5. Тса центральной части (устройства обработки информации)

Устройства обработки информации – это совокупность ТСА, предназначенных для приема информации со стороны входных устройств, ее хранения, переработки (арифметической, логической и др.) и выработки команд и сигналов управления на объект управления.

По принципу действия все устройства переработки информации делят на контактные (в конструкции которых использованы различные контактные узлы) и бесконтактные (принцип работы которых основан на изменении каких-либо электрических или магнитных параметров: тока, напряжения, сопротивления, емкости, индуктивности, магнитного потока и др.)

Электрический контакт – место перехода тока из одной токоведущей детали в другую. Конструктивно коммутирующие контакты выполняют в виде контактного узла, состоящего из нескольких деталей: неподвижного контакта, подвижного контакта, элементов управления (привода) подвижным контактом и вспомогательных устройств (крепления, монтажа, защиты и пр.).

Наибольшее распространение в конструкциях электрических ТСА получили следующие контактные узлы:

– Мостиковый контактный узел, в котором подвижный контакт самоустанавливается относительно неподвижного, что позволяет компенсировать неточности изготовления и износ деталей.

– Контактный узел с плоскими пружинами, работающий с эффектом проскальзывания, что обеспечивает постоянное очищение контактируемых поверхностей от пыли, грязи и окисных пленок.

– Рычажный контактный узел с шарнирным закреплением, работающий с эффектом притирания и перекатывания контактов, что способствует их лучшему самоочищению и уменьшению переходного сопротивления, поэтому они часто используются в мощных коммутационных устройствах (например, контакторах).

– Магнитоуправляемый герметизированный контакт (геркон) – особая разновидность малогабаритного контактного узла, представляющего собой миниатюрную запаянную стеклянную колбу, в которую впаяны плоские контактные пружины, выполненные из магнитомягкой стали и служащие одновременно контактами, магнитопроводом и возвратной пружиной. При помещении колбы в магнитное поле, пружины намагничиваются и под действием силы электромагнитного притяжения замыкают цепь. После исчезновения магнитного поля контакты размыкаются за счет упругости пружин. Основное преимущество герконов – их высокая надежность и долговечность.

– Жидко-металлические контакты, основными достоинствами которых являются малое переходное сопротивление, отсутствие необходимости в контактном нажатии, отсутствие эффектов пригорания и залипания контактов, возможность работы при высоком давлении, температуре и вакууме, большая механическая и электрическая износостойкость (долговечность).

Условные графические обозначения и буквенно-цифровые коды электрических контактов (замыкающих, размыкающих, переключающих), применяемых в различных ТСА, определяются соответствующими ГОСТами [4-7]

В процессе работы контактных узлов различают четыре состояния контактов: два стационарных (замкнутое и разомкнутое) и два переходных (замыкание и размыкание). Наибольший интерес для изучения представляют тяжелые режимы, при которых контакт подвергается наибольшему износу. Это, во-первых, замкнутое состояние, когда через контакты течет ток нагрузки I_н, и, во-вторых, процесс размыкания, когда на контактах возникают дуговые (искровые) явления.

Важной характеристикой замкнутого состояния контактов является сопротивление электрического контакта R_k=R_соб+R_n, которое состоит из небольшого собственного сопротивления R_соб материала контактов-деталей и так называемого переходного сопротивления R_n , которое и определяет ток нагрузки и коммутируемую мощность контактного узла.

Наиболее тяжелый режим работы контактов связан с размыканием электрической цепи. При этом возникает электрическая дуга (искра), которая вызывает эрозию или подгорание контактов, поддерживает ток в цепи, снижая тем самым быстродействие электрического устройства. Появлению и поддержанию дуги в основном способствует ЭДС самоиндукции, возникающая при размыкании цепей, содержащих индуктивность. Все методы борьбы с дуговыми явлениями разделяют на две группы.

1. Электрические (схемные). Воспрепятствовать появлению дуги можно увеличением падения напряжения на дуге, для чего необходимо уменьшать ток дуги. Для этого параллельно контакту подключают последовательный RC-контур. В процессе размыкания контакта на дуговом промежутке быстро нарастает напряжение Uд, и конденсатор заряжается, отнимая энергию дуги. Величина зарядного тока: ; таким образом, чем больше емкость С, тем больший ток будет идти через неё, уменьшая ток дуги. В момент замыкания контакта заряженный конденсатор С разряжается через резистор R.

На маломощных контактах редко появляется электрическая дуга, но часто происходит искрение, особенно при малых значениях раствора. Искрение увеличивается при вибрации (дребезге) контактов. Для уменьшения искрения применяют также специальные схемы, создающие дополнительную электрическую цепь, по которой замыкается ток i_к, вызванный ЭДС самоиндукции. При постоянном токе часто применяют шунтирование индуктивной нагрузки диодом.

Все схемные методы дугогашения ухудшают динамические параметры электромагнитных устройств автоматики, увеличивая время их переключения.

2. Механические (конструктивные) методы дугогашения более дорогостоящи и громоздки и применяются в основном в силовых коммутационных устройствах постоянного тока (рис. 22). Наиболее распространены следующие методы:

– Магнитное «дутье» заключается в том, что дугу, являющуюся проводником с током, помещают в магнитное поле, создаваемое специальным магнитными пластинами. Подбирая направление тока и магнитного поля, заставляют дугу изгибаться и выдуваться вверх, чему способствует и форма контактов. При этом дуга удлиняется и гаснет в холодной части контактного узла.

– Деионная решетка представляет собой изолированные друг от друга металлические пластины, обладающие высокой теплопроводностью. Дуга поднимается с нагретым воздухом и встречает на своем пути эти пластины, которые прерывают ионизированную струю.