РЕЛЕ РАЗНОСТИ ЧАСТОТ

Полезная модель используется в электротехнике в качестве реле разности частот, а именно при подстройке напряжения генератора к напряжению сети.
Известно устройство «Реле синхронизации» (патент РФ №2248638), состоящее из первого инвертирующего усилителя, вход которого является входом напряжения генератора, первого и второго формирователя прямоугольных импульсов и формирователя последовательности коротких импульсов, фазового детектора, второго инвертирующего усилителя, вход которого является входом напряжения сети, интегрирующего операционного усилителя, компаратора, также введены блок вычитания, двухсторонний ограничитель, сумматор, фильтр нижних частот, одновибратор, генератор тактовых импульсов, элемент И, первый и второй элементы задержки, первый и второй счетчики импульсов, регистр памяти, умножитель на постоянный коэффициент, при этом компаратор выполнен в виде компаратора с нулевым порогом, выход второго счетчика является выходом реле синхронизации.
с
г
Признаки, общие с заявляемым устройством: формирователь последовательности коротких прямоугольных импульсов (в заявляемом устройстве это формирователь коротких импульсов с инвертором на первом элементе И); формирователь прямоугольных импульсов (в заявляемом устройстве это компаратор-формирователь сигнала U+U на первом операционном усилителе и компаратор-формирователь меандра на втором операционном усилителе).
Причины, препятствующие достижению технического результата - сложность схемного решения устройства из-за введения элементов задержки, счетчиков импульсов, регистра памяти, умножителя.
Известно устройство «Реле синхронизации» (патент РФ №2222068), состоящее из измерительного преобразователя, сумматора, компаратора, исполнительного элемента и трех блоков усреднения и формирования разностного сигнала.
Общими с заявляемым устройством признаками являются: измерительный преобразователь (в заявляемом устройстве это измерительный мост совпадения напряжений сети и генератора); блоки усреднения и формирования разностного сигнала (в заявляемом устройстве это формирователь коротких импульсов с инвертором на одном элементе И); исполнительный элемент.
Причины, препятствующие достижению технического результата - сложность блоков усреднения и формирования разностного сигнала.
Из всех устройств наиболее близким является устройство «Реле разности частот» (патент №2210131), содержащее первый выпрямительный блок, вход которого является входом напряжения генератора, второй выпрямительный блок, вход которого является входом напряжения сети, два алгебраических сумматора, два выпрямительных блока, пять компараторов, четыре элемента И, два формирователя импульсов, два выпрямительных блока, элемент ИЛИ, счетчик, регистр сдвига, фильтр-усреднитель, генератор тактовых импульсов и формирователь заднего фронта.
с
г
Общими с заявляемым устройством признаками являются: первый и второй компараторы, в заявляемом устройстве это компаратор-формирователь сигнала U+U на первом ОУ и компаратор-формирователь меандра на втором ОУ; формирователи импульсов, в заявляемом устройстве это формирователь коротких импульсов с инвертором на первом элементе И; исполнительный элемент.
Причиной, препятствующей достижению технического результата, является недостаточная надежность устройства вследствие наличия двух выпрямительных блоков, счетчика, регистра сдвига, второго алгебраического сумматора и пяти компараторов, не обеспечивающих согласованного режима работы из-за большого времени задержки управляющих импульсов.
Задачей заявленного устройства является достижение функциональных возможностей при более простом по сравнению с аналогами схемном решении, позволяющих использовать его в качестве реле разности частот.
Технический результат достигается за счет использования в известном устройстве индуктивно-резистивного моста напряжения сети трансформаторов напряжения сети и генератора, измерительного моста совпадения напряжений сети и генератора, реле времени на биполярном транзисторе и конденсаторе, инвертора на элементе И, устройства включения исполнительного элемента на биполярном транзисторе и маломощном реле.
Для достижения технического результата в реле разности частот, содержащее компаратор-формирователь сигнала рассогласования на первом ОУ, компаратор-формирователь меандра на втором ОУ, формирователь коротких импульсов с инвертором на первом элементе И, исполнительный элемент, введен индуктивно-резистивный мост напряжения сети, первый трансформатор напряжения сети, второй трансформатор напряжения генератора, измерительный мост совпадения напряжений сети и генератора, реле времени на биполярном транзисторе и конденсаторе, инвертор на втором элементе И, устройство управления исполнительным элементом на втором биполярном транзисторе и маломощном реле.
На фиг. изображены: индуктивно-резистивный мост напряжения сети 1, первый трансформатор напряжения сети 2, второй трансформатор напряжения сети 3, измерительный мост совпадения напряжений сети и генератора 4, компаратор-формирователь сигнала рассогласования на первом ОУ 5, компаратор-формирователь меандра на втором ОУ 6, формирователь коротких импульсов с инвертором на первом элементе И 7, реле времени на
биполярном транзисторе и конденсаторе 8, инвертор на втором элементе И 9, устройство управления исполнительным элементом на втором биполярном транзисторе и маломощном реле 10, исполнительный элемент 11.
с
г
Устройство работает следующим образом: при совпадении частоты сетевого напряжения с частотой напряжения генератора U=U контактор исполнительного элемента отключен и своими накоротко замкнутыми контактами соединяет сеть с потребителем. На выходе измерительного моста совпадения напряжений сети и генератора 4 в это время образуется синусоида с большим периодом повторения (около 30 секунд). На операционных усилителях 5, 6 собраны формирователи меандра с периодом, равным периоду синусоиды, согласующие выходной уровень напряжения меандра с входом логических элементов. Проходя данные блоки, сигнал поступает на формирователь коротких импульсов с инвертором на первом элементе И 7. На инверторе 7 собран формирователь короткого импульса, работающий по спаду импульса меандра. Импульс поступает на вход инвертора на втором элементе И 9, затем на вход устройства управления исполнительным элементом на втором биполярном транзисторе и маломощном реле 10, управляющим исполнительным элементом.
Полезная модель может быть использована в промышленности и энергетике, например, в устройствах «плавного пуска», в качестве блока реле разности частот, позволяющего переключить критичного к параметрам сети потребителя с питающего его источника на сеть общей энергосистемы (в металлургической промышленности - запуск и разгон сверхмощного электродвигателя от преобразователя частоты с последующим переключением его на общую сеть), а также синхронизировать и включить генератор в сеть с наименьшим броском тока в момент переключения (в ветро- и гидроэнергетике - включение генератора в сеть).