Реле сопротивления на операционных усилителях

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22} Заявлено 07.07.76 (21)2380692i07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.07.78.Бюллетень No 26 (45) Дата опубликования описания 50,06.то

Союз Советских

Социалистических

Республик

t !

/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и CTKpblTHH

316.

8) (72) Авторы изобретения

В. К. Ванин, Н. С. Соловьев и А. И. Таджибаев (71) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина (54) РЕЛЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ НА OHEPAIINOHHbIX

УСИЛИТЕЛЯХ

Реле сопротивления на операционных усилителях предназначено для применения в области релейной защиты и противоаварийной 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 котерого 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 ком па р атор а()

Данное реле сопротивления является по технической сущности и достигаемому результату близким к описываемому.

Однако оно рассчитано на получение только одного вида круговой характеристики срабатывания (проходящей через нича 10 координат комплексной плоскости сопротивлений). Кроме тсго, для регулирования угла максимальной чувствительности рслс необходимо одновременно изменение параметровов резистора и конденсатора по первому входу cхемы формирования второй электрII ческой величины, это требует установки ко.— денсатора переменной емкости и усложняет регулировку.

Целью изобретения является расшире о ние функциональных возможностей реле и упрощение регулирования параметров характеристики срабатывания реле.

Цель достигается тем, что релесопротивления на операционных усилителях допол,з нительно снабжено потенциометром, переключателем, инвертор-повторителем и фазоврашателем, соединенными между собой, причем потенциометр присоединен к выходу преобразователя ток-напряжение, выход фазовращателя присоединен к первому вхо- ду схемы формирования модуля второй электрической величины и второму входу схемы сравнения, причем выход масштабного потснциометра присоединен ко второму входу схемы формирования модуля второй элекg5 трической величины и третьему входу схемы

615562

60 сравнения, а выход формирователя первой электрической величины присоединен к пятому входу схемы сравнения.

На фиг. 1 представлена схема реле сопротивления на операционных усилителях, на фиг. 2, 3, 4, 5 — примеры возможных характеристик 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 15 и 16.

На фиг. 2 представлена круговая характеристика срабатывания реле сопротивления с центром в точке а комплексной плоскости сопротивлений и радиусом r. УравнеI ние этой характеристики I Z — al = r где

Z — сопротивление на зажимах реле.

Напряжение, пропорциональное току I, подается с выхода преобразователя ток-напряжение 1 на формирователь первой электрической величины 3, представляющий собой потенциометр с коэффициентом передачи кг. С выхода последнего напряжение

EJ = krI подается на формирователь модуля первой электрической величины 10, на выходе которого получается проинвертированная отрицательная полуволна напряжения Е>. Последняя подается на один из входов схемы сравнения 11 с коэффициентом передачи-2, а само напряжение подается на другой вход схемы сравнения с коэффициенТоМ передачи-1, схема сравнения представляет собой сумматор, в результате сложения этих двух напряжений на выходе схемы сравнения получается напряжение-(EJ) .

Напряжение, пропорциональное току I, подается также с выхода преобразователя ток-напряжение 1 на потенциометр 4, имеющий коэффициент передачи k a Потенциометр 4 служит для формирования модуля комплексного коэффициента k = ka. Аргумент комплексного коэффициента k4 формируется с помощью переключателя 6, инвертора-повторителя 7, фазовращателя 8.

Фазовращатель 8 имеет коэффициент передачи е где e †- основание натуральных логарифмов, р — угол, на который поворачивается входное напряжение

— vrловая частота входного сигна1 ла, C

R - — сопротивление резистора 13.0м;

С вЂ” емкость конденсатора 1 5, Ф.

Угол поворота <р фазовращателя 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 х, служат. переключатель 6 и инвертор-повторитель 7. Последний представляет собой операционный усилитель с дифференциальным входом. Если входной сигнал подается переключателем 6 на неинвертирующий вход (переключатель 6 в положении I), то операционный усилитель 7 работает в режиме повторителя, если же входной сигнал подается на инвертирующий вход (переключатель 6 в положении II, 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 фазовращателя 8 равна ka j е"", во втором случае (а(-j) е <.

Таким образом, потенциометр 4, переключатель 6, инвертор-повторитель 7 и фазовращатель 8 формируют коэффициент передачи k„= — — ka = k а е, где <р = агфа, Причем, если cp = 0 —: sc, то переключатель 6 должен быть в положении I, если 1; = Π—: —; — л то переключатель 6 должен быть в положении II.

Итак, на выходе фазовращателя 8 получается напряжение, пропорциональное -kaj и подается на вход схемы формирования модуля второй электрической величины 9.

На второй вход этой схемы подается через масштабный потенциометр 5, имеющий коэффициент передачи k, напряжение V с выхода преобразователя напряжение-напряжение.

На выходе схемы формирования модуля второй электрической величины 9 получается проинвертированная положительная полуволна суммы k V — kaj. 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 kV u kaj складываясь, они дают на выходе схемы сравнения напряжения + (kV — kaj (+ !Egal

Таким образом, поступающие па пять входов схемы сравнения напряжения дают на ее выходе напряжение, равное -- Е,) +

+ Е . Это напряжение подается на вход компаратора 12, который срабатывает, если его входной сигнал отрицателен, т.е. при — l Jl + (Е < 0 или (Ji > 11Ел) .

Для установления нулевого уровня срабатывания компаратора служит потенциометр 14, подающий положительное смещение на его вход. Конденсатор 16 в цепи обратной связи сумматора 11 служит для сглаживания выходного сигнала схемы сравнения.

Регулирование параметров характеристики срабатывания осушествляегся потенцпометрами 3 (радиус характерисгпкп) Il 4 (расстояние 10 центра характерис;ики a) и

615562

Формула изобретения регулируемым резистором 13 (угол максимальной чувствительности < = arga) .

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 сопротивления (фиг. 4) достаточно положить r = а и arga =;р = „„, где rp,, — 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 усилителях, 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

10 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 потенциометра присоединен 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 СССР № 477485, класс Н 02 h 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.

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4)5 филиал Г1ПП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Л. Баглай

Заказ 3920/43

Составитель Т. Щеголькова

Техред О. Луговая Корректор A. Лакпла

Тираж 892 Подписное