Реле времени с выдержкой времени на возврат после отключения напряжения питания Советский патент 1980 года по МПК H01H47/18 

(54) РЕЛЕ ВРЕМЕНИ С ВЫДЕРЖКОЙ ВРЕМЕНИ НА ВОЗВРАТ ПОСЛЕ ОТКЛЮЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПИТАНИЯ

1

Изобретение относится к релейной защите сетей и может найти применение в устройствах релейной защиты на переменном оперативном токе и в схемах автоматического ввода резерва (АВР), т. е. в тех случаях, когда требуется получение точной, .регулируемой в определенных пределах, выдержки времени на переключение исполнительных контактов устройства после отключения напряжения питания.

Известны электромеханические реле времени с часовым механизмом с выдержкой времени на возврат после отключения напряжения питания, например, реле с электромагнитным приводом серии ЭВ-215 ЭВ-245 1.

У этих реле пружина часового механизма при наличии напряжения питания растянута за счет сработанного состояния электромагнитного приводного механизма. При отключении напряжения питания якорь возвращается, пуская часовой механизм, который приводит в движение подвижный контакт реле за счет энергии той же пружины.

Недостатком этих реле является больщое потребление мощности в нормальном режиме, когда катущка электромагнитного привода постоянно обтекается током, и ограниченный ресурс.

Известны также транзисторные реле времени с задержкой на возврат после отключения питания, в которых используются в

J качестве исполнительного органа двухпозиционное реле или реле с «памятью, накопительный конденсатор в качестве источника энергии для возврата исполнительного органа по истечении выдержки времени, и электронная схема задержки с RC-контуto ром, энергия для функционирования которого запасается в конденсаторе времязадающей цепи и в специальном дополнительном конденсаторе «памяти.

Прототипом настоящего изобретения является транзисторное реле с выдержкой времени на возврат после отключения напряжения питания, состоящее из времязадающей RC-щели и конденсатора памяти, соединенных с управляющим и эмиттерными выводами программируемого однопереход20 ного транзистора либо его аналога на транзисторах противоположных типов проводимости, делителя стабилизированного напряжения, связанного через разделительный диод с конденсатором памяти, накопительного конденсатора, соединенного последовательно с обмоткой выходного реле с магнитной памятью и ключевого элемента на тиристоре, управляющий вход которого соединен с выходом программируемого однопереходного транзистора, а коммутирующие выходы через резистор и диод связаны с накопительным конденсатором и обмоткой выходного реле. Кроме того, последняя подключена к источнику питания через второй транзистор и диод 2.

Такое реле обладает чрезвычайно малым потреблением мощности в длительном режиме включения, поскольку переключение исполнительного органа как в случае срабатывания при подаче напряжения питания, так в случае возврата при отсуствии напряжения питания происходит за счет импульсного возбуждения обмотки исполнительного органа, фиксация же необходимого коммутационного состояния обеспечивается за счет устройства «памяти (магнитного или механического) в исполнительном органе.

Однако реле-прототип обладает существенными недостатками.

Во-первых, оно имеет больщую инерционную ошибку, т. е. возможность кратковременного срабатывания выходного реле в случае, когда напряжение питания отсутствует меньше выдержки времени реле в целом, но больше интервала времени, задаваемого RC-контуром.

Во-вторых, для срабатывания выходного реле необходимо скачкообразное изменение питающего напряжения, плавный подъем которого не вызывает включения второго тиристора, что приводит к отказу реле времени в целом. Эти недостатки существенно снижают надежность работы реле-прототипа.

Целью изобретения является повышение надежности реле времени путем инерционной ошибки и исключения отказа реле при плавном подъеме напряжения питания.

Поставленная цель достигается тем, что в известном реле времени с выдержкой времени на возврат после отключения напряжения питания, содержащее времязадающую RC-цепь и конденсатор памяти, соединенных с управляющим и эмиттерным выводами транзисторного аналога однопередного транзистора (ОПТ), делитель стабилизированного напряжения, связанный через разделительный диод с конденсатором памяти, накопительный конденсатор, соединенный последовательно с обмоткой выходного реле с магнитной памятью, и ключевой элемент, управляющий вход которого соединен с выходом транзисторного аналога, а коммутирующие выходы связаны с накопительным конденсатором и обмоткой выходного реле, Б качестве указанного ключевого элемента использован транзистор, коллектор которого соединен с обмоткой выходного реле через Т-образный RC-фильтр, а параллельно накопительному конденсатору включен разрядный резистор последовательно с размыкающим контактом выходного реле. Схема предлагаемого реле времени приведена на чертеже. Реле содержит времязадающую цепь (резистор 1, конденсатор 2),

конденсатор памяти 3, соединенный с управляющим и эмиттерным выводами, аналог 4 на транзисторах 5 и 6 противоположных типов проводимости (р-п-р и п-р-п), делитель стабилизированного напряжения на резисторах 7, 8, 9, накопительный конденсатор 10, соединенный последовательно с обмоткой исполнительного реле 11 с магнитной памятью, обладающего поляризованными свойствами; стабилитрон 12 и разделительные диоды 13, 14, 15 с малыми токами утечки. В качестве ключевого элемента в цепи разряда накопительного конденсатора 10 на обмотку реле 11 применен транзистор 16; параллельно накопительному конденсатору 10 включен разрядный резистор 17 последовательно с размыкающим контактом

18 исполнительного реле 11, а между обмоткой реле и коллекторным выводом указанного транзистора включен Т-образный RC-фильтр (резисторы 19, 20 и конденсатор 21).

В предлагаемом устройстве срабатывание реле 11 даже при плавном поДъеме напряжения происходит за счет подачи напряжения питания на обмотку реле через размыкающий контакт и резистор 17, сопротивление которого относительно мало по

р сравнению с сопротивлением обмотки реле 11 (резистор 17 необходим только для защиты контактов 18 реле 11 от сверхтоков при разряде конденсатора 10). Величина емкости конденсатора 10 в реле переменного тока определяет лищь зону вибрации контактов

5 во время срабатывания при плавном подъеме напряжения питания и в некоторой степени минимальный уровень напряжения питания при подаче которого скачков происходит четкое срабатывание реле. При этом важно, что при одинаковых параметрах вы ходного реле емкость конденсатора 10 в схеме реле прототипа должна быть в несколько раз больще, чем в предлагаемом реле при одинаковых уровнях подводимого скачком напряжения питания. Это дает экономию

S в габаритах, весе и стоимости предлагаемого реле времени.

При отключении напряжения питания конденсатор 2 разряжается на сопротивление резистора 1, а конденсатор памяти 3

о сохраняет неизменный уровень напряжения до тех пор, пока не происходит включение аналога 4 ОПТ. Начиная с этого момента оба конденсатора 2 и 3 разряжаются через сопротивление резистора 21 на цепь базы транзистора 16, вызывая его насыщение.

Если при этом величины емкостей конденсаторов 2, 3 и 10 таковы, что постоянная времени цепи разряда конденсаторов 3 больше постоянной времени цепи разряда конденсатора 10, на сопротивления обмотки реле 1 1 и резисторов 19 и 20, насыщенное состояние транзистора 16 сохранится на все время разряда конденсатора 10 и реле 11 вернется в исходное состояние, переключив контакты 22 и 23 во внешней контролируемой цепи и замкнув контакт 18, шунтирующий конденсатор 10 и быстро разряжающий его до нулевого уровня. При этом реле времени готово к циклу последующего срабатывания при подаче напряжения питания. Если в процессе разряда конденсаторов 2 и 3, но еще до возврата реле 11, напряжение питания вновьприкладывается к реле, транзисторы 5 и 6, а следовательно, и 16, почти безинерционно запираются в цепь разряда конденсатора 10 прерывается, реле 11 остается в сработанном состоянии, а конденсатор 10 быстро позаряжается через обмотку реле 11 и диод 15.

Поскольку в этом случае происходит резкое изменение направления тока в обмотке реле 11, на ней возможно появление перенапряжений, для защиты транзистора 16, от которых служит Т-образный RC-фильтр (элементы 19, 20, 21).

Таким образом, в предлагаемой схеме сведена к минимуму инерционная ощибка, т. е. возможность кратковременного срабатывания выходного реле при отсутствии напряжения питания в течение времени, меньщего выдержки времени реле.

Кроме того, если предлагаемое реле успело вернуться в исходное состояние, оно практически почти мгновенно готово к повторному срабатыванию в связи с быстрым разрядом конденсатора 10.

Предлагаемое реле имеет следующие преимущества; обеспечивает правильное функционирование при плавном нарастании напряжения питания, что необходимо, например, в схемах устройств релейной защиты на переменном оперативном токе, когда после отключения к. з. рост напряжения питания собственных нужд будет замедлен за

счет самозапуска двигателей; обеспечивает правильное функционирование с малой инерционной ощибкой и малым временем подготовки при совпадениях срабатывания реле и повторной подачи напряжения питания; имеет более простое и дешевое выполнение.

Формула изобретения

Реле времени с выдержкой времени на

возврат после отключения напряжения питания, содержащее времязадающую RC-цепь и конденсатор памяти, соединенные с управляющим и эмиттерным выводами транзисторного аналога однопереходного транзистора, делитель стабилизированного напряжения, связанный через разделительный диод с конденсатором памяти, накопительный конденсатор, соединенный последовательно с обмоткой выходного реле с магнитной памятью, и ключевой элемент, управляющий вход которого соединен с выходом транзисторного аналога, а коммутирующие выходы связаны с накопительным конденсатором и обмоткой выходного реле, отличающееся те.м, что, с целью повыщения надежности путем уменьщения инерционной ошибки и исключения отказа реле при плавном подъеме напряжения питания, ключевой элемент выполнен на транзисторе, коллектор которого соединен с обмоткой выходного реле через Т-образный

RC-фильтр, а параллельно накопительному конденсатору включен разрядный резистор последовательно с размыкающим контактом выходного реле.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Каталог фирмы SIEMENS №№ 52 40 Zeitrlais, 1976. Jannar.