттся ограничение на величину контролируемого параметра, преобразованного в частоту. Таким образом, область применения предлагаемого РЧ значительно шире. Исключение инвертора упрощает реле частоты, повышает его надежность в эксплуатации, упрощает регулировку и удешевляет производство. Предлагаемое РЧ целесообразно использовать на предприятиях, разрабатывающих и эксплуатирующих генераторы переменного тока, в частности электромашинные, а также в САК, использующих информацию, представленную в виде частотных сигналов.

РЕЛЕ ЧАСТОТЫ, содержащее формирователь прямоугольных импульсов из синусоидального входного сигнала, ждущий мультивибратор, две дифференцирукхдие цепи, два диодных ключа, реагирующий орган в виде триггера с раздельными входами, причем выход формирователя прямоугольных импульсов соединен с входом ждущего мультивибратора и одним из входов первого диодного ключа, выход ждуще го мультивибратора подключен через .одну из дифференцирующих цепей к другому входу первого диодного ключа, iвыходы первого и второго диодных ключей подключены к раздельным входам тригера, а выход другой дифференцирующей цепи подключен к одному из входов второго диодногоключа, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, использован ждущий мультивибратор с дополнительнЕ:1М входом сброса, выход формирователя импульсов соединен с входом другой дифференцирующей це пи , выход которой подключен к входу сброса ждущего мультивибратора, а выход § одной дифференцирующей цепи соединен (Л с другим входом второго диодного КЛЮ ча,