книги / Электрические аппараты

При заряде от источника тока и постоянстве зарядного тока напряжение на конденсаторе определяется уравне­ нием

и с = и с о + П!С,

где Uсо — начальное напряжение на конденсаторе; I — ток заряда.

Схема реле и процесс заряда конденсатора показаны на рис. 12.25 Поскольку напряжение на базе транзистора стабилизировано, то коллекторный ток не зависит от на­ пряжения па коллекторе (генератор тока). Ток заряда устанавливается резистором R1. Чем больше ток заряда, тем меньше выдержка времени ^Ср. Стабилитрон VD дела­ ет неизменным напряжение на резисторе R1, что позволяет

Рис. 12.25. Полупроводниковое реле времени с зарядом конденсатора от источника тока (а) и процесс заряда конденсатора (б)

получить постоянное время срабатывания при данном по­ ложении движка потенциометра.

С целью увеличения выдержки времени можно исполь­ зовать заряд конденсатора от источника импульсного на­ пряжения (рис. 12.26). На цепочку R2, С2 подается напря­ жение прямоугольной формы. При каждом импульсе на­ пряжение на конденсаторе поднимается на небольшую величину, после чего во время паузы остается неизменным. Напряжение UC2 приложено к пороговому элементу. В мо­

время паузы входит в выдержку времени реле. Тем самым уменьшается погрешность за счет нелинейности кривой за­ ряда. Чем больше скважность импульса d = t j (tn + tp) , тем большая выдержка может быть получена.

Грубая регулировка выдержки времени осуществляется изменением частоты импульсов с помощью резистора R1, плавная — резистором R2.

Рис. 12.26. Полупроводниковое реле времени с импульсным зарядом конденсатора (а) и диаграмма его работы (б)

ж) Цифровые реле времени. В цифровом реле времени (рис. 12.27) управляющее устройство УУ запускает гене­ ратор G. Импульсы от генератора G подаются на вход несинхронизируемого двоичного счетчика. В момент совпа­ дения кода времени с заданной уставкой сигнал дешифра­ тора DC скачкообразно меняется и выходной импульс подается на усилители Al, А2, A3.

После каждого цикла счетчик переводится в нуль. Схе­

синхронизирующий вход С первый триггер переключается и на выходе Qi появляется логическая единица Эта едини­ ца подается на синхронизирующий вход следующего триг­ гера. Он переключается, и на выходе появляется сигнал Q2 Затем аналогичным образом переключаются третий и чет­ вертый триггеры с выдачей команд Q3 и Q4 Возможны цифровые реле времени без дешифратора.

Рис 12 28 Несинхроничируемый двоичный счетчик с постедовательным Переносом

а—функциональная схема, б—временная диаграмма

На рис. 12.29, а показана схема реле време::п типов ВЛ-43, ВЛ-44, ВЛ-48, обеспечивающих выдержку времени до 200 с. При подаче напряжения на блок питания БП на­ чинается заряд конденсатора C l через резистор R1. Опор­ ное напряжение на инверсный вход операционного усили­ теля А, работающего в режиме компаратора, подается от делителя R2—R5. Когда напряжение на конденсаторе срав­ няется с опорным, компаратор А выдает сигнал на вы­ ходной усилитель ВУ, который питаетвыходное реле К. Ре­ гулирование выдержки времени производится за счет изменения опорного напряжения на инверсном входе А. После отключения БП конденсатор С1 разряжается через диод VD на резисторы R2—R5.

жения на блок питания БП запускается задающий генера­ тор ЗГ, импульсы с которого подаются на счетчик СЧ. С помощью схемы установки исходного состояния СУ им­ пульсы отсчитываются счетчиком до тех пор, пока их число не будет соответствовать уставке времени. После этого счетчиком выдается сигнал на выходной усилитель ВУ, в рабочей цепи которого включено выходное реле К. После срабатывания ВУ счетчик останавливается. При снятии входного сигнала с блока БП реле возвращается в исход­ ное состояние.

Приведенная погрешность описанных реле времени не превышает 5% . Коммутационная износостойкость состав­ ляет не менее 4 - 106 циклов.

12.5.ПРИМЕНЕНИЕ ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ

ВЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТАХ

Тиристоры и транзисторы обладают гальванической связью между цепью управления и нагрузкой. Если такая связь недопустима, то применяются оптоэлектронные при­ боры (оптроны). В корпусе оптоэлектронного прибора установлены излучающий элемент, обычно фотодиод, и вос­ принимающий элемент — фототранзистор, фототиристор или фоторезистор. При подаче сигнала на фотодиод он на­ чинает излучать, и его излучение воздействует на воспри­ нимающий элемент, открывая фототранзистор или фототи­ ристор в цепи нагрузки. Электрическое сопротивление

между цепями управления и нагрузки составляет 1012 Ом, емкость между ними менее 0,1 пФ. Эти свойства оптронов позволяют повысить помехоустойчивость и надежность ап­ парата, упростить его схему. Оптроны дают малую задерж­ ку в срабатывании (1 мкс). На рис. 12.30 показан один из •вариантов бесконтактного оптронного реле [4.5]. Нагрузка R„ включается тиристором VS, включенным в диагональ моста. Управление тиристором производится с помощью оптопары и транзисторов VT1, VT2. При отсутствии уп­ равляющего сигнала Еу транзистор VTф оптрона закрыт, транзистор VT1 открыт. Сигнал на управляющем электро­ де VS равен нулю, и он закрыт. При подаче сигнала Еу транзистор УТф открывается, a VT1 закрывается. На У5 подается открывающий потенциал, он открывается и через нагрузку потечет ток. Тиристор ES открывается кажтый

полупериод. При снятии сигнала Еу ES закрывается. Если напряжение питания превысит заданный уровень, то откры­ вается VT2 и ES отключается.

Оптронные реле могут быть выполнены на силовых оптронах (рис. 12.31). Силовые оптроны непосредственно управляют током в нагрузке /?н. Светоизлучающие диоды оптронов VD1 и VD2 управляются транзистором VI. В не­ которых схемах управляющий сигнал непосредственно воз­ действует на светодиоды оптронов. В настоящее время соз­ даны оптотиристоры на ток до 1500 А и напряжение до 4 кВ.

-2460-

следовательности. Примерная структура автоматической системы управления показана на рис. 12.32.

Логическая (функциональная) часть предназначена для преобразования сигнала командных органов и датчиков в выходные сигналы в соответствии с заданной програм­ мой. Выходные сигналы логической части подаются в уси­ лительные, а затем в исполнительные органы.

В большинстве случаев используются дискретные сигна­ лы, т. е. либо на вход аппарата подается сигнал, значение

которого достаточно для его срабатывания, либо сигнал на вход не подается или он слишком мал и недостаточен для срабатывания. При математическом отображении это­ го процесса в первом случае говорят, что в аппарат подана логическая единица, во втором — логический нуль.

Логическая часть системы управления состоит из логи­ ческих элементов дискретного действия, которые или выда­

скими элементами, и их релейные эквиваленты представле­ ны в табл. 12.1.

Рис 12.32. Структура системы автоматического управления

Допустим, логический элемент должен выдать сигнал при условии, что на вход будут одновременно поданы три входных сигнала. Эту функцию выполняет элемент И (табл. 12.1).

Для срабатывания элемента X (электромагнитного ре­ ле) необходимо подать сигналы (напряжения) на обмотки трех реле ai—а3, которые замкнут свои контакты, изобра­ женные в таблице. При этом поступит напряжение на об­ мотку релеХ. Выходной сигнал появится после замыкания контакта х.

Логические функции, выполняемые элементами, могут быть обозначены алгебраически (табл. 12.1). Так, операция

Иможет быть записана уравнением

х= ах о2 а3.

Если отсутствует хотя бы один входной сигнал (допу­ стим, ûi = 0), то выходной сигнал также равен 0.

Содержание более сложных функций и их релейные эквиваленты описаны в [6.1].

Описанные в табл. 12.1 логические функции чаще всего реализуются на базе магнитополупроводниковых и чисто полупроводниковых элементов Благодаря малым габа­ ритным размерам, большим функциональным возможно-