Главная цепь и вспомогательный возбудитель контролировались отдельно, на входе и выходе регулятора напряжения возбуждения. Главная цепь обмотки возбуждения контролировалась с помощью сопротивления 9. Применение реле контроля уменьшения тока на выходе регулятора напряжения 7 не было возможным, так как ток возбуждения в явнополюсной машине может быть как отрицательным, так и равным нулю. Реле контроля увеличения сопротивления подключается как цепям тока, так и напряжения. Напряжение дает момент на срабатывание, а ток – в противоположном направлении. Из-за огромной амплитуды тока (несколько сот Ампер) ток измерялся с помощью шунта 12. Отключающий элемент 14 имел орган выдержки времени 15. Выдержка времени необходима из-за наличия переходного процесса и «постоянной времени» машины.
В цепи вспомогательного возбудителя используется реле контроля увеличения сопротивления 10. В отличие от реле 9 оно подсоединялось в цепь тока возбуждения напрямую. Так как реле 10 не могло обнаружить исчезновение напряжения дополнительного возбудителя или обрыв перед схемой управления 7, то реле контроля снижения напряжения (11) измеряло напряжение (более или менее постоянное) на зажимах вспомогательного возбудителя. Чтобы избежать ложного отключения при запуске генератора и его синхронизации, особенно от реле снижения напряжения 11, оперативное напряжение подавалось через блок-контакт выключателя 3. Неработа схемы в процессе синхронизации не была проблемой, так как синхронизатор сам мог обнаруживать обрывы в цепи возбуждения (как и потерю напряжения).
Для обнаружения потери возбуждения с помощью измерений в статоре, компания OERLIKON разработала устройство, показанное на Рис. 5.
В случае отсутствия возбуждения генератор получает необходимый ток намагничивания из сети. Измеряя этот реактивный ток можно обнаружить отсутствие возбуждения. Так как этот ток пропорционален напряжению, то ток не измерялся напрямую, а сравнивался с рабочим током, пропорциональным напряжению. Промежуточный трансформатор 7 подключался к фазному току и току пропорциональному междуфазному напряжению (сопротивление 9).
Разность, получаемая на вторичной обмотке трансформатора, подавалась на реле, работающее на основе эффекта Феррариса 8. Выбор напряжения поляризации реле и подстройка тока поляризации с помощью резистора 10 выполнялись таким образом, чтобы в случае некорректной величины тока намагничивания реле отключало генератор. Величина уставки с действием на отключение, выбиралась с помощью резистора 9. Чтобы избежать ложной работы при переходных процессах при коммутации, выполнялась задержка на отключение (в зависимости от постоянной времени генератора).
Рисунок 6. Реле снижения сопротивления типа ZA, BBC, 1945
Рисунок 7. Защита от потери возбуждения с применением сдвинутой в обратном направлении («смещенной») mho-характеристики
«Смещенная» mho- характеристика с первоначально рекомендованными уставками
Рисунок 8. Двухзонная защита от потери возбуждения со смещенными в обратном направлении mho-характеристиками, компания SEL
Внешняя окружность служит защитой при малой нагрузке, а внутренняя – при большой.
Рисунок 9. Реле PUM21-110 с дополнительными устройствами и реле, ВВС, 1966
Рисунок 10. Схема реле HLF, Westinghouse, 1954