книги / Электрические аппараты

Ток /о.с достигает максимального значения и примерно ра­

как ток /о,с не меняется. При уменьшении модуля iy процесс

возникает лазинообразный процесс увеличения тока в тран­ зисторе VT1 и уменьшения тока в транзисторе VT2. В ре­ зультате усилитель переходит в релейный режим работы.

При Ro,c — Ro,c,kv зависимость входных и выходных ве­ личин показана на рис. 12.3, <3 и е. При сигнале iyх ток £ri возрастает скачком до Ягл, а ток нагрузки падает до тока отсечки. Транзистор VT2 закрывается. Ток обратной связи максимален. При дальнейшем возрастании модуля тока гу

</?о.г,кР. Значение R0 с определяется требуемой характери­ стикой реле (коэффициентом возврата). Для R0,с<С^о,с,кр зависимость входных и выходных величин показана на рис. 12.3, ж и з. Из-за сильной обратной связи процесс в первом каскаде идет по ломаной 0\Н 20 2Н \(Н \), а во втором — по Н 20 2(0 2). Поскольку режим по Я20 2(0 2) является неус­ тойчивым, то при ïyi ток нагрузки t„ падает по линии Н2К, а ток iK1 возрастает до тока насыщения /khi. При обратном изменении тока управления процесс протекает следующим образом. До тех пор, пока /у не достигнет значения г'у3, тран­ зистор VT2 находится в режиме отсечки и ток обратной свя­ зи / 0,с обеспечивает поддержание этого режима. При даль­ нейшем небольшом увеличении тока ty процесс в VT2 идет

ток iy 1называется током отпускания, а ток iy3 — током сра­ батывания. Ширина релейной петли

Д/ = 1у3 1у] = t’yg —(—I lyl [.

Для получения релейного режима необходимо, чтобы

сопротивление резистора обратной связи R0,с было меньше критического значения:

схеме источник сигнала должен иметь большое внутреннее сопротивление (Ry^$>r3bi), т. е. быть источником тока.

Существуют схемы полупроводниковых реле, управляе­ мые от источника напряжения или вообще малочувствитель­ ные к его внутреннему сопротивлению [6.1].

12.2. ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ СХЕМЫ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО РЕЛЕ

а) Сопротивление обратной связи R0,с. В состоянии срабатывания транзистор VT2 насыщен (см. рис. 12.2), на­ пряжение Uэкн2 мало и ток i0,с= 0 . Поэтому при изменении

сопротивления R0,c ток управления при отпускании /у оста­ ется неизменным. В состоянии отпускания транзистор VT2 закрыт, ток обратной связи максимален / 0,с= £ 'к /# о ,с(^ н <С •C-Ro.c). При уменьшении сопротивления R0,c ток обратной связи возрастает.

Ток базы транзистора VTJ при срабатывании

шом значении Ро.с ток iy может даже изменить знак (/у<0).

При малом R0,c усилитель переходит в режим самоблоки­ ровки (рис. 12.3, з). Режим самоблокировки характеризу­ ется тем, что после достижения точки (Ог) (рис. 12.3,з) ток управления может быть полностью снят. При этом ток в нагрузке остается равным току отсечки транзистора VT2.

схем полупроводникового реле.

б) Сопротивление источника управления Rr. Уменьше­ ние Ry приводит к уменьшению напряжения срабатывания и отпускания. Ширина релейной петли уменьшается, и при

источник питания. Деление напряжения производится с по­ мощью стабилитронов (на рис. 12.2 не показаны). Можно считать, что Е^/Ев = const’. С изменением напряжения пи­

тания токи /у, /у и /у,п изменяются примерно пропорцио­ нально этому напряжению. При некотором достаточно ма-

.лом по сравнению с номинальным значении Ек может происходить ложное срабатывание реле. Пусть данное реле при номинальном напряжении питания находится в отпу­ щенном состоянии и #о,с<Яо,с,кр (рис. 12.3, з). При умень­ шении напряжения питания /у будет уменьшаться, пока не достигнет нулевого значения. Поскольку сигнал управ­ ления в цепи базы транзистора VT1 равен нулю, произой­ дет самопроизвольное срабатывание реле. Если напряже-

в

Рис. 12.4. Зависимость напряжения срабатывания Uzwи отпускания U от различных факторов

ние питания снова поднимется до номинального значения, то реле все равно останется в положении срабатывания.

Для предотвращения ложного срабатывания самое низ­ кое значение питающего напряжения должно удовлетво­ рять неравенству

Ек > (/у + U°3m/Ry) Яо.с

зи /о,с, а следовательно, и на ток срабатывания /у.

тельного напряжения отпускания Uy{Uу < 0 ).

Таким образом, при увеличении сопротивления нагруз­ ки Rn напряжение срабатывания Uу не меняется, а на­ пряжение отпускания Щ возрастает (по модулю). На рис. 12.4, г представлена зависимость Uy и Uy от Ek/Rh = = UK/RHпри £V = const.

На работу реле значительное влияние оказывает раз­ брос параметров транзисторов, что необходимо иметь в ви­

ко применяются операционные усилители (ОУ) [12.1]. ОУ (рис. 12.5) имеет интегральное исполнение и содержит входной дифференциальный усилитель, промежуточный усилитель и эмиттерньш повторитель. Входной дифферен­ циальный каскад содержит два транзистора, на входы ко­

торных нагрузках этих транзисторов. Такой каскад имеет высокое входное сопротивление и позволяет получить са­ мые разнообразные характеристики вход—-выход. Питание ОУ осуществляется от источника с напряжением ± U nит относительно заземленной шипы. В дальнейшем подвод пи­ тания к ОУ на рисунках не показывается.

Входной усилитель имеет инвертирующий t/Bx,H и не­ инвертирующий UBKiн входы. Выход ОУ t/вых реагирует на разность потенциалов, приложенных ко входам UBX„ и UaXiя. Если заземлить t/BX>и и’подать положительное при­ ращение напряжения на UBX н, то на выходе появится поло­ жительное приращение сигнала.' При подаче на инверти­ рующий вход положительного приращения напряжения на выходе происходит отрицательное приращение сигнала.

Наличие двух каналов позволяет использовать ОУ для ре­ шения различных логических задач.

Выходные характеристики ОУ показаны на рис. 12.6. Характеристика каждого канала снимается при заземлен­ ном втором входе ОУ. На линейном участке характеристики ОУ имеет большой коэффициент усиления по напряжению

включаются два встречно-параллельно включенных диода или стабилитрона.

б) Применение ОУ. В инвертирующем усилителе (рис. 12.7) с помощью резистора R0,о введена отрицательная об­ ратная связь. Поскольку ОУ имеет высокий коэффициент

но входному с обратным знаком. При этом выходное сопро­ тивление усилителя близко к нулю [12.1].

Обратная связь обеспечивает независимость Ки от раз­ броса параметров элементов схемы и его стабильность при колебаниях температуры.’

В неинвертирующем усилителе (рис. 12.8) отрицатель­ ная обратная связь вводится по инвертирующему входу,

а сигнал подается на неинвертирующий вход. Поскольку Uo-*-0, то входное напряжение

^ x = ^ b , x W + *0.с)-

Тогда

Kv = Uв ы * /^ = Н - ^ с . с 7 ^

При Ro,с= 0 и Ri = oo усилитель работает как повтори­ тель.

Схема инвертирующего сумматора (рис. 12.9) является развитием схемы рис. 12.7. На входе включается п рези­ сторов, равных по величине.

При /вхОУ = 0 (/?вхОУ = °°)

Выходное напряжение равно сумме входных напряжений

жением

12.4. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ РЕЛЕ

а) Общие сведения. Полупроводниковые реле в отноше­ нии быстродействия, чувствительности, селективности и на­ дежности превосходят электромагнитные. В ряде случаев полупроводниковые реле обладают характеристиками, ко­ торые невозможно получить с помощью электромагнитных

реле.

Полупроводниковые реле защиты содержат измеритель­ ный орган и логическую часть. В измерительном органе

Рис. 12.14. Измерительный орган со стабилитроном

непрерывные входные величины преобразуются в дискрет­ ный выходной сигнал. Дискретный выходной сигнал посту­ пает на вход логической части, выдающей управляющий сигнал чаще всего на электромагнитное реле.

Измерительный орган полупроводникового реле тока обычно имеет на входе трансформатор тока, нагруженный на малое активное сопротивление. Напряжение на этом сопротивлении пропорционально первичному току в контро­ лируемой сети.