Реле частоты

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик р 11983804(22) Заявлено 1112,80 (21) 3217117/24-07с присоединением заявки Нов(ЩМ. Кл, Н 01 Н 47/20 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) РЕЛЕ ЧАСТОТЫ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в исполнительных устройствах систем автоматического контроля, управления и защиты с частотным принципом преобразования информационных сигналов, в частности в устройствах противо- аварийной автоматики энергосистем.Известно реле частоты, содержащее формирователь входного сигнала, пороговое устройство, селективную цепь - последовательную КС-цепь и исполнительное устройство, подключенное к выходу порогового устройства Г 1 3.Однако реле характеризуется не- одинаковой чувствительностью в диапазоне уставок.Наиболее близким к предлагаемому является реле частоты, содержащее формирователь входного сигнала, селективную цепь, например КС-цепь, пороговый элемент, исполнительный элемент, подключенный к выходу порогового элемента, амплитудные детекторы, выходы которых соединены с входами порогового элемента, точка соединения элементов Н и С селективной цепи соединена с общей шиной, формирователь частоты через элементы раэвязки соединен с выводами селективнойКС-цепи и с входами амплитудныхдетекторов 2 ,5Недостатками известного реле частоты являются изменение чувствительности к частоте входйого сигналав диапазоне уставок срабатывания реле, низкая чувствительность в областиверхних частот. диапазона уставоксрабатывания, невозможность регулировать чувствительность реле на определенной частоте.Цель изобретения - повышениечувствительности в диапазоне уста 15 вок срабатывания и расширение функциональных возможностей.Поставленная цель достигается тем,что в реле частоты, содержащее Фор"мирователь входного сигнала, элементы развязки, селективную последовательную КС-цепь, амплитудные детекторы, компаратор й исполнительный элемент, в котором формирователь входного сигнала через элементы раэвяэ 25 ки соединен с выводами селективнойКС-цепи и входами амплитудных детекторов, а точка соединения элементов К и С селективной цепи соединенас общей шиной, введены инвертор иЗ 0 пороговый элемент, причем выход од 983804ного из амплитудных детекторов соединен с входом порогового. элемента, выход другого амплитудного детектора - с входом инвертора,выход порогового элемента соединен с неинвертирующим входом компаратора, выходФ инвертора соединен с входом порогово го элемента и инвертирующим входом компаратора, а выход компаратора соединен с входом исполнительного элемента.На чертеже приведена функциональ- О ная схема реле частоты.Реле частоты содержит формирователь 1 входного сигнала для формирова-. ния по амплитуде входного частотного сигнала, развязывающие резисторы 2 и 3, соединенные сф выходом формирователя 1 входного сигнала, селективную цепь, состоящую из последовательно соединенных конденсатора 4 преобразователя вида модуляции и резисто- ра 5, формирующего опорное напряжение, не изменяющееся от частоты, причем выводы элементов Й и С селективной цепи соединены с вторыми выводами развязывающих резисторов 2 и 25 3, а точка соединения конденсатора 4 преобразователя вида модуляцИи и резистора 5 соединена с общей шиной амплитудные детекторы б и 7 - для выделения напряжения, модулирующего 30 сигнал, их вхбды соединены с выводами элементов Й и С селективной цепи инвертор напряжения с единичным усилением 8 для изменения знака напряжения с амплитудного детектора 7, 35 пороговый элемент 9, построенный на принципе прецизионного ограничения входного сигнала для усиления превышения напряжения, изменяющегося от частоты с амплитудного детектора 6, 4 О над опорным - с амплитудного детектора 7 и инвертируемого инвертором 8;компаратора 10 - для сравнения напряжений с выхода инвертора 8 и порогового элемента 9 и вырабатывающего . двухуровневый двухполярный) сигнал; транзистор 11, электромагнитное реле.12, резистор 13, которые в совокупности образуют исполнительный элемент 14 для усиления сигнала по току с компаратора 10 и управления посредством электромагнитного реле 12 исполнительным механизмом системою, в которой используется реле частоты. Амплитудный детектор б содержит диод 15, конденсатор 16, резистор 1.7. Ка тод диода 15 соединен с первыми вцводами конденсатора 16 и резистора Ивыход амплитудного детектора б), вторые выводы конденсатора 16 и резистора 17 соединены с общей шиной, анод бО диода 15 вход амплитудного детектора 6) соединен с вторым выводом развязывающего резистора 2.Амплитудный детектор 7 содержит диод 18, конденсатор 19, резистор 20, Катод диода 18 соединен с первымивыводами конденсатора 19 и резистора 20 выход амплитудного детектора 7), вторые выводы конденсатора 19 и резистора 20 соединены с общей шиной анод диода 18 (вход амплитудного детектора 7 ) соединен с вторым выво,".,дом развязывающего резистора 3.Инвертор 8 напряжения содержитоперационный усилитель 21, резистор22 обратной связи, входной резистор23резисторы 22 и 23 равны по величине ). Резистор 22 первым выводом соединен с выходом операционного усилителя 21 1 выход инвертора 8 напряже- ния)и вторым выводом - с инвертирующим входом операционного усилителя 21 и первым выводом резистора 23, второй вывод которого соединен с выходом амплитудного детектора 7. Неинвертирующий вход операционного усилителя 21 соединен с общей шиной.Пороговый элемент 9 содержит операционный усилитель 24, суммирующие резисторы 25 и 26 ( резисторы 25 и 26 оавны по величине ). Резистор 22 первым выводом соединен с выходом операционного усилителя 21 (выход инвер.тора напряжения 8 ) и вторым выводомд инвертиру 1 ощим входом операционного усилителя 21 и первым выводом резистора 23, второй вывод которого соединен с выходом амплитудного детектора 7. Неинвертирующий вход операционного усилителя 21 соединен с общей шиной.Переменный резистор 27 обратнойсвязи, диоды 28 и 29 обратной связипервые выводы суммирующих резисторов 25 и 26 соединены с выходами амплитудного детектора б и инвертора 8 напряжения, соответственно, вторые выводы резисторов 25 и 2 б соединеныс инвертирующим входом операционного усилителя 24, первым выводом переменного резистора 27 и катодом диода28, анод диода 28 .соединен с выходом операционного усилителя 24 и катодом диода 29, второй вывод резистора 27 соединен с подвижным контактомрезистора 27 и анодом диода 29 (вы- ход порогового устройства 9 ), неинвертирующий вход операционного усилителя 24 соединен с общей шиной,Компаратор 10 содержит операционный усилитель 30, конденсаторы 31 и 32 выполняющие функции НЧ-фильтров) входные резисторы 33 и 34 резисторы 33 и 34 равны по величине), а неинвертирующий вход операционного усилителя 30 соединен с первыми выводами конденсатора 31 и резистора 33, второй выход резистора 33 (неинвертирующий вход компаратора 10 ) соединен с выходом порогового устройства 9, инвертирующий вход огерационного усилителя 30 соединен с первыми выводами конденсатсра 32983804 25 ЗО 35 40 50 Формула изобретения Реле частоты, содержащее формирователь входного сигнала, элементы раз вязки, селективную последовательнуюКС-цепь, амплитудные детекторы, компаратор и исполнительный элементу причем формирователь входного сигнала через элементы развязки соеди нен с выводами селективной КС-цепии входами амплитудных детекторов, а точка соеррнения,элементов й и С селективной цепи соединена с общей и резистора 34, второй вывод резистора 34ннвертируюций вход коипаратора 10,) соединен с выходоминвертора 8 напряжения, вторые выводы конденсаторов 31 и 32 соединеныс общей шиной.Исполнительный элемент 14, в котором резистор 13 соединен первымвыводом с базовым выводом транзистора 11, а вторым - с выходом операционного усилителя 30 ( выходом компаратора 10 ), электромагнитное реле 12первым выводом обмотки .соединенос коллекторным выводом транзистора11, а вторым подключено,к источникупитания. не показан ), эмиттер травзистора 11 соединен с общей шиной,Устройство работает следующим образом.Частотно модулированное напряже-ние, сформированное по амплитудеформирователем 1, через развязывающие резисторы 2 и 3 поступает на конденсатор 4 и резистор 5 селективнойЙС-цепи. Переменное напряжение наконденсаторе 4 в зависимости отчастоты, изменяется по гиперболическому закону. Напряжение на резисторе5 от.частоты не зависит и остаетсяпостоянным во всем диапазоне частот.Напряжения с конденсатора 4 и,ре.зистора 5 поступают наамплитудныедетекторы б и 7. Закон изменениянапряжения на выходе амплитудногодетектора 6 повторяет закон изменения напряжения на частотно зависимом элементе - конденсаторе 4,Напряжение на выходе амплитудногодетектора 7 постоянно.Если частота сигнала, поступающего на вход реле частоты, меньшенекоторой пороговой, задаваемой элементами селективной цепи, напряжение, снимаемое с выхода амплитудного детектора б (положительное ) и посттупающее на инвертирующий вход порогового элемента 9, больше по абсолютной величине и противоположно познаку, чем напряжение, поступающеенанеинвертирующий вход пороговогоэлемента 9 с выхода инвертора 8.Отрицательное напряжение пороговыйэлемент 9 не пропускает, а превышениепо абсолютной величине положительного напряжения с выхода амплитудногодетектора б над отрицательным напряжением с выхода инвертора 8, усиленнное в отношении величин резистора27 и 25 и инвертированное по знакуотрицательное ), появляется на выходе порогового элемента 9.Получается новая характеристикапреобразования частоты в напряжение,имеющая большую крутиэну, чем исходная, ио исходящая из точки равенстванапряжений с выхода инвертора 8 по,рогового напряжения) и с выхода амплитудного детектора б,Напряжение с выхода пороговогоэлемента 9 поступает на неинвертирующий вход компаратора 10. На неинвертирующий вход компаратора 10 поступает напряжение с выхода инвертора5 8. Большее по абсолютной величиненапряжение на неинвертирующем входеудерживает на,выходе компаратара отрицательное напряжение, которое запирает транзистор 11. Реле 12 обесточено.При увеличении частоты входногосигнала напряжение, поступакщее навход порогового элемента 9 с амплитудного детектора б, уменьшается,напряжение на выходе порогового элемента 9 и поступающее на вход компа-ратора 10 также уменьшается, и кактолько оно по абсолютной величинестанет хотя бы немного меньше напряжения на неинвертирующем входе компаратора 10, компаратор 10 переключается, напряжение на его выходе становит;ся положительным, транзистор 11 от 1 пирается, реле 12 срабатывает,Возможность перестройки реле частоты на другую пороговую частоту реализуется выполнением резистора 5 селективной цепи переменным.Возможность изменения чувствительности реле частоты реализуется выполнением резистора 27 дополнительного порогового элемента 9 переменным.Предлагаемое реле частоты имеет повышенную чувствительность к изменению частоты входного сигнала во всем рабочем диапазоне частот. Кроме того, имеется возможность получать одина" ковую чувствительность реле в рабочем диапазоне частотдиапазоне уставок срабатывания), а также изменять чув ствительность на какой-,або фиксированной частоте.указанные преимущества предлагаемого реле частоты позволяют повысить надежность и расширить функциональ-.ные воэможности использования испол"нительных устройств систем автоматического управления, контроля и защиты, в состав которых входит релечастоты.тельности в диапазоне уставок срабатывания и расширения функциональных возможностей, в него введеныинвертор и пороговый элемент, причемвыход одного из амплитудных детектордв соединен с входом порогового 5элемента, выход другого амплитудного .детектора - с входом инвертора, выход порогового элемента соединен снеинвертирующим входом компаратора,выход инвертора соединен с входом 1 О порогового элемента и инвертирующим входом компаратора, а выход компаратора соединен с входом исполнительного элемента. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР 9 441607, кл. Н 01 Н 47/18, 19742. Авторское свидетельство СССР Р 635532, кл. Н 01 Н 47/18, 1977.