Реле частоты Советский патент 1985 года по МПК H01H47/20 

1 ;, V

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроустановках переменного тока, например в автономных транспортных .установках с синхронными генераторами для защиты от повышения частоты вращения приводного двигателя и для переключения aккy fyлятopнoй батареи в режим разряда при понижении частоты вращения генератора, работающего с приводом от колесной пары.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем введения выдержки времени срабатывания, зависимой от частоты.

На чертеже приведена схема предлагаемого реле частоты.

Реле частоты срдержит формирователь t импульсов, источник 2 опорного напряжения, компаратор 3 и испрлнительное устройство 4.

Формирователь 1 импульсов содержит конденсатор 5, подключенный к положительному полюсу источника питания через резистор/6 и к общей шине через транз11стор 7, база которого через последовательно включенные резисторы 8 и 9 подключена к источнику входного сигнала, а точ ка соединения этих резисторов через конденсатор 10 связана с общей шиной, куда присоединен анодом диод 11, катодом связанный с базой транзистора 7.

Цепь заряда конденсатора 5 образована последовательно включенными диодом 12 и резистором 13, зашунтированньши встречно включенными диодом 14. Коллектор транзистора 7 соединен с общей точкой резистора 6 и конденсатора 5. Коммутатор 3 выпо нен в виде интегратора на операции онном усилителе 15 с времязадающей RC-цепью на резисторе 6 иконденсаторе f 7.

Инверти|рующий вход усилителя 15 через резистор 16 подключен к точке соединения Д1фда 12 и резистора 13, а его неинвертирукиций вход соеЙинен с точкой соединения резисторов 18 и 19 источника опорного напряжения.

Исполнительное устройство 4 может быть выполнено в виде электроме ханического реле сигнальной лампы и т.д.

604812

При использовании реле частйты-в:. составе управляк цей системы йодклю- чение может быть выполнено непосредственно к выходу операционного

5 усилителя без исполнительного устройства.

Реле частоты работает следующим образом.

Транзистор 7 периодически с частотой сигнала Uf открывается и запирается. При запертом транзистор 7 происходит заряд конденсатора 5 через резистор 6, диод 12 и резне- . тор 13. Параметры элементов выбраны так, что за время запертого состояния транзистора 7 обеспечивается заряд конденсатора 5 до установившегося значения, равного напряжению Up.

При открытом транзисторе 7 происходит быстрый разряд конденсатора 5 через транзистор 7 и диод 14 до напряжения, близкого к нулю.

25 Так как цепи заряда и разряда конденсатора 5- разделены диодами 12 ц 14, среднее значение напряжения Uf на резисторе 13, входящем в контур заряда, пропорционально среднему

30 значение тока заряда конденсатора и частоте f входного сигнала, т.е;

Uf Un-R,3-C5-f - kf,

где сопротивление резистора 13; GS - емкость конденсатора 5.

Постоянная времени интегратора ве лика по сравнению с периодом входного сигнала, так что пульсации выходного напряжения интегратора ; относительно мат&г, а его средаее значение зависит от среднего значения напряжения Vf,

Если , то Ugy,j,. Un, если Uf Ufl, то Ugjjj«0.

Таким образом, частота срабатыва ния реле может быть определена из условия равенства напряжений Ur и Uo, т.е.

R«- 5

Uo Ur,

ср

Так как напряжения U, и Un не зависят от формы входного сигнала и длительности его полупериодов, частота fcp также не зависит от указанных факторов, а погрешности реле определяются стабильностью источниках

3

опорного напряжения и величиной конденсатора 5 резистора 13.

Для исключения ложных переключений транзисторов, например, при глубоких кратковременных провалах в форме U0J в цепь управления тран:зистора 7 дополнительно введены фильтрующий конденсатор 10. Реле можjHo использовать как-реле повьвценйя частоты (если fcp больше рабочей частоты объекта) или как реле пониж ния частоты (если ftp меньше рабочей частоты) , а ре;гулировку его у ставки.., мотсно производить изменением сопротивления резистора 13.

Время срабатывания реле зависит от средней величины напряжения на входе интегратора (Uf- Ue), определякщей скорость изменения напряжения Dgjg.TaK как (Щ:- U) k(f-fcp) ,; то зависимость времени срабатывания реле Igp от частоты определяется выражением .

160481

.

TCP

1 rfcp-f)

fi.

Я б

сопротивление резистора 16 и емкость конденсатора 17 параметры времязадакнцей цепи интегратора; . uUgyj- изменение напряжения необходимое для срабатывания исполнительного устройства. Из приведенного выражения видно, что время срабатывания обратно : пропорционально отклонению частоты от уставки реле.

При срабатывании реле повышения частоты (f fcp) выходное напряжение уменьшае -ся (), а nim срабатываний реле понижения частоты ( fcp) вызсодн.ое напряж ение увеличивается (ftUgy, 0).

РЕЛЕ ЧАСТОТЫ, содержащее транзистор, база которого через последовательно соединенные первый и второй резисто присоединена к источнику входного сигнала, средняя точка соединения первого и второго резисторов через конденсатор присоединена к общей шине, к которой также присоединены эмиттер транзистора и анод диода, катод которого соединен с базой транзистора, а коллектор транзистора подключен к точке соединения времязадающего конденсатора и третьего резистора, .второй вывод которого соединен с по. ЮЕСШа V--. . to . la -:г,;;,Г . лжьяр - ложительной шиной источника питания и компаратор, подключенный одаим входом к делителю напряжения, выполненному на четвертом и пятом резисторах и подключенному к шинам источника питания, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем введения в щержки времени срабатывания, зависимой от частоты, компаратор выполнен в виде интегратора на операционном усилителе, второй вход которого подключен к точке соединения дополнительных диода и резистора, причем с дополнительньм резистором соединен катод диода., анод дополнительного диода подключен к второму вьюоду времязадающего конденсатора, а второй вывод дополнительного резистора соединен с об1цей шиной, а также введен .второй дополнительньй диод, включенный встречно по отношению к первому дополнительному диоду между общей шиной и катодом первого дополнительного диода, операционныйусилитель подключен к шинам источника питания, а его выход является выходом г реле частоты.