Реле частоты

.ЯО, 10 ИЯЦ. А 3(5 О Н 01 Н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53) 621,318,563.2(088,8) (56) 1. Авторскоесвидетельство СССР У 514370, кл. Н 01 Н 47/20, 1975.2. Анторское свидетельство СССР 9 547866, кл. Н 01 Р 47/28, 1975. (54)(57) РЕЛЕ ЧАСТОТЫ, содержащее Формирователь прямоугольных импульсов из синусоидального входного сигнала, ждущий мультивибратор, две дифференцирукщие цепи, два диодных клю-. ча, реагирующий орган н ниде триггера с раздельными входами, причем выход формирователя прямоугольных импульсов соединен с входом ждущего мультинибратора и одним из входов первого диодного ключа, ныход ждуще: го мультинибратора подключен через одну из дифференцирующих цепей к другому входу первого диодного ключа, выходы первого и второго диодных ключей подключены к раздельным входам тригера, а выход другой дифференцируюшей цепи подключен к одному из входов второго диодного ключа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей, использован ждущий мультивибратор с дополнительным входом сброса, выход формирователя импульсон соединен с входом другой дифференцируюцей цепи, выход которой подключен к входу сброса ждущего мультивибратора, а выход рС одной дифференцируюшей цепи соединен с другим входом второго диодного клю ча.Изабретеие относится к электротехнике и может использоваться какус гройстно прот ноанарийай автоматики, в частности как реле защитынлектрома 11 инных генераторов переменного тока (ЗМ 1 ПТ) ат превышения установленной скорости вращения валапри эксплуатации и различнаго видаиспытаниях ЭМГПТ, а также в системахавтоматического контроля (САК), использующих информацию, представленнуюв виде частотных сигналов,В случае применения реле частоты(РЧ) как реле защиты (РЗ) от отклонения (аример превышения) частотынходного сигнала. (1) от пороговойчастоты (частоты уставки 1 у ) специфическим требананием к РЗ являетсятребование выдачи нм сигнала упранле -ния исполительным устройствам (ИУ,не только при обязательном прохождении 111 частоты устанки (т.е. нали"чии момента равенства 1, и ст )нопри любом способе достижения 1 частоты большей ,1 тПри изменениискачком от частоты мень.:ей 1 у до .:астоты большей11 г, поскольку - ру ныл:1 е ( 1; РЧ долж"но выдать сигнал управления (нключе -ния) ИУ, хотя момент равенства частот отсутствует, Само РЧ может под 1ключиться к источнику 1,1, частотакоторого уже выше 11, поскольку ,выше 1 ут; РЧ также должно ныдатьсигнал включения ИУ, хотя и н этомслучае момент равенства частот отсутствует.В случае :1 римеения РЧ н САК, на"пример н качестве устрайс- а, сигнэлизирующегс с превышении какого-либо параметра,. преобразованного н частоту установленного порогового значения,. также выраженного частотой(назовем ега для краткости устройства контроля параметра преобраэаванногс в частоту, УКППЧ) момент проГхождениячастоты У- тая к 1. вообщеогсутстнует, Поскольку измеряемыйпараметр может принимать дискретныезначения, лежащие н достаточна шира.ких гределах, то и соответствующиеему дискретные сигналы определеннойчастоты также имеют широкие пределызначений частот,Если на вход РЧ поступают дисретные сигналы определенной частоты,характеризующие дискретные значенияпреобразованного в частоту параметра, то РЧ должна выдавать сигналы,отмечающие пренышениечастотыуставки,; при любой величине превышения, хотя момента прохождения эчастоты устанки нет. Известно частотное реле (ЧР), которое в принципе можно использонать в качестве РЧ, содержащее включенные последовательно формирующее уст 5 1 О 5 2 О 25 30 .у 5 4 О 5 О 55 60 65 ройстно (Фу) и первый ждущий мультивибратор (ЖМ 1), второй ждущий мультивибратор (ЖМ 2) и элемент И, одинвход которого подключен к ныходуНМ 2, а другой через элемент НЕ идиффвренцирующую цепь (ДЦ) - к выходу Фу, а также реле времени (РВ),элемент ИЛИ, последовательно включенные между собой элемент ЗАПРЕТ и третий ждущий мультивибратор (ЖМ 3),причем ега выход подключен к одномуиз входов элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом ЖМ 2 и шинойсброса ЖМ 1, выход которого подклю"че к второму входу элемента ИЛИ,шине сброса ЖМ 3 и через РВ к одномуиз входов элемента ЗАПРЕТ, подключен"ного вторым входом к элементу НЕ (1).Однако указанное ЧР выдает сигналтолька в момент прохождения частотыуставки (н момент ранестна частот),что ограничивает его применение и неудовлетворяет требованиям к РЗ, Егоможно применять только н тех случаях,когда заведомо известно, что 1 приее увеличении обязательно совпадаетс ,ст . Кроме того, н качествеУКППЧ его также нельзя использовать,так как оно сравнительно сложно (содержит 11 функцианальых узлони 16 связей между ними).Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является РЧ,содержащее формирователь прямоугольных импульсон иэ синусоидальноговходного напряжения (ФПИ), инвертор(Инв), первый и второй диодные ключи (ДК 1 и ДК 2), первую и вторую .дифференцирующие цепи (ДЦ 1 и ДЦ 2),ждущий мультивибратор (ЖМ), реагирующий орган в виде триггера (Тр) сраздельными входами, причем выходФПИ соединен с входом ДК 1 (элементИ) и через Инв с входом ДК 2 (элемент НЕТ), а также с входом ЖМ, выход которого через параллельно соединенные ДЦ 1 и ДЦ 2 подключен к нторым входам ДК 1 и ДК 2, выходы катррых подключены к раздельным входамТР Г 2)Недостаток известного РЧ заключа"ется в том, что оно не удовлетворяетосновному требованию, предъявленному к РЧ, так как не срабатывает прилюбом значении превышения 1 Н над 11),н случае отсутствия момента раненстна1 у иустЦель изобретения " расширениефункциональных наэможностей устройстна,Укаэанная цель достигается тем,что н реле частоты, содержащем формирователь прямоугольных импульсов изсинусоидального входного сигнала,ждущий мультивибратор, две дифференцирующие цепи,два диодных ключа,(/реагирующий орган в виде триггерас разделенными входами, причем выходУстройство работает следующим образом. 65формирователя соединен с эходом ждущего мультиэибратора и одним из эходоэ первого диодного ключа, эыходмультинибратора подключен через однуиэ дифференцкрующкх цепей к другомувходу перного диодного ключа, эыходы первого и второго диодного ключейподключены к раздельным нходам триггера, а ныход другой дифференцкрующей цепи подключен к одному из эходонвторого диодного ключа, использован 1 Ождущий мульткэибратор с даполнитель"ным входом сброса, выход формкронателя соединен также с эходом другойдифференцкрующей цепи, ныход которойподключен к входу сброса ждущего 15мультинибратора, а выход одной дифФеренцирующей цепи соединен также сдругим входом нторого диодного ключа,На Фиг. 1 приведена, структурнаясхема предлагаемого РЧ) на фнг, 2нремякмпульсные дкаграм)и его работы.РЧ содержит формирователь 1 прямоугольных полупериодных кмпульсоэ изсинусокдального входного напряжения(ФПИ 1), к выходу которого подключенвходом ждущий мультинкбратор 2 с дополнительным входом сброса (ЖМ 2),перную дкфференцирующую цепочку .3(ДЦЗ), эход которой соединен с эыходом 1 ЖМ 2/, эторую дифференцирующуюцепочку 4 (ДЦ 4), вход которой соеОдинен с ныходом ФПИ 1, а выход " сдополнительным входом сброса ЖМ 2,перный диодный ключ 5 (ДК 5) первыйвход которого соединен с ныходомФПИ 1, а второй - с выходом ДЦ 3,второй диодный ключ б (ДК б), перэый вход которого соединен с ныходом ДЦ 4, а второй - с выходом ЖМ 2,реагирующий орган э виде триггера 7с раздельными входами (Тр 7), перный 40вход которого соединен с эыходомДК 6, второй - с выходом ДК 5, а эыход соединен с входом исполнительного устройства 8 (ИУ 8),ФПИ 1 формирует кэ эходногс скгнала импульс, скнхрониэкрующкй работувсего РЧ, ЖМ 2, запускаемый переднимфронтом ФПИ 1, длительность которогоопределяет уставку РЧ по частоте срабатыэания, ДЦ 4 Формирует йа задней 50фронте ФПИ 1 импульс сброса ЖМ 2, который яэляется также и импульсом разрешения для прохождения импульса сДЦ 3, переключающего Тр 7, эыходнойимпульс которого отключает ИУ 8, Импульс ФПИ 1 служит также импульсомразрешения для прохождения черезДК 5 импульса, сФормированного ДЦ 3,ка первый вход Тр 7 к переклЮчающегоТр 7, нходной сигнал которого нключает ИУ 8 (э данном случае принято,чта ИУ 8 Отключено при отсутстэиисигнала и выхода Тр 7),Из поступающего на вход РЧ синусаидального входного сигнала (Фкг,26,соответствует точке я на Фиг. 1)ФПИ Формирует прямоугольный импульсположительной полярности длительностью, равной полупвриоду входногосигнала (фиг. 26, соответствуат тачке Ь на фиг, 1), Этот импульс поступает на вход (перный) ДК 5 к входЖМ 2. Передний Фронт импульса запускает ЖМ 2 (фиг. 2 2, соответствуетточке Г на фкг,1 длительность им пульса которого определяет устанкуРЧ по частоте срабатынания. Заднийфронт импульса ФПИ дифференцкруетсяДП 4 (фиг, 2 Ь соответствует точке Вна фиг, 1) и поступает на дополнительный эход сброса ЖМ 2 и перныйвход ДК б. Задний Фронт импульсаЖМ 2 дифференцнруется ДЦ 3 (фкг.2,соотэетстэует точке 1) на Фиг, 1)к поступает на вторые эходы ДК 5и ДК б,Если длительность импульса сФПИ 1 больше, чем длительность импульса ЖМ 2 (т.е. 1 д (3, участок ОК))то импульс, сформироэанный на заднемфронте импульса ЖМ 2 (Фкг, 2, проходит через ДК 5 (импульс ФПИ 1 служит для него разрешающим, фиг.2 В) ипереключает Тр 7, который отключаетИУ 8 (фиГ. 2), Импульс сформирОэанный ДЦ 4 на заднем Фронте импульсаОПИ является импульсом сброса ЖМ 2и импульсом разрешения для ДК б, нопоскольку длктельность импульса ЖМ 2меньше длительности импульса ФПИ,то сброс ЖМ 2 не происходит, а поскольку импульсы с ДЦ 4 к ДЦ 3 разновременны, то и импульс с ДЦ 3 не проходит на второй вход Тр 7 (фиг, 2):),Прк плаэном повышении 1 э (т.е,уменьшение периода нходного сигнала)и э момент раэенстээ. длительностейполуГ 1 ериода нходного сигнала (им уль"са СПИ 1) и импульса ЖМ 2 (участокКМ), импульс ДЦ 4 (фкг. 2 Ь) соэпадает по эрвмени с импульсом ДЦ 3(фкг, 2) и разрешает прохождениеего на эторой вход Тр 7 (Фиг. 2 ж),который перек)эочается к включаетИУ 8 (фиг. 2 К).С приходом каждого последующегоимпульса нходного сигнала (прк 1 эчей участок М( ) импульс Дп 4сбрасывает ЖМ 2 (Фкг, 22) на заднем Фронте получающегрся импульсаЖМ 2 ДЦ 3 Формирует импульс, сонпадающий по эремени с импульсом ДЦ 4(Фиг. 2). Импульс с ДЦ 4 через ДК бпроходит на эторой вход Тр,7 (Фиг.2 АРвыходной сигнал которого подтэерждает эключение ИУ 8,При уменьшении 1 э додэ,(с,(участок М 5 ) импульс сФормированный назаднем Фронте ЖМ 2 (фиг, 2), проходит вновь через ДК 5 (фиг. 2 Р) на1051609 е) е) це. 2 оставитель А,Ка ехред М. Гергел ь иков Коррек тор л. Патай А.Кура едак 86/52 Тираж 703 Под ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5писное Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул.Проектная, 4 первый вход Тр 7 (Фиг, 2 а), поскольку на ДК 5 есть раэрешаюший импульсс выхода ФПИ (Фиг. 2 О). Тр 7 переклкчаетсй и вновь отключает ИУ 8(Фиг. 2 к),Если 8 вновь, но скачком, станетбольше( (участок 5 Р ), импульс,сформированны 1 Г на заднем ФронтеФПИ 1, ДЦ 4 (Фиг, 2 Ь) сбрасывает ЖМ 2(Фиг22), а импульс, сформированныйна заднем фронте импульса ЖМ 2(фиг. 2), совпадает с импульсомДЦ 4 (фиг, 25), проходит через ДК 6(фиг, 2) и вновь переключает Тр 7(Фиг. 2 к). ИУ 8 включается.Предлагаемое РЧ по сравнению с известными, принцип действия которыхоснован на сравнении длительности импульсов опорного сигнала, длительность которых пропорциональна частоте входного сигнала, обладает расширенными Функциональными воэможностями. В случае применения его как РЗснимается ограничение на способ достижения 1 Эчастоты большей 1 ст (необязателен момент прохождэния нх частоты установки, т,е. момент равенства частот) и величину превышения1 над ,сСнятие ограничения на величинупревышения 1над (с, особенно существенно в случае использования РЧкак реле повышения частоты, т,е. тог.да, когда РЧ должно выдавать сигнал наИУ при уменьшении 1 ниже ( )тВ слу-чае применения его как УКППЧ снимает )О ся ограничение на величину контролируемога параметра, преобразованногов частоту.Таким образом, область примененияпредлагаемого РЧ значительно шире, )5 Исключение инвертора упроШает реле частоты, повышает его надежностьв эксплуатации, упрошает регулировку и удешевляет производствоПредлагаемое РЧ целесообразно ис- Опользовать на предприятиях, разрабатывающих и эксплуатируюших генераторы переменного тока, в частностиэлектромашинные, а также в САК, используюших информацию, представленную в виде частотных сигналов.