Устройство КЗР-3 обеспечивает защиту от замыканий на землю в одной точке цепи возбуждения генераторов и синхронных компенсаторов с электромашинной, тиристорной, высокочастотной и ионной системами возбуждения. Использование защиты предусмотрено на гидрогенераторах, турбогенераторах с водяным охлаждением ротора и на всех турбогенераторах мощностью 300 мВт и выше. На гидрогенераторах защита действует на отключение, на турбогенераторах - на сигнал (для принятия оперативных решений).

Действие защиты основано на наложении переменного напряжения частотой 25 Гц на цепи возбуждения и измерении активной составляющей переменного тока, определяемой значением сопротивления изоляции цепей ротора относительно земли. Основные элементы и цепи защиты приведены на схеме рис. 12.1.

Рис 12.1. Устройство защиты типа КЗР-3 и схема его подключения к цепям возбуждения через вспомогательное устройство АСН

Источником напряжения 25 Гц является магнитный делитель частоты UF, преобразующий напряжение промышленной частоты 50 Гц и состоящий из двух магнитных сердечников TL1 и TL2. На сердечниках расположены обмотки питания делителя, выведенные на зажимы 1-5 комплекта, на которые подается напряжение 220 В частотой 50 Гц при установленной перемычке 11-13 или напряжение 100 В частотой 50 Гц при перемычке 7-9. Для надежности защиты рабочее и резервное питание выполняют со сборок 0,4 кВ, запитанных от различных секций.

На этих же сердечниках расположены обмотки подмагничивания в цепи которых установлены диод VD1 и резисторы R19 и R20, служащие для ограничения и регулирования тока подмагничивания, и обмотки, в цепи которых включен конденсатор С2, и которые образуют с ним колебательный контур частотой 25 Гц; две пары обмоток, соединенные согласно-последовательно, являются нагрузочными. С одной пары обмоток  напряжение 25 Гц подается для наложения на цепи возбуждения генераторов, со второй - в измерительные цепи защиты.

У генераторов, имеющих однотипное электромашинное рабочее и резервное возбуждение,  вспомогательное устройство АСН не используется, в этом случае к цепи  ротора подключается вывод 4 комплекта КЗР-3, вывод 8 всегда надежно заземляется. В настоящее время электромашинное возбуждение используется в основном как резервное,  высокочастотное или тиристорное - как рабочее возбуждение, когда применение АСН обязательно; для исключения дополнительного усложнения защиты при переходе с рабочего на резервное электромашинное возбуждение АСН оставляется в работе.

Переменный ток 25 Гц через вспомогательное устройство подают на обмотку  ротора LG и на землю (на вал генератора через заземляющую щетку), для этого соединяют зажим 2 комплекта КЗР-3 и зажим 4 АСН, зажимы 8 заземляют. В заводской документации указывается подключение АСН к положительному полюсу цепей ротора (зажим обозначается “+Р”), для тиристорной системы возбуждения в связи с конструктивными  особенностями ее водяной системы охлаждения подключение выполняют на отрицательный полюс как имеющий более низкую изоляцию.