Реле сопротивления на операционных усилителях

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 07,07,76 (21)2380692/ с п динением сударстаенный комитетсвета Министроа ССССпо делам изобретенийи открытий(72) Авторы изобретен К, Ванин, Н, С, Соловьев и аджиб 71) Заявитель нинградский ордена Ленина политехнический институ им, М. И. Калинина(54) РЕЛЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ НА ОПЕРАБИОННЬ УСИЛИТЕЛЯХ Реле солителях и в области реной автоматики электроэнергетических систем.Известны реле сопротивления с круговой характеристикой срабатывания, построенные на операционных усилителях 1.Известно реле сопротивления на операционных усилителях, содержащее преобразователь ток-напряжение, выход котОрого присоединен через формирователь первой электрической величины к схеме формирования модуля первой электрической величины, преобразователь напряжение-напряжение, выход 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 величины, а выход присоединен ко входу компараторай)Данное реле сопротивления является по технической сущности и достигаемому результату близким к описываемому.Однако оно рассчитано на получение только одного вида круговой характеристики срапротивления на операционных усиредназначено для применениялейной зашиты и противоаварий батывания (проходящей через начало координат комплексной плоскости сопротивлений). Кроме тсго, для регулирования угла максимальной чувствительности реле необходимо одновременно изменение параметров резистора и конденсатора по первому входу схемы формирования второй электрической величины, это требует установки ко. - денсатора переменной емкости и усложняет регулировку.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей реле и упрощение регулирования параметров характеристики срабатывания реле.Цель достигается тем, что релесопротивления на операционных усилителях дополнительно снабжено потенциометром, переключателем, инвертор-повторителем и фазовращателем, соединенными между собой, причем потенциометр присоединен к выходу преобразователя ток-напряжение, выход фазовращателя присоединен к первому входу схемы формирования модуля второй электрической величины и второму входу схемы сравнения, причем выход масштабного потснциометра присоединен ко второму входу схемы формирования модуля второй электрической величины и третьему входу схемы35 40 45 50 55 60 сравнения, а выход формирователя первойэлектрической величины присоединен к пятому входу схемы сравнения.На фиг. 1 представлена схема реле сопротивления на операционных усилителях,на фиг. 2, 3, 4, 5 - примеры возможныххарактеристик 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 15и 16,На фиг. 2 представлена круговая характеристика срабатывания реле сопротивления с центром в точке а комплексной плоскости сопротивлений и радиусом г. Уравненние этой характеристики 12 - а 1 = г гдеУ. - сопротивление на зажимах реле.Напряжение, пропорциональное току 1,подается с выхода преобразователя ток-напряжение 1 на формирователь первой электрической величины 3, представляющий собой потенциометр с коэффициентом передачи кг. С выхода последнего напряжениеЕ = 1 г подается на формирователь модуля первой электрической величины 10, на выходе которого получается проинвертированная отрицательная полуволна напряжения Е 1. Последняя подается на один из входов схемы сравнения 11 с коэффициентомпередачи, а само напряжение подается надругой вход схемы сравнения с коэффициентом передачи, схема сравнения представляет собой сумматор, в результате сложенияэтих двух напряжений на выходе схемысравнения получается напряжение-(Е). Напряжение, пропорциональное току 1,подается также с выхода преобразователяток-напряжение 1 на потенциометр 4, имеющий коэффициент передачи 1 сь Потенциометр 4 служит для формирования модулякомплексного коэффициента 1 = )а. Аргумент комплексного коэффициента 14 формируется с помощью переключателя 6, инвертора-повторителя 7, фазоврашателя 8,Фазоврашатель 8 имеет коэффициент передачи егде е в - основание натуральных логарифмов,р - угол, на который поворачиваетсявходное напряжениею = л, - 2 агс 1 дьКСь - ч ловая частота входного сигнала,С1сопротивление резистора 1 ЗЛ 1 м;С - емкость конденсатора 1 5, Ф. 5 10 15 20 25 30 Угол поворота р фазоврагцателя 8 регулируется в пределах от 0 до л, путем изменения сопротивления резистора 13, Для того, чтобы иметь возможность регулировать угол поворота р в пределах от 0 до л, служат. переключатель 6 и инвертор-повторитель 7, Последний представляет собой операционный усилитель с дифференциальным входом, Если входной сигнал подается переключателем 6 на неинвертируюший вход (переключатель 6 в положении 1), то операционный усилитель 7 работает в режиме повторителя, если же входной сигнал подается на инвертируюший вход (переключатель 6 в положении П, 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 фазоврашателя 8 равна 1 о 1 е, во втором случае чаи) еф. Таким образом, потенциометр 4, переключатель 6, инвертор-повторитель 7 и фазоврашатель 8 формируют коэффициент передачи 1= - 1 са = 1 а е, где:р = агфа, Причем, если= 0 - ; л, то переключатель 6 должен быть в положении 1, если 1, = О - : - ; - л то переключатель 6 должен быть в положении 11.Итак, на выходе фазовращателя 8 получается напряжение, пропорциональное -1 а) и подается на вход схемы формирования модуля второй электрической величины 9. На второй вход этой схемы подается через масштабный потенциометр 5, имеющий коэффициент передачи К напряжение Ъ с выхода преобразователя напряжение-напряжение,На выходе схемы формирования модуля второй электрической величины 9 получается проинвертированная положительная полу- волна суммы 1 Ч - 1 а 1. 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 И и )а 1 складываясь, они дают на выходе схемы сравнения напряжения +1 Ч - 1 а)+ 1 Е г.Таким образом, поступающие па пять входов схемы сравнения напряжения дают на ее выходе напряжение, равное) Е,1 + + 1 Ег. Это напряжение подается на вход компаратора 12, который срабатывает, если его входной сигнал отрицателен, т,е. при- Е, + 1 Ег 1. 0 или Е 1 )Ег. Для установления нулевого уровня срабатывания компаратора служит потенциометр 14, подающий положительное смешение на его вход. Конденсатор 16 в цепи обратной связи сумматора 11 служит для сглаживания выходного сигнала схемы сравнения.Регулирование параметров характеристики срабатывания осушествляегся потенциометрами 3 (радиус характерисгпки) и 4 (расстояние до центра характеристики и) и615562 Формула изобретения регулируемым резистором 13 (угол максимальной чувствительности; = агфа).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 сопро. тивления (фиг. 4) достаточно положить г =а и агфа = ;р = , где р ,. - 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. Реле сопротивления на операционных уси. лителях, содержащее преобразователь токнапряжение, выход которого присоединен через формирователь первой электрической величины к схеме формирования модуля первой электрической величины, преобразователь напряжение-напряжение, выход 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 1 О 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, 20 причем выход масштабного потенциометраприсоединен 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 СССР477485, класс Н 02 Ь 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.Ры иг Ф Редактор Л. Баглай Заказ 3920/43 ета Совеий и о ушская 4 илиал Г 1 П ород Патент, г. Соста Техре Тираж ПИ Государственного коми по делам изобрете 1 3035, Москва, Ж,тель Т ШегольковаО. Луговая Корректор А. Лакпла 892 Подписное а Министровкрытийна 6., д. 45л. Проектная