Exekutivknoten der Schemata. Schema, Beschreibung

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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
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Exekutivknoten der Systeme. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Diverse Elektrogeräte

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Zu Hause sind verschiedene Energieverbraucher Betätigungsgeräte: Beleuchtungslampen, Heizgeräte, Elektromotoren, Elektromagnete, akustische Signalgeräte und viele andere. Meistens werden sie über ein 220-V- (50-Hz-)Netzwerk mit Strom versorgt und können über bekannte Schaltungsoptionen eingeschaltet werden.

Betrachten Sie diejenigen, die eine galvanische Trennung von Steuerkreisen bieten. Eine solche Entkopplung ist nicht nur aus Gründen der elektrischen Sicherheit beim Betrieb des Gerätes erforderlich, sondern dient häufig auch der Bequemlichkeit der Anpassung einzelner Schaltungsknoten. Um jedes Gerät zu steuern, das direkt über das Netzwerk mit Strom versorgt wird, können Sie die Diagramme für die folgenden Elemente verwenden:

1) Elektromagnetische Relais – das ist die älteste, einfachste und universellste Methode und außerdem recht günstig. Letzterer Umstand trägt zur weit verbreiteten Verwendung von Relais nicht nur in Haushalts-, sondern auch in Industrieanlagen bei. Zur Steuerung des Relais ist von der Quelle ein Gleichstrom von 10 mA (für Reed-Schalter) bis 300 mA (für elektromagnetische Leistungsschalter) erforderlich.

Das Relais hat viele Nachteile: relativ lange Reaktionszeit (5...100 ms); Prellen von Kontakten beim Umschalten; Funkenbildung von Kontakten bei hohen Schaltströmen, wodurch diese durchbrennen und ausfallen (geringe Ressource); verursachen Geräusche beim Schalten und eine Reihe anderer weniger wichtiger. Bei modernen Funkgeräten versucht man nach Möglichkeit darauf zu verzichten und ausschließlich elektronische Schalter zu verwenden;

2) Impulstransformatoren – zur Übertragung von Steuersignalen an Leistungsschalter. Das einfachste dieser Schemata ist in Abb. dargestellt. 1.2 (mit einem Sternchen gekennzeichnete Elemente werden manchmal nicht verwendet). Leider sind Transformatoren aufwendig in der Herstellung und haben große Abmessungen;

Exekutive Knoten des Schemas
Reis. 1.2. Schemata mit transformatorischer Isolierung der Steuersignale vom Stromkreis: a – für Thyristoren, b – für Triacs

3) elementare Optokoppler (Transistor, Thyristor und Triac) zur Steuerung von Leistungsthyristoren oder Triacs, wie in Abb. dargestellt. 1.3, a-e. Die EL1-Lampe wird überall als Last angezeigt, obwohl stattdessen auch die Wicklung einer Heizung, eines Elektromotors oder eines Transformators enthalten sein kann. Aufgrund des geringen Steuerstroms (5 ... 15 mA - der Strom kann gepulst werden), der hohen Zuverlässigkeit und des niedrigen Preises werden diese Schaltungen sehr häufig in Funkgeräten eingesetzt;

(zum Vergrößern klicken)

Exekutive Knoten des Schemas
Reis. 1.3. Optokopplerbasierte Schaltungen für das Netzwerklastmanagement

Um das Schalten des Leistungsschalters zu beschleunigen, wird manchmal eine RC-Schaltung verwendet, die in den Diagrammen durch eine gepunktete Linie dargestellt ist. Aber auch ohne diese ist die Geschwindigkeit solcher elektronischer Schalter viel höher als die eines Relais (ca. 0,5 ms). . Im Auslösezustand erzeugen sie keinen Funken, erzeugen keine akustischen Geräusche und halten kurzzeitigen hundertfachen Stromüberlastungen stand, die häufig beim Schalten von Blindlasten (Elektromotoren, Transformatoren) auftreten.

Einige Optokoppler verfügen im Inneren über ein „Nullorgan“ – eine spezielle Schaltung, die sicherstellt, dass der Schalter erst unmittelbar nach dem Nulldurchgang der Netzspannung aktiviert wird (siehe Referenzabschnitt), wodurch Schaltgeräusche reduziert werden.

4) Leistungsoptothyristoren und symmetrische Optotriacs (auch Optotriacs genannt). Bei ihnen ist der Optokoppler im Gehäuse des Leistungselements eingebaut. Diese Komponenten haben die gleichen Vorteile wie herkömmliche Thyristoren und Triacs – sie können zum Schalten jeder Last mit Wechselstrom verwendet werden, Abb. 1.4, aber solche Knoten benötigen mehr Strom vom Steuerkreis (bis zu 100 ... 150 mA - der Strom kann gepulst werden);

Reis. 1.4. Lastschaltkreise auf Basis von Optothyristoren (a) und Optotriacs (b) (zum Vergrößern anklicken)

5) Halbleiterrelais – sie basieren auf leistungsstarken Feldeffekttransistoren oder Triacs. In ihren Fähigkeiten ähneln sie herkömmlichen Relais (die speziell dafür entwickelt wurden, sie zu ersetzen, was der Grund für die Verbreitung dieses Namens ist), nur sind sie viel zuverlässiger und kleiner und haben eine höhere Geschwindigkeit als alle Arten von Relais andere elektronische Schalter und benötigen einen kleinen Steuerstrom (1,25 mA). Die meisten dieser Komponenten können nicht nur mit Wechselstrom, sondern auch mit Gleichstrom betrieben werden.

Auf dem Markt gibt es eine breite Palette von Halbleiterrelais aus in- und ausländischer Produktion mit unterschiedlichem Innenaufbau, die für unterschiedliche Ströme ausgelegt sind. Auf Abb. 1.5 zeigt eine vereinfachte interne Struktur und ein Beispiel eines AC- und DC-Lastschaltkreises für nur einige davon.

Exekutive Knoten des Schemas
Reis. 1.5. Schalterschemata basierend auf einem optoelektronischen Halbleiterrelais: a - für Wechselstrom; b - für Gleichstrom

Was in der Schaltung besser als Schalter zu verwenden ist, hängt von der erforderlichen Systemgeschwindigkeit ab. Für langsame Prozesse eignen sich in vielen Fällen elektromechanische Relais. Wenn hohe Geschwindigkeiten erforderlich sind und die Abmessungen keine große Rolle spielen, kommen Transformatoren zum Einsatz. Wo nicht nur Schnelligkeit, sondern auch eine erhöhte Zuverlässigkeit gefragt ist, kommen optoelektronische Schalter für den entsprechenden Nennstrom zum Einsatz. Die Komponenten der Optoelektronik werden im Referenzteil des Buches ausführlich beschrieben und anhand dieser Informationen können Sie leicht die richtige finden.

Autor: Shelestov I.P.

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