СОСТАВЛЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ

СОСТАВЛЕНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ. На входе электронного реле ставится шунт, с которого снимается напряжение, так как во входной цепи протекают большие токи выбираем шунт, с маленьким сопротивлением. Далее ставятся два одновибратора которые срабатывают на различные величины входных импульсов.

Один одновибратор срабатывает тогда, когда ток во входной цепи становится равным напряжению срабатывания реле, то есть при 100 А и следовательно его напряжение срабатывания будет равно 15 мВ. Второй же одновибратор срабатывает в тот момент когда ток во входной цепи достигает значения 150 А, и следовательно его напряжение срабатывания равно 22,5 мВ. Далее в схему ставится вычитающее устройство, которое представляет собой операционный усилитель на не инвертирующий вход которого подключается первый одновибратор, а на инвертирующий вход подключается второй одновибратор.

Если входной ток достиг значения срабатывания то не инвертирующем входе операционного усилителя появляется сигнал, который далее поступает на оптопару и потом на электронный ключ, задачу которого выполняет выходной транзистор.

Далее если ток входной цепи увеличился до значения параметра отпускания, то сработает второй одновибратор подающий сигнал на инвертирующий вход операционоого усилителя. Поскольку на выходе одновибраторов сигнал имеет одинаковую величину, то на выходе операционного усилителя сигнала не будет, а следовательно на оптопару сигнал тоже не поступает и электронный ключ заперт. Структурная схема электронного реле изображена на рис. 1. Также в данной оптопара выполняет роль гальванической развязки. При отсутствии входного сигнала выходной транзистор заперт, следовательно, контакты разомкнуты.

Структурная схема электронного реле. 3. РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ Шунт Rs выбирали исходя из того, что падение напряжения на нем не должно быть слишком большим для входного транзистора одовибратора. Для одновибраторов применили готовое схемотехническое решение, номиналы элементов которых рассчитываются для значений параметров срабатывания и отпускания реле. Операционный усилитель выбирали из справочника по его выходному току. В данной схеме применена транзисторная оптопара выходной ток, которой не должен быть меньше базового тока выходного транзистора в режиме насыщения.

На рис. 3.1. приведена полученная в результате анализа электрическая схема реле. Электрическая схема реле тока. 4. РАСЧЕТ НОМИНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ Выходной транзистор схемы выбрали из условий, максимальный коллекторный ток не должен быть меньше максимального коммутируемого тока и напряжение насыщения коллектор-эмиттер должно быть как можно меньше иначе будут выделяться значительные тепловые потери, что привело бы к необходимости радиатора.

Согласно вышеописанным условиям по справочнику выбрали транзистор КТ808А, его коллекторный ток постоянный Iк – 10 А, а коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером приняли равным h21Э = 55. Резистор R6 является термокомпенсирующим, диапазон его значений от 0,1 до 1МОм, R6 = 0,5 МОм. Далее по формуле 4.1. рассчитали ток базы выходного транзистора для того чтобы выбрать оптопару.

IБ = Iк / h21Э = 10 / 55 = 0,18 А; (4.1.) По найденному значению базового тока в справочнике выбрали оптопару. Этому значению удовлетворяла транзисторная оптопара АОТ110А, её максимальный выходной ток равен Iвых = 200 мА. Так как сопротивление R6 велико, то ток через резистор R9 будет больше тока через R6, следовательно сопротивление R9 определили по формуле 4.2.: R9 = UБЭнасVT3 / (Iвых - IБ) = 1,4103/ (20-18) = 700 Ом; (4.2.) где UБЭнасVT3 – справочный параметр, В; Iвых – выходной ток оптопары - справочный параметр, мА; IБ – ток базы VT3 – справочный параметр, мА; R9 выбираем из номинального ряда R9 = 680 Ом. Также из справочника взяли данные по входному току Iвх = 20 мА. По входному току оптопары, который является выходным для операционного усилителя выбрали операционный усилитель К140УД9. Выходной ток данного операционного усилителя равен IвыхОУ = 22 мА. Сопротивление резистора R1 определили по формуле 4.3.: R1 = (Еп – Uвх) / IвыхОУ = (15 – 2)  103 / 22 = 590 Ом; (4.3.) где Еп – напряжение питания - 15 В; Uвх – входное напряжение оптопары – справочный параметр, В; IвыхОУ – выходной ток операционного усилителя – справочный параметр, мА; Для расчета одновибраторов выбрали по справочнику транзистор выходной ток которого незначительно превосходит входной ток операционного усилителя.

Выбрали транзистор КТ333А. Из условия Iк2 < Iкmax = 20 мА определили коллекторные токи транзисторов VT4 и VT5, получили Iк2 = 10 мА. Исходя из обеспечения режима насыщения приняли Iб2 = 0,2 мА. Рассчитали суммарное сопротивление по формуле 4.4.: Rк2 + RЭ = (Еп - UКЭнас) / IR2 = (15-0,2) / 10&#61655; 10-3 = 1480 Ом; (4.4.) Из условия Rк2 > RЭ выбрали значения резисторов согласно номинальному ряду Rк2 = 1,2 кОм, RЭ = 300 Ом. Согласно вышеописанному расчету получили сопротивления: R13= R15 = 1,2 кОм и R5 = 300 Ом. Задавшись током делителя Iд = 1 мА по формуле 4.5. рассчитали суммарное сопротивление резисторов R2 и R3: R2 + R3 = Uп / Iд = 15 / 10-3 = 15 к Ом; (4.5.) При закрытом транзисторе VT1 (VT2 – для второго одновибратора): Выбрали R3 = R8 = 1 кОм; Тогда R2 рассчитали по формуле 4.6.: (R3+R2) - R3 = 15 – 1 = 14 кОм; (4.6.) Получили: R2 = R7 = 14 кОм; Сопротивление R1 определили по формуле 4.7.: Получили R10 = R14 = 56 кОм; Емкости конденсаторов С1 и С2 выбирали исходя из того, чтобы время восстановления одновибратора было малым.

Приняли С1=С2= 0,01 пкФ. Сопротивление резисторов R4 = R11 = 3,75 кОм. Для одновибратора срабатывающего при входном токе в 150 А сопротивление эмиттера R11 приняли равным 480 Ом.