Релелі қорғаныспен автоматиканың элементтері және функционалды бөлшектері

Релелі қорғану мен автоматика құралдары бір-бірімен жалпы схемамен байланысқан және функционалды элементтерден тұрады. әрбір элементтің белгісі – алдыңғы элементтерден алынған кіріс сигналдарды түрлендіру және оларды келесі элементке беру. Әрбір құрылғыда элементтер функционалды бөлікке біріктіріледі. Түрлендіру тізбегі мен сигналдардың берілуіне сәйкес шартты түрде өлшеу, беруші, логикалық және орындаушы бөліктерді береді. Олардың ішіндегі кейбіреулері нақты құрылғыда болмауы да мүмкін.

Өлшеу бөлігі. Өлшеу бөлігінің элементтері электр жабдықтау жүйесінің кез-келген параметрін бақылайды. Мысалы, токтың, кернеу амплитудасын (абсолюттік мәнін), фазалардың жылжу бұрышымен бірге олардың арасындағы жиіліктің мәнін. Электрлі қондырғылардың кернеуімен токтарының алғашқы өлшеу түрлендіргіштерінін (трансформаторларынан) алынған қөосымша кернеулермен токтардың көрсетілген параметрлері ақпараттық параметрлері болып табылады. Өлшеу трансфрматорларының қосымша кернеулері мен токтары олардың әсер ету шамалары бар автоматты құрылғыларының негізгі кірістік электрлік сигналдары болып табылады. МЕСТ 16022—83-не сәйкес әсер ету шамасы болып бір өзі немесе басқа жлектрлік шамалармен бірігіп қажетті жұмыс істеуіне жету үшін берілген шарттарда электрлік релеге қосылуы қажет электрлік шаманы айтамыз. Бірқатар жағдайларда электрлі емес шамаларда қолданылады, олар сәйкес өлшеу элементтерімен (бергіштер) құрылғының электрлік кіріс сигналына түрленеді.

Сигналдар аналогты (жеке алғанда, үздіксіз) және дискреттік (жеке алғанда, сандық) болып ажыратылады. Аналогтык сигналдардың анықтаушы белгісі – ақпараттық параметрдің мүмкінді мәнінің шексіз көп. Аналогтын үздіксіз сигнал ақпараттық параметрдің уақыт бойынша үздіксіз өзгерісімен сипатталады. Дискретті сигалдын белгісі – ақпараттық параметрдің мүмкінді мәнінің шектелген саны, көбнесе тек екі мәндері. Дискреттік сандық сигнал (сан-импулстік сингал) немесе екілік есептеу жүйесіндегі импульстер саның береді.

Негізгі кірістік электрлі сигналдар аналогты болып табылады. Олар релелі қорғаныс пен автоматиканың өлшеу бөлігінің кірісіне келіп түседі. Өлшеуші бөлік бірнеше үздіксіз немесе релелі әрекеттегі өлшеуші органдардан құралуы мүмкін.

Үздіксіз әрекеттегі өлшеуші органының сипаттамасы үздіксіз өткізуші (У шығыс сигналдың Х кірісіне тәуелділігі), ал релелі әрекеттегі – релелі өткізу сипатта. Релелі өлшеуші орган аналогтык сигналды ақпараттық параметрдің екі мәніндегі дискреттіге түрлендіреді. Релелі әрекеттегі қарапайым өлшеуші органдар – токтың, кернеудің, қуаттың, кедергінің өлшеуші релесі.

Электрлік реле; МЕСТ 16022—83-ке сәйкес, электр әсер ету шамаларының берілген мәндері кезіндегі шығыс тізбектерінде секіріс түріндегі өзгерістерді тудыруға арналған аппарат деп аталады. Бұл кезде, реле жұмыс істейтін болып саналады, яғни берілген функцияларды орындайды деп санайды. Оларды максималды және минималды өлшеу реле болып ажыратылады. Максиамлды реле әсер ету шамасының мәндерінде үлкен берілген мәнді, минималды - әсет ету шамасының мәндерінде кіші берілген мәндерді тоздырады. Қорғаныс релесіне қосылу тәсіліне байланысты реле алғашқы мен қосымшаларға бөлінеді.

Алғашқы реле тікелей негізгі электрлік тізбекке қосылады, ал қосымшасы – алғашқы өлшеу түрлендіргіштері арқылы. Қоғаныстын объектінің коммутациялық аппаратына (мысалы, ажыратқыш) әсер ету тәсіліне байланысты реле тура және жанама әрекеттегі болып бөлінеді. Тіке әрекеттегі релеге қозғалу жүйесі коммутациялық аппараттың өшіріп қою құрылғысы мен механикалық түрде байланысқан. Жанама әрекеттегі реле ажыратқышы өшірудің электромагнит тізбегін орындаушы элемент арқылы басқарады.

Релелі қорғаныс пен автоматиканың құрылысы өлшеуші орган шығысындағы сигнал, егер кіріс сигналдар кейбір шарттарды қанағаттандыратын болса, мысалы нақты мәндегі ток амплитудасына жеткен кездегі жағдайда ғана пайда болады. Осыдан шығатыны, өлшеуші орган сигналды салыстырады. Электрлік шамаларды салыстырудың екі негізгі принципін ажыратады: амплитуда және фаза бойынша.

Әсер ету шамасының санына байланысты бір- екі оданда көп электрлі шамалары бар өлшеу органдарына бөледі. Негізінде бір-екі электрлік шамасы бар өлшеу органдары қолданылады.

Салыстырманы жүргізу үшін кем дегенде екі шамасы болу қажет. Бір әсер ету шамасы бар өлшеу органында екіншісі ретінде қандай да бір тұрақты шама қолданылуы мүмкін. Сонда, мысалы, электромеханикалық реледе – серіппенің механикалық моменті, жартылай өткізгіштік реледе – бұл тұрақтандырылған кернеу. Бұл кезде салыстыру операциялары әсер ету шамасын тұрақтыға біртекті шамаға түрлендіру операциясы бұрын болады.

Салыстыруды басқа тәсілмен жүргізуге болады. Ол үшын әсір етуші шама U(I) екі салыстырылатын U1(I1) және U2(I2)- ге, функцияларымен әртүрлі және олардың графиктері сигналдың өлшеуші орган шығысында пайда болудың шекті шарты немесе әрекет ету аймасының шекарасы болып табылатын қандайда бір Urp(Irp) мәнінде қиылысатындай болып түрленеді (сур. 2, а). Егер сигналдың өлшеуші орган шығысында пайда болу үшін, U1(I1)>U2(I2) болуы қажет болса, онда оның әрекет ету аймағы шекара нүктесінің оң жағында орналасады. Ол U(I) осімен үйлесетін сәуле болып табылады. Үздіксіз әрекеттегі өлшеуші органның шығысындағы сигал, мысалы кернеудің тұрақты U0 құраушысының U1(I1)-U2(I2) айырымымен пропорцияналды өзгеретін түрдегі аналогтық (сур. 2, б). Релелі әрекеттегі өлшеуші орган шығысындағы U0 min -нен Uomax –ға дейінгі кіріс түріндегі кернеу түріндегі, жеке жағдайда U0min=0. Дискретті сигналдың пайда болуы релелі әрекеттегі өлшеуші органның жұмыс істегенін білдіреді.

Екі электрлік шамалары бар өлшеуші органда не әсер ету шамалары (U және I), не оларға сызықты түрде тәуелді шамалар, мысалы салыстырылады. Жалпы жағдайда k1 —k4 коэффициенттері комплекстік болып табылады. Олар U және I-ге тәуелсіз. Талдама үшін, өлшеуші органдардың әрекеті бір-бірімен келесі тәуелділіктермен байланысқан Z=U/I немесе W=A/B комплекстік айнымалар жазықтығын пайдаланады [8]:

Жазықтықтарда бір-біріне сәйкес әрекет ету аймағы немесе әрекет етпеу аймағы бар. А мен В шамаларын олардың абсолюттік мәндері бойынша салыстыратын өлшеу органы үшін шекара сызығы олардың арасындағы фазалардың кез-келген жылжу бұрышы кезіндегі W=1 теңдігімен анықталады және центр координата басында да, радиусы біргетең шеңбер болып табылады. W>1 болған кезде әрекет ету аймағы шеңбарден тыс жазықтық болып табылады (сур. 7 а). Абсолюттік мәні бойынша айнымалы да және тұрақты ток шамасын салыстыруға болады. Фаза бойынша тек айнымалы ток шамаларын салыстыруға болады. Бұл кезде өлшеуші орган шығысында сигналдын пайда болу шарты болып табылады, өйткені А мен В векторлары арасындағы бұрыш өзінше олардың қатынасының аргументі болып табылады. Әшейінде орган аппаттық болғанда, шекара сызығы координата басымен өтетін түзу болып табылады (сур. В,7, б).

Логикалық бөлігі. Көп жағдайларда фукцияналды элементтін шығыс сигналы тек оның кіріс сигналына ғана тәуелді, ал кері тәуелділік болмайды. Бұл кезде егер, мысалы, элементтер бір-бірімен тікелей қосылған болса, онда құрылғының кез-келген жердегі У сигналы барлық аландағы элементтерге тәуелді, бірақ кейінгілеріне тәуелді емес (сур. В.7, а). Элементтердің әрекет ету бағыты стрелкамен көрсетілген. Көптеген құрылғыларды кейінгі элементтері алдынғыларына әсер көрсету тиіс.кірісінге кейінгі элементтерден сигнал беретін, ал сигналды шығысы алдынғығы қосылатын кері байланыс (СУР. В.8, б) көмегімен жүзеге асырылады, | — кері байланыстың коэффициенті. Оның таңбасына байлансты оң немесе кері байланыс туады.

Оң кері байланыс кезінде екінші элементтің кірісіндегі сигнал күшейеді де (X+X1), ал теріс болғанда - әлсізденуі (X-X1).

Құрылғының шығыс дискретті сигналы дискреттік кіріс сигналдарды құрылғының орнаушы бөлігінің кіріс сигналы болып табылатын дискреттік Х шығыстарға түрлендіретін оның логикалық бөлігік әдетте бірнеше логикалық элементтерден құралған, сондақтан дискретті сигналдың шығысында пайда болу жалпы жағдайда кіріс сигналдардың қатысуына байланысты. Мұндай негізгі әдістер үшеу, бұлар логикалық операциялар НЕМЕСЕ, ЖӘНЕ ЖОҚ (ИЛИ, И, НЕ). Бұл операцтиялардың шартты белгілеулері В.9-суретте берілген ИЛИ операциясы (сур. В.9,а) логикалық қосындысын береді Y=X1+X2-Х3+… (дизьюнкция)және егер Х сигналы ең болмағанда кірістердің біреуінде бар болғанда, сигнал шығысында пайда болатынын көресетеді. Бұл элементтерді параллель қосқан кезде жүзеге асады. Сур. В9 операциясы. Шартты белгілену И (ЖӘНЕ) (сур. В.9,б) өзінше ИЛИ, И логикалық операцияларыдың логикалық көбейтіндісін (коньюнкция) береді. Y=X1*X2*X3 сигнал барлық кірістерде бар болса, У сигнал шығысында бар. Бұл элементтердің тізбектеп қосылуына сәйкес келеді. НЕ (ЖОҚ) операциялары (сур. В.9,в) логикалық теріс шығындарды (инверсия) береді. Y=X және Х сигалы шығысында, тек Х сигналы кірісінде болмаған кезде ғана пайда болады. Егер схеманың логикалық бөлігі электромеханикалық релелермен орындалған болса, онда қарастырылған логикалық операцияларды В.9,в-суретте көретілгендей олардың байланыстарын қосу жолымен жүзеге асыруға болады. Жалпы жағдайда құрылғының логикалық бөлігі аса күрделі болуы мүмкін. Оны математикалық логиканы пайдаланбай тиімді түрде құру мүмкін емес [9].

Орындаушы бөлігі. Релелі әрекеттегі және телебасқару автоматика құрылғыларының реелелі қорғанысының шығыс әсерлері әдетте синронды генератордың, трансформаторлардың, электр беріліс желілерінің және басқа электрлі қондырғылардың ажыратқыштарын өшіру мен қосуға деген дискретті әсері болып табылады. Олар күшті электромеханикалық релеге қатысты және ажратқыш желілерін өшіру мен қосу электромагниттерін қосатын контакторлар түріндегі орындалушы сәйкес элементтермен құралады. Үздіксіз әрекеттегі автоматика құрылғыларының орындаушы элементтері күшті тиристорлы немесе магниттік күшейткіштерді береді, олардың шығыс токтарын өзгертеді, мысалы, синхронды генератордың әсер ету тогы. Реле қорғаныстын, автоматиканың, әсіресі телеөлшеу мен телесигналдандырудың орындаушы элементтері ақпараттарды ЭЕМ-ге енгізу мен кезекші қызметкерге қажетті ақпараттарды бейнелеу үшін де қызмет етеді. Оларға, мысалы, жарық пен дыбыс синалдандыру құрылғылары, өлшеу аспаптары және басқалары жатады.

Беруші бөлігі. Телемеханика жүйелерінде, ал кейде релелі қорғаныс пен автоматикада сигналдарды біршама едәуір қашықтыққа беру қажеттілігі пайда болады. Ол үшін құрылғының беруші бөлігі қызмет етеді, оның негізгі элементтерінің бірі байланыс арнасы болып табылады.

Негізгі әдебиет 8 (16-21)

Бақылау сұрақтары:

1. Релелі қорғаныс құрылғысы қандай элементтерден тұрады?

2. Релелі қорғанудың өлшеуші бөліктеріне қандай талаптар ұсынылады?

3. Релелі қорғаныстын логикалық бөлігі қандай элементтерден құрылғын?

4. Релелі қорғаныстын өлшегіш бөлігі қандай элементтерден құрылғын?

5.Релелі қорғаныстың тұйықталған және тұйықталмаған жүйелердің айырмвшылықтары қандай?