Реле активного тока Советский патент 1984 года по МПК H01H83/18 

Изобретение относится к электроае.хиике и зт быть использовгшо в устройствах эащитьт генераторов от перехода в двигателгзный режим. Известно реле активного тока, построенное по двухканальной схеме. Первый канал срабатывает с вьщержкой времени и состоит из датчика активного тока, элемента времени и порогового элемента,. Второй канал срабатывает без замедления(канал отсечки) и состоит из логического э мента И, подключенного одним из вхо дов к выходу датчика, а другим - че рез отдельнЬй пороговый элемент к входу реле 1 . Датчик активного тока в данном реле представляет собой диодную схе му сравнения фаз, которая обладает невысокой точностью. Известно реле активного тока, со держащее соединенные каскадно преоб разователь тока в напряжение, фазочувствительный выпрямитель, сглажив ющий фильтр, пороговый усилитель и элемент времени, выход которого сое диненс первым входом первого порог вого элемента, одновременно выполня ющего функции логического элемента ИЛИ. Другой вход порогового элемента подключен к выходу лохического элемента И, первый вход которого соединен с выходом порогового усилителя, а второй вход через второй ПОРО ГОВЫЙ элемент - с выходом преобразо вателя тока в напряжение. Высокая точность измерения активного тока достигается увеличением по стоянной времени сглаживающего фильт ра 2 . Однако выходной сигнал фильтра используется и для срабатывания канала отсечки, поэтому быстродействие отсечки понижается. Целью изобретения является повыше ние быстродействия реле. , Поставленная цель достигается тем, что в реле активного тока, содержащее преобразователь тока в напряжение, подключенный выходом к входу фазочувствительного выпрямителя, на выходе которого включены последовательно соединенные сглаживающий фильтр, пороговый элемент, элемент выдержки времени и реагирующий орган, логический элемент И, подключенный одним входом к выходу порогового элемента, делитель напряжения источника питания с тремя промежуточными выводами, два диода, переменный резистор и последовательно включенные диод и конденсатор, дополнительно введены делитель напряже ния источника питания с двумя промежуточными выводами и логический элемент ИЛИ, а преобразователь тока в напряжение выполнен на диф еренциаль ном операционном усилителе с резистором в цепи отрицательной обратной связи, при этом выход преобразователя тока в напряжение подключен через переменный резистор к среднему промежуточному выводу делителя напряжения, два других промежуточных вывода которого через соответствующие: диоды подключенык неинвертирующему входу дифференциального операционного усилителя, а выход фазочувствительного выпрямителя подключен также к аноду диода, включенного последовательно с конденсатором, .вывод средней точки которых подключен к одному промежуточному выводу вновь введенного делителя напряжения, другой промежуточный вывод которого подключен к другому входу логического элемента И, выход которого подключен к одному входу логического элемента ИЛИ, к другому входу которого подключен выход реагир аощего органа. На фиг.1 представлена функциональная схема реле/ на фиг.2 - кривые изменения напряжений на выходах преобразователя тока и фазочувствительного выпрямителя. Реле содержит преобразователь 1 тока в напряжение, выполненный на операционном усилителе 2 с резистором 3 в цепи отрицательной обратной связи, один делитель 4 напряжения с тремя промежуточными выводами, второй делитель 5 напряжения с двумя промежуточными выводами, диоды б и 7, общая точка которых подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя 2 непосредственно, переменный резистор 8, включенный между выходом операционного усилителя 2 и средним выводом первого делителя напряжения, конденсатор. 9, один вывод которого соединен с общей щиной, а .другой - через третий диод 10 с выходом фа:-5очувствительного выпрямителя 11 и непосредственно с од.ним выводом делителя 5 напряжения, другой вывод которого подключен к одному входу логического элемента И 12, каскадно соединенные сглаживающий фильтр 13, пороговый элемент 14, элемент 15 вьщержки времени, реагирующий орган 16 и элемент И.ЛИ 17. Реле работает следующим образом. Если уровень тока в сети недостаточен для срабатывания отсечки, т.е. напряжение на выходе преобразователя тока не достигает величины напряжения срабатывания отсечки UQ, (фиг. 2, t о) ) диоды б и 7 заперты обратным напряжением и операционный усилитель 2 работает в режиме линейного усилителя. Так как в указанном режиме разность потенциалов между входами равна нулю, то трансформатор тока,который подает сигнал на вход реле, работает в оптимальном для него режиме короткого загл жания. В режиме передачи мощности от .за щищаемого генератора в сеть угол ме ду током t и напряжением U 180 й- с. . Поэтому среднее значение напряжения U; на выходе Лазочувствительного выпрямителя 11, пропорциональное активной составляющей тока сети, Имеет отрицательный знак. Реле в этом случае не срабатывает. Переход генератора в двигательны режим характеризуется потреблением активного тока из сети, при этом угол О Ц1б180°. Напряжение на выход сглаживающего фильтра 13 в этом слу чае положительно. При достижении им порога переключения пороговый эл мент 14 скачком меняет знак напряже ния на своем выходе, одновременно устанавливая его уровень пропорциональным величине активного тока сет Так как указанное напряжение подводится к элементу времени 15, то величина его выдержки времени зависит от уровня активной составляющей ток сети. Порог срабатывания отсечкиUgponp деляется соотношением сопротивлений резисторов первого делителя 4 напря жения и переменного резистора 8. Та как при закрытых диодах б и 7 потен циал их общей точки равен нулю, то для отпирания диода 6 необходимо уменьшить потенциал вывода, к которому подключен диод до этого ypoieня, а для отпирания диода 7, наоборот, нужно поднять до него потенциал другого вывода. Благодаря тому, что средний вывод делителя 4 соединен резистором 8 с выходом усилителя 2, изменение входного тока i . вызывает синхронное изменение распределения потенциалов выводов, к которым подключены диоды 6 и 7. Поэтому при достижении током сети порога срабатывания отсечки в каждом полупериоде имеет место интервал, в течение которого выходное напряжение операционного усилителя 2 скачком принима ет высокий уровень, близкий к напряжению источника Питания (фиг. 2,) В режиме передачи активного тока напряжение на входе порогового элемента 14 имеет полярность, при которой тот не срабатывает. Поэтому даже при высокой кратности входного тока V срабатывание реле не происходит. Лишь в том случае, когда защищаемый генератор переходит в дигатель ный режим и угол О t ср fe 180° , создаются предпосылки для срабатывания реле. И если ток i при этом превыша ет порог срабатывания отсечки, импульсы высокого уровня на выходе уси лителя 2 отпирают диод 10. Конденсл-тор 9 быс 1ро заряжается до амплитудного значения напряжения на выходе фазочувствительного выпрямителя 11 (практическ1 доин,), Наг1ряжение на выходе второго вывода делителя 5 изменяет знак на противоположный и превышает внутренний.порог переключения (уровень логической единицы) логического элемента И 12. Однако отсечка не срабатывает до тех пор, пока напряжение на выходе фильтра 13, пропорциональное уровню активной составляющей тока сети, не достигнет порога срабатывания порогового элемента 14 - источника другого необходимого логического сигнала на втором входе элемента И 12. Установленная логика взаимодействия каналов обеспечивает направленность действия отсечки: благодаря ей отсечка возможность воздействовать . на выход реле лишь в рабочей зоне углов. Это означает, что быстродействие отсечки практически зависит только от того, какое замедление .вносят в ее работу фазочувствительный выпрямитель 11, сглаживающий фильтр 13 и пороговый элемент 14 канала с зависимой выдержкой времени. 1 Так как ко входу сглаживаю11его фильтра 13 при этом подводятся импульсы высокого уровня, в несколько раз превышающего уровень сигнала в нормальном режиме, то напряжение на его выходе в этом случае достигнет порога срабатывания элемента 14 намного быстрее. Этим и объясняется повышение быстродействия отсечки в предлагаемом реле по сравнению с известным, в котором при заряде сглаживающего фильтра не делается различие в подводимых к нему сигналах в диапазоне работы отсечки и вне его. Необходимо отметить, что включение диода 10, второго делителя 5 напряжения и конденсатора 9 только после фазочувствительного выпрямителя 11, а не на выходе операционного усилителя 2, делает отсечку двухполупериодной. Это неожиданное свойство схемы станет понятным, если обратить внимание на тот факт, что в угловой зоне срабатывания реле амплитудные -значения напряжения на выходе фазочувствительного выпрями-, теля во всех полупериодах одинакового знака. С целью устранения вибрации реле при большом токе отсечке придан- гистерезис по току срабатывания. На фиг.2 ему соответствует разность уровней Uo,c о,ъ Конденсатор 9 при этом поддерживает сигнал на входе элемента И 12 на необходимом уровне на интервалах между импульсами. ..

РЕЛЕ АКТИВНОГО ТОКА, содержащее преобразователь тока в напряжейие, подвлюченный выходом к входу фазочувствительного выпрямителя, на. выходе которого включены последовательно соединенные сглаживающий фильтр, пороговый элемент, элемент вьщержки времени и реагирующий орган, логический элемент И, подключенный одним входом к выходу порогового элемента, делитель напряжения источника питания с тремя промежуточными выводами, два диода, переменный резистор и последовательно включенные диод и конденсатор, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены делитель напряжения источника питания с двумя промежуточными выводами и логический элемент ИЛИ, а преобразователь тока в напряжение выполнен на дифференциальном операционном усилителе с резистором в цепи отрицательной обратной связи, при этом выход преобразователя тока в напряжение подключен через переменный резистор к среднему промежуточному выводу делителя напряжения, два других промежуточных вывода которого через соответствующие диоды подключены к неинвертирующему входу дифференциального операционного усилителя, а выход фазочувствительного (Л выпрямителя подключен также к аноду диода, включенного последовательс но с конденсатором, вывод средней точки которых подключен к одному промежуточному выводу вновь введенного делителя напряжения, другой промежуточный вывод которого подключен к другому входу логического элемента И, выход которого подключен к одному входу логического элемента ИЛИ, к Другому -входу которого со подключен выход реагирующего орга05 на.