1-9. СОЗДАНИЕ ПЕРЕМЕЖАЮЩИХСЯ ИМПУЛЬСОВ
Под перемежающимся импульсом понимается импульс, подаваемый и снимаемый периодически через определенные промежутки времени. Перемежающиеся импульсы встречаются в схемах сигнализации для создания мигающего света и в схемах автоматики для ступенчатого регулирования. Перемежающиеся импульсы могут быть получены либо при помощи вращающегося механизма, либо при помощи обычных промежуточных реле, включенных до самоблокирующейся схеме с возвратным действием. Принцип соединения по такой схеме с одним реле показан на рис. 1-8,а. Действие схемы происходит следующим образом.
При замыкании контактов командного органа ОК замыкается цепь, про межуточного реле РП через его размыкающий контакт. Реле срабатывает и своим замыкающим контактом подает импульс на исполнительный орган ОИ. Одновременно размыкающий контакт разрывает цепь реле; последнее обесточивается и своим замыкающим контактом снимает импульс с исполнительного органа, а размыкающий контакт замыкает цепь РП; цикл повторяется до тех пор, пока не будет снят первоначальный импульс от командного органа. Если нужно обеспечить некоторую длительность импульса, в схеме применяется реле с выдержкой времени при возврате в нормальное состояние типа РЭ или РП-252 (рис. 1-8,б). Длительность подачи импульса на исполнительный орган определяется выдержкой времени реле.
Если, кроме длительности импульса необходимо обеспечить интервалы времени между двумя последовательными импульсами, схема выполняется при помощи двух реле (рис. 1-8,а).
Работа схемы происходит следующим образом. При подаче импульса от ОК срабатывает реле 1РП, его контакты замыкаются (без выдержки времени).
Рис. 1-8. Создание перемежающихся импульсов.
а — однорелейная схема без выдержки времени; б — однорелейная схема с выдержкой времени; в — двухрелейная схема с поочередным снятием питания с роле; г — двухрелейная схема с закорачиванием обмотки реле.
Один контакт замыкает цепь 2РП, а второй — исполнительного органа. Реле 2РП срабатывает и размыкает (без выдержки времени) цепь 1РП. Так как контакты 1РП имеют выдержку времени на размыкание, цепь реле 2РП и контакты 1 РП остаются на это время замкнутыми. Этим определяется длительность подачи импульса. После того как контакты ,1РП разомкнутся, реле 2РП обесточится, однако вторичный импульс подается лишь через время, определяемое выдержкой времени контакта реле 2РП на замыкание. Этим определяется интервал между двумя последовательными импульсами. Диаграмма работы схемы во времени показана в табл. 1-2.
Таблица 1-2
Перемежающиеся импульсы с определенными интервалами могут быть созданы и путем закорачивания обмотки реле (рис. 1-8,г). В такой схеме реле 1РП включается последовательно с обмоткой ОИ. Реле 1РП имеет значительно большую чувствительность, чем ОИ. Поэтому при подаче напряжения на последовательно включенные 1РП и ОИ срабатывает только 1РП.
При срабатывании 1РП замыкается его контакт в цепи реле 2РП, которое срабатывает и закорачивает своим контактом обмотку 1РП. В результате этого на ОИ подается полное напряжение, ОИ срабатывает, а 1РП возвращается в нормальное состояние и обесточивает обмотку 2РП. Контакт реле 2РП имеет выдержку времени на размыкание, и на исполнительный орган ОИ продолжает поступать полное напряжение.
После размыкания контакта 2РП исполнительный орган ОИ снова оказывается включенным последовательно с обмоткой реле 1РП и отпадает. Реле 1РП срабатывает, и цикл начинается сначала. Интервал между двумя циклами определяется выдержкой времени на размыкание контакта реле 2РП.
Подобные схемы, выполненные с двумя реле (рис. 1-8,в и г) носят название пульс-пары.
В зависимости от предъявляемых к ней требований схема на рис. 1-8,в может быть выполнена с большим количеством реле (три, четыре и более). Общим при построении таких схем является следующее: в цель каждого последующего реле вводится замыкающий контакт предыдущего, а в цепь первого реле, получающего импульс от ОК, — размыкающий контакт последнего реле. На исполнительные органы могут подаваться импульсы от любого промежуточного реле.
1-10. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИМПУЛЬСОВ
Командный орган может подавать импульсы различной продолжительности: кратковременные ограниченно длительные и длительные. Длительность кратковременного импульса может оказаться недостаточной для выполнения исполнительным органом требуемой операции.
В практике проектирования часто встречается необходимость превращения одного типа импульсов в другие. Так, например, в случае неустойчивой работы измерительного органа (вибрация контактов) или необходимости при многообъектном импульсе обеспечить надежное действие всех исполнительных органов кратковременный импульс требуется превратить в длительный или ограниченно длительный. В схемах автоматического включения резерва (АВР) и автоматического повторного включения (АПВ) и в других схемах автоматики часто встречается необходимость превращения длительных импульсов в кратковременные или ограниченно длительные.
Превращение кратковременных импульсов в длительные. Простейшим способом закрепления импульса является включение параллельно контактам командного органа контактов промежуточного или исполнительного органа, замыкающихся после их срабатывания. На рис. 1-9,а показана схема закрепления импульса блок-контактами исполнительного органа, а на рис. 1-9,б — при помощи промежуточного реле.
В первом случае импульс подается непосредственно на исполнительный орган, который при срабатывании замыкает свои контакты, включенные параллельно контактам командного органа ОК, и, таким образом, остается заблокированным длительно, пока импульс не будет снят вручную размыкающим контактом кнопки КС.
Во втором случае закрепление импульса происходит через промежуточное реле действующее аналогичным образом. Так как подвижная система исполнительного органа или промежуточного реле при этом длительно удерживается в подтянутом положении благодаря питанию обмотки через ее замыкающие контакты, такие схемы называют схемами с самоудерживанием.
-Примером выполнения схемы по способу, указанному на рис. 1-9,а, может служить схема управления контактором с самоудерживающейся обмоткой, примером схемы, выполненной согласно рис. 1-9,б — схема сигнализации обрыва токовой цепи дифференциальной защиты шин.
Другой способ закрепления импульсов заключается в применении для этой цели поляризованного реле. Поляризованное реле, как известно, состоит из постоянного магнита, одной или нескольких обмоток, намотанных на магнитопроводе реле, подвижного якоря и контактной системы.
При прохождении тока через одну из обмоток в определенном направлении якорь изменяет свое положение и остается в этом положении и после того, как обмотка обесточится. Замыкающиеся при этом контакты, таким образом, являются «остающимися». Для того чтобы разомкнуть контакты, необходимо подать ток в ту же или другую обмотку в обратном направлении. Эти свойства поляризованного реле используются для закрепления импульсов. Схема такого закрепления показана на рис. 1-10,а.
Поляризованное реле сложнее и дороже, чем нормальное промежуточное реле, поэтому такой способ закрепления импульсов применим в тех случаях, когда по условиям работы схема должна реагировать на протекание тока только в одном направлении. Вместо поляризованного реле для этой же цели может применяться нормальное промежуточное реле, но с введенным в цепь германиевым или кремниевым выпрямителем (рис. 1-10,б).
Закрепление импульса может быть выполнено также с применением двухпозиционного реле, имеющего две обмотки и группу «остающихся» контактов. При подаче импульса на обмотку контакты реле переключаются, цепь обмотки разрывается и замыкается цепь другой обмотки. При прохождении тока по этой обмотке контакты переключаются в прежнее положение. На рис. 1-10 в, показана схема с таким реле.
Превращение кратковременных импульсов в ограниченно длительные. Длительное действие импульса на исполнительный орган допустимо в тех случаях, когда последний рассчитан на длительное прохождение тока. Если исполнительным органом является электромагнит или электродвигатель, то он обычно рассчитан на кратковременное прохождение тока и длительное воздействие импульса может привести к его повреждению. Поэтому в таких случаях длительность импульса определяется временем, необходимым и достаточным для надежного выполнения заданной операции, после чего импульс должен автоматически сниматься. Для этой цели приводы механизмов или сами механизмы снабжаются блок-контактами, переключающимися при переводе механизма из одного положения в другое, или концевыми выключателями, разрывающими цепь привода при завершении операции. Эти контакты вводятся в цепь исполнительного или промежуточного органа и после завершения операции автоматически разрывают соответствующую цепь. Разные варианты включения блок-контактов показаны на рис. 1-11,а, б и в.
В схемах на рис. 1-11,а и б блок-контакты введены в цепь промежуточного органа. Импульс снимается одновременно с промежуточного и исполнительного органов. В схеме на рис. 1-11, в импульс снимается только с исполнительного органа; на промежуточном реле импульс сохраняется до снятия вручную.
Последний вариант применяется в следующих случаях:
1) когда контакты РП действуют на несколько исполнительных органов, на части которых импульс должен сохраняться длительно;
2) когда включение блок-контактов в цепь РП требует прокладки дополнительных жил кабеля (исполнительный орган и РП расположены в разных помещениях).
В схеме на рис. 1-11,в может быть видоизменен способ самоудерживания реле РП за счет применения в качестве промежуточного органа реле с удерживающей последовательной обмоткой. На рис. 1-11,г показана схема с таким реле. Импульс в этой схеме снимается одновременно с промежуточного и исполнительного органов.
Рис. 1-11. Превращение кратковременного импульса в ограниченно длительный.
Превращение кратковременного импульса в ограниченно длительный может быть выполнено при помощи реле с выдержкой времени при возврате в нормальное состояние. В цепь исполнительного органа вводятся замыкающие контакты промежуточного реле, имеющие выдержку времени на размыкание. Длительность импульса определяется выдержкой времени этих контактов. Схема изображена на рис. 1-11,д.
-
Рис. 1-12. Превращение длительного импульса в ограниченно длительный, а и б — схемы с применением реле с выдержкой времени при срабатывании; в — схема с применением реле с выдержкой времени при отпускании.
Превращение длительных импульсов в кратковременные или ограниченно длительные. Длительные импульсы могут подаваться либо от контактов реле, работающих с самоудерживанием, либо от блок-контактов аппаратов, если они выполняют роль командного органа, подающего импульс на исполнительный орган.
Способ ограничения времени действия при работе реле с самоудерживанием путем использования блок-контактов аппаратов был изложен выше. При подаче длительных импульсов от блок-контактов аппаратов, что, например, имеет место в схемах автоматического ввода резерва (АВР), для превращения длительных импульсов в ограниченно длительные или кратковременные приходится прибегать к другим, указанным ниже способам.
а ) Установка реле снятия импульса, обесточенного при инертном состоянии схемы. В цепь исполнительного органа вводятся размыкающие контакты реле снятия импульса РСИ. Одновременно с подачей импульса на исполнительный орган замыкается цепь обмотки РСИ, работающего на самоудерживание, и размыкающие контакты этого реле снимают импульс с исполнительного органа (рис. 1-12,а). Для обеспечения надежной работы исполнительного органа размыкающие контакты реле РСИ должны иметь выдержку времени на размыкание,
Может быть применен способ снятия импульса путем закорачивания замыкающими контактами РСИ исполнительного органа. Такая схема изображена на рис. 1-12,б. В качестве реле РСИ в этом случае может быть использовано реле времени с одним мгновенно действующим контактом и одним контактом с выдержкой времени на замыкание.
б ) Установка реле снятия импульса, возбужденного при инертном состоянии схемы. В цепь исполнительного органа вводятся замыкающие контакты реле РСИ с выдержкой времени на размыкание (рис. 1-12,в). Одновременно с подачей импульса на исполнительный орган разрывается цепь обмотки РСИ. Контакты этого реле с выдержкой времени размыкаются и снимают импульс с исполнительного органа на все время действия ОК.
Применение реле с проскальзывающим контактом. Если импульс многообъектный, причем часть исполнительных органов должна находиться под длительным, а часть — под кратковременным воздействием, в качестве реле для размножения контактов может применяться реле с проскальзывающим контактом, используемое одновременно для превращения длительного импульса в кратковременный. Схема использования такого реле показана на рис. 1-13,а.
Импульс от ОК подается на реле РП, которое, сработав, проскальзывающим контактом подает кратковременно импульс на 2ОИ, а другим контактом — длительно на 1ОИ. В таком виде схема может ложно сработать при размыкании контактов ОК, так как при этом проскальзывающий контакт, возвращаясь в исходное положение, снова замкнет цепь 2ОИ. Во избежание этого импульс на 20И следует подавать через последовательно включенные контакты ОК и проскальзывающий контакт РП (рис. 1-13,б). В этом случае контакты ОК разрывают цепь 2ОИ.
Применение реле разной чувствительности. Для той же цели может быть применена установка двух реле разной чувствительности последовательно в цепи контактов ОК (рис. 1-13,а).
При замыкании контактов ОК напряжение сети распределяется между обмотками 1РП и 2РП пропорционально их сопротивлению. Первым срабатывает более чувствительное реле 2РП и своими замыкающими контактами тотчас же выводится из действия, после чего все напряжение оказывается приложенным к реле 1РП, которое срабатывает и самоудерживается, закорачивая одновременно обмотку реле 2РП.
Контакты реле 2РП используются для создания ограниченно длительных импульсов, а реле 1РП — для создания длительных импульсов.
Использование тока разряда конденсатора.
Длительный импульс может быть превращен в кратковременный или ограниченно длительный путем использования тока разряда конденсатора (рис. 1-13,а).
Размыкающие контакты органа команды ОК включены в цепь заряда конденсатора. Последний при инертном состоянии схемы заряжен.
В цепь исполнительного органа ОИ включены замыкающие контакты промежуточного реле РП. При подаче команды размыкается цепь заряда конденсатора и замыкается цепь промежуточного реле. Конденсатор разряжается через добавочное сопротивление СД и обмотку реле РП. Последнее срабатывает и замыкает цепь исполнительного органа ОИ. Когда ток разряда уменьшается до значения, равного току возврата реле, его контакты размыкаются и снимают импульс с исполнительного органа.
Подбором величин сопротивления СД и емкости конденсатора Е можно достигнуть желаемой длительности импульса.
1-11. БЛОКИРОВАНИЕ ИМПУЛЬСОВ
Для правильной работы устройства часто следует разрешать выполнение команды только при выполнении дополнительных условий и запрещать выполнение, если эти условия не выполнены. Во вторичных схемах таких устройств должны быть органы, реагирующие на выполнение дополнительных условий, и элементарные цепи, запрещающие передачу команд от органов команды при невыполнении этих условий. Это — блокировочные цепи, назначение которых заблокировать передачу импульсов и предотвратить неправильную работу схемы.
Рис. 1-14. Блокирование импульса.
а — на принципе соответствия; б — на принципе несоответствия.
Создание блокировочных цепей, осуществляющих разрешение или запрет передачи импульсов, может быть достигнуто следующими способами:
Последовательное введение в цепь контактов нескольких органов измерения. Этот способ широко применяется в схемах автоматики. При этом блокировка, создающая запрет передачи импульса, может быть выполнена на принципе соответствия или несоответствия.
Блокировка, построенная на принципе соответствия, заключается в том, что запрет передачи импульса возникает, когда состояния основного командного и блокирующего органов соответствуют друг другу, т. е. оба приходят в рабочее состояние одновременно. Схема такой блокировки показана на рис. 1-14,а. В цепь исполнительного органа введены замыкающий контакт командного органа и размыкающий контакт блокирующего органа. При одновременном срабатывании обоих органов импульс не передается (заблокирован). Примером такой блокировки может служить блокировка максимальной токовой защиты нулевой последовательности при работе максимальной токовой защиты от междуфазных коротких замыканий.
Блокировка, построенная на принципе несоответствия, заключается в том, что запрет передачи импульса возникает, когда состояния основного и блокирующего органов не соответствуют друг другу: один из них перешел в рабочее состояние, а другой остался в инертном, состоянии. Схема строится таким образом (рис. 1-14,б), что в цепь исполнительного органа последовательно вводятся замыкающие контакты обоих органов. При срабатывании только одного органа импульс заблокирован. Примером такой блокировки может служить защита генераторов при помощи реле минимального напряжения с токовой блокировкой.
Использование блок-контактов аппаратов или исполнительных органов. Этот способ блокирования импульсов имеет широкое распространение во всех вторичных устройствах (релейной защите, автоматике, управлении, сигнализации и т. п.).
Установка специальных блокирующих реле. Этот способ применяют в тех случаях, когда по каким-либо соображениям не представляется возможным использовать один из указанных выше способов блокирования импульсов.
