Zwłoczny przekaźnik lampowy z ujemnym sprzężeniem zwrotnym

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ Seria: AUTOAMTYKA z. 7

______ 1966 Nr kol. 167

LEON LASEK

K atedra E le k t r o n ik i Przem ysłowej

ZWŁOCZNY PRZEKAŹNIK LAMPOWY Z UJEMNYM SPRZĘŻENIEM ZWROTNYM

S tr e s z c z e n ie . W pracy przeprowadzono a n a liz ę d z ia ­ ła n ia p rzekaźn ik a zw łocznego z ujemnym sprzężeniem zwrotnym w k a to d z ie . Główny n a c is k położono na zba­

danie m o żliw o ści r e g u l a c j i zmian czasu z a d z ia ła n ia . Wychodząc z wzoru:

łzadz = nT| !n d - Y ^ ) | - | l n d - ¿)|

max

podano c z t e r y p raktyczn e sposoby r e g u l a c j i czasu z a d z ia ła n ia p rze k a źn ik a . Dwie z n ich p o zw a la ją na zmianę t v bardzo s z e r o k ic h granicach, od "O”

do k ilk u d z ie s ię c iu m inut, w z a le ż n o ś c i od u ży ty c h elementów. W zakoń czen iu omówiłem w y ty cz n e , k tó re mogą być pomocne p rzy p rojektow an iu te g o u kład u .

1. Y/stęp

U zyskanie dużych czasów zw ło k i w p rzekaźn ik ach lampowych o o~

późnionym d z ia ła n iu j e s t możliwe na ró żn e j d rodze. Jedną z me­

to d j e s t zastosow an ie w p rzekaźn iku ujemnego s p rz ę ż e n ia zw rot­

nego w obwodzie kato d y, w u k ła d z ie w tó rn ik a katodowego d z ię k i czemu przy m inim alnej i l o ś c i zastosow anych w u k ła d z ie elemen­

tów u zysk u je s i ę bardzo duże opóźn ien ia czasow e, z m o żliw o ścią c i ą g ł e j r e g u l a c j i czasu zw ło k i w bardzo szerokim z a k r e s ie . U- k ła d y przekaźników czasow ych, z regulowanym czasem z a d z ia ła n ia z n a jd u ją zastosow an ie w ta k ic h u rzą d zen ia ch ja k g e n e ra to ry ta k ­ tu , w u rzą d zen ia ch g r z e jn ic tw a w ie lk ie j c z ę s t o t li w o ś c i, w z g r z e ­ warkach punktowych i t p .

2 . A n a liz a pracy p rzekaźn ika

Rozpatrzmy zasadę d z ia ła n ia p rzekaźn ika z ujemnym sprzężeniem zwrotnym, k tó re g o schemat pokazano na r y s . 1 . Zmianę czasu z a d z ia ła n ia ta k ie g o p rzekaźn ika można wykonać p rz e z :

Io Zmianę p o ło ż e n ia zaczep u w d z ie ln ik u napięciowym R^ ja k na r y s . 2 ,

I I . Zmianę w a r to ś c i opo=

ru opornika R-j.

I I I . Zmianę s t a ł e j c z a - sowej RgC = T • IV . Bocznikowanie p rz e -

kaźn ik a w sposób ja k na r y s . 3 .

Na w ykresach w n in ie j s z e j pracy oprócz z a le ż n o ś c i wy­

liczonych z wzorów p rz y to c z o - nyćh n i ż e j ,. będą podane rów- n ie ż c h a r a k te r y s ty k i z d ję te d o św iad czaln ie d la układu podanego na r y s . 1 i zbudo­

wanego p rzy u ż y c iu następu­

ją c y c h elementów!

L^ - ECC 85 (ob ie tr io d y połączono ró w n o le g le ), R - 100 kQ,

P - p rze k a źn ik ,

r - 185S2 L = 0 ,1 2 mH, p P Kg = 50 V/V,

p = 7 ,2 kQ0 s a

Na r y s . 4 przedstaw iono układ za stę p czy p rzekaźn ika cza ­ sowego z r y s . 10 Układ równań o p isu ją cy te n schemat za s tę p ­ cz y ma w ygląd n a stę p u ją cy

Zwłoozny przekaźnik lampowy z ujemnym sprzężeniem»»«______

63

U _ao - io - X 4^ _dt + K _{a a}U - U a s i — i <j ** d>2

U - i1R 1 « O (1) U - i 2 r2

- f dt a O U - i 2ccR2 = O

R ys. 4

Rozwiążemy n ajp ierw uproszczon y układ równania 1. Uprosz­

c z e n ie p o le g a na pom inięciu w równaniu 1 czynnika L otrzy=

mamy wówczas w yrażen ie na w arto ść p rą d u .I w n a s tę p u ją c e j po­

s t a c i :

JL"I

1 1 ^{\ \}

n (2)

g d z ie : max

U-ä£>

p + R

1

CmA),

o (R. + R9) + R1Ri)(1 + ccK ) n = —a— --- =— ~=— J -ś ---a -

(ę“ T 5 ^

<T * R2C,

K » w sp ó łczy n n ik a m p lif ik a c ji lampy, P’

ci - P • 2

p s oporność wewnętrzna a lam py4

R ys. 5

Równanie prądu opisane z a le ż n o ś c ią 2 j e s t p rze d sta ­ wione w y k re śln ie na r y s . 5«

Równanie to z w y s ta r c z a ją c ą d o k ład n o ścią o p isu je wspom­

n ian y powyżej układ równań o i l e t y lk o :

(n - 1 k » R 1+?

(

²

’)

a

co można spraw dzić podsta­

w ia ją c ro zw ią za n ie (2) do równania ( 1 ) .

Układ p rze ze mnie badany s p e łn ia w z u p e łn o ś c i warunek ( 2 ) , a w ięc ro zw ią za n ie (2) w y s ta r c z a ją c o d o kład n ie o p i-

Zwłoozny przekaźnik lampowy z ujemnym sprzężeniem««.______

65

s u je z ja w is k a fiz y c z n e zachodzące w rze czy w isty m u k ła d z ie p rze k a źn ik a czasowego« N ależy t y lk o pam iętać, żeby rozważań otrzym anych na podstaw ie z a le ż n o ś c i (2) n ie r o z c ią g a ć na cS~

ł y ob szar w a r to ś c i n« Można wykazać, że nawet d la n b l i s k i c h 1 powyższe ro zw ią za n ie j e s t prawidłowe«

Przedyskutujm y t e r a z w yrażen ie 2 d la p o szczeg ó ln y ch p rzy ­ padków, r e g u l a c j i czasu opóźnienia«

Przypadek,J.

Uprościmy w y ra że n ie na n p rzy z a ło ż e n iu , że R2 » R < j

9 a ( V R g ) + R Ą d ^

1- R ,) B2 e a + Rt

n =

K R„

a 1

P rze z a n a lo g ię z p ra cą t r io d y ja k o wzmacniacza możemy wprowa­

d z ić o zn aczen ie!

k =

K R.

— Ł 1 u g a ł E,

Wówczas

n = 1 + oC k^ (3 )

.Jak w idać z wzoru n=f (cc) zmie­

n ia s i ę lin io w o ta k ja k to poka­

zano na r y s . 6*. Wynika stą d , że zmiany cc p o zw a la ją na bard zo s z e r o k ie zmiany w a r to ś c i n , a co z a tym i d z i e na znaczną zmianę czasu z a d z ia ła n ia p rzekaź­

n ik a t ^ • ¥ *2$ zmianach o c { 0 ,l) krzywe 1 = f ( t ) p rze k a źn i­

ka m ieszczą s i ę w ob szarze ograniczonym rzędnym i O i

oraz o d c ię tą 0 ta k ja k t o pokazano na r y s . 7 « Na r y s . 7 wry­

sowano rów nież przykładowo prąd z a d z ia ła n ia p rzekaźn ika* Już

z rysunku można s i ę z o rie n to w a ć, że p rze z zmianę cc pośrednio poprzez zmianę "n1* można wpływać na c z a s z a d z ia ła n ia prze~

kaźnikao

30

[m ĄL n -1

ł - ß y /

---

Ka =50 V/V

«*■/ < $ / .0 ^ ^{ęa =7.2 kQ} j7 \ & 7 \W S 2 -E C C ~ 8 5 Rj=2.8 kQ

W x ^{0=2 f i F}

/ / / _R2=2MS2

n = I+ cc -1L

n —► 00

! 1 1 1 1 1.. r.. 1 _*■

20 CO 60 80 WO 120 WO 180

Rys« 7

t [se£]

C zas z a d z ia ła n ia znajdujem y ze wzoru (2 ) jak o :

lub in a c z e j

W = n < r łn

1 - -

-___

max

U)

[ I t a d - ^ l - l i » 1 1 - $

L max . (5 )

Na podstaw ie wzoru (5) można w y k r e ś lić za le ż n o ś ć t ^ ^ s f (cc'' rys« 8« Dla dużych "n” czy n n ik | ln (1 - “ )| j e s t b l i s k i ze ra

Zwłoczny przekaźnik lampowy z ujemnym sprzężeniem».• 67

i n a ch y le n ie f u n k o ji a % (°0 można o k r e ś lić ja k o :

t g « » k T l l n (1 - ^ z ) | max

R ys. 8

Ra rys» 8 j e s t przed­

staw iona za le ż n o ś ć

^zadz “ otrzymana

na podstaw ie znajom ości parametrów układu (pun­

k t y oznaczono A ) oraz t a sama z a le ż n o ś ć z d ję t a d o św ia d cza ln ie (punkty oznaczono ° ) .

Mimo i ż oporność w ob­

w odzie anodowym n ie u - le g a zm ian ie, to jedn ak 1 n ie j e s t s t a ł e dla

max

każdego oe * W s ta n ie u - stalonym n a p ię c ie na s i a t c e j e s t równe z e r o , a w ię c w a rto ść maksymal­

na prądu b y ła b y ( r y s . 9 ) równa I ’ , mając jedn ak

max

na uwadze upływność kon­

d en satora (R*) n a p ię c ie na s it a c e b ę d zie n ie co m n iejsze i równe

K - 5 0 V /V ęa ~7.2 kQ

R/ =2.8kQ C = 2 fiF F -2MQ

g d z ie :

R’ - upływność kon d en satora.

R z e cz y w ista w arto ść prądu, ja k a s i ę u s t a l i w obwodzie b ęd zie w ięc różn a od 11- i b ę d z ie w yn o siła I max (n y s. 9 ) . R a le -

ży tu z a z n a c z y ć , że wraz z maleniem vcc" m aleje rów n ież w arto ść Us , a co za tym i d z i e r o ś n ie I max» j e s t to p rzy czyn ą deforma­

c j i o d c ię t e j 1=1^ ćo obszaru IG [ i ^ , I max + A i ] ta k ja k to pokazano na rys« 7«

Na przypadek te n w y s ta rc z y r o z c ią g n ą ć rozw ażania prowadzone poprzednio* Czas z a d z ia ła n ia p rzek aźn ik a można w y lic z y ć z

wzoru (5)« N ależy je d ­ nak pam iętać o o gran i­

cz e n ia c h , ja k ie n a le ż y s p e łn ić :

aO w a rto ść oporno- ś o i R-j o g ra n iczo ­ na j e s t z dołu mocą adm isyjną lampy ( r y s . 10) i równa s ię :

250 Ua O]

Rys. 10

zadz R ys. 9

Zwłoozny przekaźnik lampowy z ujemnym sprzężeniem«**« 69

b) ta sama oporność R1 ogran iczon a j e s t z g<5ry p rzez prąd zadz ,d la k t ó r e j to w a r to ś c i ln (1

max i -oo

I .zadz [sek\

2 0 0-

J60 -

/20 ^- 80 -

40 /

X

V -

2-ECC-85 Ka = 5 0 V /V Qa ~ 7 .2 k S i C =2f i F fi2 =2M £2

/ /

Z

/ /

/

fi_/mm

S

fi/ max

max ta k w ię c ja k w idać w prost z rys» 10 powyż­

szy przypadek za ch o d z i d la

R

U - U”

_ _ a° a

1max ,

zadz Przykładow y w ykres zmian czasu t , = f(R -)

zadz i

j e s t pokazany na rys« 11 z zaznaczonym i w a rto -

=c l a ” i H1tó n oraz Z powyższego wykresu n ietru d n o zauw ażyć, że te g o typ u zmiana czasu z a d z ia ła n ia odbiega od li n io w e j, ja k rów nież i z a k re s zmiany te g o czasu j e s t ogran iczo n y w porównaniu do ty c h z m ia n ,ja k ie u zysk aliśm y w przypadku 1«

Rys« 11

P rzyp ad ek I I I

P rzy te g o typu r e g u l a c j i cza su z a d z ia ła n ia n a le ż y mieć na u - wadze z a ło ż e n ia u p r a s z c z a ją c e p r z y ję t e na w stę p ie n i n i e j s z e j p ra cy a m ianow icie R ^ » R^ i warunek (2’)«; Czas d z ia ła n ia l i ­ czymy rów nież z wzoru (5)« Przykładow y p rz e b ie g j e s t pokazać ny na rys« 1 2 » J e s t to p rz e b ie g lin io w y, k tó r y można o p isa ć równaniem l i n i i p r o s t e j o n a ch y len iu ;

t g (?> = n | In (1 - | max p rzy z a ło ż e n iu , że ozyn n ik n j e s t duży«

Przypadek IV

Sposób przedstaw ion y na r y s . 3 n ie odbiega i s t o t ą sw oją od problemu r o z s z e r z e n ia za k resu p rzyrządu pomiarowego* Prąd I p

Rys. 13

Zwłoczny przekaźnik lampowy z ujemnym sprzężeniem»««______ 71

p ły n ą cy p rze z p rze k a źn ik j e s t równy:

1 +

Zmiana R^ powoduje, że zm ienia s ię rozpływ prądu m iędzy cewką p rze k a źn ik a i oporem R^ ( r y s . 13)0 S t r e f a czasów m ożliw ych do o s ią g n ię c ia j e s t t u ogran iczon a ty lk o s t a ł ą czasową n a ra s ta n ia prądu p rzy R^— °°<»

3* W& P S täL

Układ p rze k a źn ik a czasowego zbudowany ta k ja k to pokazano na rys® 1 pozwala na o s ią g a n ie nawet k ilk u d z ie s ię c io m in u to w y c h czasów opóźnienia® O siąga s ię t o d z ię k i i s t n ie n i u ujemnego s p rz ę ż e n ia zw ro tn ego ,co powoduje p ow iększen ie s t a ł e j czasow ej n a r a s ta n ia prądu ( ilo c z y n HU‘F)®

Dla p r z y s z łe g o k o n stru k to ra może być is t o t n e , aby p rzy pro­

je k to w a n iu te g o typu p rze k a źn ik a łą c z y ć p rzy p ad k i p racy poda­

ne w n i n i e j s z e j pracy* I ta k można w yk o rzystać przypadek IV p ra cy układ u do k o r e k c ji r o z r z u tu parametrów prądu z a d z ia ła ­ n ia przekaźn ików , d la r a z p r z y ję te g o skalow an ia opornika Rg®

Elementy powinny s p e łn ia ć n a stę p u ją ce w arun ki:

Kondensator C obok żądan ej p ojem n ości.pow in ien p osiad ać ja k n a jw ię k sz ą w a rto ść oporu upływu Ro

Lampę powinno ch arakteryzo w ać duże K i m ożliw ie małe p •

a ’ 8

Wybór R.j pow inien być zgodny z wytycznym i przytoczonym i w n i n ie j s z e j p ra cy w punkcie U®

L iniow ość z a le ż n o ś c i t 2a(Ja = f(cc) b ę d z ie ś c i ś l e u z a le ż ­ niona od lin io w o ś c i potencjom etru Rg®

r i

R ękopis zło żo n o w R e d a k c ji w dniu 10*XI®1965*

LITERATURA

[1] Zagajewski T.: Układy Elektroniki Przemysłowej, WNT Warszaw wa 1964 r.

JIAMnOBOE P E JIE B ffflE P IK H BPIMEHH- C OTPHUATEÜbHOM' OEPATHOfl CB33_LD

P e 3 d m e

£ cTaT Be p a s o d p a H O a H a x Ha H a ä c T B H H ^ a M n oB or o pe.ae Bpeteara c OTpmxaTeJii>Hofi,Ka- TOJHOtt, OOpaTBOfi CBHSLD. TJiaBHHM O Ö p a B O M OÖpa B WH O B H H M a H H e H a H S y n e H H e B 0 8 - M ox Ho c T H p e r y z m p o B K H B t mepzxH. O oh o bh b h h c b Ha $opMyjie ju m . B p e M e r a o p a d a T H B a -

HKH

n pe xc r a B j e n o a er a pe npaKTiraecKHe c h o c o ö h p e r y j m p o B K H B uw e psEH. flBa aa hhz pa a - pema nr h s m ö h h t b B p e M H c pa Öa T H B a H H H b c^shl nmpo K xx npesejraz - ot Hy j m ä o H e - C KOSBKSX Ä 6 C H T H 0 B M HHJT - 3aBHOHMO OT HpHM6HS H HX C0C T3 B HH X qaCTeÄ. B 3aKJIDH8- Hü H n p e Ä C T a B ^ e H o Ä H p ß K T H B H H e y K a 3 3 H H H , n o M o i a m e n pa n p o e K T H p o B a m i H thkhx yCipOHOTB.

THE TIME-LAG RELAY WITH DEGENERATIVE FEED-BACK

S u m m a r y

In t h i s paper i s p re se n te d th e a n a ly s is o f th e tim e la g o f the e le k t r o n ic r e l a y w ith n e g a tiv e fe ed -h ack i n th e ca th o d e . Spe­

c i a l a t t e n t io n was pot on r e s e a r c h the p o s i b i l i t i e s o f r e g u la ­ t io n th e o p e ra tin g tim e o f th e r e l a y acco rd in g t o th e equ ation :

Zwloogny przokagnik lampowy z ujemnym aprzt^enlem.», 73

In- t h i s worlc a r e n e n tio n e d f o u r p r a c t i c a l methods o f chan­

g in g th e o p e r a tin g tim e o f th e r e l a y . Two o f th e s e hawe v e r y la r g e r a n g e o f th e o p e r a t in g tim e r e g u l a t i o n from

"

0

" t o s e v e r a l m inuteSj d epen din g on used e le m e n ts . On t h e end o f t h i s p ap er t h e r e a r e some p r a c t i c a l in fo rm a ­ t i o n s f o r d e s ig n t h i s r e l a y .