Реле на интегральных микросхемах

Выполненные на интегральных микросхемах реле имеют высокую надежность и малые массогабаритные показатели [2]. Интегральный операционный усилитель (ОУ) представляет собой усилитель постоянного тока с дифференциальным входом. ОУ обладает высоким коэффициентом усиления (K _yu = U _вых./ U _вх.), большим входным и малым выходным сопротив-лениями.

Максимально возможное выходное напряжение операционного усилителя U _вых практически не может превышать напряжение источника питания E _n.

Операционные усилители (рис. 6.9, а) выполняют роль компараторов, осуществляющих сравнение двух напряжений. Установлено, что ОУ без обратной связи (рис. 6.9, б) переходит из одного состояния насыщения в другое при незначительной разности напряжений между входами.

Для типичных значений U _вых = 10–15 В и K _yu=10⁵–10⁶ это составит = U_вых/K_yu = 0.01–0.15 мВ. Если e_y измерять в вольтах или десятых долях вольта, то будет на несколько порядков меньше и выходная характеристика близка к релейной. Компаратор называют нуль–органом,

а) б) в)

Рис. 6.9. Компаратор (а) и его характеристики без смещения (б) и со смещением (в)

 

 

если переключение выходного сигнала происходит при переходе входного сигнала через нуль, при этом Е _см = 0. Введение напряжение смещения

(Е _см 0) сместит выходную характеристику компаратора на величину Е _см от-носительно нуля (рис. 6.9, в), т.е. переключение реле будет происходить при e _y = E _см. Для того чтобы обеспечить четкий переход ОУ из одного состояния насыщения в другое на границе срабатывания, применяют положительную обратную связь (рис. 6.10, а). Передаточная характеристика ОУ с обратной положительной связью имеет петлю гистерезиса. При Е _см = 0 (рис. 6.10, б) напряжения “отпускания” e _y.отп и “срабатывания” e _y.сраб будут равны по абсолютной величине, но с разными знаками:

; (6.58)

а) б)

в)

 

Рис. 6.10. Схема операционного усилителя с положительной связью (а) и его характеристики в релейном режиме без смещения (б) и со смещением (в)

 

 

. (6.59)

 

Напряжение переключения

 

. (6.60)

 

Если Е _см 0, то релейная характеристика (рис. 6.10, в) сместиться отно-сительно начала координат в ту или другую сторону в зависимости от знака смещения E _см на величину e _см:

 

; (6.61)

 

; (6.62)

 

. (6.63)

 

При выборе операционного усилителя [8] (табл. 6.4) необходимо

 

Таблица 6.4

Тип операционного усилителя	Предельные эксплуатационные данные
E n, В	U вых, В	K yu	R вх, кОм	Rн, кОм
К140УД7			20×103

 

помнить, что его нагрузка определяется общим сопротивлением параллельно включенных R _н и R _ос + R _см, т.е.

 

(6.64)

 

Входное сопротивление ОУ велико, поэтому, приняв R _вх = , можно считать, что ток I _ос по цепи обратной связи от источника напряжения U _вых определяется сопротивлением (R _ос + R _см). Для того, чтобы величина I _ос не влияла на полезную допустимую величину нагрузки операционного усилителя I _доп.оу, целесообразно принимать I _ос по величине на порядок меньше, чем I _доп.оу: I _ос 0. 1 × I _{доп. оу}.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Чунихин А.А. Электрические аппараты. М.: -Эноргоатом- издат, 1968.

2. Александров А.К., Панчев П.Р. Магнитные проводимости, София: Техника, 1978.

3. Основы теории электрических аппаратов / Б.К. Буль, Г.В. Буткевич, А.Г. Годжелло и др.; Под ред. Г.В. Буткевич. М.: Высшая школа, 1970.

4. Никитенко А.Г., Пеккер И.И. Расчет электромагнитных механизмов на вычислительных машинах. М.; Энергоатомиздат, 1906.

5. Гордон А.В. Сливинская А.Г. Электромагниты постоянного тока. М.,I960.

6. Буткевич Г.В., Дегтярь В.Г., Сливинская А.Г. Задачник по электрическим аппаратам. М.: Высшая школа, 1987.

7. Коробков Ю.С., Флора В,Д, Электромеханические аппараты автоматики, М.: Энергоатомиздат, I991.

8. Сливинская А.Г., Электромагниты и постоянные машины. М.; 1972.

9. Гордон А.В., Сливинская А.Г. Электромагниты переменного тока. М.; 1968.

10. Любчик М.А. Оптимальное проектирование силовых элек­тромагнитных механизмов. М., 1974.

11. Софронов Ю.В. Расчет и проектирование электромагнитов переменного тока; Учебн. пособие. Чебоксары, 1980.

12. Рыбкин Л.И., Евгвнова М.Н. Магнитоуправяемые герметизированные контакты. М.: Связь, 1976.

13. Кобленц М.Г. Гермвтичные коммутирующие устройства на силовых герконах. М.: Энергоатомиэдат,1986.

14. Электрические и электронные аппараты: Учеб. для вузов / Под ред. Ю. К. Розанова. М.: Энергоатомиздат, 1998.

15. Чунихин, А. А. Электрические аппараты / А. А. Чунихин. М.: Энергия, 1985.

16. Кукеков, Г. А. Полупроводниковые электрические аппараты / Г. А. Кукеков, К. Н. Васерина, В. П. Лунин. Л.: Энергоатомиздат, 1991.

17. Электромеханические нейтральные реле: Метод. указания / Сост. С. И. Мурашкин, Н. Ф. Лазовский. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 1997.

18. Диоды и тиристоры в преобразовательных установках / М. Н. Абрамович, В. Е. Бабайлов, В. Е. Либер и др. М.: Энергоатомиздат, 1992.

19. Макарычев, Ю. М. Микропроцессоры в электрических аппаратах / Ю. М. Макарычев, С. Ю. Рытов, Т. П. Жидарева. М.: Изд-во МЭИ, 1999.

20. Лихачев, В. Л. Электротехника. Справочник: В 2 Т. Т. 2 Лихачев. М.: Салон - Пресс, 2003.

21. Электротехнический справочник: В 4 Т. Т. 4 / Под общей ред. В. Г. Герасимова. М.: Изд-во МЭИ, 2002.

22. Акимов, Е. Г. Выбор электрических аппаратов защиты для силовых полупроводниковых приборов: Учеб. пособие / Е. Г. Акимов, А. А. Чунихин. М.: Изд-во МЭИ, 1993.

23. Выбор электрических аппаратов для привода, электрического транспорта и электроснабжения промышленных предприятий: Учеб. пособие / Е. Г. Акимов, Ю. С. Коробков, А. В. Савельев и др. М.: Изд-во МЭИ, 1990.

24. Беляев, А. В. Выбор аппаратуры защиты и кабелей в сетях 0,4 кВ / А. В. Беляев. Л.: Энергоатомиздат,1988.

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение…………………………..………………………………3

Программа дисциплины………………………………………….4

 

Контрольное задание № 1. Расчет электромагнита постоянного тока.

4.1 Исходные данные…………………………..………………...7

4.2 Содержание работы………………………….………………8

4.3Указания к выполнению задания…..……………..................10

 

Контрольное задание № 2. Расчет электромагнита постоянного тока.

4.1 Исходные данные…………………………..………………...26

4.2 Содержание работы………………………….………………27

4.3Указания к выполнению задания…..……………..................27

 

Контрольное задание № 3. Расчет электромагнита постоянного тока.

4.1 Исходные данные…………………………..………………...36

4.2 Содержание работы………………………….………………36

4.3Указания к выполнению задания…..……………..................40

 

Контрольное задание № 4. Расчет и выбор предохранителей и автоматических выключателей

4.1 Исходные данные…………………………..………………....42

4.2 Содержание работы…………………………..……………….44

4.3Указания к выполнению задания…..…………………………44

 

Контрольное задание № 5. Расчет и выбор параметров магнитного усилителя с самонасыщением

5.1. Исходные данные………………………………………..…..53

5.2. Содержание работы…………………………………….…...53

5.3. Указания к выполнению задания…………………………..55

 

Контрольное задание № 6. Полупроводниковые переключающие реле

6.1. Исходные данные…………………………………………...67

6.2. Содержание работы………………………………...…….....68

6.3. Указания к выполнению задания…………………………..69

 

Библиографический список………………………………….…92