Реле сопротивления на операционных усилителях Советский патент 1978 года по МПК H02H3/40 H01H83/16 

сравнения, а выход формирователя первой электрической величины присоединен к пятому входу схемы сравнения. На фиг. 1 представлена схема реле сопротивления на операционных усилителях, на фиг. 2, 3, 4, 5 - примеры возможных характеристик срабатывания реле. Реле сопротивления содержит преобразователь ток-напряжение 1 и преобразователь напряжение-напряжение 2, формирователь первой электрической величины 3, потенциометр 4, масштабный потенциометр 5, переключатель 6, инвертор-повторитель 7, фазовращатель 8, схему формирования модуля второй электрической величины 9, схему формирования модуля первой электрической величины 10, схему сравнения 11, компаратор 12, регулируемое сопротивление 13, потенциометр 14, конденсаторы 15 и 16. На фиг. 2 представлена круговая характеристика срабатывания реле сопротивления с центром в точке а комплексной плоскости -сопротивлений и радиусом г. Уравнение этой характеристики Z - а г где Z - сопротивление на зажимах реле. Напряжение, пропорциональное току I, подается с выхода преобразователя ток-напряжение 1 на формирователь первой электрической величины 3, представляющий собой потенциометр с коэффициентом передачи кг. С выхода последнего напряжение EJ krl подается на формирователь модуля первой электрической величины 10, на выходе которого получается проинвертированная отрицательная полуволна напряжения EJ. Последняя подается на один из входов схемы сравнения 11 с коэффициентом передачи-2, а само напряжение подается на другой вход схемы сравнения с коэффициентом передачи-1, схема сравнения представляет собой сумматор, в результате сложения этих двух напряжений на выходе схемы сравнения получается нaпpяжeниe-(ЁJ). Напряжение, пропорциональное току I, подается также с выхода преобразователя ток-напряжение 1 на потенциометр 4, имеющий коэффициент передачи ka Потенциометр 4 служит для формирования модуля комплексного коэффициента k4 ka. Аргумент комплексного коэффициента формируется с помощью переключателя 6, инвертора-повторителя 7, фазовращателя 8. Фазовращатель 8 имеет коэффициент передачи е где е - основание натуральных логарифмов, ф - угол, па который поворачивается входное напряжение р л - 2 arctgwRC (JJ - угловая частота входного сигнала, f; R - сопротивление резистора 13.Ом; С - емкость конденсатора 15 Ф. Угол поворота ср фазовращателя 8 регулируется в пределах от О до л путем изменения сопротивления резистора 13. Для того, чтобы иметь возможность регулировать угол поворота ср в пределах от О до л, служат, переключатель 6 и инвертор-повторитель 7. Последний представляет собой операционный усилитель с дифференциальным входом. Если входной сигнал подается переключателе.м 6 на неинвертирующий вход (переключатель 6 в положении I), то операционный усилитель 7 работает в режиме повторителя, если же входной сигнал подается на инвертирующий вход (переключатель 6 в положении II, как показано на фиг. 1), то операционный усилитель 7 работает в режиме инвертора. В первом случае совместная передаточная функция потенциометра 4, инвертора-повторителя 7 и фазовращателя 8 равна ka j , во втором случае kct(-j) е-. Таким образом, потенциометр 4, переключатель 6, инвертор-повторитель 7 и фазовращатель 8 формируют коэффициент передачи 1 4 -ka k-a-e, где (р arga. Причем, если ф О л, то переключатель 6 должен быть в положении I, если ф 0,л то переключатель 6 должен быть в положении И. Итак, на выходе фазовращателя 8 получается напряжение, пропорциональное -kaj и подается на вход схемы формирования модуля второй электрической величины 9. На второй вход этой схемы подается через масщтабный потенциометр 5, имеющий коэффициент передачи k, напряжение V с выхода преобразователя напряжение-напряжение. На выходе схемы формирования модуля второй электрической величины 9 получается проинвертированная положительная полуволна суммы k-V-kaj. Это напряжение поступает на один из входов схемы сравнения 11 с коэффициентом передачи - 2, а на два других входа с коэффициентами передачи - 1 поступают напряжение kV и kaj складываясь, они дают на выходе схемы сравнения напряжения 4-|kV - kaj +1Ё21. Таким образом, поступающие на пять входов схемы сравнения напряжения дают на ее выходе напряжение, равное - А + + |Ё2|. Это напряжение подается на вход компаратора 12, который срабатывает, если его входной сигнал отрицателен, т.е. при - Ё, + Eat . О или lEjl |Ё-,| . Для установления нулевого уровня срабатывания компаратора служит потенциометр 14, подающий положительное смещение на его вход. Конденсатор 16 в цепи обратной связи сумматора 11 служит для сглаживания выходного сигнала схемы сравнения. Регулирование параметров характеристики срабатывания осуществляется потенциометрами 3 (радиус характеристики) и 4 (расстояние до центра характеристики и)

регулируемым резистором 13 (угол максимальной чувствительности ф arga).

Для получения, например, реле полного сопротивления (фиг. 3) достаточно положить а О, т.е. полностью вывести потенциометр 4. При этом радиус характеристики срабатывания регулируется потенциометром 3.

Для получения направленного реле сопротивления (фиг. 4) достаточно положить г а и arga ;р f, где ф,. - угол максимальной чувствительности, реле.

Легко получить также и реле сопротивления с центром характеристики срабатывания, лежащем на отрицательной части мнимой оси комплексной плоскости сопротивлений (для защиты генераторов оси асинхронного хода) (рис. 5).

Реле сопротивления имеет широкие функциональные возможности, так как позволяет получить любую круговую характеристику срабатывания в комплексной плоскости сопротивлений, значительно упрощается регулирование параметров характеристики срабатывания, так как оно осуществляется только потенциометрами и регулируемым резистором.

Формула изобретения

Реле сопротивления на операционных усилителях, содержащее преобразователь токнапряжение, выход которого присоединен через формирователь первой электрической величины к схеме формирования модуля первой электрической величины, преобразователь напряжение-напряжение, вьзьход которого присоединен к масштабному потенциометру, схему формирования модуля второй электрической величины, схему сравнения, первый и второй входы которой присоединены к выходам схем формирования модуля первой и второй электрической величин, а выход присоединен ко входу компаратора, отличающееся тем, что с целью расширения

функциональных возможностей реле и упрощения регулирования параметров характеристики срабатывания оно дополнительно снабжено потенциометром, переключателем, инвертор-повторителем и фазовращателем, соединенными между собой, причем потенциометр присоединен к выходу преобразо вателя ток-напряжение, выход фазовращателя присоединен к первому входу схемы формирования модуля второй электрической величины и второму входу схемы сравнения,

причем выход масштабного .потенциометра присоединен ко второму входу схемы формирования модуля второй электрической величины и третьему входу схемы сравнения, а выход формирователя первой электрической величины присоединен к пятому входу схемы сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 477485, класс Н 02 h 3/40, 1975.

2.Ванина В. К., Енина А. С., Рузина Я. Л, Сафонова А. И. Построение устройств защиты на аналоговых решающих элементах, сб. «Электроэнергетика, труды ЛПИ, № 340,

1974, с. 71-75.

i/./

/

Vui.fО-О

Фиг.З

I у

- К

Сриг. 5