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

держки времени, а также выходными усилителями. Полярность управляющих сигналов отрицательная, причем сигнал 0 должен быть по абсолютному значению не более 0,85 в при использовании

Рис. 9.31. Унифицированные логические элементы ИЛИ—НЕ по схеме диодно-триодного инвертора

(цифры соответствуют заводским номерам выводов)

одного входа и не более 0,5 в при использовании трех входов, а сигнал 1 — не менее 4 в.

Триод элемента в зависимости от характера входных сигналов

(триоды, коллекторы которых связаны со входами рассматривае­ мого элемента, открыты); при этом триод элемента закрыт благо­

крыт) ; при этом диод данного входа открыт, а остальные диоды закрыты, триод элемента открыт за счет достаточно большого тока

нал равен 0. Если при этом и С= 0, то сумма входных сигналов равна 0 и триод Т2 закрыт, т. е. Х = \.

§ 9.12. Триггер

Как показано на рис. 9.28,ж, логическая операция «па­

мять» сравнительно просто реализуется посредством двух унифи­ цированных логических элементов ИЛИ— НЕ, соединенных в «кольцо», — выход каждого элемента связан со входом другого.

442

Данная схема (рис. 9.32), часто называемая т р и г г е р о м * , име­ ет два устойчивых состояния — один из триодов (на вход которого управляющий сигнал 1 был подан последним) открыт и насыщен, а другой закрыт, или наоборот.

Переход из одного состояния в другое происходит в резуль­ тате воздействия кратковременных сигналов «пуск» и «съем» памяти, соответствующих 1. После действия сигнала В (съем) триод Т2 открывается, его выходной сигнал равен нулю и вследст­ вие этого триод Г] закрывается. При подаче на вход Т\ кратковре­ менного сигнала А (пуск) в виде отрицательного по отношению к эмиттеру потенциала триод Т\ начинает открываться. При этом напряжение коллектор-эмиттер Т\ уменьшается, вследствие чего начинает закрываться Т2. Падает отрицательный потенциал кол­ лектора Т2, ускоряя тем самым открытие Ть В данном случае

имеет место действие сильной положительной обратной связи аналогично процессу работы нуль-индикатора (см. главу шестую), но с Этот процесс продолжается до момента перехода триода Ti в режим насыщения, а триода Т2 — в режим отсечки.

ления сигнала «съем». Число сигналов «пуск» и «съем» может быть и больше одного. При одновременной подаче сигналов «пуск» и «съем» предпочтение отдается сигналу «съем», т. е. вы­

мени эти триггеры находятся в определенном состоянии и перехо­ дят в другое только в случае срабатывания устройства, т. е. при аварии, а затем быстро возвращаются в исходное состояние. Здесь возникает задача сохранения их однозначного устойчивого состояния при внезапном кратковременном исчезновении и после­ дующем восстановлении питающего напряжения (Ек и Ес), что

может произойти при коротком замыкании на одном из элементов оперативного постоянного тока, ликвидируемом предохранителями

или автоматики. Следовательно, рассматривается случай нахож­ дения всех элементов устройства, в том числе и триггеров, в доаварийном положении. Тогда все триггеры имеют устойчивое состояние, определенное последним сигналом («съем» памяти),

ауправляющие сигналы отсутствуют.

Вслучае восстановления напряжения питания схемы при симметрии обеих половин триггера (равенство коэффициентов усиления триодов и всех сопротивлений) отсутствует однознач­ ность установившегося положения триггера. Практически, после восстановления напряжения, в случае равных сопротивлений на­ грузки оказывается открытым триод, имеющий больший коэффи­ циент усиления.

Впроцессе эксплуатации полупроводниковых устройств коэф­ фициенты усиления триодов могут меняться, поэтому без специаль­ ных мероприятий обеспечить однозначность восстановления состоя­ ния триггера невозможно.

Наиболее просто это решается посредством шунтирования цепи эмиттер-коллектор триода Т2 конденсатором. Тогда при вос­

триодов триггера ограничивается его быстродействие. Там, где это недопустимо, применяются схемы, создающие «установочный» импульс, приводящий триггер в определенное состояние. Для этого используются общие для всех триггеров данного устройства кон­ денсатор С, резистор Яз и диод Д. При восстановлении напряже­

должна с большим запасом превышать время восстановления на­ пряжения питания (определяемое, в свою очередь, постоянной вре­ мени источника питания). В этом случае после восстановления напряжения конденсатор будет продолжать заряжаться, в резуль­ тате чего на триггеры будет подан «установочный» импульс в виде тока открытия триодов при заряде С через R\, который и опреде­

лит однозначность их состояния. После уменьшения тока заряда

44 4

диоды триггеров закрыты, и в дальнейшем эта цепь не влияет на действие триггеров.

Диод Д необходим для быстрого разряда конденсатора (через него и питаемые от шинок —£ к и + Е С элементы) во время исчез­

новения напряжения. Это обеспечивает «установочный» импульс при восстановлении напряжения.

напряжения

В ряде случаев для логической части устройств автоматики производственных процессов на электростанциях, где триггеры в процессе работы могут находиться в различных состояниях, воз­ никает задача сохранения после перерыва напряжения питания именно тех состояний триггеров, в которых они находились до пе­ рерыва. Это может быть достигнуто [Л. 49] посредством включе­ ния в схему триггера (рис. 9.33) трансформаторов Tpi и Тр2,

выполненных на сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса

(см. § 8.7).

Через обмотку it1! трансформатора протекает ток коллектора триода, а через обмотку w2 — ток управления другого триода.

Причем эти токи намагничивают сердечник до противоположных значений индукции ( + В, и —Вх). Таким образом, состояние сер­

дечника каждого трансформатора зависит от того, в каком режиме находится триод, в цепь коллектора которого включена обмот­ ка w1. Например, если Т\ открыт и закрыт Т2, то сердечник транс­ форматора Трх намагничен током коллектора Т\ до состояния с индукцией + BS, а сердечник трансформатора Тр2 намагничен током открытия Тх до состояния с индукцией —Bs.

При исчезновении и последующем восстановлении напряжения питания оба триода триггера могут кратковременно оказаться в

445

линейном режиме, т. е. через обмотки W\ обоих трансформаторов

будут протекать токи коллекторов. Тогда индукция сердечника Тр1 меняться не будет (при выборе чисел витков W\ и w2 таким образом, чтобы намагничивающая сила обмотки W\ превышала намагничивающую силу обмотки w2), а индукция сердечника Тр2 начнет изменяться от —Bs к +В„. При этом в обмотке трансфор­ матора Тр2 индуцируется э. д. с., увеличивающая ток открытия Ти что приводит к полному открытию Т1 и закрытию Т2. Числа витков

должны выбираться из условия

что при пренебрежении током через R2 выполняется в случае

§9.13. Асинхронные и синхронные логические элементы. Применение магнитных элементов с прямоугольной петлей гистерезиса

внутренними физическими процессами, происходящими в самом элементе, и не регламентируется извне. Для четкой их работы не­ обходимо лишь, чтобы время действия входных сигналов с запасом превышало время установления нового рабочего режима элемента.

Кроме таких элементов применяются еще и с и н х р о н н ы е логические элементы, у которых запаздывание выхода по отноше­ нию ко входу (время передачи сигнала) определяется специаль­ ным внешним и с т о ч н и к о м т а к т о в ы х и м п у л ь с о в пере­ менного напряжения или тока. Примером синхронного элемента является магнитный элемент с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ), описанный в § 8.7.

На рис. 9.34 приведена схема магнитного элемента с ППГ трансформаторного типа. Тактовые импульсы, подаваемые на об­ мотку доТакт, переводят сердечник в состояние с индукцией —В8

(обозначается 0 — см. рис. 8.22).

Если пренебречь активным сопротивлением выходной обмотки шВЫх, то напряжение и на ее зажимах при изменении магнитной

где w — wBblz — число витков обмотки; s — площадь поперечного

сечения сердечника.

446