Реле частоты
ОП ИСАНИЕ
ИЗЬБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Н 01 Н 47/20 Гееударетвеннмй кемнтет СССР Ilo демам нзевретеннй и втарьпий Опубликовано 15.08.82. Бюллетень № 30 Дата опубликования описания 25.08.82 (53) УДК 621.316..925 (088.8) (72) Авторы изобретения М. К. Вихури, А. Т. Матча к и Е. М.,Зелик Научно-исследовательский институт Т ллинского электротехнического завода им. М. И. Калинина (71) Заявитель (54) РЕЛЕ ЧАСТОТЫ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной, защиты и автоматики энергетических систем, устройствах защиты тиристорных преобразователей частоты, а также в устройствах электроники. Известны реле частоты, содержащие фильтры на базе конденсаторов и дросселей (1),. Недостатком такого реле является отсутствие возможности настройки диапазона частот срабатывания реле, зависимость выходного сигнала от амплитуды входного, наличие дорогостоящих нетехнологичных в исполнении дроссельных элементов. Наиболее близким к предлагаемому является реле частоты, содержащее задающий генератор, счетчик импульсов, дешифраторы, триггеры, делители частоты и схемы совпадения (2). Недостатками этого реле являются относительная сложность и возможность применения только для контроля частоты синусоидального переменного напряжения. В то же время в электротехнике, например в преобразовательной технике, существует необходимость в контроле частоты переменных напряжений, отличных от синусоидального, таких как биполярное импульсное напряжение с нулевым разрывом между разнополярными. полуволнами, униполярное импульсное напряжение с различной формой 5 полуволн и скважностью. В указанном реле частоты синоусидальное напряжение преобразуется в прямоугольное с помдщью амплитудного ограничителя и нуль-органа, а одна из полуволн сформированного прямоугольндго напряжения, соответствующая по длительности положительному периоду, используется для дальнейшей обработки. Так как построить нульорган с чисто нулевым уровнем срабатывания практически невозможно, то длитель15 ность прямоугольного импульса отличается от полупериода входного напряжения, а сам нуль-орган должен быть достаточно сложным. Это обстоятельство снижает точность реле, особенно при уставках, близких к номинальной частоте. При использовании в реле целого периода входного напряжения этот недостаток устраняется. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей реле частоты 951456 На фиг. 2 а, е, з — напряжения на 35 входе формирователя 1, б — напряжение выходных импульсов формирователя 1, в— напряжение на выходе триггера, 2, б и д —, напряжения на выходе соответственно триггеров 8 и 9, ж и и — напряжения соответственно на выходе триггера 10 и инверсном 40 выходе, триггера 11. Реле частоты работает по принципу сравнения реального периода входного сигнала с двумя максимальным и минимальным эталонными интервалами времени, соответствующими периодам минимальной и максимальной частоты уставок срабатывания. При увеличении реального периода выше максимального или уменьшении ниже минимального D-триггерами формируется потенциальный сигнал. 50 Работает реле частоты следующим образом. Входной сигнал контролируемого напряжения. (в рассматриваемом случае синусоидального) падает на вход формирователя 1, который один раз за период формирует короткие импульсы (фиг. 2а, б). Выходные импульсы 1 подаются на вход триггера 2, работающего в счетном режиме. 3 путем контроля напряжения несинусоидальной формы. Поставленная цель достигается тем, что в реле частоты, содержащее формирователь . импульсов, вход которого предназначен для подключения к датчику напряжения, а выход подключен к входу счетного триггера, счетчик импульсов, к одному входу которого подключен задающий генератор, а к другому — выход блока сброса, вход которого соединен с выходом счетного триггера, два дешифратора, входы которых соединены с выходом счетчика импульсов, двухвходовой усилитель, выход которого соединен со входом исполнительного органа, введень первый и второй SR-триггеры и первый и второй D-триггеры, причем выходы дешифраторов подключены к R-входам SR-триггеров, выход блока сброса соединен с S-входами SR-триггеров, выходы первого и второго SR-триггеров подключены соответственно к D-входам первого и второго D-триггеров, входы синхронизации которых соединены с выходом счетного триггера, а выход первого и инверсный выход второго D-триггеров подключены к входам двухвходового усилителя. На фиг. 1 приведена схема предлагаемого реле частоты; на фиг. 2 — диаграммы напряжений на элементах схемы фиг. 1; Реле состоит из формирователя коротких импульсов 1, триггера 2, блока сброса 3, задающего генератора 4, счетчика импульсов 5, дешифраторов 6 и 7, SR-триггеров 8 и 9. D-триггеров 10 и 11, двухвходового усилителя 12 и исполнительного органа 13. Зо Выходное напряжение триггера имеет прямоугольную форму, а длительность нулевой паузы и импульса равны периоду входного сигнала (фиг. 2в). В момент перехода триггера 2 из состояния «1» в состояние «О» блок сброса 3 формирует короткий импульс (на фиг. 2 не показан), устанавливающий счетчик S в нулевое положение и триггеры 8 и 9 в состояние «1», После окончания импульса сброса (после момента О на фиг. 2) счетчик S начинает подсчет импульсов, поступающих от задающего генератора. В момент времени когда число в счетчик S достигнет значения N заданного дешифратором 6, последний формирует импульс, перекидывающий SR-триггер 8 в состояние «О» (фиг. 2г). В момент времени t4, когда число в счетчике 5 достигнет значения N2, заданного дешифратором 7, последний формирует импульс, перекидывающий SR-триггер 9 в состояние «О» (фиг. 2 д). Длительности импульсов на выходах SR-триггеров 8 и 9 равны соответственно N>T, tп = Х2Tr -, где Тг период импульсов генератора 4,соответствуют периодам максимальной и минимальной частот уставок. Выходы SR-триггеров 8 и 9 подаются соответственно íà D-входы D-триггеров 10 и 11. На объединенные входы синхронизации D-триггеров 10 и 11 подается выходной сигнал триггера 2. Как известно, состояние выхода D-триггера при поступлении положительного сигнала на вход синхронизации является функцией состояния выхода этого триггера («1» или «О») и сигнала на входе D («1» или «Оф Так, например, поступление на счетный вход положительного импульса при наличии на D-входе сигнала «1» и сигнале на выходе триггера «О» переводит его в состояние «!», а при наличии на D — входе сигнала «О» и сигнале на выходе триггера «1» переводит его в состояние «О». Если передний фронт выходного импульса триггера 2 находится в интервале времен t4. (t> ) t,то D-триггер 10 находится в состояний «О«, D-триггер 11 — в состоянии «1», а подаваемый на вход усилителя 12 инверсный выход 11 в состоянии «О». Таким образом, если период входного сигнала находится в заданных пределах, на два входа усилителя 12 поступает сигнал «О и исполнительный орган 13 не срабатывает. При увеличении частоты входного сиг1Ч = с до f = ц (фиг 2 e) D-триггер 10 перекинется из состояния «О» в состояние «1» (фиг. 2 ж) и будет сохранять это положение, пока 1 f c При уменьшении частоты входного сигнала ниже значения 1с в соответствии с условием работы D-триггера состояние триггера 10 изменится из «1» в «О». 951456 Если частота сигнала уменьшится с f,= до 4. = (фиг. 2 з), то D òðèãгер 11 изменит в момент t свое состояние с «1» в «О», а его инверсный выход с «О» в «1» (фиг. 2 и). С увеличением частоты сигнала выше значения f<>восстановится исходное положение D -триггера 11. Таким образом реле выполняет функции как реле понижения частоты, так и реле повышения частоты. Частота и тип задающего генератора выбираются исходя из требуемой точности срабатывания реле. В этом случае максимальная погрешность максимального и минимального периода уставок равна периоду задающего генератора Т„, а максимальные относительные погрешности периодов уставок соответственно равны Тг тс го 2 t2 4 Реле частоты может работать в диапазоне уставок частот от 2f до — 1с, где fc— l номинальная частота входного сигнала (при 50 Гц от 100 Гц до 25 Гц) . Емкость счетчика 5 (число разрядов) выбирается исходя из максимально возможного периода уставки N„AN>. Реле частоты может работать при любой форме входного напряжения — синусоидальном напряжении, одно- или двух- зо полярном импульсном напряжении с синусоидальными, прямоугольными, экспоненциальными и другими формами полуволн. Формирователь 1 не обязательно должен иметь нулевой порог срабатывания. В качестве формирователя могут быть использованы пороговые устройства, триггеры Шмитта и др. Формула изобретения Реле частоты, содержащее формирователь импульсов, вход которого подключен к датчику напряжения, а выход — к входу счетного триггера, счетчик импульсов, к одному входу которого подключен задающий генератор, а к другому — выход блока сброса, вход которого соединен с выходом счетного триггера, два дешифратора, входы которых соединены с выходом счетчика импульсов, двухвходовой усилитель, выход которого соединен со входом исполнительного органа, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем контроля напряжения несинусоидальной формы, в него введены первый и второй SR-триггеры и первый и второй D-триггеры, причем выходы дешифраторов подключены к R-входам SR-триггеров, выход блока сброса соединен с S-входами SR-триггеров, выходы первого и второго SR-триггеров подключены соответственно к D-входам первого и второго D-триггеров, входы синхронизации которых соединены с выходом счетного триггера, а выход первого и инверсный выход второго D-триггеров подключены ко входам двухвходового усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 206354, кл. Н 02 Н 3/10, 1965. 2. Авторское свидетельство СССР № 546055, кл. Н 02 Н 3/10, 1976. 951456 Составитель В. Нехаев Редактор Л. Авраменко Техред А. Бойкас Корректор Ю. Макаренко Заказ 57! 4/63 Тираж 761 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и . открытий 113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
