Такие усилители, именуемые значительно чаще электромашинными усилителями (ЭМУ), предназначены для совокупностей автоматизированного электропривода для управления работой двигателей постоянного тока, среди них и тяговых двигателей локомотивов. Конструктивно ЭМУ являются электрические автомобили, приводимые во вращение асинхронными двигателями либо двигателями внутреннего сгорания, и практически они являются генераторами постоянного тока.
Самым несложным ЭМУ есть генератор постоянного тока (ГПТ) с свободной обмоткой возбуждения (рис. 3.9, а). Входным параметром аналогичного усилителя есть ток управления (Iу) в обмотке возбуждения ОВ, (wу – количество витков данной обмотки), а выходной величиной ток в нагрузке, подключенной к якорю генератора, и протекающий под действием вырабатываемой генератором э.д.с. – Е. Коэффициент усиления для того чтобы усилителя низок и образовывает k ? 100, но его возможно расширить, в случае, если применять дополнительную обмотку возбуждения, подключенную параллельно якорю так, дабы её магнитный поток Фоспо направлениюсовпал с магнитным потоком Фу (рис 3.9, б).
Рис. 3.9. Генератор постоянного тока:
а – с свободной обмоткой возбуждения; б – с параллельной обмоткой возбуждения
Наряду с этим суммарный поток возрастает. Тут параллельная обмотка возбуждения делает функцию элемента хорошей обратной связи, за счет чего коэффициент усиления возрастает и может быть около k = 1000.
В большинстве же случаев в качестве аналогичных усилителей применяют особые ЭМУ с поперечным магнитным полем (рис 3.10), воображающие собой совокупность ГПТ с короткозамкнутым якорем и несколькими обмотками возбуждения.
Рис. 3.10. Электромашинный усилитель с поперечным магнитным полем
В конструкции для того чтобы генератора употребляются две пары щеток, расположенные перпендикулярно друг другу и наряду с этим одна пара щеток закорочена. Это ведет к появлению в цепи якоря большого тока замыкания Iк, что формирует поперечное магнитное поле Фппв генераторе большой величины. В следствии в якоре вырабатывается большая величина э.д.с. – Е, и выходной ток Iн, поступающий в нагрузку, существенно возрастает. Также, в цепи нагрузки и якоря включена особая компенсационная обмотка wк, величину магнитного потока Фк которой возможно изменять посредством параллельно подключенного реостата Rш. Эта обмотка предназначена для компенсации продольного магнитного потока Фпд, создаваемого в якоре громадным током нагрузки, и тем самым руководить внешней чёртом ЭМУ в зависимости от величины данной нагрузки, устанавливая в ней оптимальный ток. Коэффициент усиления таких ЭМУ может быть около значения k = 10000.
Увидим, что источником питания рассмотренных ЭМУ есть механическая энергия, приложенная к вращающемуся якорю (w).
Электрические усилители
Электрические усилители, применяющие в качестве источников питания электрическую энергию, подразделяются на магнитные и электронные усилители.
Принципдействиямагнитныхусилителей основан на трансформации магнитной проницаемости m ферромагнитного сердечника с катушкой от величины подмагничивающего (управляющего) тока Iу, проходящего по данной катушке (рис. 3.11, а). Это изменение разъясняется нелинейностью кривой намагничивания ферромагнитных материалов (рис. 3.11, б). Из графика (рис. 3.11, в) видно, что величина магнитной проницаемости, определяемая выражением 
, изменяется и зависит от параметра Н0, что создается в сердечнике током управления, проходящем по катушке.
Рис. 3.11. Ферромагнитный сердечник с катушкой: а – устройство; б – кривая намагничивания сердечника; в – зависимость ? и L от напряженности магнитного поля
В качестве сердечников для магнитных усилителей употребляются такие материалы, как особая трансформаторная сталь либо пермаллой, владеющие высоким значением величины магнитной проницаемости m..
Несложный дроссельный магнитный усилитель (МУ) конструктивно (рис. 3.12, а) подобен трансформатору, т.к. у него кроме обмотки управления – wу имеется вторая обмотка wр – рабочая, подключенная последовательно с нагрузкой Rн к сети переменного тока.
Величина тока нагрузки, определяемая выражением 
, будет зависеть от тока в обмотке управления, в силу того, что полное сопротивление цепи нагрузки 
зависит от её индуктивной составляющей, где L –индуктивность рабочей обмотки, а она пропорциональна величине магнитной проницаемости µ(рис. 3.11, в). В следствии зависимость тока в нагрузке от величины тока управления, т.е. статическая черта для того чтобы усилителя, имеет обратный вид (рис. 3.12, б).
Рис. 3.12. Дроссельный магнитный усилитель:
а – устройство; б – статическая черта
Рассмотренный дроссельный магнитный усилитель владеет значительным недочётом. В его работе, при повышении тока в нагрузке и соответственно создаваемого им магнитного потока Фв сердечнике, в обмотке управления (в соответствии с закону электромагнитной индукции) наводится переменная э.д.с., которая искажает ток управления, увеличивает утраты и снижает к.п.д. для того чтобы усилителя.
Исходя из этого, в большинстве случаев, при изготовлении МУ применяют два сердечника, каковые охвачены одной неспециализированной обмоткой управления, а две рабочие обмотки, размещенные на каждом сердечнике раздельно, соединяются последовательно (рис. 3.13) либо параллельно. При таковой конструкции результирующий магнитный поток в обмотке управления отсутствует, но статическая черта остается прошлой (рис. 3.12, б).
Из всего этого возможно заключить, что знаком постоянного тока Iу маленькой мощности, подаваемым в обмотку управления магнитного усилителя, возможно руководить довольно громадной мощностью переменного тока Iн в нагрузке.
Но, разбирая статическую чёрта МУ, возможно, с позиций требований к усилителям, отметить его главные недочёты:
– статическая черта линейна лишь на маленьком рабочем участке от Iу1 до Iу2(рис. 3.12, б);
– МУ имеет низкий коэффициент усиления;
– ток в нагрузке не зависит от полярности тока управления.
Так, для определения полярности входного сигнала на оба сердечника вместе с обмоткой управления укладывается ещё одна – обмоткасмещения, на которую подается ток смещения от отдельного регулируемого источника питания. В следствии, магнитный поток данной обмотки разрешает сместить чёрта МУ влево (рис. 3.14, а) и тогда при хорошей полярности тока управления ток в нагрузке будет возрастать, а при отрицательной – уменьшаться (в пределах рабочего участка усилителя). Положение рабочей точки А усилителя устанавливается величиной тока в обмотке смещения.
Для повышения коэффициента усиления МУ, в большинстве случаев, употребляется хорошая обратная сообщение. Существуют разные методы её реализации, но в следствии статическая черта усилителя изменяется (рис. 3.14, б), причём наклон её правой полуветви возрастает, а левой – значительно уменьшается, не смотря на то, что наряду с этим уменьшается диапазон трансформации входного сигнала. Необходимо заметить, что хорошая обратная сообщение обширно употребляется для на базе магнитных усилителей бесконтактных магнитных реле БМР (см. раздел 3.3. Реле).
Рис. 3.14. Статические характеристики магнитного усилителя:
а – с обмоткой смещения; б – с обратной связью
Рассмотренные варианты МУ и схема усилителя (рис. 3.13) именуется однотактной, и её основной недочёт – наличие тока в нагрузке кроме того при отсутствии входного сигнала, что в некоторых устройствах недопустимо. В таких случаях используют двухтактные схемы МУ, что дает возможность приобрести статическую чёрта более приближенную к совершенной на её рабочем участке. На рис. 3.15 представлено построение статической характеристики для того чтобы усилителя, складывающегося из двух однообразных однотактных усилителей с обмотками смещения (рис 1 и 2 кривые. 3.15).
По результирующей характеристике для того чтобы МУ (кривая 3) видно, что коэффициент усиления двухтактного усилителя, наряду с этим, возрастает вдвое, расширяется рабочий участок усилителя, и полярность входного сигнала изменяет направление, другими словами фазу переменного тока в нагрузке. Такое изменение фазы тока нагрузки в большинстве случаев используется в совокупностях электропривода с асинхронными двигателями, применяемыми в качестве аккуратных элементов.
В совокупностях автоматики широкое использование взяли магнитные усилители самых модификаций и различных схем. Их главное преимущество – это возможность питания вместе с нагрузкой, к примеру, электродвигатели и электромагниты, конкретно от сети переменного тока. Такие усилители используются для усиления сигналов постоянного тока и, также, они имеют высокую надёжность и простую конструкцию. К недочётам МУ направляться отнести их значительную инерционность за счёт громадной постоянной времени, определяемой, по большей части, обмоткой управления, достаточно искажение и пропускания узкую полосу частот входного сигнала из-за нелинейности чёрта сердечника, и достаточно вес и значительные габариты. По данной причине они совсем не употребляются в звукотехнике.
Работа электронных усилителей основана на сотрудничестве главных носителей электрического тока – электронов с магнитными и электрическими полями в разных материалах и электронных приборах.
Для построения электронных усилителей употребляются самые разные усилительные и управляемые элементы, такие как:
– электровакуумные устройства (электронные лампы),
– газонаполненные устройства (тиратроны),
– полупроводниковые устройства (транзисторы, тринисторы, интегральные микросхемы и т.п.).
Многообразие электронных усилителей весьма громадно, исходя из этого в настоящем пособии остановимся на главном.
Электронные усилители чаще вторых используются в современных устройствах автоматики благодаря их высоким прекрасным характеристикам и техническим параметрам, минимальному небольшим габаритам и потреблению энергии и, самое основное, они фактически безынерционны и исходя из этого оптимальнее удовлетворяют тем требованиям, каковые к усилителям предъявляются.
Большие удачи в развитии техники и, в особенности, в области разработки полупроводниковых материалов разрешили сейчас полностью исключить применение электронных и ионных (газонаполненных) устройств в качестве усилительных элементов.
К элементам и полупроводниковым приборам, применяемым в современных усилителях, относятся:
– полупроводниковые резисторы, реагирующие на многие внешние факторы (конкретно исходя из этого они нашли использование в качестве разных датчиков);
– полупроводниковые вентили (диоды) и стабилитроны;
– транзисторы, многообразие которых на данный момент особенно громадно (от маломощных до сильноточных, от низкочастотных до высокочастотных);
– многослойные, среди них и управляемые устройства, такие как динисторы, тиристоры (тринисторы), варисторы, семисторы и др.;
– оптроны (оптико-электрические преобразователи);
– интегральные микросхемы, воображающие собой кристаллы, в структуру которых включены разные комбинации всех вышеперечисленных элементов и являющиеся базой разных узлов современных компьютеров и процессоров.
Транзисторы первенствовали усилительными элементами, пришедшими на смену электровакуумным устройствам, и их сперва именовали полупроводниковыми триодами (по аналогии с ламповыми триодами). Они являются кристаллами (преимущественно из германия либо кремния) с тремя чередующимися областями электронного n и дырочного р типов электрической проводимости, поделённые между собой двумя p-n переходами (рис. 3.16).
При трансформации силы тока через один р-ппереход происходит изменение электрического сопротивления другого р-пперехода, и, в следствии, посредством маленького входного сигнала Iб (токав цепи базы транзистора) происходит управление намного большим током, протекающим в цепи его коллектораIk.
В автоматических совокупностях широкое использование взяли следующие разновидности усилителей:
– усилители постоянного тока – для усиления медлительно изменяющихся во времени входных сигналов;
– апериодические (широкополосные) усилители – для усиления сигналов переменного тока в весьма широком диапазоне частот.
– резонансные (избирательные) усилители – для усиления входных сигналов лишь одной (определённой) частоты;
– модулирующие усилители – для преобразования и усиления медлительно изменяющегося сигнала в модулированное напряжение переменного тока высокой частоты;
– фазочувствительные усилители – для фазочувствительного выпрямления и усиления сигналов переменного тока.
Разглядим схему однокаскадного широкополосного усилителя на транзисторе VT(рис. 3.17). Его работу возможно проследить посредством графического построения главных черт применяемого транзистора (рис. 3.18) и синусоидального входного сигнала.
По входной характеристике транзистора – зависимости тока базы от напряжения на ней (кривая 1) при наличии входного сигнала (кривая 2) происходит синусоидальное изменение тока базы (кривая 3), которое через переходную чёрта транзистора (прямая 4) изменяет соответственно и ток коллектора (кривая 5). По выходным чертям транзистора 6 видно, как изменяется напряжение на коллекторе и на нагрузке, подключенной к нему через выходную ёмкость Свых (кривая 7). Так, незначительное изменение входного сигнала ведет к значительному трансформации выходного напряжения. Линия 8 представляет собой нагрузочную прямую, наклон которой зависит от сопротивления в цепи коллектора Rk и от величины напряжения источника питания Еk. Точка А есть рабочей точкой усилителя, которая устанавливается величиной тока в цепи базы Iб посредством резистора Rб.
Статическую чёрта электронного усилителя – зависимость Uвых = f(Uвх) принято именовать амплитудной чёртом (рис. 3.19, а), и она линейна на участке от 0 до Uвхтах, поскольку ограничена величиной источника и входной характеристикой транзистора питания Ек, а наклон её определяет величину коэффициента усиления. При необходимости получения большего усиления входного сигнала используют последовательное включение двух и более аналогичных усилителей (каскадов), т.е. применяют многокаскадные усилители.
Рис. 3.19. Амплитудная (а) и частотная (б) характеристики электронного усилителя
Частотная черта рассмотренного усилителя представлена на рис. 3.19, б, и полоса пропускания его(f1 – f2) ограничена, по большей части, размерами входной и выходной емкостей (Свх и Свых), и частотными особенностями самого транзистора.
Дабы рассмотренный усилитель стал избирательным и имел резонансную частотную чёрта (рис. 3.8, б), нужно в цепи коллектора в качестве нагрузки включить колебательный контур, складывающийся из катушки и конденсатора индуктивности (рис. 3.20).
Величина большого коэффициента усиления для того чтобы усилителя будет на частоте 
, т.е. определяться параметрами этого колебательного контура.
Такие резонансные усилители, совместно с модулирующими усилителями активно применяются при частотном способе передачи информации (см. раздел 4. Элементы автоматики для приёма и передачи информации).
Потому, что главным видом энергии на современном производстве есть переменный ток (f = 50 Гц), то в совокупностях управления разными приводными механизмами с электромагнитами и электродвигателями активно используются фазочувствительные усилители (ФЧУ), схема одного из которых представлена на рис. 3.21.
Рис. 3.21. Электрическая схема фазочувствительного усилителя
В этом усилителе происходит сравнение фаз двух напряжений: входного сигнала Uвx и опорного напряжения Uon, являющегося источником питания. При фазе, т.е. полярности этих напряжений, продемонстрированных на схеме без скобок, выходное выпрямленное напряжение будет хорошим, а его величина пропорциональна входному сигналу. При противоположных фазах этих напряжений – напряжение на выходе будет той же величины, но отрицательным.
Фазочувствительные усилители весьма активно используются с индукционными датчиками переменного тока, к примеру, с сельсинами, и с индуктивными датчиками при дифференциальной схеме их включения.
Реле
Реле – это элемент автоматики, в котором при достижении входной величины определенного значения происходит быстрое изменение выходной величины.
Статическая черта реле имеет четко выраженный нелинейный темперамент и, как правило, владеет гистерезисностью.
Релейные элементы предназначены для переключения и автоматического включения электрических цепей под действием входного сигнала маленькой мощности и употребляются для самых разных целей:
– для обнаружения предельных значений входной величины;
– для усиления сигнала;
– для трансформации времени действия сигнала;
– для переключения сигнала по разным каналам;
– для одновременного управления несколькими объектами.
Причем, это многообразие их применения разрешает отнести реле практически к каждой группе элементов автоматики, рассмотренных в первом разделе настоящего пособия.
В зависимости от вида входной и выходной размеров реле, как и другие элементы автоматики, возможно поделить на:
– механические (гидравлические и пневматические);
– электрические (электромеханические и бесконтактные).
В разных автоматических устройствах громаднейшее использование взяли конкретно электрические реле, и, первым делом само собой разумеется, электромеханические, по принципу и устройству действия которых их (подобно с электроизмерительными устройствами) возможно подразделить на:
– электромагнитные,
– магнитоэлектрические,
– электродинамические,
– индукционные.
На рис. 3.22, а продемонстрировано устройство нейтрального электромагнитного реле, как самого распространенного сейчас, и появление которого было связано с изобретением в первой половине 30-ых годов XIX века П.Л.Шиллингом электромагнитного телеграфа (см. Введение). Исходя из этого это реле можно считать не только самым первым электрическим элементом автоматики по большому счету, а и настоящим долгожителем в его практическом применении. На рис. 3.22, б представлено чаще всего применяемое изображение этого реле на принципиальных электрических схемах.
Рис. 3.22. Нейтральное электромагнитное реле:
а – устройство; б – изображение реле на принципиальных электрических схемах
Входной величиной для того чтобы реле есть ток, проходящий по его обмотке 1под действием приложенного к ней напряжения, что создаёт в данной обмотке магнитное поле. Сердечник 2, находящийся в данной катушки, вместе с подвижным 3якорем и ярмом 4образуют магнитную цепь (магнитопровод), по которой проходит созданный током магнитный поток. Наряду с этим якорь притягивается к сердечнику и, при собственном перемещении, воздействует на контактную группу 5,создавая замыкание верхних, нормально разомкнутых (фронтовых) контактов, и размыкание нижних, нормально замкнутых (тыловых) контактов. Выходной величиной рассмотренного реле нужно вычислять ток, коммутируемый этими контактами в второй (вторичной) цепи, а величина этого тока зависит от того, что в данной цепи включено. Статической чёртом реле, так, есть зависимость тока в цепи контактов (к примеру, фронтовых) от величины тока, проходящего по его обмотке (рис. 3.23).
Как видно из чёрта, она владеет гистерезисностью, другими словами срабатывание реле происходит при одном значении тока в катушке, а отпускание – при втором. Величины токов отпускания и срабатывания (Iсраб и Iотп соответственно) являются электрическими параметрами реле, а разное их значение разъясняется различной величиной магнитного сопротивления магнитопровода при отпавшем и при притянутом положении якоря реле. Исходя из этого для уменьшения данной отличия между якорем и сердечником довольно часто размещают немагнитную прокладку 6,а для возвращения якоря реле в исходное положение при отсутствии тока в катушке, реле оснащается особой возвратной пружиной.
На большинстве электромагнитных реле устанавливается не одна, а пара контактных групп, разрешая, тем самым, осуществлять управление различными электрическими цепями в один момент. направляться выделить, что для четкого и надежного срабатывания реле на его обмотку нужно подавать напряжение, при котором ток в ней превышал бы ток срабатывания в 2…2,5 раза. Величина этого напряжения, именуемого рабочим, и тока срабатывания реле, в большинстве случаев, указывается в паспортных данных на любой тип реле.
Изображенное на рис. 3.22.а электромагнитное реле именуется нейтральным, т.к. его срабатывание не зависит от полярности подключенного к катушке напряжения и, следовательно, направления тока в ней. Для определения направления тока (полярности входного сигнала), проходящего по обмотке, используют особое поляризованное реле (рис. 3.24, а), в конструкции которого дополнительно употребляется постоянный магнит. При поступлении сигнала на обмотку для того чтобы реле происходит сравнение магнитного потока катушки, изображенного на рисунке, и магнитного потока постоянного магнита. Где эти потоки совпадают по направлению, якорь реле перемещается в эту сторону и замыкается соответствующая 
контактная несколько. Подобные поляризованные реле владеют высокой чувствительностью, но значительным недочётом их есть малая электрическая мощность, коммутируемая их контактами. Исходя из этого, значительно чаще, сигналы с них применяют для управления более замечательными электромагнитными реле либо, вместо поляризованного реле, используют особую схему включения двух нейтральных электромагнитных реле требуемой мощности с выпрямительными диодами, изображенную на рис. 3.24, б.
Электромагнитные реле взяли самоё широкое использование в автоматических устройствах для самых разных целей, как в индустрии, так и в быту, благодаря собственной универсальности применения. Они смогут трудиться в качестве датчиков для контроля параметров электрических сетей, употребляться как усилители в разных коммутационных и распределительных аппаратах и быть аккуратными устройствами в совокупностях защиты и сигнализации.
К недочётам электромагнитных реле направляться отнести их инерционность, обусловленную временными параметрами, и низкую надёжность из-за наличия контактных групп и их преждевременного износа. Также, при коммутации контактов реле (по аналогии с контактными датчиками) создаётся большой уровень электромагнитных помех.
Наличие временных параметров у электромагнитных 
реле обусловлено, в большинстве случаев, индуктивностью обмотки реле, в которой при отключении и подключении напряжения (при уменьшении и увеличении тока) появляется э.д.с. самоиндукции, которая направлена в любой момент навстречу трансформации тока, проходящего по данной обмотке. На рис. 3.25 представлена эквивалентная схема катушки реле, где R – ее активное сопротивление, зависящее от сечения и длины провода, которым эта обмотка выполнена, а L –индуктивность, обусловленная наличием витков магнитопровода и количеством катушки в конструкции реле.
При подаче напряжения на вход таковой цепи ключом В, по ней проходит ток i, что приводит к падению напряжения на активной составляющей данной цепи iR, а на индуктивности, в соответствии с закону электромагнитной индукции, появляется э.д.с. самоиндукции eL = -Ldi/dt. По второму закону Кирхгофа возможно записать уравнение равновесия электрической цепи U = iR-eL = iR + Ldi/dt и взять дифференциальное уравнение первого порядка, решая которое относительно тока взять следующее выражение 
.
В этом выражении t1 – постоянная времени обмотки реле при отпавшем якоре, зависящая от величины индуктивности катушки L1 при исходном положении активного сопротивления и якоря обмотки 
. При размыкании ключа В – э.д.с. самоиндукции направлена на поддержание тока в катушке и его зависимость от времени определяется выражением 
, где t2 постоянная времени катушки при притянутом якоре, равная 
, наряду с этим L2 L1.
На рис. 3.26 продемонстрирована временная зависимость тока в обмотке реле при включении (t = 0) и выключении (t = t1) ключа В, из которой видно, что срабатывание реле происходит лишь при достижении тока в обмотке значения Iсраб, определяемое промежутком времени tсраб, а отпускание реле – через промежуток tотп, в то время, когда ток в обмотке уменьшится до значения Iотп. Эти величины (tсраб и tотп) и являются временными параметрами реле, по которым электромагнитные реле подразделяются на:
– быстродействующие;
– нормальнодействующие;
– медленнодействующие.
Не считая перечисленных видов реле, применяются и, так именуемые, реле времени, параметры отпускания и срабатывания которых смогут регулироваться в широких пределах.
Необходимо заметить, что временны?е параметры электромагнитных реле обширно употреблялись при создании первых логических схем для построения методов управления механизмами и различными устройствами, снабжая их работу в определённой последовательности. Наряду с этим нужно было иметь возможность изменять и время отпускания и время срабатывания имеющихся в наличии типов электромагнитных реле. Путём подключения к обмоткам реле активных и реактивных элементов (к примеру, конденсаторов), и их разных комбинаций, возможно в определённых пределах руководить временны?ми параметрами.
Как правило обмотки замечательных реле, трудящиеся на постоянном токе, а обмотки электромагнитов тем более, шунтируются полупроводниковыми диодами во встречном, по отношению к питающему току, включении (рис. 3.27).
Это разрешает исключать повреждения и преждевременный выход из строя (за счёт появляющейся, достаточно замечательной электрической дуги) выключателей и других коммутационных изделий, благодаря которым производится подключение и особенно отключение обмоток этих электромагнитов и реле от источников питания. В этом случае диод, подключенный к обмотке, образовывает вместе с ней контур, по которому и проходит достаточно большой по величине ток IL, появляющийся за счёт э.д.с. самоиндукции, наводимой в катушке электромагнита либо реле при их выключении.
Для исключения главного недочёта электромагнитных реле – наличия контактных групп, были созданы конструкции и схемы бесконтактных реле. Первым делом, на базе магнитных усилителей созданы, так именуемые, БМР – бесконтактные магнитные реле, воображающие собой магнитные усилители с глубокой хорошей обратной связью (см. рис. 3.14, б). Работу таких БМР возможно пояснить графически по приобретаемой наряду с этим характеристике, где за счёт глубокой хорошей обратной связи наклон статической характеристики магнитного усилителя (её правой полуветви) удаетсяизменить так (рис. 3.28), что одной величине входного параметра (тока управления) соответствуют два значения тока в нагрузке. Исходя из этого ток нагрузки изменяется скачком от собственного минимального значения до большого при достижении тока управления величины Iy1, и значительно уменьшается от максимума до минимума при достижении тока управления значения Iy2. Тем самым статическая черта магнитного усилителястановится релейной.
В совокупностях автоматики бесконтактные магнитные реле самых разных схем и модификацийполучили весьма широкое использование. Это однотактные и двухтактные, однообмоточные и многообмоточные БМР, имеющие пара рабочих обмоток. Но главным использованием на практике БМР было их применение в схемах ЭВМ второго поколения. Наряду с этим в качестве сердечников таких реле стали применяться новые материалы, такие как ферриты, воображающие собой металлокерамику с высоким значением µ, с прямоугольной петлёй гистерезиса и имеющие весьма вес и незначительные габариты.
В предстоящих разработках компьютеров, как и во многих вторых цифровых устройствах, на смену ферриттранзисторным ячейкам пришли электронные бесконтактные реле на базе микроэлектроники. Базой этих реле есть триггер – устройство, воображающее собой двухкаскадный усилитель на транзисторах с глубокой обоюдной хорошей обратной связью между каскадами (рис. 3.29).
Рис. 3.29. Двухкаскадный усилитель на транзисторах
с глубокой обоюдной хорошей обратной связью
При подключении источника питания к такому триггеру, происходит мгновенное открывание одного из транзисторов, а за счёт хорошей обратной связи подобное запирание другого транзистора. В данной схеме оба транзистора трудятся в, так именуемом, главном режиме, в то время, когда любой из них либо полностью открыт (по нему проходит максимально допустимый ток), или закрыт (ток через него отсутствует). Чтобы перевести схему в обратное состояние, т.е. закрыть первый и открыть второй транзисторы, достаточно подать на вход схемы маленький электрический импульс соответствующей полярности, и оба транзистора будут пребывать уже в этом состоянии до прихода на вход триггера следующего импульса. Так, рассмотренный триггер имеет два устойчивых состояния, как и любое реле.
Подобные схемы, в особенности при применении высокочастотных транзисторов, снабжают намного большее быстродействие по сравнению с другими релейными элементами. Конкретно исходя из этого на них строятся современные процессоры и интегральные микросхемы, обширно используемые в разных компьютерах и цифровых устройствах.
Но, в совокупностях управления электроприводами, в особенности силовыми, сейчас по большей части употребляются конкретно электромагнитные устройства и реле, разрешающие коммутировать достаточно замечательные электрические цепи (см. вторую часть настоящего учебного пособия).
Особенное место среди контактных устройств занимают герконы (герметизированные контакты) (рис. 3.30), на базе которых строятся, так именуемые, магнитоуправляемые реле. Герметизация контактов разрешает существенно повысить надежность их работы, т.к. это защищает контакты от вредного действия окружающей среды.
Рис. 3.30. Устройство геркона и магнитоуправляемого реле
Контакты геркона 2 выполняются из ферромагнитного материала (пермаллоя), и они, так, являются одновременно и магнитопроводом. Финиши контактов 3 покрыты узким слоем (2…10 мкм) отлично проводящего металла (серебра, золота, родия), и всё это находится в стеклянном миниатюрном баллончике 1, оснащенном токоотводами 4, в которого создан вакуум (в некоторых герконах дополнительно употребляется газовое наполнение). Внешнее магнитное поле создается или катушкой 5, в которой находится геркон (конкретно так устроены магнитоуправляемые реле), или посредством постоянного магнита, что может размешаться рядом с герконом. Под действием его магнитного поля контакты геркона замыкаются, снабжая тем самым прохождение через них магнитных силовых линий и электрического тока в цепи самих контактов. Выпускаются герконы и с переключающими контактами. Современные магнитоуправляемые реле оснащаются несколькими герметизированными контактными группами, и подобные реле и герконы особенно активно используются в совокупностях автоматической защиты. Быстродействие герконов и магнитоуправляемых реле существенно выше вторых электромагнитных устройств за счёт отсутствия подвижного якоря и благодаря ничтожно малой массе самих контактов.
Распределители
Распределитель – это коммутационное устройство, предназначенное для последовательного переключения во времени различных электрических цепей. Они предназначены для автоматического подключения к одному блоку управления нескольких управляемых объектов, каковые должны включаться в определенной последовательности. Самый распространенными являются: электромагнитные, релейные и электронные распределители.
Электромагнитные распределители, довольно часто именуемые шаговыми искателями (рис. 3.31), были самыми первыми устройствами автоматики, каковые нашли использование на первых АТС (автоматических телефонных станциях).