Реле-регулятор

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве реле-регулятора напряжения генератора при его включении в сеть. Технический результат заключается в повышении точности работы устройства. Для этого реле-регулятор содержит выпрямитель напряжения генератора, выпрямитель напряжения сети, умножитель, инвертор, алгебраический сумматор, первый и второй блоки вычитания, первый и второй двухсторонние ограничители, первый и второй сумматоры, первый и второй фильтры низких частот, первый и второй компараторы. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве реле-регулятора напряжения генератора при его включении в сеть.

Известно устройство, содержащее последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, двоичный счетчик, дешифратор, формирователь импульсов и исполнительный элемент, выполненный в виде транзистора [1].

Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, не позволяющие использовать его в качестве реле-регулятора напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее первый и второй выпрямители, выходы которых соединены с соответствующими входами алгебраического сумматора, выход которого соединен с входами повторителя и компаратора, выход компаратора через первый диод соединен с входами инвертора и умножителя, а выход повторителя через второй диод соединен с другим входом умножителя и с входом второго инвертора [2].

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая точность, поскольку устройство реагирует на абсолютную разность напряжений сети и генератора. Однако в ряде технологических процессов возникает необходимость обеспечить реакцию не на абсолютную недопустимую величину отличия напряжения генератора от напряжения сети, а относительную, задаваемую в относительных единицах к абсолютной величине напряжения сети. Кроме того, устройство обладает относительно низкой точностью и в условиях воздействия высокочастотных помех и аномальных искажений амплитуд входных напряжений.

Техническим результатом изобретения является повышение точности.

Этот технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее выпрямитель напряжения генератора, вход которого является входом напряжения генератора, выпрямитель напряжения сети, вход которого является входом напряжения сети, умножитель, инвертор, алгебраический сумматор, выход которого соединен с первым входом первого компаратора, введены последовательно соединенные первый блок вычитания, первый вход которого соединен с выходом выпрямителя напряжения генератора, и первый двухсторонний ограничитель, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с первым входом первого фильтра низких частот, выход которого соединен со вторыми входами первого блока вычитания, первого сумматора и с вычитающим входом алгебраического сумматора, второй компаратор, выход “больше” которого является выходом регулирования напряжения генератора в большую сторону, а первый вход соединен с первым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с выходом инвертора, вход которого соединен с выходом умножителя, выход которого соединен со вторым входом второго компаратора, последовательно соединенные второй блок вычитания, первый вход которого соединен с выходом выпрямителя напряжения сети, второй двухсторонний ограничитель, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, выход которого соединен с входом второго фильтра низких частот, выход которого соединен со вторыми входами второго блока вычитания, второго сумматора, входом умножителя и с входом сложения алгебраического сумматора, при этом, умножитель выполнен в виде умножителя на постоянную величину, а выход “меньше” первого компаратора является выходом регулирования напряжения генератора в меньшую сторону.

На чертеже представлена электрическая структурная схема реле-регулятора напряжения.

Реле-регулятор напряжения содержит выпрямитель 1 напряжения генератора, вход которого является входом напряжения генератора, выпрямитель 2 напряжения сети, вход которого является входом напряжения сети, умножитель 3, инвертор 4, алгебраический сумматор 5, выход которого соединен с первым входом первого компаратора 6, последовательно соединенные первый блок вычитания 7, первый вход которого соединен с выходом выпрямителя 1 напряжения генератора, первый двухсторонний ограничитель 8, выход которого соединен с первым входом первого сумматора 9, и первый фильтр 10 низких частот, выход которого соединен со вторыми входами первого блока 7 вычитания, первого сумматора 9 и с вычитающим входом алгебраического сумматора 5, второй компаратор 11, выход “больше” которого является выходом регулирования напряжения генератора в большую сторону, а первый вход - соединен с первым входом первого компаратора 6, второй вход которого соединен с выходом инвертора 4, вход которого соединен с выходом умножителя 3, последовательно соединенные второй блок 12 вычитания, первый вход которого соединен с выходом выпрямителя 2 напряжения сети, второй двухсторонний ограничитель 13, второй сумматор 14, первый вход которого соединен с выходом ограничителя 13, и второй фильтр 15 низких частот, выход которого соединен со вторыми входами второго блока 12 вычитания, второго сумматора 14 и с входом сложения алгебраического сумматора 5, при этом умножитель 3 выполнен в виде умножителя на постоянную величину, а выход “меньше” первого компаратора 6 является выходом регулирования напряжения генератора в меньшую сторону.

Блоки устройства являются стандартными блоками электротехники. Цепи питания блоков на чертеже опущены, как несущественные в рамках данной заявки.

Реле-регулятор напряжения работает следующим образом.

На выходе выпрямителя 1 формируется сигнал Uг, пропорциональный амплитуде напряжения генератора, а на выходе выпрямителя 2 формируется сигнал Uc, пропорциональный амплитуде напряжения сети. В номинальных условиях на выходе алгебраического сумматора 5 будет наблюдаться разность отфильтрованных первым 10 и вторым 18 фильтрами нижних частот сигналов Uc-Uг, а на выходе умножителя 5 - сигнал K×Uc, где К - коэффициент, соответствующий относительной величине допустимого отклонения напряжения генератора от напряжения сети. Тогда, с учетом действия инвертора 7, на выходе первого компаратора 6 сигнал логической единицы будет наблюдаться при выполнении соотношения Uc-Uг<-K×Uc, что соответствует выработке сигнала уменьшения напряжения генератора, а на выходе второго компаратора 11 при выполнении соотношения Uc-Uг>K×Uc, что соответствует выработке сигнала увеличения напряжения генератора. При возникновении мощных высокочастотных помех и аномальных искажений сигналов генератора и сети они сглаживаются элементами 7-10 и 12-15, соответственно. В частности, на выходе первого блока 7 вычитания формируется сигнал отклонения выпрямленного напряжения генератора относительно отфильтрованного сигнала на выходе первого фильтра 10. Если это отклонение достаточно велико по абсолютной величине, то первый двухсторонний ограничитель 8 уменьшает его. Первый сумматор 9 осуществляет суммирование сглаженного и отфильтрованных сигналов. Аналогично работает цепь из элементов 12-15, обрабатывающая сигнал сети.

Таким образом, в предложенном техническом решении повышается точность работы, поскольку обеспечивается реакция не на абсолютную недопустимую величину отличия напряжения генератора от напряжения сети, а относительную, задаваемую в относительных единицах к абсолютной величине напряжения сети. Кроме того, устройство позволяет уменьшить влияние высокочастотных помех и аномальных искажений амплитуд входных напряжений.

Источники информации

1. Электротехнический справочник, в 4-х томах, т.2. Электротехнические изделия и устройства./ Под общей редакцией В.Г. Герасимова и др. - М.: Издательство МЭИ, 1998 г., с.390, рис. 35.10.

2. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. - М.: Высшая школа, 1991, с.355, рис. 12.16,а (прототип).

Формула изобретения

Реле-регулятор напряжения, содержащее выпрямитель напряжения генератора, вход которого является входом напряжения генератора, выпрямитель напряжения сети, вход которого является входом напряжения сети, умножитель, инвертор, алгебраический сумматор, выход которого соединен с первым входом первого компаратора, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные первый блок вычитания, первый вход которого соединен с выходом выпрямителя напряжения генератора, и первый двусторонний ограничитель, выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с входом первого фильтра низких частот, выход которого соединен со вторыми входами первого блока вычитания, первого сумматора и с вычитающим входом алгебраического сумматора, второй компаратор, выход “Больше” которого является выходом регулирования напряжения генератора в большую сторону, а первый вход соединен с первым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с выходом инвертора, вход которого соединен с выходом умножителя, выход которого соединен со вторым входом второго компаратора, последовательно соединенные второй блок вычитания, первый вход которого соединен с выходом выпрямителя напряжения сети, второй двусторонний ограничитель, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, выход которого соединен с входом второго фильтра низких частот, выход которого соединен со вторыми входами второго блока вычитания, второго сумматора, входом умножителя и с входом сложения алгебраического сумматора, при этом умножитель выполнен в виде умножителя на постоянную величину, а выход “Меньше” первого компаратора является выходом регулирования напряжения генератора в меньшую сторону.

РИСУНКИ

Рисунок 1