36. Реостаты

Реостатом называют аппарат, который состоит из элементов (проволочных, литых чугунных или жидкостных), обладающих большим омическим сопротивлением, и устройства, позволяющего вводить (выводить) полностью или частично сопротивление в электрическую цепь, присоединенную к реостату.

В зависимости от назначения различают реостаты: пусковые (для пуска двигателей постоянного или переменного тока), пускорегулирующие (для пуска и регулирования скорости вращения двигателей постоянного тока) и реостаты возбуждения (для регулирования величины тока в обмотках возбуждения электрических машин).

В зависимости от материалов, из которых выполнены сопротивления, реостаты делятся на металлические и жидкостные. В металлических реостатах материалом сопротивления являются металлы, обладающие большим удельным сопротивлением (нихром, фехраль, константан и др.), а в жидкостных — водный раствор соды. По способу охлаждения сопротивления различают реостаты с воздушным и масляным охлаждением.

В электроустановках промышленных предприятий применяют как металлические, так и жидкостные реостаты.

Основными частями металлического реостата являются: корпус с крышкой, переключающий механизм с маховичиым приводом и подвижными щеточными контактами, неподвижные контакты, а также элементы (проволочные, ленточные пли литые из чугуна).

При продолжительной работе реостата загрязняются, окисляются или обгорают рабочие поверхности щеток и контактов, а также ослабляется давление щеток на контакты.

При ремонте металлического реостата очищают его корпус и крышку от пыли и грязи, а контакты — от окислов. Восстанавливают перегоревшие элементы: чугунные заменяют новыми, а проволочные и ленточные из нихрома сваривают. Перед сваркой концы элементов отгибают под прямым углом и накладывают на них бандаж из медной проволоки диаметром 0,5 мм на длине 10—12 мм, а затем, зажав бандаж между медным и угольным электродами, присоединенными к сварочному трансформатору, элементы сваривают.

Чтобы сварить элементы, место соединения их концов разогревают до 1000—1100°C. Когда медь начинает плавиться, отводят угольный электрод и поддерживают электрическую дугу до тех пор, пока нихром сплавится с медью, образовав новый сплав со значительно меньшим сопротивлением. При таком способе сварки обеспечивается высокая прочность соединения и исключается возможность перегорания элементов сопротивления в месте соединения.

При ремонте реостата проверяют плотность прилегания щеток к контактам и легкость перемещения подвижного контакта по поверхности неподвижных контактов. После продолжительной работы реостата давление между его подвижным и неподвижным контактами, как правило, оказывается недостаточным. Чтобы увеличить давление щеток на контакты, отвертывают стопорный болт прижимного кольца и, прижав с некоторым усилием подвижный контакт к неподвижному, вновь закрепляют прижимное кольцо.

После ремонта проверяют реостат на отсутствие обрыва в цепи его сопротивлений и плавность хода подвижного контакта.

Ремонт жидкостных реостатов, имеющих простую конструкцию и не требующих особого ухода в эксплуатации, заключается в очистке контактов и ножей, очистке, смазке и регулировке механизма подъема и опускания ножей, замене загрязненного раствора в баке реостата.

37. Логические элементы — устройства, предназначенные для обработки информации в цифровой форме (последовательности сигналов высокого — «1» и низкого — «0» уровней вдвоичной логике, последовательность «0», «1» и «2» в троичной логике, последовательности «0», «1», «2», «3», «4», «5», «6», «7», «8» и «9» в десятичной логике). Физически логические элементы могут быть выполнены механическими, электромеханическими (на электромагнитных реле), электронными (на диодах и транзисторах), пневматическими, гидравлическими, оптическими и др.

С развитием электротехники от механических логических элементов перешли к электромеханическим логическим элементам (на электромагнитных реле), а затем к электронным логическим элементам на электронных лампах, позже — на транзисторах. После доказательства в 1946 г. теоремы Джона фон Неймана о экономичности показательных позиционных систем счисления стало известно о преимуществах двоичной и троичной систем счисления по сравнению с десятичной системой счисления. От десятичных логических элементов перешли к двоичным логическим элементам. Двоичность и троичность позволяет значительно сократить количество операций и элементов, выполняющих эту обработку, по сравнению с десятичными логическими элементами.

Логические элементы выполняют логическую функцию (операцию) с входными сигналами (операндами, данными).

Отрицание, НЕ

Мнемоническое правило для отрицания звучит так: На выходе будет:

• «1» тогда и только тогда, когда на входе «0»,

• «0» тогда и только тогда, когда на входе «1»

Повторение, ДА

Конъюнкция (логическое умножение). Операция 2И. Функция min(A,B)

Логический элемент, реализующий функцию конъюнкции, называется схемой совпадения. Мнемоническое правило для конъюнкции с любым количеством входов звучит так: На выходе будет:

• «1» тогда и только тогда, когда на всех входах действуют «1»,

• «0» тогда и только тогда, когда хотя бы на одном входе действует «0»

Дизъюнкция (логическое сложение). Операция 2ИЛИ. Функция max(A,B)

Мнемоническое правило для дизъюнкции с любым количеством входов звучит так: На выходе будет:

• «1» тогда и только тогда, когда хотя бы на одном входе действует «1»,

• «0» тогда и только тогда, когда на всех входах действуют «0»

Инверсия функции конъюнкции. Операция 2И-НЕ (штрих Шеффера)

Мнемоническое правило для И-НЕ с любым количеством входов звучит так: На выходе будет:

• «1» тогда и только тогда, когда хотя бы на одном входе действует «0»,

• «0» тогда и только тогда, когда на всех входах действуют «1»

Инверсия функции дизъюнкции. Операция 2ИЛИ-НЕ (стрелка Пирса)

Мнемоническое правило для ИЛИ-НЕ с любым количеством входов звучит так: На выходе будет:

• «1» тогда и только тогда, когда на всех входах действуют «0»,

• «0» тогда и только тогда, когда хотя бы на одном входе действует «1»

Эквивалентность (равнозначность), 2ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ_ИЛИ-НЕ

Мнемоническое правило эквивалентности с любым количеством входов звучит так: На выходе будет:

• «1» тогда и только тогда, когда на входе действует четное количество,

• «0» тогда и только тогда, когда на входе действует нечетное количество

[]Сложение по модулю 2 (2Исключающее_ИЛИ, неравнозначность). Инверсия равнозначности.

Мнемоническое правило для суммы по модулю 2 с любым количеством входов звучит так: На выходе будет:

• «1» тогда и только тогда, когда на входе действует нечётное количество ,

• «0» тогда и только тогда, когда на входе действует чётное количество

[]Импликация от A к B (инверсия декремента)

Мнемоническое правило для инверсии декремента звучит так: На выходе будет:

• «0» тогда и только тогда, когда на «B» меньше «А»,

• «1» тогда и только тогда, когда на «B» больше либо равно «А»

Импликация от B к A (инверсия инкремента)

Мнемоническое правило для инверсии инкремента звучит так: На выходе будет:

• «0» тогда и только тогда, когда на «B» больше «А»,

• «1» тогда и только тогда, когда на «B» меньше либо равно «А»

Декремент. Запрет импликации по B. Инверсия импликации от A к B

Мнемоническое правило для инверсии импликации от A к B звучит так: На выходе будет:

• «1» тогда и только тогда, когда на «A» больше «B»,

• «0» тогда и только тогда, когда на «A» меньше либо равно «B»

Инкремент. Запрет импликации по A. Инверсия импликации от B к A

Мнемоническое правило для инверсии импликации от B к A звучит так: На выходе будет:

• «1» тогда и только тогда, когда на «B» больше «A»,

• «0» тогда и только тогда, когда на «B» меньше либо равно «A»

Логические элементы подразделяются и по типу использованных в них электронных элементов. Наибольшее применение в настоящее время находят следующие логические элементы:

• РТЛ (резисторно-транзисторная логика)

• ДТЛ (диодно-транзисторная логика)

• ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика)

• КМОП (логика на основе комплементарных ключей на МОП транзисторах)

• ЭСЛ (эмиттерно-связанная логика)

38. Общие сведения. Полупроводниковые реле в отноше­нии быстродействия, чувствительности, селективности и на­дежности превосходят электромагнитные. В ряде случаев полупроводниковые реле обладают характеристиками, ко­торые невозможно получить с помощью электромагнитных реле. Полупроводниковые реле защиты содержат измерительный орган и логическую часть.

В измерительном  органе непрерывные выходные величины преобразуются в дискретный выходной сигнал.

Дискретный выходной сигнал посту­пает на вход логической части, выдающей управляющий сигнал чаще всего на электромагнитное реле.

Измерительный орган полупроводникового реле тока обычно имеет на входе трансформатор тока, нагруженный на малое активное сопротивление. Напряжение на этом сопротивлении пропорционально первичному току в контро­лируемой сети.

В измерительных органах используются следующие три принципа:

1) сравнение однородных физических величин, напри­мер напряжений. В момент равенства измеряемого и опор­ного напряжений на выходе появляется нулевой сигнал, который приводит к срабатыванию нуль-органа. На выходе появляется дискретный сигнал. Регулируя опорное напря­жение, можно менять уставку срабатывания. Реализация такого принципа показана на рис. 8.11. Выпрямленный сигнал, пропорциональный напряжению или току, по­дается на мост R1, R2, R3, VD1.В момент равенства на­пряжений на R2 и VD1 на выходе моста появляется нуле­вой сигнал, который приводит в действие нуль-орган. Глав­ным источником погрешности полупроводниковых реле яв­ляется зависимость параметров полупроводниковых прибо­ров от температуры. Поэтому в схемы вводится темпера­турная компенсация. В данной схеме для температурной компенсации последовательно со стабилитроном VD1 вклю­чается в прямом направлении диод. С ростом температуры у стабилитрона падение напряжения растет, а у диода в проводящем направлении падает;

2)   проявление физического эффекта, возникающего, при определенном значении измеряемого напряжения, — скачок в нелинейной характеристике туннельного диода, релейная характеристика триггера Шмидта и др.;

3) преобразование непрерывного входного  сигнала и опорного напряжения в цифровую форму. После этого производится сравнение входного сигнала с опорным на­пряжением.

Обработка входного сигнала в цифровой фор­ме может производиться по требуемому алгоритму вычисли­тельного устройства. Последний принцип наиболее перспек­тивен ввиду высокой универсальности и стремительного развития вычислительной техники.