Файл: Фабрикант, В. Л. Элементы устройств релейной защиты и автоматики энергосистем и их проектирование учеб. пособие.pdf

Отсюда

1 + Я к /Я н а г р

Из (9.14) следует, что для увеличения U3. к необходимо, чтобы

В режиме насыщения триод открыт и ток коллектора практи­ чески больше не увеличивается при возрастании тока базы. Оста­ точное напряжение эмиттер — коллектор при этом Ua.K— U0K мало

(десятые доли вольта). Ток коллектора

где Нй1э — коэффициент усиления.

Минимальный ток базы в начале режима насыщения

7б.н. МИН = / К/Л .1 *.

Ток базы определяется разностью токов от напряжения £/в1 через резистор Ri в направлении открытия триода и от напряжения смещения Ес через резистор Re в направлении закрытия. Режим

насыщения обеспечивается при достаточно большом напряжении Uих* отрицательном по отношению к потенциалу эмиттера.

Коэффициент перепада kn такого переключающего элемента

определяется отношением напряжений коллектора в режимах на­ сыщения и отсечки:

k == ~ ко

П _ (Н -^нагр)^о.к'

Из этого уравнения следует, что для приближения к идеаль­ ному релейному элементу, т. е. для увеличения kn, следует стре­ миться к увеличению Ек и уменьшению RK, что соответствует

увеличению тока / к в режиме насыщения.

Однако при этом существуют определенные ограничения:

1) при увеличении токов и напряжений коллектора пони­ жается надежность работы триода;

2)растет потребление мощности от источника оперативного тока, что может иметь решающее значение для устройств защиты

савтономным питанием от трансформаторов тока и напряжения;

3)коэффициент усиления современных триодов при увеличе­ нии тока коллектора снижается.

Существует определенная область токов / и, при которых коэф­

фициент усиления максимален.

433

§9.9. Расчет логических схем

стриодами

Триоды могут осуществлять логические операции как самостоятельно, так и в сочетании с диодами. На рис. 9.23 пред­ ставлена схема, реализующая логическую операцию

X = (A + B)(C + D),

выполненная посредством диодов и резисторов с усилением вы­ ходного сигнала.

Рис. 9.23. Логическая операция Х= (Л + В) (C+D ) с

усилением выходного сигнала

Входным сигналам А, В, С, D соответствует величина отрица­

тельного по отношению к нулевой точке напряжения

,\ U a ,b ,c ,d \ > \ E k \.

Операция ИЛИ здесь реализуется так же, как в схеме на рис. 9.19, роль /?нагр выполняют резисторы R' и R". Операция И осуществляется посредством диодов Дб, Дб, резистора R'" и источ­ ника напряжения — Ек, играющих роль £ 0п и Ron (см. рис. 9.20).

В случае наличия, например, сигналов Л и С диоды Д\ и Дз открыты, потенциалы точек а и б ниже — Ек. Потенциал точки в находится между 0 и — Ек, т. е. выше — Ек. Поэтому в данном случае диоды Дб и Дб закрыты. Через R'" и R\ и переход эмит­ тер — база триода Т течет достаточно большой ток, обеспечиваю­

434

щий его открытие и насыщение. Выходное напряжение упадет до значения t/0.K, что соответствует 0.

Если же входные сигналы А, В, С, D отсутствуют, то диоды Ди Дг, Дз, Д4 будут закрыты, а через резисторы R', R", диоды Д 5, Дб и резистор R'" будет протекать ток, обусловленный источником напряжения — £„. Тогда напряжение точки в вследствие шун­ тирования сопротивления R i гораздо меньшими сопротивлениями

5

(режим отсечки) за счет связи базы через резистор Ro с шинкой положительного смещения Ес, и выходное напряжение близко

к £„, т. е. выходной сигнал соответствует 1. Благодаря усилению тока данная схема имеет более низкое выходное сопротивление п* сравнению со схемой без усиления.

Расчет триодного элемента сводится к выбору типа триода, рабочих напряжений и величин сопротивлений Ru Re и RK.

водниковых элементах. Это вполне допустимо, так как время, в течение которого появляется входной сигнал, и требуемое время действия устройств релейной защиты значительно больше времени переходного процесса в триоде.

А. У с л о в и е з а к р ы т и я т р и о д а .

Работа триода типа р—п—р в режиме отсечки обеспечивает­

ся при положительном напряжении на базе относительно эмиттера

и б. 3> о .

При этом / э« 0, / б = —/ бко (рис. 9.24). К входу приложено напря­ жение помехи t/пом в открывающем направлении с внутренним

сопротивлением RBн.

435

На рис. 9.25 дана схема замещения цепи эмиттер — база для данного случая. Первый закон Кирхгофа для точки б выражается

как

RК ^ 2 1 Э

Обратный ток коллекторного перехода триода / б.ко Для этого случая принимаем равным нулю, что ухудшает условия открытия.

На рис. 9.26 представлена расчетная схема цепи эмиттер — база для режима насыщения, согласно которой

ного триода.

Отсюда определяется минимальное значение сопротивления R6

для обеспечения условия насыщения:

6_______________ (9.22)

(UBK— U0 q)I(Ri I- RBH)— (Ек — U0 K)l(Rgh2i 9)

436

Таким образом, из (9.19) и (9.22) определяется область зна­ чений сопротивления Re, при которых обеспечивается надежная

работа триода в режимах отсечки и насыщения:

Очевидно, что левая часть данного неравенства должна быть меньше правой. Следовательно, область возможных значений со­ противления R\ определится при решении (9.23).

Обычно при расчете усилительного элемента задаются значе­ ния Ек и RK (определяемое через входное сопротивление следую­ щих после данного элемента цепей Rh^ R bx), а также напряжения

источников полезного сигнала и помехи с их внутренними сопро­ тивлениями.

Величины, входящие в (9.23), могут отклоняться от номиналь­ ных значений в ту или другую сторону. Поэтому при определении R 1 необходимо подставлять в (9.23) значения величин, наихудшие

для выполнения неравенства, т. е. такие, при которых левая часть неравенства имела бы наибольшее, а правая часть наименьшее значения.

Коэффициент усиления Лгы при понижении температуры пада­ ет. Поэтому при расчете режима насыщения необходимо учиты­ вать /г21э при нижнем пределе рабочей температуры. Зависимость «21э= /(0) приводится в справочниках.

437