В случае отсутствия тока во входной обмотке значение индук ции в сердечнике при прохождении тактовых импульсов не ме няется (dB/dt = 0) и напряжение на выходной обмотке отсутствует.
При прохождении тока через входную обмотку в промежутках между тактовыми импульсами индукция сердечника меняется от
—В3 до + В 3 (запись 1). Диод Д в течение этого времени препят-
Рис. 9.34. Схема магнитного элемен- |
Рис. 9.35. Временные диаграммы то- |
та с ППГ трансформаторного типа |
ков в обмотках магнитного элемента |
|
трансформаторного типа |
ствует прохождению тока в выходной обмотке. В момент прохож
дения тактового |
импульса |
происходит изменение |
индукции от |
+ BS до —Bs (от |
1 до |
0 |
(считывание 1) и на выходной обмотке |
появляется напряжение, |
вызывающее ток / ВЫх (рис. |
9.35). |
Число витков тактовой обмотки щтакт, амплитуда тока /такт
ивремя тактового импульса Т выбираются таким образом, чтобы
втечение импульса сердечник был надежно перемагничен. Существуют две основные схемы подключения нагрузки к
выходной обмотке: т р а н с ф о р м а т о р н а я и д р о с с е л ь н а я . В трансформаторной схеме (см. рис. 9.34) нагрузка подключается к обмотке доВых- В дроссельной схеме (рис. 9.36) нагрузка вклю чена последовательно с источником тактовых импульсов и выход ной обмоткой. В дроссельной схеме в отличие от трансформатор ной напряжение ит приложено к нагрузке в случае предваритель
ного отсутствия тока во входной обмотке, так как индуктивное сопротивление обмотки ДОвых при этом близко к нулю. Если перед тактовым импульсом сердечник был намагничен током / Вх, то в течение тактового импульса происходит перемагничнвание сердеч ника, т. е. практически все напряжение «т будет приложено к об мотке ДОвых (см. § 8.7).
Времена импульсов и числа витков обмоток элемента дрос
сельного |
типа выбираются таким образом, чтобы ток / Вх успевал |
полностью |
н а м а г н и т и т ь |
сердечник, |
а в течение тактового им |
пульса |
не |
происходило бы |
полного |
п е р е м а г н и ч и в а н и я . |
|
|
|
|
} |
В ином случае на некоторый момент напряжение «т окажется при ложенным к /?нагр, что недопустимо. Это предъявляет более жест кие требования к стабильности частоты и амплитуды напряжения тактовых импульсов по сравнению со схемой трансформаторного типа. Дроссельная схема применена в выпускаемых нашей про-
Jftr |
1 нагр |
0- |
Ш -----0 |
0- |
-0 |
Рис. 9.36. Схема магнитного элемен та с ППГ дроссельного типа
h x А |
0 - |
|
wВЫХ |
■ 0 |
|
0- |
|
|
|
|
|
■0 |
hx в |
& |
|
|
|
|
-0 |
|
|
|
|
hxc |
& |
_____ • |
1такт |
wl,c j |
|
■ 0 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
Рис. 9.37. Выполнение логической |
операции ИЛИ |
магнитным |
эле |
|
|
ментом |
с ППГ |
|
мышленностью логических магнитных элементах типа М, у кото
рых стабильность работы обеспечивается за счет питания от про мышленной сети 50 гц [Л. 50].
Проще всего на магнитных сердечниках с ППГ осуществляет ся логическая операция ИЛИ (рис. 9.37), где каждый входной
Рис. 9.38. Логическая операция И с двумя вхо дами
сигнал (/ВхА, /вхв, 7вхс) записывает 1, а тактовый импульс считы вает ее.
Несложно также выполнение операции И на два входа (рис. 9.38,а). В данном случае значения магнитодвижущих сил входных сигналов должны быть одинаковыми и должны создавать
напряженность магнитного поля # вх« 0,7 Нс (рис. 9.38,6). Тогда
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при одном |
сигнале |
сердечник |
надежно |
не |
намагничивается |
(ЯВХ< Я С), |
а при двух всегда намагничивается |
(2НВХ> Н С). |
Одна |
ко выполнение данной схемы на |
большее число |
входов |
крайне |
затруднено, |
так как петля гистерезиса несколько |
меняется |
при |
изменении |
рабочей |
температуры |
и невозможно |
|
четко |
отличить |
случай наличия всех |
п сигналов |
от случая |
(п—1) сигналов. По |
этому логическая операция И на сердечниках с ППГ с числом вхо дов больше двух выполняется посредством более сложных схем.
Рис. 9.39. |
Характеристика |
Рис. 9.40. Устранение влияния по- |
B= f(H ) сердечника с ППГ |
мехи посредством э.д.с. смещения |
с учетом |
наклона участков |
|
насыщения |
|
На основе элементов с ППГ в настоящее время созданы уни фицированные логические элементы, осуществляющие, аналогично полупроводниковым, логическую функцию ИЛИ—НЕ [Л. 47]. При выполнении логических операций на сердечниках с ППГ необходи
мо учитывать |
наклон участков |
насыщения |
на характеристике |
B — f(H). При |
этом, как видно |
из рис. 9.39, |
после исчезновения |
тока в обмотках намагниченный сердечник может находиться в одном из двух состояний, с остаточной индукцией Вг или —Вг, а при подаче тока в зависимости от его направления индукция сер
дечника меняется в больших пределах — от —Втдо |
+Ва, либо |
в малых — от + В Г до + В 3. Непрямоугольность петли |
(разница |
между Вти Bs) обусловливает появление помехи в выходной об мотке тактового импульса при отсутствии входного сигнала. Величина помехи зависит от коэффициента прямоугольное™ дан ного типа сердечника.
Существуют различные способы устранения влияния напряже ния помехи на работу схемы. Наиболее распространенным являет ся введение последовательно с напряжением выходной обмотки дополнительной э.д.с. смещения Ес (рис. 9.40), большей, чем на пряжение помехи, но меньшей, чем напряжение полезного сигнала. Это полностью уничтожает напряжение помехи, но несколько сни жает напряжение полезного сигнала.
Как показано на рис. 9.41, петля гистерезиса изменяется с изменением температуры. Величины помехи и полезного сигнала должны определяться для худших условий.
Очень хорошим способом является введение специального компенсационного сердечника Гкомп, такого же по своим магнит ным качествам, как и основной сердечник Тоси. Компенсационный сердечник имеет две идентичных с основным обмотки — тактовую
Рис. 9.41. Влияние рабо |
|
Рис. 9.42. Устранение влияния |
чей температуры на пет |
|
помехи |
компенсационным сер |
лю гистерезиса |
|
|
|
|
дечником |
|
и выходную, причем последняя включена |
последовательно и в про |
тивофазе с выходной обмоткой основного |
сердечника (рис. 9.42). |
В случае отсутствия тока во входной обмотке основного сер |
дечника в выходных обмотках обоих |
сердечников |
индуцируются |
одинаковые по |
величине напряжения |
помехи, |
которые |
взаимно |
компенсируются. Напряжение |
полезного |
сигнала |
при |
наличии |
входного тока |
уменьшается |
на величину |
напряжения |
помехи. |
Данный способ, несмотря на его сложность, |
|
лучше |
первого, так |
как благодаря |
идентичности |
сердечников |
и |
|
обмоток |
позволяет |
точно скомпенсировать напряжение помехи |
во всем |
диапазоне |
колебаний рабочей температуры. |
исследования |
возможности |
В настоящее время проводятся |
применения элементов с ППГ в логической части устройств релей ной защиты и автоматики, несмотря на необходимость использо вания специальных источников тактовых импульсов, что несколько усложняет и снижает надежность устройства. Это объясняется тем, что сами элементы с ППГ по сравнению с диодами и транзи сторами более надежны. Поэтому при питании от одного источни ка импульсов, начиная с определенного числа элементов, общая надежность устройства повышается по сравнению с другими схе
