Под схемным решением понимается такое решение технической задачи, когда нужный эффект получают путем соответствующих электрических соединений между отдельными вторичными элементами, входящими в состав данного вторичного устройства. Возможность схемных решений и их эффективность можно увидеть на примерах различного использования промежуточного реле.
При обычном включении (рис. 53, а) реле срабатывает и остается во включенном положении (сигнальная лампа Л горит), пока по его обмотке протекает ток (кнопка Кн замкнута). Несложное изменение в схеме (рис. 53, б) позволяет преобразовать кратковременный импульс тока в длительный. Сработав, реле остается во включенном положении и после прекращения действия управляющего импульса тока (кнопка Кн отпущена), так как его обмотка будет обтекаться током по цепи: плюс источника тока, замыкающий контакт 2 реле, обмотка реле, минус источника тока.
Схема (рис. 53, в) позволяет преобразовать длительный импульс в кратковременный. Контакты реле для этого отрегулированы так, чтобы при срабатывании сначала замыкались его замыкающие контакты, а затем размыкались размыкающие контакты.
В схеме (рис. 53, г) то же реле преобразует постоянное напряжение в пульсирующее. При включении выключателя В к обмотке реле через его размыкающий контакт 2 подводится напряжение, реле срабатывает, причем сначала замыкается его замыкающий контакт 1, к лампе Л подводится напряжение и она загорается, а затем размыкается размыкающий контакт 2, реле возвращается в исходное положение, контакт 1 размыкается и лампа Л гаснет. Затем весь процесс повторяется. Таким образом, на выходе получается пульсирующее напряжение, в результате чего в данном случае получается прерывистый (мигающий) свет.
Схема (рис. 53, д) позволяет использовать термически неустойчивое реле для работы в длительном режиме после подачи напряжения на его обмотку, поскольку последовательно с обмоткой будет введено дополнительное сопротивление, ограничивающее силу тока в обмотке.
Схема (рис. 53, е) часто используется для размножения управляющего импульса (при одном импульсе в управляющей цепи, подаваемом замыканием кнопки Кн, на выходе через замыкающие контакты реле подается пять импульсов пяти управляемым цепям). Это далеко не полный перечень возможных схемных
решений применительно только к одному промежуточному реле показывает, какие неограниченные возможности заключены для схемных решений при использовании разнообразных электромеханических, магнитных и электронных вторичных элементов во вторичных устройствах.
Ниже рассматриваются наиболее распространенные схемные решения, в отдельных случаях сопоставляемые с конструктивными решениями, используемыми для одной и той же дели.
Рис. 54. Схемы подачи и съема управляющих импульсов:
а — ключом, б — ключом, шунтированным резистором, в — ключом, шунтированным лампой, г — ключом, включенным параллельно обмотке реле, д — для двух реле
Подача и съем управляющих импульсов наиболее просто осуществляется с помощью ключа (рис. 54, а), включенного последовательно с управляемым элементом. В качестве ключа применяют различные электромеханические элементы (рубильники, выключатели, кнопочные контакторы), а также электронные и магнитные элементы, работающие в ключевом режиме. Очевидно, при включении ключа К сработает реле Р, а при отключении ключа реле возвращается в исходное положение. Присоединив параллельно ключу К резистор г (рис. 54, б), можно облегчить работу ключа, поскольку часть тока, протекающего через обмотку реле при включенном ключе, ответвляется в резистор г.
Если вместо резистора параллельно ключу подсоединить сигнальную лампу небольшой мощности с тем, чтобы при отключенном положении ключа ток через лампу был недостаточен для срабатывания реле, получим распространенную схему контроля цепи обмотки реле (при отключенном ключе). Горение лампы показывает, что цепь обмотки реле цела (рис. 54, в).
На рис. 54, г приведена схема управления реле, позволяющая включать или отключать его путем шунтирования или расшунтирования обмотки ключом К, а схема (рис. 54, д) позволяет одним ключом К управлять двумя реле Р1 и Р2. При замыкании ключа К срабатывает реле Р1 и отпадает реле Р2, а при размыкании* того же ключа срабатывает реле Р2 и отпадает реле PL Очевидно, при такой схеме реле должны быть подобраны так, чтобы ток в последовательно соединенных их обмотках был достаточен для срабатывания реле Р2, но недостаточен для реле Р1.
Рис. 55. Схемы размножения управляющих импульсов:
а — без развязывания управляющих цепей, б — с развязыванием управляющих цепей: Р1—Р4 — реле, К1—К4 — ключи, Д1—Д4 — диоды, М — общий узел
Размножение управляющего импульса с помощью многоконтактного промежуточного реле (см. рис. 53, е) возможно при небольшом числе управляемых цепей. Поэтому в таких случаях прибегают к схемному решению, когда число управляемых цепей ничем не ограничивается. Однако простое объединение управляемых цепей в один узел (рис. 55, а) недопустимо, поскольку невозможно раздельное управление цепями. Например, если потребуется включить только одно реле Р1 ключом К1, то плюс источника питания одновременно через общий узел М подводится к остальным реле Р2, РЗ и Р4, вследствие чего последние также- сработают, хотя это не требуется. При этом образуются ложные обходные цепи. Чтобы избежать ложного срабатывания реле, на которые не распространялась команда, требуется обеспечить, их разделение, т. е. развязать эти цепи. На рис. 55, б для разделения цепей использованы полупроводниковые диоды, обладающие свойством проводить ток только в одном направлении (от общего узла М в сторону управляемых цепей). Если на одну из- цепей будет подано напряжение от положительного полюса источника тока, например ключом К1, ток будет проходить только по этой управляемой цепи, а по другим цепям не будет, так как соответствующие диоды в обратном направлении ток не пропустят.
Для распределения управляемых импульсов между несколькими управляемыми цепями широко используют два способа распределения: временной и комбинационный. На рис. 56, а приведена схема, обеспечивающая подведение управляющего импульса к одной из управляемых цепей (первый способ). При этом выбор управляемой цепи осуществляется предварительной установкой переключателя П в соответствующее положение (например, для управления цепью 10). После этого кнопкой Кн можно подать управляющий импульс на выбранную цепь. При большом количестве управляемых цепей использование этого способа требует значительного времени для выбора соответствующей цепи. На схеме (рис. 56, б) показан другой способ выбора управляемой цепи, использующий соответствующую комбинацию положений нескольких ключей (в данной схеме четырех).
Рис. 56. Способы распределения управляющих импульсов:
Л —временной, б — комбинационный; П — переключатель, Кн — кног/ка, К1—К4 — ключи
Для выбора шестнадцатой цепи после первой (это положение показано на чертеже) достаточно выполнить только четыре операции, переключив ключи К1—К4 в другое положение, а на шестнадцать (последовательно переводя подвижный контакт из первого в шестнадцатое положение), необходимых при первом способе. Однако применение второго способа требует сложных многоконтактных переключателей (или реле). Например, ключ К4 в рассматриваемой схеме (рис. 56, б) содержит восемь подвижных контактов. Поэтому при большом количестве цепей такое схемное решение не применяют, а используют устройства, работающие по первому способу, или -одновременно оба рассмотренных способа.
Для распределения импульсов по первому способу промышленность выпускает различные ручные переключатели и переключатели с электрическим приводом. Некоторые такие переключатели были рассмотрены ранее. Примером переключателя с электрическим приводом может служить распространенный в телефонии и телемеханике шаговый искатель (рис. 57). Он состоит из контактных полей с неподвижными контактами 4, контактных щеток 2 и электромагнитного механизма. При подаче импульсов тока в обмотку 1 якорь 9 приводит собачку 7 в возвратно-поступательное движение (вверх под действием электромагнитного усилия в момент обтекания обмотки 1 током и вниз под действием пружины 8, когда обмотка 1 не обтекается током). Собачка передвигает храповое колесо 3, а вместе с ним контактную щетку 2, последовательно перемещающуюся по неподвижным контактам 4 контактного поля. В устройствах телемеханики применяют шаговые искатели (ШИ-25/4 и ШИ-50/4), имеющие по четыре контактных поля и соответственно по четыре контактные щетки, а также вспомогательные контакты 5 и контакты саморазрыва 6. Если обмотку электромагнита подключить через эти контакты к источнику постоянного тока, ее цепь будет периодически замыкаться и размыкаться, а щетки шагового искателя будут непрерывно обходить контактное поле. Шаговый искатель ШИ-25/4 содержит 27 неподвижных контактов (ламе- лей), а ШИ-50/4 — соответственно 52 в каждом контактном поле.
Большим быстродействием обладают распределители импульсов на основе схемных решений, использующих электронные и магнитные элементы. На рис. 58 приведена схема распределителя импульсов на магнитных элементах, называемого также одноходовым (или однотактным) кольцевым коммутатором. Он состоит из магнитных элементов на тороидальных сердечниках (торах) с прямоугольной петлей гистерезиса, каждый из которых содержит три обмотки: входную (или обмотку записи) 3, выходную 2 и тактовую 1, называемую также обмоткой движения или обмоткой считывания. Питающее напряжение в виде импульсов тока с частотой сети 50 Гц подается одновременно к тактовым обмоткам всех торов. Эти импульсы через диод Дп обеспечивают перевод всех торов в состояние отрицательного намагничивания.
Рис. 57. Шаговый искатель;
1 — обмотка, 2 — контактные щетки, 3 — храповое колесо, 4 — неподвижные контакты, 5 — вспомогательные контакты, 6 — контакты саморазрыва, 7 — собачка, 8 — пружина, 9 — якорь
Допустим, что первый тор перешел в состояние положительного намагничивания (например, при прохождении тока по обмотке 3). Тогда при первом же тактовом импульсе тока первый сердечник перемагнитится, переходя из состояния положительного в состояние отрицательного намагничивания. При этом в выходной обмотке 2 первого тора наведется электродвижущая сила, под действием которой конденсатор С1 зарядится через диод Да. После окончания первого тактового импульса напряжение с конденсатора С1 через диод Дб подводится к входной обмотке второго тора, последний перемагнитится в сторону положительного намагничивания. При этом следует учитывать, что пока тактовый импульс не окончится, напряжение ко входной обмотке второго тора не подводится, так как диод Дб заперт тем же тактовым импульсом, подаваемым через диод Д0 и резистор. Кроме того, при перемагничивании тора в сторону положительного намагничивания ни к конденсатору, ни к выходным зажимам не подводится напряжение, поскольку диоды Да и Дб заперты э. д. с. обратной полярности, наведенной в выходной обмотке.
Рис. 58. Кольцевой коммутатор на магнитных элементах с прямоугольной петлей гистерезиса (МЭ ППГ): I—3 — обмотки
Таким образом, в результате первого тактового импульса уже второй тор окажется в состоянии положительного намагничивания и сигнал будет снят с выходной обмотки первого тора. В дальнейшем под действием тактовых импульсов процесс повторяется с той разницей, что в состояние положительного намагничивания переходят последующие торы, с которых затем и снимаются выходные импульсы. Поскольку выходная обмотка последнего тора соединена с входной обмоткой первого тора, то после работы последнего тора подготовляется к работе первый тор и весь процесс будет непрерывно повторяться. В связи с этим подобные распределители получили название кольцевых коммутаторов.
Временные преобразования управляющих импульсов заключаются в замедлении или ускорении их прохождения, в преобразовании длительных импульсов в короткие и, наоборот, коротких импульсов в длительные. Причем эти преобразования могут осуществляться как схемными, так и конструктивными решениями.
На рис. 59 показано схемное решение для ускорения срабатывания реле. При этом сопротивление резисторов г выбирают такой величины, чтобы при включенном ключе К к реле было приложено нормальное напряжение.
На рис. 60 показано схемное решение для замедления срабатывания реле. При этом схема (рис. 60, а) позволяет увеличить время срабатывания реле до 1 с, а схема (рис. 60, б) — замедлить время опускания реле до 1 с.
К конструктивным решениям, обеспечивающим изменение времени прохождения импульса, относится увеличение быстродействия реле уменьшением постоянной времени и облегчением его механической системы. Магнитные системы таких реле выполняют шихтованными из материала с повышенным удельным сопротивлением.
Рис. 59. Схемные решения для ускорения срабатывания реле: а — с одним резистором, б — с резистором, шунтированным конденсатором; г — резистор, П — переключатель, К — ключ, С — конденсатор
Для замедления срабатывания и отпадания реле постоянного тока на них устанавливают медные втулки или короткозамкнутые витки. Применение медных втулок и короткозамкнутых витков, надетых непосредственно на сердечник, и установка медных щечек у каркаса вместо щечек из изоляционного материала приводит к увеличению времени срабатывания и отпадания реле. Втулки, надетые на конец сердечника, способствуют сравнительно большему замедлению при срабатывании реле, а надетые на сердечник у основания — сравнительно большему замедлению реле при отпадании.
Рис. 60. Схемные решения для замедления реле: а — при срабатывании, б — при отпускании
Рис. 61. Преобразование длительного импульса в кратковременный: а — с помощью двух реле, б — одним промежуточным реле, в — с помощью конденсатора, г — указательным реле
В двухрелейной схеме (рис. 61, а) при замыкании ключа К срабатывает реле 1РП и замыкает свои замыкающие контакты 1РП\ и 1РП2. В результате образуется цепь формирования кратковременного импульса напряжения (шинка +ШС, замкнувшийся контакт 1РП2, замкнутый контакт 2РП\, шинка импульсного сигнала ШИС). Через некоторое время, определяемое временем действия реле 2РП, последнее срабатывает и размыкает свои контакты 2РПи прекращая тем самым подачу напряжения на шинку ШИС.
Рис. 62. Преобразование постоянного напряжения в импульсное:
а — с неоновой лампой, б—с переключающим диодом, в — с одним туннельным диодом, е — с двумя туннельными диодами
В упрощенном варианте (рис. 61, б) при замыкании ключа К срабатывает реле РП, причем его контакты РП1 и РП2 так отрегулированы, что сначала замыкается замыкающий контакт РПи а затем размыкается размыкающий контакт РП2. Таким образом, некоторое время оба контакта находятся в замкнутом состоянии, обеспечивая прохождение кратковременного импульса напряжения к шинке ШИС.
Кратковременный импульс может формироваться при зарядке конденсатора С после замыкания ключа К (рис. 61, в). Несложно осуществить схему формирования кратковременного импульса тока на указательном реле с контактами, замкнутыми при поднятом флажке (рис. 61, г). При замыкании ключа К реле У срабатывает и при выпадении флажка размыкает свои контакты. Импульс тока проходит от момента замыкания ключа К до момента размыкания контактов реле У при выпадении флажка.
Преобразование кратковременных импульсов в длительные подробно освещено ранее (см. рис. 53, б). Кроме того, к таким преобразованиям можно отнести фиксацию импульсов тока с помощью указательных реле и двухпозиционных реле с двумя устойчивыми состояниями.
Генерирование импульсов может осуществляться различными средствами, в том числе и схемными решениями. Рассмотрим несколько примеров генерирования периодически повторяющихся кратковременных импульсов на выходе соответствующих устройств при подведении на их вход постоянного напряжения (рис. 62) и переменного напряжения (рис. 63). В каждой схеме приведены временные диаграммы, выражающие зависимость выходной величины от времени (форма импульса).
В схеме с неоновой лампой (см. рис. 62, а), когда напряжение на конденсаторе С будет равно напряжению зажигания Us неоновой лампы HЛ, последняя загорится, ее сопротивление значительно уменьшится, конденсатор начнет разряжаться через неоновую лампу, а выходное напряжение будет снижаться. При снижении выходного напряжения до значения, равного напряжению погасания t/nor неоновой лампы, последняя погаснет, ее сопротивление значительно возрастет и конденсатор С будет заряжаться, а напряжение на нем станет увеличиваться. Этот процесс продолжается непрерывно. Схема с переключающим диодом ПД (см. рис. 62, б) работает аналогично рассмотренной схеме с неоновой лампой, но выходное напряжение снимается с резистора г2 в цепи переключающегося диода, что и определяет форму импульсов выходного напряжения. Схема с туннельными диодами (см. рис. 62, в и г) позволяет получить выходное напряжение в виде импульсов прямоугольной формы: для первой схемы однополярные, а для второй — двухполярные.
Схема с кремниевым стабилитроном (рис. 63, а) обеспечивает получение на выходе однополярных импульсов в положительные полупериоды подводимого переменного напряжения. В начале каждого положительного полупериода, пока напряжение не достигло пробивного напряжения стабилитрона КС, происходит зарядка конденсатора С (зарядный ток протекает по цепи: зажим 1 — резистор rl — конденсатор С — резистор г2 — зажим 2) и на выходе образуется соответствующий импульс напряжения, снимаемый с резистора г2. После пробоя стабилитрона напряжение на нем и, следовательно, на конденсаторе С станет постоянным, зарядный ток по указанной цепи протекать не будет, а напряжение на выходе снизится до нуля.
Рис. 63. Преобразование переменного напряжения в импульсное: а — со стабилитроном, б— с дросселем насыщения, в —с двумя стабилитронами, г — импульсным трансформатором
В отрицательный полупериод сопротивление стабилитрона очень мало, поскольку напряжение в этот полупериод приложено к нему в пропускном для тока направлении. Напряжение на стабилитроне также очень мало (близко к нулю), зарядный ток и напряжение на выходе практически равны нулю.
На рис. 63, б приведена схема с магнитным элементом в виде насыщающегося дросселя Др, магнитопровод которого выполнен из материала с прямоугольной петлей гистерезиса. Если дроссель Др находится в состоянии отрицательного намагничивания, то в положительный полупериод подводимого переменного напряжения произойдет его перемагничивание. Во время перемагничивания индуктивное сопротивление дросселя резко возрастает и на выходе образуется кратковременный импульс напряжения положительной полярности, снимаемый с дросселя. В отрицательный полупериод подводимого переменного напряжения весь процесс протекает аналогично рассмотренному, только при другом направлении перемагничивания и полярности напряжений на дросселе и на выходе.
Схема с кремниевыми стабилитронами (рис. 63, в) 1КС и 2КС и выходным трансформатором Тр также позволяет получить на выходе импульсы обеих полярностей. В начале каждого полупериода подводимого напряжения скорость изменения тока в первичной обмотке выходного трансформатора достаточно велика. Во вторичной обмотке при этом будет индуктироваться значительная э. д. с. Когда подводимое напряжение достигнет значения, равного пробивному напряжению стабилитронов (1КС в положительный полупериод или 2КС в отрицательный полупериод), напряжение между точками а и б будет поддерживаться неизменным (см. сплошную кривую Uст на диаграмме рис. 63, в), сила тока в первичной обмотке выходного трансформатора также не будет изменяться и, следовательно, э. д. с. во вторичной обмотке наводиться не будет.
Примером конструктивного решения задачи формирования импульсов является импульсный трансформатор (рис. 63, г) с замкнутым магнитопроводом, у которого сердечник / с обмоткой wt имеет поперечное сечение значительно большее, чем сердечник II с обмоткой ш2. Поэтому при достижении мгновенным значением входного напряжения, при котором наступает насыщение сердечника II магнитопровода, магнитный поток в этом сердечнике перестает изменяться и, следовательно, в обмотке w2 (на выходе) напряжение будет равно нулю. В результате на выходе импульсного трансформатора образуются кратковременные импульсы напряжения обеих полярностей (положительной, когда подводимое напряжение проходит через максимум, и отрицательной, когда подводимое напряжение проходит через минимум). Описанный процесс изображен на диаграмме к рис. 63, г.
Фазосдвигающие устройства служат для осуществления фазового сдвига между электрическими величинами (токами, напряжениями или тока относительно напряжения). Для этого можно использовать несложные схемные решения.
На рис. 64, а и б приведены схемы для получения сдвига по фазе между входным и выходным напряжениями с регулирующими элементами в виде конденсатора переменной емкости в первом варианте и резистора переменного сопротивления во втором варианте.
Рис. 64. Фазосдвигающие устройства:
а — с конденсатором переменной емкости, б — с резистором переменного сопротивления, в — мостовой схемой с резистором переменного сопротивления, г —с дифференциальным трансформатором, д — с полупроводниковыми триодами
Очевидно, изменение параметров электрической цепи (емкости конденсатора в первом случае и сопротивления резистора во втором) приводит к изменению фазового угла между подводимым напряжением Ukk=IJab (см. векторные диаграммы) и током в соответствующей цепи. Это, в сбою очередь, вызовет изменение фазового угла выходного напряжения UB ык—Ude- Применение мостовой схемы (рис. 64, в) позволяет расширить пределы изменения фазового угла между входным и выходным напряжениями.
На рис. 64, г приведена схема фазосдвигающего устройства с дифференциальным трансформатором и дросселем насыщения. При изменении силы тока в обмотке управления 2 дросселя насыщения ДН изменяются индуктивность и сопротивление переменному току рабочей обмотки 1, что приводит к изменению фазового угла между напряжениями UBblx=UcD и входным напряжением bнх-
На рис. 64, д показана схема фазосдвигающего устройства, в котором в качестве регулирующего элемента применены полупроводниковые триоды. При изменении управляющего напряжения f/ynp фазовый угол между выходным напряжением ивы = Ucd и входным напряжением t/BX будет изменяться.
Схемы сравнения служат для реализации сравнения двух электрических величин (установления равенства или неравенства контролируемых величин между собой или другими величинами, являющимися эталонными). Операции сравнения особенно часто реализуются в измерительных органах и цепях, как схемными, так и конструктивными решениями (например, в электромеханических и магнитных элементах).
В электромеханических приборах (измерительных, реле, регуляторах) сравниваются механические усилия, создаваемые в измерительном механизме, с механическим усилием противодействующей пружины. Внедрение электронных и полупроводниковых приборов привело к созданию схемных решений для осуществления операции сравнения, получивших название схем сравнения.
В простейшей схеме сравнения (рис. 65, а) равенство между контролируемым напряжением Ux и опорным (эталонным) напряжением иэ устанавливается по отсутствию тока в цепи между источниками контролируемого и опорного напряжений, включенными навстречу один другому с помощью гальванометра. Схема (рис. 65, б) более совершенна, так как позволяет измерить контролируемое напряжение f/x- Для этого движок 2 делителя напряжения 1 устанавливают в такое положение, чтобы ток по измерительной цепи, в которую включен гальванометр 3, не протекал. При этом значение контролируемого напряжения определяется делением шкалы 5, против которого устанавливается указатель 4, связанный с движком делителя напряжения. Если вместо делителя напряжения применить шунт, включенный последовательно в контролируемую цепь, то схема может быть использована для измерения силы тока в этой цепи.
Рис. 65. Схемы сравнения двух контролируемых величин:
а — простейшая, б — с делителем напряжения, в—со стабилитроном; 1 — делитель напряжения, 2 — движок, 3 — гальванометр, 4 — указатель, 5 — шкала
Несложная схема сравнения с кремниевым стабилитроном в качестве опорного элемента приведена на рис. 65, в. Когда контролируемое напряжение превысит напряжение пробоя стабилитрона, на выходе схемы сравнения (зажимы а и б) появится сигнал (падение напряжения на сопротивлении от тока, протекающего по цепи: плюс контролируемого напряжения, резистор г, стабилитрон КС, минус контролируемого напряжения). Этот сигнал может свидетельствовать либо о том, что контролируемое напряжение больше заданного, либо (если напряжение Uх снимается с шунта, а также с трансформатора тока после выпрямления) о том, что сила тока в контролируемой цепи превысила заданное значение. Следовательно, эта схема может быть использована в устройствах защиты электрических установок от повышения напряжения или сверхтоков, а также в регуляторах напряжения и тока.
В устройствах релейной защиты применяют схему сравнения двух выпрямленных напряжений (рис. 66) Ui и Un, которые представляют собой модули (абсолютные значения) контролируемых напряжений U\ и 1)%. В зависимости от формирования напряжений их и U2 (они могут быть получены и от токовых цепей напряжения и одновременно от тех и других) создают схемы реле мощности (реагирующие на изменение мощности в контролируемой электрической цепи), реле сопротивления (реагирующие на изменение электрического сопротивления) и др.
Логические элементы широко используют в различных вторичных устройствах и цепях (особенно в оперативных) для осуществления логических операций И, ИЛИ, НЕ, их комбинаций и др.
Элемент И характеризуется тем, что сигнал на его выходе появляется только в том случае, если поданы сигналы ко всем входам (например, при трех входах: и к первому, и ко второму, и к третьему входам). Элемент ИЛИ дает сигнал на выходе при подаче одного или нескольких сигналов в любой комбинации на входы (например, при двух входах: или на первый, или на второй, или на первый и второй входы). Элемент НЕ формирует выходной сигнал только при отсутствии входного сигнала. Это логические элементы строят преимущественно на основе схемных решений, причем схему, реализующую операцию И, часто называют схемой совпадения, операцию ИЛИ — схемой разделения, или собирательной схемой, операцию НЕ — схемой отрицания, запрета, или инверсии.
На рис. 67 приведены схемы логических элементов, выполненных на электромеханических реле. Операция И реализуется при срабатывании всех реле (П1, П2 и ПЗ), когда будут поданы сигналы на все три входа (Вхь Вх2 и Вх3). После чего через последовательно соединенные контакты этих реле пройдет сигнал на выход (рис. 67, а). Операция ИЛИ реализуется в схеме (рис. 67, б), поскольку при срабатывании любого из реле (П1, П2, ПЗ) или нескольких реле в любой комбинации на выходе появится сигнал. Операция НЕ реализуется при помощи одного реле с размыкающим контактом (рис. 67, в). Только при отсутствии сигнала на входе, когда реле обесточено, на выход проходит сигнал через его замкнутый в этом положении контакт.
Рис. 66. Схемы сравнения двух переменных напряжений (токов): а — по принципу баланса напряжений, б — по принципу баланса токов
На рис. 68 показаны логические элементы на полупроводниковых триодах, работающих в ключевом режиме. В схеме (рис. 68, а) реализуется логическая операция И, поскольку только при подаче сигналов на оба входа (к базам) триодов IT и 2Т на выходе появится сигнал (падение напряжения на резисторе г). В схеме (рис. 68, б) реализуется логическая операция ИЛИ, поскольку при подаче сигнала к входу триода 1Т, или к входу триода 2Т, или к входам обоих триодов проходит сигнал на выход (падение напряжения на резисторе г), и, наконец, в схеме (рис. 68, в) реализуется логическая операция НЕ, так как только при отсутствии
Рис. 67. Логические элементы на электромагнитных реле: а — элемент И, б — элемент ИЛИ, в — элемент НЕ
сигнала на входе триода Т на выходе будет сигнал (плюс от источника тока), а при подаче сигнала на вход триод переходит в режим насыщения (отпирается) и закорачивает зажимы Вых и «—», следовательно, сигнал на выход не проходит.
На рис. 69 показаны логические элементы, выполненные на диодах. В схеме (рис. 69, а) реализуется логическая операция ИЛИ. При подаче сигнала на любой из входов (Вхi, Вх2, Вх3) или на несколько входов в любой комбинации появляется сигнал на выходе (падение напряжения на резисторе г). В схеме
Рис. 68. Логические элементы на полупроводниковых триодах:
а — элемент И, б — элемент ИЛИ, в — элемент НЕ
(рис. 69, б) реализуется логическая операция И. Очевидно, только при подаче сигналов на все три входа (Вхь Вх2, Вх3), запирающих диоды Д1, Д2 и ДЗ, возможно прохождение сигнала («+» источника тока) на выход. При отсутствии сигнала хотя бы на одном из входов (например, Вхi) сигнал на выход не проходит, так как диод Д1 открыт и по цепи: « + » источника тока, резистор г, диод Д1, резистор rl и «—» источника тока будет протекать ток, а почти все напряжение будет теряться в резисторе г, выбираемом значительно большим по сравнению с резисторами rl, г2 и гЗ. Логический элемент НЕ на диодах обычно не применяется.
Что представляет собой вторичная цепь и какие элементы в нее входят?
Рис. 69. Логические элементы на полупроводниковых диодах:
а — элемент ИЛИ, б — элемент И
Контрольные вопросы
Дано определение электроустановкам и их видам, различающимся по назначению, напряжению и роду тока.
Какие электрические сети называют магистральными, радиальными и замкнутыми?
Для чего служат распределительные устройства и какое основное оборудование входит в состав распределительных устройств на напряжение выше 1000 В?
Как устроен и работает масляный выключатель ВМП-10?
Для чего служат разъединители, по каким признакам их классифицируют?
Для чего служат реакторы и чем различаются реакторы РБА и РБАС?
Для чего служат предохранители, как устроен и работает предохранитель ПНР-35?
Каково назначение разрядников, как устроен и работает вентильный разрядник?
Где применяют измерительные трансформаторы тока и напряжения, чем определяются нагрузка трансформатора тока, номинальная и максимальная мощности трансформатора напряжения?
Каково назначение вторичных устройств, какие аппараты и приборы входят в их состав?
Каково устройство универсального переключателя УП5300, для чего применяют его во вторичных устройствах?
Чем отличаются измерительные и логические реле?
Как устроено и работает комбинированное реле РТ-80?
Приведите примеры схемных решений и соответствующих конструктивных решений, которые могут быть заменены названными схемными решениями.
