Здесь мы рассмотрим только те из них, которые обеспечивают гальваническую развязку от цепей управления.

Исполнительные узлы схем

В домашних условиях исполнительными устройствами являются разнообразные потребители энергии: осветительные лампы, нагреватели, электромоторы, электромагниты, звуковые сигнализаторы и многие другие. Чаще всего они питаются от сети 220 В (50 Гц) и для их включения могут применяться хорошо известные схемотехнические варианты, уже описанные в книгах [1, 2 и др.], Здесь мы рассмотрим только те из них, которые обеспечивают гальваническую развязку от цепей управления. Такая развязка необходима не только в целях электробезопасности при эксплуатации устройства, но часто еще обеспечивает удобство согласования отдельных узлов схемы. Для управления любым устройством, которое питается непосредственно от сети, можно воспользоваться схемами на следующих элементах:

1) электромагнитных реле — это самый древний, простой и универсальный способ, к тому же довольно дешевый. Последнее обстоятельство способствует широкому применению реле не только в бытовой, но и в промышленной аппаратуре. Для управления реле требуется от источника постоянный ток от 10 мА (у герконовых), до 300 мА (у силовых электромагнитных).

У реле есть множество недостатков: относительно большое время срабатывания (5...100 мс); дребезг контактов при переключении; искрение контактов на больших коммутируемых токах, из-за чего они подгорают и выходят из строя (небольшой ресурс); создают шум при переключении и ряд других, менее важных. В современной радиоаппаратуре, по возможности, стараются обходиться без них и применяют только электронные коммутаторы;

2) импульсных трансформаторах — для передачи управляющих сигналов на силовые ключи. Самые простые из таких схем показаны на рис. 1.2 (элементы, отмеченные звездочкой  иногда не используются). К сожалению, трансформаторы трудоемки в изготовлении и имеют большие габариты;

3) элементарных оптопарах (транзисторные, тиристорные и симисторные) для управления силовыми тиристорами или сими-сторами, как это показано на рис. 1,3, а—д. В качестве нагрузки везде показана лампа EL1, хотя вместо нее может быть включена обмотка нагревателя, электромотора или трансформатора. Благодаря малому току управления (5...15 мА — ток может быть импульсным), высокой надежности и небольшой цене эти схемы очень широко применяются в радиоаппаратуре;

Для ускорения переключения силового ключа иногда применяют RC-цепочку, показанную на схемах пунктиром, но даже без нее быстродействие у таких электронных коммутаторов значительно выше, чем у реле (составляет около 0,5 мс). При срабатывании они не искрят, не создают акустического шума и стойко выдерживают кратковременные стократные перегрузки по току, которые часто возникают при коммутации реактивной нагрузки (электромоторов, трансформаторов).

Некоторые оптопары имеют внутри «нуль-орган» — специальную схему, которая обеспечивает срабатывание коммутатора только сразу после момента перехода сетевого напряжения через ноль (см. справочный раздел), что уменьшает коммутационные помехи.

4)  силовых оптотиристорах и симметричных оптотриаках (называемых еще оптосимисторами). В них оптопара установлена внутри корпуса силового элемента. Эти компоненты обладают теми же достоинствами, что и обычные тиристоры и симисторы — их можно использовать для коммутации любой нагрузки, на переменном токе, рис. 1,4, но таким узлам для работы требуется от схемы управления большего тока {до 100...150 мА — ток может быть импульсным);

5)  твердотельных реле — их изготавливают на основе мощных полевых транзисторов или симисторов. По своим возможностям приближаются к обычным реле (специально предназначены для их замены, с чем и связано распространение такого названия), только они гораздо надежнее и меньше по габаритам, обладают большим быстродействием, чем все виды других электронных коммутаторов, и требуют небольшого тока управления (1 ...25 мА). Большинство таких компонентов могут работать не только на переменном токе, но и на постоянном.

Источник: Радиолюбителям. Полезные схемы.

 Книга 6.

-

Исполнительные узлы схем

Радиолюбителям. Полезные схемы.
 Книга 6.
Рис. 1.2. Схемы с трансформаторной развязкой управляющих сигналов от силовой 
цепи: а — для тиристоров, б — для симисторов

Рис. 1.3. Схемы на основе оптопар для управления сетевой нагрузкой

Рис. 1.4. Схемы коммутаторов нагрузки на основе оптотиристоров -а и оптосимисторов -б

На рынке представлен большой ассортимент твердотельных реле отечественного и импортного производства с разной внутренней структурой, рассчитанных на разные токи. На рис. 1.5 показана упрощенная внутренняя структура и пример схемы включения нагрузки на переменном и постоянном токе только для некоторых из них.

Рис. 1.5. Схемы коммутаторов на основе твердотельного оптоэлектронного реле:
а — для переменного тока; б — для постоянного тока

Многие из приведенных вариантов вы встретите далее в конструкциях этой книги. Что лучше использовать в схеме в качестве коммутатора — зависит от требуемого быстродействия системы. При медленных процессах во многих случаях подойдут электромеханические реле. Если нужна большая скорость, а габариты большой роли не играют — используют трансформаторы. Там, где необходимо не только быстродействие, но и повышенная надежность, применяют оптоэлектронные коммутаторы на соответствующий номинальный ток. Компоненты оптоэлектроники достаточно подробно описаны в справочном разделе книги, и, воспользовавшись этой информацией, вы легко найдете подходящий.

Исполнительные узлы схем

Рис. 1.5. Схемы коммутаторов на основе твердотельного оптоэлектронного реле:

а — для переменного тока; б — для постоянного тока

Рис. 1.4. Схемы коммутаторов нагрузки на основе оптотиристоров -а и оптосимисторов -б

Рис. 1.3. Схемы на основе оптопар для управления сетевой нагрузкой

Рис. 1.2. Схемы с трансформаторной развязкой управляющих сигналов от силовой

цепи: а — для тиристоров, б — для симисторов

Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика