Реле частоты

ОП ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ои 951456(51) М. Кл.з Н 01 Н 47/20 Гееуиретвенный кемнтет СССР пв демам нзферетеннй и втхрьпий(54) РЕЛЕ ЧАСТОТЫ 1Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной, защиты и автоматики энергетических систем, устройствах зашиты тиристорных преобразователей частоты, а также в устройствах электроники.Известны реле частоты, содержащие фильтры на базе конденсаторов и дросселей 11,.Недостатком такого реле является отсутствие возможности настройки диапазона частот срабатывания реле, зависимость выходного сигнала от амплитуды входного, наличие дорогостояших 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 разно- полярными, полуволнами, униполярное импульсное напряжение с различной формой 5 полуволн и скважностью.В указанном реле частоты синоусидальное напряжение преобразуется в прямоугольное с помдшью амплитудного ограничителя и нуль-органа, а одна из полуволн сформированного прямоугольнОго напряжения, соответствующая по длительности положительному периоду, используется для дальнейшей обработки. Так как построить нуль- орган с чисто нулевым уровнем срабатывания практически невозможно, то длитель ность прямоугольного импульса отличаетсяот 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 частотыНа фиг. 2 а, е, 3 - напряжения наф 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 Р-триггерами формируется потенциальный сигнал. 50Работает 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. 2 а,б). Выходные импульсы 1 подаются на вход триггера 2, работающего в счетном режиме. 3путем 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 5 К-триггеры и первый и второй Р-триггеры, причем выходы дешифраторов подключены к К-входам ЯК-триггеров, выход блока сброса соединен с 5-входами Я-триггеров, выходы первого и второго ЬК-триггеров подключены соответственно к Р-входам первого и второго Р-триггеров, входы синхронизации которых соединены с выходом счетного триггера, а выход первого и инверсный выход второго Р-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, Я-триггеров 8 и 9. Р-триггеров 10 и 11, двухвходового усилителя 12 и исполнительного органа 13. 10 15 20 25 30 4Выходное напряжение триггера имеетпрямоугольную форму, а длительность нулевой паузы и импульса равны периодувходного сигнала (фиг. 2 в).В момент перехода триггера 2 из состояния 1 в состояние 0 блок сброса 3 формирует короткий импульс (на фиг. 2 не показан), устанавливающий счетчик Ь в нулевое положение и триггеры 8 и 9 в состояние 1,После окончания импульса сброса (после момента 0 на фиг. 2) счетчик Я начинаетподсчет импульсов, поступающих от задающего генератора. В момент времени 12,когда число в счетчик Ь достигнет значения И 1 заданного дешифратором 6, последний формирует импульс, перекидывающий ЯК-триггер 8 в состояние 0 (фиг. 2 г).В момент времени 14, когда число в счетчике 5 достигнет значения 1 Ч 2, заданногодешифратором 7, последний формирует импульс, перекидывающий ЬК-триггер 9 всостояние 0 (фиг. 2 д).Длительности импульсов на выходахК-триггеров 8 и 9 равны соответственно1 2 = 111 Т 1, 1 П = Я 2 ТГ , Где ТГпериод импульсов генератора 4,соответствуют периодам максимальной и минимальнойчастот уставок.Выходы ЯК-триггеров 8 и 9 подаютсясоответственно на Р-входы Р-триггеров 10и 11. На объединенные входы синхронизации Р-триггеров 10 и 11 подается выходнойсигнал триггера 2.Как известно, состояние выхода Р-триггера при поступлении положительного сигнала на вход синхронизации является функцией состояния выхода этого триггера (1или 0) и сигнала на входе Р (1 или 0Так, например, поступление на счетный входположительного импульса при наличии наР-входе сигнала 1 и сигнале на выходетриггера 0 переводит его в состояние ,а при наличии на Р в вхо сигнала 0и сигнале на выходе триггера 1 переводитего в состояние 0.Если передний фронт выходного импульса триггера 2 находится в интервале времен 1, ( 1 ) 12,то Р-триггер 10 находитсяв состояний 0, Р-триггер 11 - в состоянии 1, а подаваемый на вход усилителя12 инверсный выход 11 в состоянии 0.Таким образом, если период входного сигнала находится в заданных пределах, надва входа усилителя 12 поступает сигнал Ои исполнительный орган 13 не срабатывает.При увеличении частоты входного сигнала с 1 с 1 =до 1,2= - , (фиг, 2 е)1Р-триггер 10 перекинется из состояния 0в состояние 1 (фиг. 2 ж) и будет сохранять это положение, пока 1 с 1 с 1При уменьшении частоты входного сигнала ниже значения 1 с в соответствии с условием работы Р-триггера состояние триггера 10 изменится из 1 в 0.Если частота сигнала уменьшится с 1 с,= - , до с --- (фиг. 2 з), то Р-триггер 11 изменит в момент 1 свое состояние с 1 в 0, а его инверсный выход с 0 в 1 (фиг. 2 и). С увеличением частоты сигнала выше значения 1 восстановится исходное положение Р -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 равныттсго2 24Реле частоты может работать в диапазоне уставок частот от 21 до - 1 с, где пасвноминальная частота входного сигнала (при50 Гц от 100 Гц до 25 Гц). Емкость счетчика 5 (число разрядов) выбирается исходя из максимально возможного периода уставки Х 1 М 2,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 изобретенияРеле 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 5 К-триггеры и первый и второй Р-триггеры, причем выходы дешифраторов подключены к К-входам ЯК-триггеров, выход блока сброса соединен с 5-входами ЗК-триггеров, выходы первого и второго ЬК-триггеров подключены соответственно к Р-входам первого и второго Р-триггеров, входы синхронизации которых соединены с выходом счетного триггера, а выход первого и инверсный выход второго Р-триггеров подключены ко входам двухвходового усилителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР206354, кл. Н 02 Н 3/О, 1965.2. Авторское свидетельство СССР546055, кл. Н 02 Н 3/1 О, 1976.Редактор Л. АвраменкоЗаказ 57 4/63ВНИИПИпо де113035, МосФилиал ППП СоставитеТехред А. Бо Тираж 761 Государственно ам изобретенива, Ж - 35, Р Патент, г. Ужь В. Нкас го ком й и.о аушска город,ехаевКорректор Ю.МакаренкоПодписноеитета СССРткрытийя наб., д. 4/5ул. Проектная, 4