содержание      ..     4      5      6      7     ..

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ  НА ЧЕРТЕЖАХ - часть 2

СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕМ СИЛОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Для управления электрооборудованием силовых электрических цепей используют разнообразные устройства дистанционного управления, защиты, телемеханики и автоматики, воздействующих на коммутационные аппараты его включения и отключения или на регулирующие органы. Рассмотрим схемы управления электродвигателями и высоковольтным выключателем.
 

 Схемы управления электродвигателями. Принципиальная схема нереверсивного управления асинхронным электродвигателем, выполненная .совмещенным и разнесенным способами, показана на рис. 46, а — в.
 

Все элементы управления — кнопки S1 и S2, контакты электро-тепловых реле К.К1 и КК2, катушка магнитного пускателя К.М — образуют одну цепь, включенную между фазами Си А той же электрической сети, к которой подключен управляемый электродвигателе М.

Для включения электродвигателя М нажимают на кнопку S2, замыкающую цепь катушки магнитного пускателя КМ, который включается и замыкает свои силовые контакты и вспомогательный контакт, шунтирующий кнопку S2. Этим обеспечивается удержание магнитного пускателя во включенном положении после отпускания кнопки S2. 8

Для отключения электродвигателя М нажимают на кнопку S1, размыкающую цепь катушки магнитного пускателя КМ.

При перегрузке электродвигателя срабатывают электротепловые реле KK1

и КК2, размыкающие свои контакты в цепи управления; магнитный пускатель отключается и электродвигатель останавливается.

Реверсивное управление асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором, осуществляемое контакторами КМ1 и

КМ2 реверсивного магнитного пускателя, показано на рис. 47, а, б.

Цепи 1 управления и цепи 2—4 сигнальных ламп HLR1, HLR2 и HLG питаются от той же сети, что и электродвигатель М. В цепи I общими для участков катушки KM1 первого контактора и катушки КМ2 второго контактора являются кнопка отключения SBT и контакт электротеплового реле КК.

В исходном положении горит сигнальная лампа HLG, указывая на отключенное состояние обоих контакторов (ее цепь замкнута через их размыкающие контакты КМ 1:3 и КМ2 : 3) и электродвигателя М.

Для включения электродвигателя М с вращением в одну сторону нажимают кнопку SBC1, и ее контакт SBC1: 1 в цепи катушки контактора КМ1 замыкается, а к6н-такт SBC1: 2 в цепи катушки контактора КМ2 размыкается. При этом замыкается цепь включения контактора КМ 1, который срабатывает, включая электродвигатель М. При срабатывании контактора КМ I замыкается его вспомогательный контакт КМ1:1, шунтируя контакт SBC 1:1 кнопки включения SBC 1, в результате чего при отпускании этой кнопки контактор КМ 1 и электродвигатель М остаются во включенном состоянии.

Для включения электродвигателя М с вращением в другую сторону нажимают кнопку SBC2, и ее

контакт SBC2: 1 в цепи катушки контактора КМ2 замыкается, а контакт SBC2: 2 в цепи катушки контактора КМ1 размыкается. Контактор КМ2 при этом срабатывает, электродвигатель включается и начинает вращаться, но в другую сторону, поскольку чередование фаз, подводимых к его обмотке, изменяется: к выводам С1, С2 и С3 подводятся соответственно фазы А, Си В электрической сети (в первом случае подводились фазы А, В и С).

Для отключения электродвигателя нажимают кнопку SBT, разрывая тем самым цепь 1, в которую включены обмотки обоих контакторов.

При перегрузке электродвигатель отключается электро-тепловым реле КК. контакт которого входит в цепь 1.

При срабатывании контактора КМ1 его вспомогательный контакт KM1:2 замыкается, а KM1:3 размыкается, лампа HLG, сигнализирующая об отключенном состоянии электродвигателя М, гаснет, а лампа HLR1 загорается, указывая, что от включен и вращается, например, «вперед». При срабатывании контактора КМ2 его вспомогательный контакт КМ2 : 2 замыкается, а КМ2:3 размыкается, лампа HLG гаснет, а лампа HLG2 загорается, указывая, что он включен и вращается в обратном направлении («назад»).

Введение в цепь включения контактора КМ1- размыкающего контакта SBC2: 2 кнопки включения контактора КМ2 и его вспомогательного контакта КМ2:4, а в цепь включения контактора КМ2 размыкающего контакта SBC 1:2 кнопки включения контактора КМ 1 и его вспомогательного контакта КМ1: 4 обеспечивает электрическую блокировку. Такая блокировка предотвращает одновременное включение обоих контакторов или включение одного из них

при включенном состоянии другого, что может привести к короткому замыканию между фазами В и С электрической сети.

Управление асинхронным электродвигателем с фазным ротором показано на рис. 48, а, б.

В силовые цепи (рис. 48, а) входят выключатель S, предохранители F, силовые контакты магнитного пускателя КМ 1, через которые питание н подается к обмотке статора, а также воспринимающая часть электротеплового реле КК. К ротору электродвигателя подключены резисторы R.

Цепи управления (рис. 48, б), в которые входят кнопки SB1 и SB2, контакт электротеплового реле КК. катушки магнитного пускателя КМ1, контакторов КМ2 — КМ4 и реле времени КТ1 — КТ3, питаются от той же электросети, что и силовые, и подключены к фазе А и нулевому проводу N. Следует иметь в виду, что все реле времени срабатывают без выдержки времени, а возвращаются с выдержкой. Для удобства чтения схемы на ней даны номера цепей управления. В схемах вторичных цепей (управления, сигнализации, защиты и др.) вместо номеров часто указывают их функциональное назначение. Так, в рассматриваемой схеме вместо номера 1 можно написать цепь управления магнитным пускателем КМ1, вместо номера 2 — цепь катушки реле времени КТ 1 и т. д.
 

 В исходном состоянии (до включения выключателя S)

питание к цепям управления не поступает, поэтому магнитный пускатель КМ 1 и реле времени КТ1 — КТ3 отключены. После включения выключателя S подводится питание к цепям управления. При этом по замкнутой контактом КМ!: 2 магнитного пускателя КМ1 цепи 2 будет проходить ток через катушку реле времени КТ1, которое сработает, замкнув контакт КТ!:1 и разомкнув контакт КТ 1: 2 соответственно в цепях 3 и 5.

После срабатывания реле времени КТ/ окажется замкнутой цепь катушки реле времени КТ2, которое сработает, замкнув контакт КТ2 :1 и разомкнув контакт КТ2 :2 соответственно в цепях 4 и 6. После срабатывания реле времени КТ2 окажется замкнутой цепь катушки реле времени КТ3, которое сработает и разомкнет свой контакт КТ3 : 1 в цепи 7.

Таким образом, после включения выключателя цепи управления перейдут в состояние готовности к пуску электродвигателя М: реле времени КТ1 — КТ3 будут включены, их контакты КТ! : 1, КТ2 : 1 — замкнуты, а КТ1:2, КТ2:2 и КТ3:1 — разомкнуты.

Для пуска электродвигателя М нажимают кнопку SB2, замыкающую цепь 1 магнитного пускателя КМ1, который включается, замыкая свои силовые контакты, подводящие питание к двигателю, а также вспомогательный контакт КМ 1: 1, шунтирующий контакт кнопки SB2, и КМ1:3, подготавливающий цепи 5—7. Одновременно размыкается контакт KM1: 2 в цепи 2, и дальнейший процесс увеличения частоты вращения электродвигателя до нормальной происходит автоматически.

Реле времени КТ1 вследствие размыкания цепи его катушки контактом КМ1: 2 магнитного пускателя КМ1 через заданное время возвращается в исходное положение, замкнув контакт КТ 1: 2 и разомкнув контакт КТ1 : 1 соответственно в цепях 5 и 3. Так как цепь 5 катушки контактора КМ2 оказывается замкнутой, контактор срабатывает, замыкая свои силовые контакты и частично уменьшая сопротивление резисторов в цепи ротора электродвигателя М, который начнет вращаться с большей частотой.

Размыкание контакта КТ1: 1 в цепи 3 катушки реле времени КТ2 приводит к тому, что реле через заданное время возвращается в исходное положение, замкнув контакт КТ2 : 2 и разомкнув контакт КТ2: 1 соответственно в цепях 6 и 4. При этом срабатывает контактор КМ3, который замыкает свои силовые контакты, что приводит к дальнейшему уменьшению сопротивления резисторов в цепи ротора и увеличению частоты вращения электродвигателя М.

Размыкание контакта КТ2: I в цепи 4 катушки реле времени KT1 вызывает возврат этого реле в исходное положение через заданное время. При замыкании контакта КТ3: 1 реле срабатывает контактор КМ4, его силовые контакты замыкают обмотку ротора электродвигателя М и его частота вращения возрастает до нормальной. Контакт КM4: 1 контактора КМ4 размыкает цепи 5 и 6 контакторов КМ2 и КМ3, и они отключаются.

На этом пуск электродвигателя М заканчивается. Включенными оказываются только магнитный пускатель КМ1 и контактор КМ4.

Отключается электродвигатель при срабатывании электротеплового реле КК или нажатии кнопки SB1, вследствие чего размыкается цепь 1 катушки магнитного пускателя КМ 1, вспомогательные контакты КМ 1: 3 которого разрывают цепь катушки контактора КМ4, и он отключается, а вся схема приходит в состояние, предшествующее пуску электродвигателя М.

 Схемы управления высоковольтными выключателями. Принципиальная схема дистанционного управления высоковольтным выключателем с электромагнитным приводом показана на рис. 49.

Эта схема обеспечивает также сигнализацию положения выключателя при нормальном режиме и аварийную сигнализацию при его автоматическом отключении релейной защитой. Включающий электромагнит УАС получает питание от шинок постоянного тока +ЕУ и —ЕУ, а отключающий электромагнит УАТ и контактор КМ включающего электромагнита питаются от шинок +ЕС и -ЕС постоянного тока. Переключатель S4 имеет шесть позиций: О (отключено), О1 (предварительно отключено), О2 (отключить), 8 (включено), 81 (предварительно включено) и В (включить).

На позициях О и О1 рукоятка переключателя находится в фиксированном горизонтальном положении, а на позициях В и В1, — в фиксированном вертикальном. В позицию О2 она переводится из горизонтального положения поворотом на 45° против часовой стрелки и. будучи отпущена. возвращается в горизонтальное положение. В позицию В она переводится из вертикального положения поворотом на 45° по часовой стрелке и, будучи отпущена, возвращается в вертикальное положение.

На схеме, приведенной на рис. 49, показаны только вспомогательные контакты Q: 1, Q: 2 и Q: 3 высоковольтного выключателя соответственно в цепях катушки контактора КМ, отключающего электромагнита УАТ и аварийной сигнализации.

Рис. 49. Принципиальная схема управления высоковольтным выключателем

В исходном положении выключатель Q (на рис. 49 не показан) отключен, его вспомогательные контакты Q : 1 и Q: 3 замкнуты, а Q: 2 разомкнут. Переключатель 5Л находится в позиции О, и его контакты 1—2 и 9—10 замкнуты. Цепь отключающего элекромагнита УАТ разомкнута вспомогательными контактами Q: 2 высоковольтного выключателя Q и контактами 11 —12 переключателя SA. При этом вспомогательный контакт УАТ: 1 замкнут, а УАТ : 2 разомкнут. Так как цепь катушки контактора КМ разомкнута контактами 5—6 переключателя SA, то контактор отключен и, следовательно, разомкнута цепь включающего электромагнита УАС привода выключателя Q.

При этом лампа НИ горит, так как через нее проходит ток по цепи: шинка +ЕС, предохранитель F1, контакт 1—2 переключателя SA, лампа НL1, резистор R1, контакт УАТ:1, контакт Q:1, катушка контактора КМ, предохранитель F2, шинка -ЕС, что сигнализирует о целости цепи включения и отключенном состоянии выключателя Q. При выборе ламп НL1 и HL2 необходимо учитывать, что их ток должен быть во много раз меньше токов срабатывания контактора КМ и электромагнита УАТ. Резистор R1 должен ограничивать ток, не допуская ложного срабатывания контактора КМ даже при коротком замыкании в патроне лампы HL1.

При включении выключателя Q сначала переводят переключатель S.4 в позицию В1 (предварительно включено), поворачивая его рукоятку на 90° по часовой стрелке. В результате этого его контакты I—2 и 9—10 разомкнутся, контакты 3—4 и 7—8 замкнутся, а лампа HLl через контакт 3—4 переключателя S.4 и предохранитель F4 подключится к шинке «мигания» ( + ) ЕР и начнет мигать (периодически загораться и гаснуть), что сигнализирует о несоответствии положения рукоятки переключателя SА положению выключателя Q (вертикальное расположение рукоятки переключателя SА указывает на включенное положение выключателя, в то время как он еще отключен).

Повернув рукоятку переключателя еще на 45°, переводят его в позицию В2 (включить). При этом замыкается контакт 5—6 цепи включения и срабатывает контактор КМ, замыкающий цепь включающего электромагнита УАС привода, выключатель Q включается и его вспомогательные контакты переключаются (Q: 1 и Q: 3 размыкаются, а Q: 2 замыкается). Лампа HL1 гаснет, а лампа HL2 загорается ровным светом (цепь: шинка +ЕС, предохранитель FI, контакт 7—8 переключателя SА, лампа HL2, резистор R2, вспомогательный контакт Q: 2 выключателя; отключающий электромагнит УАТ, предохранитель F2, шинка — ЕС), что сигнализирует о целости цепи отключения и включенном состоянии выключателя Q. Рукоятку переключателя после этого можно отпустить и она возвратится в вертикальное положение, а переключатель перейдет в позицию В (включено) и его контакты 3—4, 7—8 и 13—14 замкнутся.
Выключатель может быть отключен дистанционно с помощью переключателя или автоматически защитой.

ля дистанционного отключения выключателя сначала поворачивают рукоятку переключателя на 90° против часовой стрелки, переводя его в позицию О1 (предварительно отключено). При этом его контакты 3—4, 7—8 и 13—14 размыкаются, а 1—2 и 9-10 замыкаются, лампа HL2 через контакт 9—10 и предохранитель F4 подключается к шинке «мигания» (+)ЕР и начинает мигать, сигнализируя о несоответствии положения рукоятки положению выключателя Q (горизонтальное расположение рукоятки переключателя указывает на отключенное положение выключателя, когда он еще включен).

Повернув рукоятку переключателя еще на 45°, переводят его в позицию 02 (отключить). При этом замыкается контакт 11—12, а следовательно, и цепь отключающего электромагнита УАТ привода выключателя Q, который отключается, и его вспомогательные контакты Q: 1 и Q: 3 замыкаются, а Q: 2 размыкается, лампа HL2 гаснет, а HL1 загорается ровным светом.

При автоматическом отключении выключателя замыкается контакт 7—8 выходного реле KL защиты, замыкая цепь отключающего электромагнита УАТ. В результате этого выключатель отключается и его вспомогательные контакты переключаются (Q: 1 и Q: 3 замыкаются, а Q: 2 размыкается). Поскольку переключатель остается в позиции В (включено) и его контакты 3—4, 7—8 и 13—14 замкнуты, лампа HLl, получая питание от шинки «мигания» (+)ЕР через контакт 3—4. будет мигать. сигнализируя, что выключатель отключился аварийно. Лампа HL2 при этом погаснет, так как ее цепь разомкнется вспомогательным контактом Q: 2 выключателя. Кроме того, по цепи: шинка + ЕН, контакт 13—14 переключателя S4, контакт Q: 3 выключателя через шинку ЕНА будет подаваться питание на устройство аварийной звуковой сигнализации.

Таким образом, аварийное отключение выключателя будет обнаружено по световой сигнализации (миганию лампы HL1) и звуковому сигналу (обычно сирены).

Контакт УАТ: 1 отключающего  электромагнита УАТ в цепи включения и контакт  УАТ: 2, через который этот электромагнит может быть подключен к цепи включения, обеспечивают блокировку от многократного включения выключателя при коротком замыкании, если переключатель долго удерживается на позиции В2 (подавая тем самым команду на включение выключателя Q).

В этом случае после включения выключателя при коротком замыкании и последующем его автоматическом отключении защитой в момент срабатывания электромагнита отключения его контакт УАТ: 1 размыкается, разрывая цепь включения, а контакт УАТ: 2 замыкается. При этом ток проходит по цепи: шинка + ЕС, предохранитель F1, контакт 5—6 переключателя S4, контакт УАТ:2, отключающий электромагнит УАТ, предохранитель F2, шинка -ЕС. Только после того когда переключатель возвратится на позицию В1 или будет переведен на позицию О, питание отключающего электромагнита также прекратится, его сердечник отпадет и контакт УАТ : 1 замкнется, а контакт УАТ: 2 разомкнется.

Изучая схему, показанную на рис. 49, следует обратить внимание на то, что для обозначения электрического соединения проводников в местах их ответвлений от шинок и других проводников, а также для указания, какие контакты при каких позициях переключателя замыкаются, используют точку. Стрелки в обозначении переключателя показывают, что происходит самовозврат его рукоятки с позиций В2 и О2 соответственно на позиции В и О. Заводская нумерация выводов переключателя и реле KL на схеме позволяет не давать номеров контактов в позиционных обозначениях.

Рассмотрим более подробно схему дистанционного управления высоковольтным выключателем, которая была приведена на рис. 32.
Особенностью этой схемы является использование двухпозиционного peле KQQ фиксации последней команды на включение или отклонение выключателя Q, а также реле КСТ и КСС соответственно команд «Отключить» и «Включить», реле KQC и KQT соответственно положений выключателя «Включено» и «Отключено».

В исходном положении и выключатель Q (на рис. 32 не показан) отключен, его вспомогательные контакты Q: I, Q: 3, Q: 5 замкнуты, а Q: 2 и Q : 4 разомкнуты. Для подачи питания на цепи управления выключателем Q включают автоматические выключатели SF1 — SF3. При этом срабатывает реле KQT (цепь: шинка + ЕС, автоматический выключатель SF2, резистор R3, катушка реле KQT, контакт УАТ: 1, вспомогательный контакт Q: 3 выключателя, катушка контактора КМ, автоматический выключатель SF2, шинка — ЕС), его контакт 5—6 замыкается, а 1—2 размыкается. Лампа HLG будет гореть, так как по цепи: шинка +ЕС, автоматический выключатель SF2, контакт 6—8 реле KQQ, резистор RI, вспомогательный контакт Q: 1 выключателя, лампа НLG, автоматический выключатель SF2, шинка — ЕС будет проходить ток. Это указывает на отключенное состояние выключателя Q.

Для включения выключателя Q переключатель переводят в позицию В (включить). При этом замыкается контакт 1—4 переключателя SА, срабатывает реле команды включения КСС, контакты 1—2 и 3—4 которого размыкаются, а 7—8 и 9—10 замыкаются, и подается питание к катушке магнитного контактора по цепи: шинка + ЕС, автоматический выключатель SF2, контакт 7—8 реле КСС, контакт УАТ: 1 отключающего электромагнита, вспомогательный контакт Q : 3 выключателя Q, катушка магнитного контактора КМ, автоматический выключатель SF2 и шинка — ЕС.

В результате включается контактор КМ, подавая питание на включающий электромагнит УАС приводя выключателя Q, выключатель включается, его вспомогательные контакты Q: 1, Q: З и Q: 5 размыкаются, а Q: 2 и Q : 4 замыкаются и загорается лампа HLR, сигнализируя о включенном положении выключателя Q, а лампа HLG гаснет. Реле КСС своим контактом 9—10 замыкает цепь 11— 12 катушки реле KQQ, которое из одного устойчивого состояния переходит в другое устойчивое состояние, фиксируя тем самым последнюю команду (в данном случае на включение выключателя Q).

Контакты 2—4, 9—7, 10—8 и 13—14 реле KQQ замыкаются, а 5—7, 6—8, 11 —12 размыкаются. После прекращения воздействия на рукоятку переключатель возвращается в исходное положение (позиция Н).

Реле KQT отключается, и его контакт 5—6 размыкается, а 1—2 замыкается. Реле KQC срабатывает, так как его катушка питается током, проходящим по цепи: шинка + ЕС, автоматический выключатель SF2, резистор R4, катушка реле KQC, вспомогательный контакт Q: 4 выключателя Q, отключающий электромагнит УАТ, автоматический выключатель SF2, шинка — ЕС. Контакты 1—2 реле KQC размыкаются, а 5—6 замыкаются.

Для отключения выключателя Q переключатель переводят в позицию О (отключить). При этом замыкаются его контакты 7—8 и срабатывает реле команды отключения КСТ, контакты 1—2 которого размыкаются, а 7-8 и 9—10 замыкаются, и подается питание на отключающий электромагнит УАТ по цепи: шинка + ЕС, автоматический выключатель SF2, контакт 7—8 реле КСТ, вспомогательный контакт Q: 4 выключателя Q, отключающий электромагнит УАТ, автоматический выключатель SF2, шинка — ЕС. Выключатель Q отключается, его вспомогательные контакты Q: 1, Q : 3 и Q : 5 замыкаются, а Q : 2 и Q: 4 размыкаются, -и лампа HLG, загораясь, сигнализирует 'отключенное положение выключателя Q, а лампа HLR гаснет.

Реле КСТ контактом 9—10 замыкает цепь 13—14 катушки реле KQQ, которое возвращается в первое устойчивое состояние, фиксируя последнюю команду на отключение выключателя Q. Контакты 2—4, 9—7, 10—8 и 13—14 реле KQQ размыкаются, а 5—7, 6—8, 11—12 замыкаются. После прекращения воздействия на рукоятку переключатель возвращается в исходное положение (позиция Н). Реле KQC отключается и его контакты 5—6 размыкаются, а 1—2 Замыкаются. Реле KQT срабатывает и его контакты 1—2 размыкаются, а 5—6 замыкаются.

При аварийном отключении выключателя Q его вспомогательные контакты Q: 1, Q: 3  и Q : 5 замкнутся, а Q: 2 и Q: 4 разомкнутся, а реле KQQ будет находиться в положении, соответствующем последней команде на включение выключателя (его контакты 2—4, 9—7, 10—8 и 13—14 замкнуты, а 5—7, 6—8 и 11 —12 разомкнуты). Лампа HLR при этом погаснет, а лампа HLG подключится к шинке «мигания» (+) ЕР через контакт 10—8 реле KQQ и автоматический выключатель SF2 и будет периодически загораться и гаснуть (мигать), сигнализируя об аварийном отключении выключателя.

Кроме того, по цепи: шинка + ЕН, контакты 3—4 реле КСС, контакты 2—4 реле KQQ, резистор R6. вспомогательный контакт Q: 5 выключателя Q через шинку ЕНА будет подаваться питание на устройство аварийной звуковой сигнализации. Реле KQC отключится, его контакт 1—2 замкнется, а 5—6 разомкнется. Реле КОТ сработает, его контакт 1—2 разомкнется, а 5—6 замкнется.
Если соединить шинку EHD отключения «мигания» с шинкой

+ ЕН, нажав кнопку отключения «мигания:. (на рис. 32 не показана), питание будет подводиться к цепи 13—14 катушки реле KQQ через контакт 1—2 реле КСТ и контакт 5—6 реле KQT. Реле KQQ переключится в первое устойчивое состояние, соответствующее последней команде на отключение выключателя Q, а его контакты 2— 4, 9—7, 10—8 и 13—14 разомкнутся, а 5—7, 6—8 и 11—12 замкнутся. Лампа HLG через контакт 6—8 реле KQQ подключится к шинке + ЕС и будет гореть ровным светом, сигнализируя об отключенном состоянии выключателя Q, а цепь звуковой аварийной сигнализации отключится контактом 2—4 реле KQQ и звуковой сигнал прекратится.

Контроль целости оперативных цепей включения и отключения обеспечивается реле KQC и KQT. Если при отключенном выключателе нарушится цепь включения (цепь катушки контактора КМ), а при включенном — цепь отключения (цепь отключающего электромагнита УАТ), то в первом случае отключится реле KQT, а во втором — реле KQC. Так как в том и другом случаях оба реле оказываются отключенными, т. е. их контакты 1—2 замкнуты, срабатывает указательное реле КН2, которое своим контактом 3—5 замыкает цепь лампы HLW и она загорается, а контактом 4—6 через шинку ЕНР 1 подает питание на устройство звуковой предупреждающей сигнализации.

Блокировка от многократного включения выключателя при коротком замыкании с помощью контактов УАТ: 1 и УАТ: 2 отключающего электромагнита привода выключателя была описана при  рассмотрении схемы, показанной на рис. 49.

СХЕМЫ УСТРОЙСТВ С ЭЛЕКТРОННОЙ И МИКРОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРОЙ

В предыдущих параграфах были рассмотрены принципиальные схемы электротехнических устройств, элементную базу которых составляют преимущественно электромеханические аппараты: магнитные пускатели и контакторы, контактные реле, выключатели с электромагнитным приводом и др. На схемах, как правило, показывают только электрические части этих аппаратов, их контакты, обмотки и электрические связи между ними.

Элементной базой устройств с электронной и микроэлектронной аппаратурой являются электрорадиоэлементы: электровакуумные и полупроводниковые приборы, резисторы, конденсаторы и другие элементы с электрическими связями в виде проводного или печатного монтажа. Следствием развития элементной базы этих устройств явилось создание типовых унифицированных элементов, каждый из которых выполняет определенную функцию (источника питания, реле, преобразователя формы импульсов и др.). Такими унифицированными элементами являются, например, элементы серии «Логика Т» и замешивание ее элемента «Логика И». В дальнейшем в качестве элементной базы широко стали применяться интегральные микросхемы (ИМС).

Следует помнить, что и унифицированные элементы и ИМС являются неразборными и при выходе из строя заменяются новыми. На схемах они изображаются условными графическими обозначениями, определяющими их функцию.

Наиболее ярко выразились особенности схем вычислительной техники в связи с преимущественным применением в изделиях элементов с повышенным уровнем интеграции и включением в состав вычислительных устройств тысяч соединенных между собой элементов при сравнительно небольшом количестве их типов.

Принципиальная схема компенсационного стабилизатора напряжения с составным транзистором V1, V2 в качестве регулирующего элемента и ИМС D в качестве усилителя (тип 140УД1) приведена на рис. 50. Несмотря на то, что ИМС типа 140УД1 (рис. 50, б) состоит из девяти транзисторов, двенадцати резисторов

и диода, на принципиальной схеме стабилизатора напряжения ее условно графически обозначают в виде треугольника, определяющего функцию усилителя.

В приведенной схеме, как и в других подобных схемах электрон радиоэлектронных устройств, количество унифицированных элементов и микросхем невелико по сравнению с количеством простых элементов (резисторов, конденсаторов, диодов, транзисторов и т. п.). Поэтому чтение этих схем не вызывает особых трудностей,

тем более, что и количество простых элементов, несмотря на разнообразие их типов, ограничено.

Устройства вычислительной техники и особенно наиболее сложные из них, к которым относятся электронно-вычислительные машины (ЭВМ), как отмечалось выше, имеют множество элементов,. измеряемое тысячами при небольшом количестве их типов и, следовательно, множество электрических связей. К ним относятся логические элементы и триггеры, причем последние могут строиться на логических элементах, как это показано на рис. 51.

На рис. 51, а RS-триггер реализован на элементах ИЛИ — НЕ.

Т-триггер при подаче на вход С серии сигналов 1 будет поочередно переходить из состояния, при котором выходной сигнал будет сначала Q= 1, затем Q= 0, после Q= 1 и т. д. D-триггер будет переходить в состояние, при котором выходной сигнал Q = 1 только тогда, когда на входах D и С будут сигналы 1.

1К-триггер реализуется обычно по двухступенчатой схеме (рис. 51, г) на двух RS-триггерах и элементах И и НЕ. При С = 1 входная информация записывается в первый RS-триггер, при С= О информация с первого RS-триггера переписывается во второй RS-триггер, и на выходе образуется сигнал Q = 1.   1К-триггер работает по правилу RS-триггера и отличается от последнего тем, что комбинация сигналов I = 1 и К= 1 не является запретной. При этих сигналах 1К-триггер изменяет свое состояние на обратное.

На рис. 54, а приведена схема одноразрядного полусумматора, а на рис. 54, б —его условное обозначение. Слагаемые в виде электрических импульсов вводятся на входы Х и У полусумматора, имеющего два выхода: С — сумма и П — перенос в следующий разряд. Зная функции логических элементов, приведенных на схеме. нетрудно проследить порядок работы полусумматора. При кодах 0 на входах Х и У коды на выходах С и П также будут 0. Если на входе Х — 1, на входе У -0, то в сумме (на выходе С) будет 1, а в переносе (на выходе П) — 0. При кодах 1 на входах Х и У, на выходе С будет 0, а в переносе (на выходе П) — 1.

Схема последовательного сумматора (рис. 55, а) позволяет последовательно складывать многоразрядные числа. Эта схема состоит из двух одноразрядных полусумматоров и линии, задерживающей на один такт проходящие через нее импульсы. Действие схемы проследим на примерах сложения чисел 7/0111 и 14/1110 в двоичной системе. Числа в виде последовательности импульсов подаются на соответствующие входы SM1, начиная с младшего разряда.

В первый такт на вход Х SM1 поступает импульс 1, на входе Х SM1 импульс отсутствует — 0. При этом на выходе Y SM1 получаем импульс, поступающий на вход Х SM2, на выходе С которого появляется импульс 1.
 

Во втором такте импульсы есть на обоих входах полусумматора SM1, который выдает импульс на выходе П. Этот импульс проходит через- линию задержки и попадает на вход У SM2 только в третьем такте. Следовательно, во втором такте на обоих входах SM2 импульсы отсутствуют. На его выходе С импульса также не будет.
 

В третьем такте на оба входа SM1 снова поступают импульсы, дающие импульс на выходе Я первого сумматора, который попадет на вход SM2 лишь в четвертом такте. В то же время за счет импульса на входе У SM2, поступившего от второго такта, на выходе С SM2 в третьем такте образуется импульс.

 В четвертом такте суммарной SM1, на вход У которого подается импульс, выдаст импульс на выходе С. Этот импульс попадет на вход Х SM2, но от третьего такта через линию задержки импульс попадает и на вход У SM2. В результате на выходе С SM2 импульса не будет, а на выходе П будет.
 

Рис. 56. Схема блока процессора

Этот импульс в пятом такте, пройдя через линию задержки, окажется на входе Y SM- и на его выходе С появится импульс.

Условное графическое обозначение рассмотренного сумматора с линией задержки приведено на рис. 55, б. Даже из приведенных примеров нетрудно сделать вывод, что на основе элементной базы в виде отдельных полупроводниковых диодов, транзисторов, резисторов и других элементов невозможно представить приемлемые для практических целей вычислительные устройства из-за большого количества деталей, входящих в сборочные единицы. Например, для восьмиразрядных двоичных чисел дешифратор (см. рис. 53) должен иметь 2048 диодов.

Для построения современных вычислительных устройств с достаточным быстродействием, значительной информационной емкостью запоминающих устройств и небольшой потребляемой мощностью используется элементная база в виде ИМС, в том числе больших интегральных схем (БИС), являющихся основной элементной базой для построения как вычислительных машин общего назначения, так и специализированных систем управления.

Процессы преобразования информации в МП БИС и ее обмена с внешними устройствами должны быть согласованы во времени и синхронизированы импульсами тактового генератора (в блоке процессора он представлен БИС КР580ГФ24). Стабилизация частоты генерируемых импульсов достигается подключением к его входу кварцевого резонатора. Основной задачей, решаемой тактовым генератором, является формирование синхроимпульсов на входе МП БИС и других устройств, а также импульса начальной установки ЭВМ. Таким образом, тактовый генератор задает необходимые временные интервалы для обмена информацией с различными устройствами ЭВМ. Обмен информацией осуществляется с использованием трех магистралей блока процессора (адреса МА, данных МД и управления МУ).

Рассматривая схему блока процессора, видно, что в ней соблюдены общие правила выполнения принципиальных схем. Показаны все электрические элементы устройства для осуществления заданных процессов и электрические связи между ними. Все элементы изображены в виде условных графических обозначений, а также даны буквенно-цифровые обозначения функции элементов и их типов, меток выводов. Для упрощения схемы электрически несвязанные линии слиты в линии групповой связи, а при подходе к выводам элементов каждая линия изображается отдельно и имеет условный номер. Несложно проследить электрические связи между элементами. Понятны общие обозначения распространенных элементов: резисторов, конденсаторов, диода, кнопочного выключателя, пьезоэлектрического элемента и логических элементов ИЛИ. Однако значительно сложнее разобраться, как формируются, обрабатываются  и передаются сигналы в тактовом генераторе, регистрах, системном контроллере и тем более в микропроцессоре, без чего невозможно понять работу блока.

Поэтому кроме общих сведений об информатике и вычислительной технике необходимо знать назначение выводов этих элементов, временные диаграммы работы блока процессора и назначение управляющих сигналов.

При чтении схем следует помнить, что некоторые буквенные обозначения используются для отображения различных понятий: буквы Т — трансформатор, транзистор, триггер; В — преобразователь неэлектрических величин в электрические или, наоборот, шина, база; С — конденсатор, строб; F — разрядник, предохранитель, формирователь; М —двигатель, память; Р — измерительный прибор, процессор; R — резистор, установка в состояние «логический О»; S — коммутационное устройство, установка в состояние «логическая 1 »; Е — разрешение, эмиттер; D —. микросборка, диод, данные. Создается впечатление, что это может привести к неоднозначности чтения схем. Однако это не так.

Если буквенное обозначение является позиционным, его смысл однозначен и характеризуется не только местом расположения (не внутри графического обозначения, а рядом), но и самим графичеческим обозначением, к которому относится позиционное обозначение. В этом случае буквы Т, В, С, F, М, Р, R, D обозначают соответственно трансформатор, преобразователь неэлектрических величин в электрические, конденсатор, разрядник или предохранитель (смотря по условному графическому обозначению), двигатель, измерительный прибор, резистор, микросборку.

В схемах вычислительной техники такие совпадения имеются только в парах меток, одна из которых не несет логической информации и, следовательно, применяется только совместно с указателем нелогического вывода «*». Например, R — установка состояния «логический 0», но *R — вывод для подключения резистора; ТР — захват, но *ТР — набор трансформаторов; D — данные, но *D — набор диодов и т. п.

В заключение необходимо отметить некоторые особенности выполнения расчетных схем (при расчете токов короткого замыкания, распределения тока и напряжения в электрических сетях) и принципиальных схем, входящих в рабочие чертежи силового электрооборудования.

Например, при расчетах токов короткого замыкания составляют схемы замещения, в которых электрические линии, генераторы, трансформаторы, реакторы и другие элементы электроустановок представляют их параметрами (активными, реактивными, индуктивными, емкостными, полными сопротивлениями), изображаемыми на схеме графически в виде резистора, проставляют над ним (если это требуется) буквенные обозначения R, Х, XL, Хс или Z.

При составлении принципиальных схем силовой питающей сети и распределительной руководствуются следующими правилами: принципиальную схему выполняют в однолинейном изображении, при этом нулевой проводник не изображают отдельной линией; в трехфазных и четырехпроводных сетях изображение в обозначение фаз указывают только для одно- н двухфазных линий;

условные графические обозначения электроприемников, пусковых и защитных аппаратов, как правило, не изображают, а указывают над линией их буквенно-цифровые обозначения, типы и технические данные. Электроприемники, подключаемые непосредственно к питающей магистрали, показывают на принципиальных схемах питающей сети.

Вопросы

1. Что показывают на принципиальных схемах электроустановок?

2. Как выполняют принципиальные схемы разнесенным и совмещенным способами?

3. Как рекомендуется располагать элементы каждой цепи и сами цепи при выполнении принципиальных схем?

4. Где располагают позиционные обозначения и обозначения участков цепей иа принципиальных схемах?

5. Как распределяется электроэнергия электропроводкой в квартире?

6. Каковы особенности схем вычислительной техники?

7. Как работают четырехразрядный двоичный счетчик и дешифратор?

8. Что составляет элементную базу современных изделий вычислительной техники?

содержание      ..     4      5      6      7     ..