Реле частоты Советский патент 1975 года по МПК H01H47/00 

Изобретение относится к реле частоты, предназначенным для устройств нротивоаварнйной автоматики энергосисте.м: автоматической частотной разгрузки, частотного автоматического новториого включення, автоматического ввода резерва, делительны.х .

Известны реле частоты с зависимой выдержкой времени, где отклонеиие частоты нреобразуется в напряжение, а зависимая выдержка времени реализуется с помон;ыо изменения напряжения срабатывания иуль-индикатора. Такие устройства отличаются сложностью, многоэлементиостью, ограниченным изменением зависимых ха)актеристик, бо;1ьшим нотреблен;:ем изл1ернте. органа.

Целью нзобретения является создание более совершенного реле частоты с зависимой характернстнкой времени действ 1я от скорости н велнчнны отклонення частоты контролируемого напряжения от заданного уровня. Иснользованне реле частоты с завнснмой характернстнкой нозволяет ироизводить отключение иотребителей но нрнпципу их ответственностн, что дает возможность несколько замедлить снижение частоты в аварийных ситуациях и повысить надежность энергоснабження. Согласно изобретению в формирователь управляющих импульсов введена схема сравиення нродолжительностей импульсов, его вход соедииен с выходами иреобразователя иапряженпя и задатчнка эталонного времени. Выход формнрователя управляющих нмпульсов подключен ко входу управляемого блока времени, а выход последнего - к выходно.му органу. Для ускорения готовности реле к повторному действию параллельно управляемому блоку времени подключено устройст-во ускоренного возврата реле. Такнм образом, управление управляемым блоком времени производится нмнульсами, нродолжнтельность которых равна разности нмпульсов преобразователя входного напряження н задатчнка эталонного времеин или определяется величиной отклонения частоты контролируемой сети от заданной, что обеспечивает по.тучение зависимой характернстнкн времени действия реле от величины н скорости отклонения частоты от заданной уставкп.

Иа фиг. 1 приведена блок-схема реле частоты; на фиг. 2 - пршщнппальпая схема реле частоты.

Как показано на фиг. 1, контролируемое напряжение подается на вход преобразователя напряжения 1, иредиазиаченного для преобразования входиого синусондального напряжения контролируемой сети в прямоугольные импульсы, длительность которых равна периоду контролнруемого напряжения. С одного выхода преобразователя нанряженпя 1 импульсы поступают иа вход задатчика эталоппого времени 2, предназначенного для генерации прямоугольных импульсов заданной длительности. С другого выхода преобразователя напряжения 1 и выхода задатчика эталонного времени 2 импульсы подаются на вход формирователя управляющих импу.чьсов 3, предиазиаченного для создания уиравляющих имиульсов, продолжительность которых пропорциональна величине и скорости отклонения частоты контро.гируемого напряжения от заданной. Выход формирователя управляющих импульсов 3 соединен с входом управляемого блока времени 4, предназначенного для создания выдержки времени, величииа которой зависит от величины и скорости отклонения частоты контролпруемого напряжения от заданной. Выход управляемого блока времени 4 соед1И1ен со входом выходного органа 5, предназначенного для осуществлеиия контактного выхода реле. Ниже н|эиводится описание элементов блоксхемы и их состояние в принциииальиой . схеме реле частоты (фиг. 2) при отсутствии контролируемого наиряжеиия и поданном оиеративиом иостояипом токе, то есть в статическом состоянии реле. Преобразователь напряжения 1 состоит из разделительного трансформатора 6, нредназначенного для разделения оперативных цепей перемепного и постоянного тока, несимметричного триггера, выполненного на транзистоpax 7 и 8, диодах 9 и 10, резис10рах 11 - 17, кондеисаторах 18 и 19 н предназначенного для преобразования С1И1усоидального входного напряжения в ирямоугольиые имиульсы, иснользуемые после дифференцирования резисторноемкостной цеиочкой 17, 19 для запуска симметричиого триггера со счетным заиуском. Последний выполнен на транзисторах 20 и 21, диодах 22 и 23, резисторах 24-31, конденсаторах 32-35 и предназиачеп д.чя генерации импульсов, продолжительность которых равна периоду контролируемого иапряжения. В статическом состоянии реле транзистор 7 заперт, 8 - открыт, 20 и 21 находятся во взанмио-противоиоложных состояннях. В качестве задатчика эталонного времени 2 используется ждущий мультивибратор, выиолиеииый на транзисторах 36 ir 37, стабилитроне 38, диодах 39 и 40, резисторах 41-48 и коиденсаторе 49. Стабилитрои 38 и диод 40 предназначены для повышения стабильиости задатчика эталонного временн. Резистор 42 предиазначен для выбора уставки срабатывания реле частоты за счет изменеиия продолжительности имнульсов задатчнка эталонного времени. В статическом состоянии транзистор 37 открыт, а 36 - закрыт. Формирователь управляющих имиульсов 3 состоит из устройства блокировки от исчезновения нанряжения, выполненного иа транзисто ре 50, стабилнтроне 51, диоде 52, резисторах 53 и 54, конденсаторе 55, предназначенного для блокировки действия реле при отсутствии контролируемого напряжения или очень ннзкнх его значениях и схемы сравнення продолжительностей имнульсов, поступающих на ее вход от преобразователя напряження I и задатчика эталонных имиульсов 2. Схема сравнения выполнена на траизисторе 56, стабилитроне 57, диодах 58-61, резисторах 62-64 и предназначена для иолучення управляющего импульса, равного разности импульсов иреобразователя напряжения 1 и задатчика эталонного времени 2, и подачи этого импульса на управляемый блок времени 4. В статпческом состоянии транзистор 50 открыт, так как конденсатор 55 заряжен до напряжения иробоя стабилитрона 51, а транзистор 56 - закрыт блокнрующим импульсом, поступающим с транзистора 50. Управляемый блок времени 4 состоит из транзисторов 65 и 66, выполняющих роль ключей в цепях разряда и заряда конденсатора, транзнстора 67, предназначенного для ускоренного возврата устройства 4 в исходное состояние, диода 68, стабилитронов 69, 70, 71, выполняющИх роль стабилизированных делителей наиряжения, диода 72, создающего отрицательное смещение на эмиттере транзистора 66, диодов 73-80, используемых в цепях заряда и разряда конденсатора, диода 81, резисторов 82-87, коиденсатора 88. Резистор 84 служит для измеиення постоянной времени разряда конденсатора 89, резистор 83 для изменения постоянной времени разряда конденсатора 89. Резисторы 85 и 87 служат для ограничення рабочих токов транзнсторов 65 и 67 соответствеино. В статическом состояннн транзистор 65 открыт, благодаря чему Д1юд 76 закрыт, транзистор 66 закрыт, транзистор 67 открыт н конденсатор 89 заряжен до напряжения стабилизации стабилитрона 69. Роль выходного органа выполняет уснлитель постоянного тока с ноложительной обратной связью с целью получения релейного эффекта. Он выиолнен на транзисторах 90 и 91, диоде 92, резисторах 93-97 и исполнительиом электромагннтном реле 98. Резистор 97 служит для выбора напряжения срабатывания выходиого оргаиа. В статическом состоянии траизистор 90 открыт, а 91 - закрыт. Напряжение питания от нсточника постоянного оиеративиого тока стабилизируется стабилитронамн 99 и 100. Диод 101 служит для создания положительиого смещения на базе транзистора 36, диод 102 - для защиты реле ирн иодаче обратной полярности постоянного оперативного тока, резистор 103-для ограничення тока в ценн стабилитронов 99 и 100. К зажимам 104 и 105 подключается постоянный оперативный ток. Выход реле осуществляется с номощью контактов 106 и 107. При нодаче иа вход реле частоты синусоидального напряжения контролируемой сети иесимметричный триггер работает как формирователь прямоугольных импульсов. В отрицательный полупериод в момент достижения наиряжения срабатывания несимметричного триггера транзистор 7 отпирается, а транзистор 8 запирается. В таком состоянни они будут до тех пор, пока отрицательное 11ап1)яжение на базе транзистора 7 не уменьшится до напряжения возврата, после чего схема возвращается в исходное состоянне.

Прямоуго.чьные импульсы, ciniMaeMijie с коллектора транзистора 7, имеют длительность, от.пшиую от н(луне)нода входного напряжения, но длнтелыюсть между нмпульсами одной иоллргюсти носле резисторно-емкостной цепочки 17, 19 будет равна периоду из-за стабнльностн напряжения срабатываиия и возврата траизистора 7. Отрицательные импульсы с резнсторно-емкостпой цепочки 17, 19 подаются па зацуск снмметрпчпого триггера. С коллектора траизпстора 21 сипмаются прямоугольные нмиульсы длптелыюстью в период, которые поступают через дифференцирующую цепочку 31, 35 па запуск задатчпка эталоппого времепи 2 и па формпровате.чь управляющпх пмпульсов 3.

Под действием отрицательного запускаюп1,его пмпульса в задатчпке эталопиого времепи 3 происходит короткий регеиеративиый процесс, в результате которого одновпбратор переключается во времеппо устойчивое состояние, в котором трапзпстор 36 отппрается, а трапзпстор .37 запирается. Время, в течепне которого схема находится во временно устойчивом состояпии, определяется постояиной времепи времязадающей цепп, состоящей пз резисторов 42, 43, 45 и конденсатора 49. По окоичаппп времепп разряда коидепсатора 49 происходпт отпираппе траизистора 37 п заппраппе транзистора 36 - схема возвращается в исходное состояние.

С коллектора транзистора 36 импульсы подаются па формирователь унравляюп1,пх пмпульсов 3.

Прямоугольпые по,чож1ггельиые пмпульсы, сиимае.мые с коллектора трапзистора 7, поступают па устройство блокпровки от псчезиовеиия папряжеппя. Разряжая конденсатор 55, они запирают транзистор 50, который разрешает работу транзистора 56.

При частоте контролпруемого нанряжения выше задаппой уставки реле частоты положительные импульсы, поступающие с коллекторов транзисторов 21 и Зб на базу трапзпстора 56, взаимно перекрывают друг друга, иоддержпвая в запертом состояппп трапзпстор 56, а остальные элементы блоков 3, 4 п 5 находятся в положении, соответствующем статическому состоянию реле.

При спиженпн частоты ко)ггролируемого иаиряжеиия ииже задаипой уставкп реле частоты продолжительпость прямоугольных импульсов па коллекторе трапзистора 21 увеличивается, а продолжительпость положительных эталонных импульсов иа коллекторе траизистора 36 пе пзмеияется, в связи с чем ие происходит взаимного перекрытия положительных импульсов в цепп базы траизистора 56. При этом траизистор 56 открывается иа промежуток времепи, равный разпостп иродолжптелыюстей пмпульсов па коллекторе

траизистора 21 и имиульсов на коллекторе транзнстора 36. Открываясь, транзистор 56 запирает транзистор 65 и открывает транзистор 66. При закрытом состоянии транзистора 65 Открывается цепь разряда конденсатора 89 через резисторы 84, 85 и диод 76. При открытом состоянии транзистора 66 транзистор 67 закрывается и будет все время закрытым при поступлении импульсов с формнровате.чя управляющих импульсов 3 за счет разряда копдепсатора 88, заряд которого происходпт при открытом транзисторе 66. При открытии траизпстора 66 прекращается заряд конденсатора 89 из-за закрытия диода 78.

Таким образом, при наличии имиульсов с формирователя управляющих пмпульсов 3 открыта цепь разряда кондепсатора 89, а при их отсутствпи - цепь заряда этого конденсатора. Постояппая времепп заряда коидепсатора 89 выбирается зпачптельпо больще постоянной времепи разряда, в связи с чем при поступлении управляюп.1,их импульсов будет снижаться папряжепие, до которого был заряжен конденсатор 89. По достижеппи базой транзистора 90 потепциала эмиттера этого же транзистора, оп закроется, открывая транзистор 91, в коллекторной цепп которой включено выходпое реле 98. Резистор 95 создает положительную обратпую связь для получения релейной характеристики работы выходиого органа.

Резистором 84 производится изменение постоянной времени разряда конденсатора 89, резистором 83 - постояппой временп заряда. Резистор 97 служит для пзмеиеипя потенциала срабатывания выходного органа.

Реле может быть также выполпеио как реле иовышеиия частоты с зависимой выдержкой времени для устройств частотного автоматического повторного включения. Для этого необходимо выход задатчика эталоиного времени 2 взять из коллектора транзнстора 37 вместо коллектора транзистора 36.

Предмет изобретения

1.Реле частоты, содержащее преобразователь ианряжеппя, задатчпк эталоиного времеии, формирователь управляющих импульсов, управляемый блок времепп п выходпой орган, отличающееся тем, что, с обеспечения зависпмости времетн действия реле от скорости п велпчипы отклопеиия частоты контролируемого иапряжепия от заданного уровня, в формирователь управляюниьх импульсов введеиа схема сравиеппя иродолжительпостей импульсов, его вход соединен с выходами преобразователя папряжеппя п задатчика эталонного времени, при этом выход формпрователя управ.чяющих пмпу,1ьсов нодк.мючеп ко входу управляемого б.чока временп, а выход последнего - к выходному органу.

2.Реле по п. 1, отличающееся тем, что, с целью ускореппя готовности реле к повторному действию, параллельно управляемому блоку времепп подключено устройство ускорепного возврата реле.

Ю1 Ю2 -f

rt I м 0