БИБЛИОТЕКА ПО АВТОМАТИКЕ
Выпуск 479
Л. П. Дмитренко
ТИРАТРОННЫЕ
РЕЛЕЙНЫЕ
УСТРОЙСТВА
«Э Н Е Р Г И Я»
МОСКВА 1973

6П2.12
Д 53
УДК 621.318.5:621.132.22
Редакционная коллегия:
В. Антик, Г. Т. Артамонов, А. И. Бертинов, А. А. Воронов,
Л. М. Закс, В. С. Малов, В. Э. Низе, Д. А. Поспелов,
О. В. Слежановский, Б. С. Сотсков, Ф. Е. Темников,
М. Г. Чиликин, А. С. Шаталов
Дмитренко Л. П.
Д 53 Тиратрониые релейные устройства. М., «Энер-
гия», 1973.
88 с. с ил. (Б-ка по автоматике. Вып. 479).
Рассматриваются схемы (в том числе оригинальные) различных
усилительно-релейных устройств, построенных на тиратронах тлеющего
разряда и электромагнитных и феррорезонансных устройствах автома-
тики: реле, триггеры, многопозиционные устройства и распределители
импульсов, реле времени, двухпозиционные регуляторы и т. п. Дается
анализ ряда схем и методика расчета отдельных их элементов. При-
ведены примеры практического применения тиратронных реле в устрой-
ствах автоматики промышленного и сельскохозяйственного назначения.
Книга рассчитана на специалистов, занимающихся автоматизацией
производственных процессов в различных отраслях народного' хозяй-
ства.
3313-078
ДЩ01НЗ" 199-73 6П2.12
ЛЕОНИД ПЕТРОВИЧ ДМИТРЕНКО
ТИРАТРОННЫЕ РЕЛЕЙНЫЕ УСТРОЙСТВА
Редактор Ф. М. Яблонский
Редактор издательства Н. Б. Фомичева
Технический редактор Г. Г. Самсонова
'Корректор И. А. Володяева
Сдано в набор 4/VII 1972 г. Подписано к печати 3/1 1973 г. Т-00808
Формат 84X108*/зз Бумага типографская № 2
Усл. печ. л. 4,62 Уч.-изд. л. 6,13
Тираж 12 ООО экз. Зак. 1251 Цена 31 коп.
Издательство «Энергия». Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10.
Московская типография № 10 Союзполиграфпрома
при Государственном комитете Совета Министров СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10.

ПРЕДИСЛОВИЕ
Релейные устройства находят широкое применение в автоматике
для преобразования, усиления и запоминания электрических сигна-
лов. В настоящее время все более широкое распространение полу-
чают релейные устройства, выполненные на тиратронах тлеющего
разряда, что обусловлено такими положительными свойствами тира-
тронов, как высокое входное сопротивление, незначительная зависи-
мость характеристик от температуры окружающей среды, высокая
перегрузочная способность и самоиндикация в процессе работы.
В настоящей книге рассматривается ряд схем тиратроннНХ~ре"яег
в которых с целью увеличения выходной мощности используемых
в них электромагнитных устройств автоматики переменного тока
(реле, магнитных пускателей, клапанов, электромагнитов и т. п.)
тиратроны включаются лишь на время коммутации этих устройств.
В описываемых схемах используются оригинальные методы бескон-
тактной самоблокировки электромагнитов переменного тока с по-
мощью конденсаторов, подключенных последовательно и параллельно
обмоткам, что позволяло создать бесконтактные тиратронные реле
с мощными выходами. Применение тиратронов с феррорезонансными
реле позволяет резко повысить чувствительность реле и существен-
но расширить область их применения.
Указанные схемы тиратронных реле могут быть использованы
в различных системах автоматического управления в качестве высо-
кочувствительных релейных элементов в сочетании с высокоомными
датчиками. На основе рассмотренных схем построены различного
рода многопозиционные и программные устройства, тиратронные
реле времени, релаксационные генераторы, регуляторы и устройства
защитной автоматики и т. п.
Хотя в описываемых схемах автоматики применены тиратроны
тлеющего разряда, в силу указанных их преимуществ во многих
из них без принципиальных изменений в случае необходимости смо-
гут быть использованы и полупроводниковые их аналоги — тиристо-
ры. В ряде случаев оказывается целесообразным одновременное
применение тиратронов тлеющего разряда, транзисторов или тири-
сторов, что позволяет сочетать лучшие свойства ионных и полупро-
водниковых приборов.
Предлагаемая книга содержит анализ работы и методику рас-
чета ряда схем тиратронных * реле, а также несколько примеров
их практического применения в отдельных устройствах общепромыш-
ленного и сельскохозяйственного назначения.
Автор

Глава первая
ТИРАТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛЬНО-РЕЛЕЙНЫЕ УСТРОЙСТВА
1. ТИРАТРОННЫЕ РЕЛЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
С ИМПУЛЬСНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
Тиратроны тлеющего разряда ^JTP) в сочетании с различными
исполнительными устройствами автбЧйЁтайи: реле, электромагнитны-
ми счетчиками импульсов и другими электромагнитными устройства-
ми — образуют тиратронные реле. По сравнению с электромагнитны-
ми и поляризованными реле тиратронные реле обладают значитель-
но большей чувствительностью. Высокое входное сопротивление ТТР
(до 109—10й ом), незначительное изменение их характеристик при
колебаниях температуры окружающей среды, высокая чувствитель-
ность и перегрузочная способность, световая индикация рабочего
состояния, релейная выходная характеристика обусловливают в ряде
применений преимущества тиратронных реле по сравнению с полу-
проводниковыми. При подаче на вход тиратронных реле управляю-
щих импульсов тока порядка десятков — сотен микроампер через
исполнительные электромагнитные устройства реле протекают токи,
в 103—10* раз превышающие пусковые.
В описанных в литературе [Л. 7, 36] тиратронных реле электро-
магнитное реле включено в анодную цепь тиратрона, питаемого по-
стоянным током. При зажигании тиратрона управляющим импуль-
сом тока реле включается и тиратрон находится в проводящем со-
стоянии до тех пор, пока ключом не будет разомкнута его анодная
цепь.
При питании анодных цепей тиратронов пульсирующим током
тиратрон зажигается и гаснет с частотой пульсации напряжения,
подаваемого на промежуток анод — катод. Поэтому в тиратронных
реле, анодная 'цепь которых питается от источника однополуперйод-
ного или двухполупериодного выпрямленного тока [Л. 7, 40, 46] до
тех пор, пока на сетки тиратронов подается отпирающее напряже-
ние, тиратроны периодически зажигаются при каждой полуволне
напряжения, '.питающего аноды. Если отпирающее напряжение будет
снято, тиратрон не зажигается и реле, включенное в анодную цепь
тиратрона, отключается. Параллельно обмотке реле обычно подсоеди-
няется полупроводниковый диод или конденсатор, который предот-
вращает вибрацию контактов при прохождении через обмотку реле
пульсирующего тока и исключает повторные зажигания тиратрона
появляющейся при гашении тиратрона противо- э. д. с. в обмотке
реле.
Мощность электромагнитных устройств тиратронных реле, вклю-
ченных в анодную цепь тиратронов, определяется максимально до-
4

пустимым током ТТР, который, например, для тиратронов типа
МТХ-90 не превышает 4 ма (Л. 7]. В vo же .время в кратковремен-
ных, импульсных режимах работы коммутируемая тиратронами мощ-
ность может быть в десятки и сотни раз увеличена по сравнению
со статическими режимами без снижения стабильности их параметров
[Л. 37, 47].
Для того, чтобы обеспечить кратковременное горение тиратро-
нов лишь в течение времени срабатывания или отпускания реле
используются контакты реле, которые при срабатывании гасят вклю-
чающий тиратрон и подготавливают цепь для зажигания отключаю-
щего тиратрона |[Л. 7]. При появлении импульса напряжения на сет-
ке включающего тиратрона он зажигается, вызывая срабатывание
реле за счет импульса разряда конденсатора через блокирующую
обмотку реле и тиратрон и самоблокировку реле с помощью контак-
тов. Контакты реле одновременно шунтируют тиратрон и создают
цепь для заряда другого конденсатора. Отключается реле при пода-
че импульса на сетку отключающего тиратрона, который зажигается
за счет разряда другого конденсатора через разблокирующую обмот-
ку реле. Импульс тока разблокировывает реле, возвращая схему
в исходное положение. Приме-
нение и схемах тиратронных g ^|
реле контактов для самоблоки-
рования реле и гашения тира-
тронов снижает надежность их
работы и исключает использо-
вание в их схемах бесконтакт-
ных устройств автоматики.
Схемы тиратронных реле,
представленных на рис. 1, бес-
контактны. Такой режим обе-
спечивается тем, что для боль-
шинства электромагнитных ис-
полнительных устройств (реле,
магнитных пускателей, клапа-
нов и т. п.) иостоянного и пе-
ременного тока существует зна-
чительная разность между то-
ком срабатывания и током их
удержания во включенном по-
ложении ори питании схем вы-
прямленным пульсирующим на-
пряжением.
В этих схемах основная об-
мотка реле подсоединена к ис-
точн ику од ншолупер и одн ого
или двухполупериодного вы-
прямленного напряжения через
резистор Д 4рис. 1,а) или через
резисторы J?2 (рис. 1,6), на
которых падает основная часть
напряжения питания. Так, в
случае использования магнит-
ных пускателей остаточное на-
пряжение на обмотках реле не
превышает .10% от напряжения
тиратрон-
Рис. 1. Бесконтактные
ные реле.
а — с двухобмоточиым реле; б — с бло-
кировочными резисторами.
5

источника, так что под действием этого напряжения они самостоя-
тельно включиться не могут. При подаче на входы тиратрона Tt
управляющего импульса через обмотку реле проходит включающий
импульс, под действием которого якорь реле притягивается. После
исчезновения включающего импульса якорь реле удерживается
в притянутом положении за счет тока, протекающего через обмотки
реле и резистор R (рис. 1,а), Ri и R2 (рис. 1,6). Отключение реле
осуществляется подачей управляющего сигнала на сетку тиратро-
на Т2. При этом через вспомогательную обмотку реле (рис. 1,а)
проходит импульс тока, создающий магнитный поток, направленный
навстречу потоку, создаваемому основной обмоткой, и реле отклю-
чается. Отключающий импульс тока значительно меньше по ампли-
туде включающего, следовательно, вспомогательная обмотка может
быть выполнена в несколько раз менее мощной, чем основная.
В реле (рис. 1,6) тиратрон Т2, кратковременно зажигаясь, шун-
тирует обмотку реле и резистор R\, напряжение на которых снижает-
ся до напряжения горения тиратрона и реле отключается. Диоды
Ми Мг (рис. 1,а) и М (рис. 1,6) предназначены для предотвращения
вибрации контактов реле и самопроизвольных повторных зажиганий
тиратронов под действием противо-э. д. с, возникающих в обмотках
реле. После поджигания по сетке разрядным током конденсатора
#С-контура тиратрон поддерживается в горящем состоянии по про-
межутку анод— катод в паузах между импульсами выпрямленного
синусоидального тока в течение времени срабатывания реле. В слу-
чае применения в схемах рассматриваемых устройств реле постоян-
ного тока питание схемы необходимо осуществлять двухполупериод-
ным выпрямленным напряжением, так как при питании однополупе-
риодным напряжением наблюдается вибрация контактов реле.
В тиратронном реле с блокировочным трансформатором Тр
(рис. 2,а) включение реле осуществляется непосредственно от источ-
ника питания, а для увеличения коммутирующих способностей тира-
тронов тлеющего разряда по напряжению используется последова-
тельное включение двух приборов (Ti, Т2) {Я. И]. В этом устройстве
используется способ бесконтактной самоблокировки реле за счет ре-
зонанса напряжений с последовательно включенным конденсатором
С [Л. 22]. Известно, что для многих электромагнитных устройств
автоматики (реле, магнитных пускателей, электромагнитов и т. п.)
индуктивное сопротивление их электромагнитов резко изменяется
в зависимости от положения якоря. Так, например, для магнитных
пускателей разных типов кратность изменения индуктивного сопро-
тивления электромагнитов при замкнутом и разомкнутом магнито-
проводах составляет 5,4—13,6. Обмотка реле Р и конденсатор С,
емкостное сопротивление которого примерно равно индуктивной
составляющей электромагнита реле, при замкнутой магнитной систе-
ме, подключены к вторичной обмотке понижающего трансформатора.
Когда магнитопровод реле разомкнут, на обмотке падает незначи-
тельное напряжение £/"0б (для магнитных пускателей менее 10%
номинального), под действием которого реле сработать не может.
При подаче включающего импульса на вход тиратронного реле 'тара-
троны Ti, Г2, зажигаясь, пропускают под действием напряжения
источника питания (c/i) через обмотку реле Р импульс тока с одно-
полупериодным (для схемы, приведенной на рис. 2,а) или двухполу-
периодным [Л. 23] заполнением, под действием которого реле вклю-
чается. После исчезновения включающего импульса тока реле оста-
ется во включенном положении, а напряжение на его обмотке ста-
6

новится равным номинальному ({/'об—>£/ном) за счет резонанса на-
пряжений, возникающего в последовательном контуре, образован-
ном обмоткой реле и конденсатором С.
Отключение реле осуществляется при кратковременном зажига-
нии тиратрона Г3, в результате которого обмотка реле шунтируется,
резоьанс нарушается и реле отключается. При этом напряжение на
обмотке реле за счет резкого уменьшения индуктивной составляющей
сопротивления электромагнита резко снижается до величины £/"об
и реле остается в отключенном положении. Отключение тиратронного
б) в)
Рис. 2. Тиратронные реле с блокировочным трансформа-
тором: принципиальная схема (а) и осциллограммы то-
ков и напряжений при включении (б) и отключении (в)
реле.
реле можно осуществить и путем подсоединения тиратрона Г3 па-
раллельно блокировочному конденсатору С. Подсоединенные парал-
лельно тиратронам /?С-контура позволяют управлять реле с помощью
остроконечных маломощных .импульсов тока, поддерживая тиратро-
ны в горящем состоянии за счет разрядов конденсаторов RC-коту-
ров на промежутки анод — катод тиратронов в паузах между
импульсами тока в течение времени переключений реле. Для повы-
шения пробивного напряжения тиратронов по промежуткам анод —
катод промежутки анод — сетка и сетка — катод зашунтированы вы-
7

сокоомными резисторами. Диоды Ди Дг> подсоединенные параллель-
но резисторам 7?С-контуров, служат для ускорения заряда конденса-
торов и повышения быстродействия схемы в целом.
На рис. 2,6 приведены осциллограммы токов и напряжений, сня-
тых при включении реле: 1 — напряжение на обмотке реле; 2 — ток
обмотки реле; 3 — анодный ток тиратронов 7\ и Г2 и 4 — ток, проте-
кающий через блокировочный конденсатор Си Из осциллограмм
видно, что если до включения реле напряжение на обмотке незна-
чительно (участок а — b осциллограммы /), то после включения на-
пряжение резко возрастает (участок с—d). Несколько возрастает
и амплитуда тока, протекающего через реле. Процесс включения
реле (участок Ь — с) занимает /—3 полупериода, т. е 10—30 мсек.
Так как после включения реле анодный ток тиратрона резко сни-
жается за счет изменения индуктивного сопротивления обмотки реле,
продолжительность импульсов тока через тиратрон некритична.
Процесс отключения реле при однополупериодном шунтировании
обмотки импульсов зажигающимся тиратроном отражен на осцилло-
граммах рис. 2,в, где 1 — напряжение на обмотке рече; 2, 3 и 4 —
токи, протекающие через обмотку реле, блокировочный конденсатор
и отключающий тиратрон Г3 соответственно. При зажигании отклю-
чающего тиратрона уменьшается амплитуда тока и напряжения на
обмотке реле и искажается их форма. За счет резкого уменьшения
индуктивного сопротивления обмотки реле в течение одного периода
возрастает амплитуда тока, протекающего через обмотку реле,
а затем ток принимает установившееся для отключенного реле
значение.
В схеме тиратронного реле, приведенной на рис. 2,а, могут быть
использованы различные электромагнитные устройства автоматики
переменного тока с кратностью изменения индуктивной составляю-
щей сопротивления электромагнита во - включенном х'0б и выключен-
ном х"об состоянии, превышающей т1=*'об/*"об>2,5. В случае при-
менения в рассмотренной схеме электромагнитных устройств пере-
менного тока с г]<2,5 для самоблокировки реле необходимо исполь-
зовать его контакты (на рис. 2,а замыкающие контакты 1Р показа-
ны пунктиром), так как при бесконтактной самоблокировке реле
остаточное напряжение U"г0б достигает существенной величины, под
действием которой реле может сработать.
Блокировочный трансформатор может быть исключен из схемы
тиратронного реле с самоблокировкой электромагнитов при резонан-
се напряжений. В этом случае резонансный контур, состоящий из
электромагнита и конденсатора, подсоединяется непосредственно
к сети переменного тока и последовательно с ним включается рези-
стор, ограничивающий напряжение на обмотке электромагнита пос-
ле его включения. В этом случае включающий тиратрон подсоеди-
няется через диод или выпрямительный мост параллелью ограничи-
тельному резистору и конденсатору, включенным последовательно,
а отключающий тиратрон подсоединяется через диод параллельно
обмотке реле. Однако в рассмотренной схеме увеличиваются актив-
ные потери (на ограничительном резисторе) по сравнении, со схемой
с блокировочным трансформатором.
Тиратронные реле с блокировочным трансформатором [Л. 11, 23]
наиболее целесообразно использовать тогда, когда в системе управ-
ления одновременно применяется несколько однотипных усилительно-
релейных элементов, что позволяет установить один трансформатор
для самоблокировки нескольких реле.
8

Во многих случаях более целесообразно использование тират£юй-
ных реле с самоблокировкой электромагнитов за счет резонанса
токов.
Принципиальные схемы тиратронных реле с бесконтактной са-
моблокировкой электромагнитов (реле) с помощью параллельно под-
соединенных конденсаторов, в которых переключения исполнительных
электромагнитов осуществляются кратковременно зажигающимися
тиратронами тлеющего разряда, приведены на рис. 3 [Л. 12, 19, 23].
В рассматриваемых тиратронных реле обмотка электромагнита А
параллельно которой подключен конденсатор С2, подсоединяется
к источнику переменного тока через балластный конденсатор Ci.
Вместо балластного конденсатора может быть использовано актив-
ен 6\
Рис. 3. Тиратронные реле с бес-
контактной самоблокировкой
электромагнитов при резонан-
се токов.
а — с коммутацией электромагни-
тов через выпрямительные мосты;
б — с накопительным конденсато-
ром; в — график изменения напря-
жения на обмотке реле в функции
зазора его магнитопровода.
>60
'20
в)
1
8 W 12 мм
ное, индуктивное или активно-реактивное сопротивление. Конденса-
тор Сг образует параллельный резонансный контур с обмоткой элек-
тромагнита при замкнутом положении его магнитопровода. При ра-
зомкнутом магнитопроводе на обмотке реле падает незначительное
напряжение, под действием которого реле не может сработать. Когда
конденсатор С\ через выпрямительный мост (рис. 3,а) или через вен-
тиль шунтируется зажигающимися тиратронами 7\ и Т2, реле вклю-
чается. После прекращения действия включающего импульса тока
реле удерживается во включенном положении и напряжение на его
9

обмотке равно номинальному, так как в результате резкого увеличе-
ния индуктивности обмотки при замыкании магнитной системы элек-
тромагнита образуется параллельный резонансный контур. На
рис. 3,б показан полученный экспериментально график зависимости
изменения напряжения на обмотке реле U06 от величины зазора гго
магнитопровода при подключении магнитного пускателя ПА-300
с напряжением обмотки 220 в. График показывает, что при такой
схеме подсоединения электромагнита переменного тока напряжение
на его обмотке при незначительном увеличении зазора резко падаог.
В квадратичной зависимости от напряжения изменяется сила, удер-
живающая якорь электромагнита в притянутом положении. Анало-
гичный характер зависимости напряжения на обмотке электромагни-
та от величины зазора будет и в схеме с блокировочным трансфор-
матором.
При подаче маломощного импульса тока с амплитудой, не пре-
вышающей нескольких десятков микроампер, на вход отключающих
тиратронов Гз, 74 обмотка реле шунтируется зажигающимися
тиратронами через вентиль или выпрямительный мост и реле от-
ключается.
В тиратронном реле, схема которого приведена на рис. 3,6, для
включения и отключения используется один и тот_же__тиратрон, что
позволяет осуществлять yпpaвлeниё^JнбЧлтJЙ_^элeктpoмaгнитa непо-
средственно от одного источника маломощных импульсов тока.
В диагональ моста, образованного балластным конденсатором Си
параллельным контуром, состоящим из обмотки электромагнита и
конденсатора С2, и параллельно-последовательным резонансным кон-
туром, состоящим из дросселя Др и конденсаторов С4 и С5, включен
через диод Д\ и резистор R накопительный конденсатор Сз. Параме-
тры конденсаторов С4, С5 и дросселя Др выбираются таким обра-
зом, чтобы при выключенном реле мост был разбалансирован, т. е.
в его диагонали напряжение приближалось к номинальному напря-
жению обмотки реле, а после включения реле мост был сбалансиро-
ван, т. е. напряжение в его диагонали снижалось бы до нуля. При
подаче включающего импульса на сетку тиратрона реле Р включает-
ся разрядным током накопительного конденсатора. Так как после
разрядки конденсатора С3 мост сбалансируется, дальнейший заряд
конденсатора С3 не происходит. После включения реле тиратрон
оказывается через вен гиль Д2 и конденсатор С3 подключенным па-
раллельно обмотке реле и при подаче импульса, зажигаясь, шунти-
рует обмотку реле, вызывая его отключение.
На рис. 4,а приведены осциллограммы токов и напряжений ти-
ратронного реле, схема которого приведена на рис. 3,а, в случае
применения в нем магнитного пускателя типа ПМЕ-0 с напряже-
нием обмотки в 127 в. На рис. 4,6 приведены аналогичные осцилло-
граммы для тиратронного реле с накопительным конденсатором
(рис. 3,6), выполненного на базе реле типа ПЭ-10 с обмоткой на
напряжение 127 в. На осциллограммах показан процесс включения
(участок ab) и отключения (участок cd) электромагнитов. Амплиту-
да импульсов тока, протекающего через анодную цепь включающих
тиратронов, сразу же после замыкания магнитной системы электро-
магнита в десятки раз снижается. Таким образом, применение элек-
тромагнитные устройств автоматики переменного тока, бесконтактно
самоблокирующихся с помощью конденсаторов, позволяет автомати-
чески сразу после включения электромагнита уменьшить анодный
ток тиратронов, что делает схемы описанных тиратронных реле не-
10

критичными к длительности управляющих сигналов. Для тиратрон-
ного реле (рис. 3,а) продолжительность включающих и отключаю-
щих импульсов тока не превышает 20—30 мсек, а для реле
с накопительным конденсатором — 60—80 мсек. Поэтому в схеме
реле с накопительным конденсатором мощность используемых элек-
тромагнитов меньше, чем в тиратронных реле с включающими и от-
;
2
3
а б с а
1
2
з
а б ей
Рис. 4. Осциллограммы токов и напряжений тиратронных реле с бес-
контактной самоблокировкой электромагнитов при резонансе токов.
/ — напряжение на обмотке реле; 2, 3, 4 — токи, протекающие через тиратрон
обмотку реле, включающий тиратрон и накопительный конденсатор.
ключающимй тиратронами. ^недостаткам тиратронных реле с на-
копительными конденсаторами относится и их инерционность,
обусловленная большим временем заряда накопительных конденса-
торов, и сравнительно большие габариты последних.
На практике в сочетании с электромагнитными реле средней
мощности (ПЭ-1, ПЭ-6, МКУ-48 и др.) могут найти применение ти-
ратронные реле, представленные на рис. 5. В этих схемах как вклю-
чение, так и отключение реле бсуществляются одним и тем же ком-
мутирующим прибором. Включение реле осуществляется с помощью
накопительного конденсатора С, заряжающегося до амплитудного
значения напряжения питания через выпрямительные диоды, размы-
кающие контакты реле IP, и резистор R. После включения реле Р
ком мутирующий тиратрон оказывается подключенным с помощью
замыкающих контактов 1Р через вентиль и накопительный конденса-
11

тор параллельно обмотке реле. При повторном зажигании тиратрона
последний шунтирует обмотку реле, вызывая его отключение. Схема
тиратронного реле (рис. 5,6) несколько сложнее схемы, представлен-
ной на рис. 5,а, однако позволяет избежать применение понижающе-
го трансформатора при питании реле от сети в 220 в. Включение
реле Р осуществляется разрядным током конденсатора С, протекаю-
щим через тиратроны Т\ и Г2. Отключается реле кратковременно
зажигающимся тиратроном Г2, шунтирующим через диод Д и ре-
зистор R обмотку реле. Хотя недостатками данных схем является
то, что в них используются контакты реле, а также накопительные
конденсаторы, однако эти недостатки компенсируются простотой схем
Рис. 5. Схемы тиратронных реле с контактной самоблокировкой реле.
а — при питании от источника 127 в; б — при питании от сети 220 в.
и возможностью использования в них промежуточных реле различ-
ных типов. В качестве усилительно-релейного элемента эти схемы
могут быть применены в различных двухпозиционных регуляторах
уровней, температур, фотореле и т. п. [Л. 31].
В различных устройствах автоматики находят применение триг-
геры со счетным входом. На рис. 6 приведены схемы тиратронных
реле, выполняющие функции триггера со счетным входом. При по-
даче на вход первого импульса происходит включение реле, а при
подаче на этот же вход второго импульса тока — отключение реле.
В тиратронном реле, схема которого представлена на рис. 6, а вход-
ные импульсы подаются одновременно на сетки тиратронов Т2 и Г3.
Обмотка реле, параллельно которой подсоединен конденсатор С2,
с конденсаторами Ci и Сз и дросселем Др образует мост, который
разбалансирован, когда реле выключено, и уравновешен, когда реле
включено (аналогично тому, как это происходит в схеме рис. 3,6).
В диагональ моста включены тиратрон Г3 и резистор R, являющиеся
катодной нагрузкой тиратрона и соединенные с сеткой тиратрона Ti.
Когда реле Р выключено, напряжение есть толькр на промежутке
анод — катод тиратрона Тз, поэтому при подаче первого импульса
загорается только тиратрон Гз, что приводит к включению тиратро-
на ii и срабатыванию реле Р. При этом мост балансируется и на-
пряжение на промежутке анод — катод тиратрона 7з снижается до
нуля, а напряжение на обмотке реле и, следовательно, на промежут-
ке анод —катод тиратрона Г2 возрастает до номинальной величины.
12

Соответственно второй импульс вызывает зажигание тиратрона Гг,
импульсно шунтирующего обмотку реле и вызывающего его отклю-
чение.
В тиратронном реле со счетным входом (рис. 6,6) управляющие
импульсы подаются одновременно на входы включающего Ti и от-
ключающего Гг тиратронов. Так как при включенном реле напря-
жение на отключающем тиратроне Тг крайне невелико, то первый
импульс вызовет зажигание только включающего тиратрона Ti. Для
того чтобы второй импульс вызвал зажигание отключающего тира-
трона Г2, в цепь сетки тиратрона Ti подается отрицательное сме-
щение со вспомогательной обмотки реле Р, выпрямленное диодом Д
и конденсатором фильтра С.
Тиратронные реле могут быть выполнены и трехфазными
(рис. 7). В этом случае целесообразно их использование в сочетании
с тиристорными (симмисторными) коммутаторами. Электромагнит-
ПТРГП . U-i~=!—,
ШШ
а)
б)
Рис. 7. Трехфазное тиратронное реле.
а — конструктивная схема электромагнита; б — принципиальная элек-
трическая схема.
ное устройство трехфазного тиратронного реле, конструктивная схе-
ма которого приведена на рис. 7,а, представляет собой трехфазный
дроссель с переменным зазором, состоящий из трехстержневого не-
подвижного магнитопровода 2, на стержнях которого находятся три
пары первичных и вторичных обмоток, подвижного магнитопрово-
да 1 и из возвратной пружины. Первичные обмотки дросселя через
балластные конденсаторы С4—Сз подсоединены к трехфазной сети
(рис. 7,6). Кроме того, к первичным обмоткам подсоединены конден-
14

саторы Ck—Сб, образующие с этими обмотками параллельные резо-
нансные контуры при замкнутом магнитопроводе. Когда магнито-
провод трансформатора разомкнут, напряжение в основном падает
на балластных конденсаторах Ci—С3, а напряжение на обмотках
дросселя не превышает 10% номинальной величины. После замыка-
ния магнитопровода индуктивное сопротивление обмоток резко
возрастает, в результате чего образуются параллельные резонансные
контуры. Вследствие возрастания напряжения на контурах магнито-
провод будет удерживаться в замкнутом положении. Со вторичных
обмоток дросселя напряжение подается на управляющие электроды
тиристоров Тз—Т5 трехфазного коммутатора, управляющего работой
трехфазной нагрузки RB (электродвигателем, нагревателями и т. п.).
Подсоединение обмоток дросселя через конденсаторы позволяет обес-
печить требуемый сдвиг фаз между управляющим и анодным током
тиристоров.
Параллельно одному из балластных конденсаторов Сг подклю-
чен через диод, Д\ (рис. 7,6) включающий тиратрон 'Л, а параллель-
но одной из обмоток дросселя подсоединен отключающий тиратрон
Т2. При подаче на сетку управляющего сигнала тиратрон 7i, зажи-
гаясь, пропускает через обмотку дросселя включающий импульс
тока. Под действием последнего подвижный магнитопровод, преодо-
левая сопротивление пружины, притягивается и удерживается во
включенном состоянии и после исчезновения включающего импульса.
Отключение нагрузки осуществляется при импульсном зажигании ти-
ратрона Г2, когда на его сетку подается отключающий сигнал. При
этом резонанс нарушается, подвижный магнитопровод под действием
пружины возвращается в исходное положение, напряжение на вто-
ричных обмотках дроссселя резко снижается и тиристоры коммута-
тора закрываются.
Импульсный режим работы ТТР, обеспечиваемый в описанных
реле, создает условия для использования в их схемах сравнительно
мощных электромагнитных реле переменного тока, в том числе маг-
нитных пускателей. Испытания тиратронного реле, выполненного в со-
четании с магнитным пускателем типа ПА-300 с обмоткой на напря-
жение 220 в (по схеме рис. 3,а) при амплитуде тока, протекающего
через анодную цепь тиратронов типа МТХ-90, достигающей 2 а, по-
казали, что тиратроны продолжали работать после 2 • 105 срабаты-
ваний (далее опыты были прекращены). Следует отметить, что после
первых включений реле параметры включающих тиратронов резко
изменялись. Падение напряжения на промежутке анод — катод уве-
личивалось до 80 в, напряжение зажигания по промежутку сетка —
катод — до 120 в, а по промежутку анод—катод до величин, превы-
шающих 300 в. Заметно снижалась чувствительность тиратронов.
Поэтому для сохранения высокой чувствительности тиратронных реле
при использовании в их схемах мощных электромагнитных устройств,
в частности магнитных пускателей, целесообразно применять двух-
каскадное включение тиратронов (см. гл. 3).
Для повышения надежности рассмотренных схем тиратронных
реле необходимо рекомендовать применение в них магнитных пуска-
телей не выше нулевого и первого габаритов. В тех случаях, когда
в схемах тиратронных реле применены лишь отключающие тиратро-
ны, например в устройстве защиты электродвигателя, мощность элек-
тромагнитных устройств может быть в десятки раз увеличена, так
как при отключении электромагнитов через тиратроны протекают
токи, в десятки раз меньшие токов включения.
15

2. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА
БЛОКИРОВОЧНЫХ ЦЕПЕЙ ТИРАТРОННЫХ РЕЛЕ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Расчет тиратронного реле с блокировочным трансформатором
(рис. 2,а) заключается в определении емкости конденсатора С и
напряжения (С/г) вторичной обмотки трансформатора, а также
в проверке условия включения реле, заключающегося в том, чтобы
во время включения реле напряжение на обмотке превышало номи-
нальное. В ряде случаев может возникнуть необходимость в расчет-
ном определении величины остаточного напряжения на обмотке
электромагнита в разомкнутом положении его магнитопровода.
В отличие от расчета, приведенного в [Л. 33], где емкость блоки-
ровочного конденсатора С и напряжение U2 определяются из усло-
вия минимального остаточного напряжения на обмотке электромаг-
нита в выключенном состоянии (£/"0б), расчет, приведенный ниже,
основывается на условиях максимального использования тиратронов
по коммутируемым ими напряжениям. Расчет параметров блокиро-
вочной цепи тиратронного реле осуществляется из условия, что после
включения реле значение напряжения на промежутке анод — катод
включающего тиратрона (Ur) равно или меньше абсолютного значе-
ния суммы векторов напряжений источника питания Ui и напряже-
ния на обмотке электромагнита во включенном состоянии {/'об, т. е.
На рис. 8 приведены векторные диаграммы напряжений на от-
дельных элементах схемы тиратронного реле. Как видно из вектор-
ных диаграмм, условие (1) может быть выполнено при встречном
(рис. 8,а) и согласном (рис. 8,6) направлениях векторов напряже-
ния Ui и Ui.
Согласно векторной диаграмме (рис. 8,а) можно составить сле-
дующую систему уравнений:
= (£/'об)2+ U* - 2 (£/'об) иг cos р;
1Z
arctg •
x'os-
(2)
где х' 0б, #'об — соответственно приведенные реактивное и активное
сопротивления электромагнита реле при его замкнутой магнитной
системе и номинальном напряжении на обмотке электромагнита,
определяемые экспериментальным путем; Хс — емкостное сопротивле-
ние конденсатора С.
R'
Учитывая, что UT = Uiy £/'об={/ном и <р'=arctg~тг, определяем
я об
Хс'.
■> (3)
16

Рис. 8. Векторные диаграммы напряжений на отдельных элементах
схемы тиратронного реле с блокировочным трансформатором при
включенном (а, б) и выключенном (в) электромагните.
где z'o6 — полное сопротивление электромагнита при замкнутой маг-
нитной системе и номинальном напряжении.
Uo6 U2
Из условия
sin + ссj
sin у
учитывая (2) определяем
и2
/(^об)2+(^об-^С)2
2'об
(4)
Аналогично можно определить Хс и U2 при согласном направле-
нии векторов напряжений Ui и U2 (рис. 8,6).
Для нахождения величины напряжения на обмотке электромаг-
нита (У'об) при разомкнутом магнитопроводе рассмотрим вектор-
ную диаграмму напряжений блокировочной цепи тиратронного реле
(рис. 8,б). Согласно векторной диаграмме
и,
if" = arctg
Р = arctg
Х"об .
R"o6 »
Xq — #"об
Rfro
(5)
где х''об, R"o6 — соответственно приведенные реактивное и активное
сопротивления электромагнита реле при замкнутой его магнитной
системе.
2—1251 17

Отсюда
U"0$ = r Z 06 U2, (6)
.К(^об)Я + (Хс-^ов)"
где 2"0б — полное сопротивление электромагнита реле при замкну-
той магнитной системе.
Как уже упоминалось, в момент включения реле напряжение
на его обмотке должно превышать при однополупериодном включе-
нии реле номинальное напряжение обмотки его электромагнита, т. е.
Uo6>'UHom. Если рассмотреть включающий контур, состоящий из
источника питания (СЛ), тиратронов Ti, Т2 и обмотки реле, и для
упрощения пренебречь влиянием блокировочного контура во время
включения реле, можно записать равенство Ui = U05 + У г, где Ur —
падение напряжения на промежутках анод — катод тиратронов Ti,
Т2. Или
Ui = ^ном cos у" + Ut)2 + (U« sin у")2 . (7)
где
<p" = arctg r\ff .
к об
Решив (7) относительно £/0б, можно найти величину требуемо-
го напряжения обмотки реле, обеспечивающую максимальное исполь-
зование включающих тиратронов по мощности:
^об = — cos <?" + у U\ - (Ut sin у")2 • (8)
Условию U0q>UBOm удовлетворяют электромагниты (реле, маг-
нитные пускатели и т. п.) с номинальным напряжением обмотки
127 в при напряжении в сети 220 в или с напряжением обмотки
220 в при СУi = 380 в. Величины емкостей блокировочных конденса-
торов для некоторых типов реле и магнитных пускателей, рекомен-
дуемые напряжения питания и обмоток, а также напряжение на их
обмотках в выключенном состоянии электромагнитов, определенные
экспериментальным путем, приведены в табл. 1.
Расчет тиратронных реле, схемы которых приведены на рис. 3,
заключается в нахождении емкости балластного конденсатора Ci
и напряжения обмотки реле С/0б, исходя из условий максимального
использования коммутирующей способности тиратронов по мощности,
а также в определении величины остаточного напряжения (£/"об) на
обмотке электромагнита при разомкнутом магнитопроводе для дан-
ных значений емкостей конденсаторов. Амплитудное значение на-
пряжения питания тиратронного реле должно быть меньше макси-
мально допустимого напряжения для включающих тиратронов по
промежуткам анод—катод, т. е. y2U<UT. Как указывалось выше,
для предотвращения пробоя тиратронов по анодной цепи при бес-
трансформаторном питании тиратронных реле целесообразно осу-
ществлять последовательное включение двух тиратронов. Однако сле-
дует учитывать, что при этом увеличивается и суммарное падение
напряжения на их промежутках (UT) в момент включения электро-
магнитов. В момент включения реле напряжения на его обмотке U0б
должно быть равно или превышать номинальное значение напря-
18

Таблица 1
Параметры элементов тиратронного реле с блокировочным
трансформатором
Тип реле, магнит-
ного пускателя
Номиналь-
ное напря-
жение об-
мотки
^ном, 8
Напряже-
ние сети
Vг, в
Напряже-
ние вторич-
ной обмот-
ки транс-
форматора
Ut, в
Емкость
конденса-
тора С, мкф
Напряжение
на обмотке вы-
ключенного
электромагни-
та ^'об' в
ПЭ-1
127
220
ПО
0,70
ПЭ-1
220
—
204
0,25
—
ПЭ-6, МКУ-48
220
—
175
0,50
—
РПТ-100
127
220
67
1,00
38
РПТ-100
220
—
113
0,40
74
ПЭ-4, ПЭ-9
127
220
35
1,60
7,2
ПЭ-4, ПЭ-9
220
380
67
0,50
14,2
ПЭ-5, ПЭ-10
127
220
35
1,60
7,2
ПМЕ-000
220
380
66
0,60
10,5
ПМЕ-100
127
220
34
2,50
5,4
Пб-ЗТ
127
220
41
2,50
9,4
ПМЕ-200
220
380
68
2,00
14,4
ПА-300
127
220
36
5,00
4,6
ПА-300
220
380
63
1,70
8,0
ПА-300
380
380
125
0,75
15,0
ПА-400
380
380
145
1.5
26,0
жения обмотки. Для проверки выполнения условия Uo6^UBOu рас-
смотрим схему замещения тиратронного реле при его включении и
соответствующую векторную диаграмму (рис. 9,а). Так как падение
напряжения на тиратроне UT на участке вольт-амперной характери-
стики, соответствующей тлеющему разряду, почти не зависит от
тока, а сопротивление Ха намного больше нелинейного сопротивле-
ния промежутка анод — катод тиратрона, то
tfB=tf*6 +U* + 2U«UT cos а, (9)
где
#"об#£2 — (2"об)2
а = arctg -рй »
хс2 К «б
#"об, х"об, &"об — соответственно приведенные активное, реактив-
ное и полное сопротивления электромагнита реле при разомкнутой
магнитной системе; хГ% — емкостное сопротивление конденсатора
С2, подключенного параллельно обмотке реле. Отсюда
Uo6 = — Ut cos а +]/ U* — U2r sin» а < £/НОм. (10)
Емкостное сопротивление конденсатора Сг—Хсг вибирается рав-
ным индуктивному сопротивлению в замкнутом положении магнито-
2* 19

Рис. 9. Схемы замещения и векторные диаграммы.
а — тиратронного реле в момент включения; б — во включенном положении
электромагнита и в — при разомкнутом магнитопроводе электромагнита.
провода Хс2=х'об. Как показывает эксперимент, именно при этом
значении емкости конденсатора С2 падение напряжения на обмотке
электромагнита реле U"06 при разомкнутом магнитопроводе прибли-
жается к минимальному значению. Кроме того, при этом значении
емкости уменьшается величина тока, протекающего через коммути-
рующий прибор после включения реле, а напряжение на конденсато-
ре U'a оказывается меньше напряжения питания. Величина емкости
балластного конденсатора Ci определяется при решении системы
уравнений, составленной на основании векторной диаграммы для
схемы замещения при замкнутом магнитопроводе электромагнита
реле (рис. 9,6):
(/'общ)2 = (/',)2 + (/'2)2 - 2/',/', cos - /);
v* -(U'c{)2 + (ел*)2 - wclu'« cos [-f-(?'- ю ];
sin f =
2U'clU'« cos
/'.sin (if-?')
общ
(ii)
и,
Учитывая, что tg ?'= xV*'*. IW /',= ^ , "'Г ,
у \% об) "т"\*> об)
20

112 = ^ном/^с2 и *'об = хс2> получаем:
VC1
!*об
— 1
(12)
Составляя систему уравнений, аналогичную (11), из векторной
диаграммы для схемы замещения тиратронного реле при разомкну-
том магнитопроводе (рис. 9,в) с учетом значения Ха (12) можно
Таблица 2
Параметры элементов тиратронных реле с резонансом токов
Тип реле, магнит-
ного пускателя
Номиналь-
ное напря-
жение об-
мотки
*W в
Напряже-
ние сети
U, в
Емкость конденсатора
(рис. 3 а, б), тф
Кратность из-
менения напря-
жения во вклю-
ченном и
выключенном
положениях
магнитопровода
Ь^'об/^'об
С,
с.
ПЭ-1
127
127
0,7
0,2
10
ПЭ-1
127
220
0,4
0,5
10
—
ПЭ-1
220
220
0,25
0,05
—
—
РПТ-100
127
127
0,7
0,5
20
3,3
РПТ-100
127
220
0,3
0,7
20
3,3
РПТ-100
220
220
0,2
0,25
—
3,3
ПЭ-6, МКУ-48
127
127
1,0
0,5
10
—
ПЭ-6, МКУ-48
127
220
0,7
0,7
10
—
ПЭ-6, МКУ-48
220
220
0,35
0,1
—
—
ПЭ-4, ПЭ-9
127
220
0,2
1,1
50
16,0
ПЭ-4, ПЭ-9
127
127
0,4
0,8
50
16,0
ПЭ-4, ПЭ-9
220
220
0,1
0,3
30
16,0
ПЭ-5, ПЭ-10
127
220
0,3
1,2
70
16,0
ПЭ-5, ПЭ-10
127
127
0,5
1,1
70
16,0
ПМЕ-000
127
220
о,з
1,6
—
16,0
ПМЕ-000
220
220
0,2
0,5
—
16,0
ПМЕ-100
127
220
0,7
2,7
—
15,0
ПМЕ-200
127
220
1,2
6,5
—
18,0
ПМЕ-200
220
220
0,5
1,5
—
18,0
ПМЕ-200
220
380
0,9
2,3
—
18,0
ПМЕ-200
380
380
0,25
0,6
—
18,0
П6-ЗТ
127
220
0,6
2,5
—
13,5
П6-ЗТ
380
380
0,2
0,25
13,5
ПА-300
127
220
0,8
4,8
—
33,0
ПА-300
220
220
0,55
1,0
—
33,0
ПА-300
220
380
0,3
1,2
33,0
ПА-300
380
380
0,2
0,7
—
33,0
П-200
220
380
0,6
2,1
—
11,6
ПА-400
380
380
0,5
Ю
—
16,0
ПА.500
380
380
0,5
1,1
—
17,0
21

определить величину напряжения, падающего на обмотке реле при
разомкнутом магнитопроводе:
U"ot = *—
К*С2 -*"«) +(*"«)'] *С1~
(^"об)2 ^2
(13)
В описанных схемах тиратронных реле, как и в схемах тира-
тронных реле с блокировочным трансформатором, могут быть исполь-
зованы электромагнитные реле с ц=х'0б1х"об<2,ь. В этом случае
для самоблокировки используются разомкнутые контакты реле (на
рис. 3 контакты 1Р показаны пунктиром).
Величины емкостей блокировочных конденсаторов для конкрет-
ных типов реле и магнитных пускателей, емкости накопительных
конденсаторов в случае схемы тиратронного реле с накопительным
конденсатором, рекомендуемые напряжения питания и обмоток,
а также кратность изменения напряжения на обмотке электромагни-
та во включенном и выключенном положении электромагнитов
(6 =siu'обfiu"об) при их бесконтактной самоблокировке, определенные
экспериментальным путем, приведены в табл. 2. Как видно из при-
веденных данных, кратность изменения напряжения для магнитных
пускателей и ряда промежуточных реле превышает 10.
В схемах описанных тиратронных реле могут быть использова-
ны вместо тиратронов тлеющего разряда и их полупроводниковые
аналоги — тиристоры. Однако такие преимущества тиратронов, как
световая индикация процесса работы, высокое входное сопротивле-
ние, высокие перегрузочные способности в импульсных режимах, де-
лают их применение предпочтительным.
3. МНОГОПОЗИЦИОННЫЕ ТИРАТРОННЫЕ РЕЛЕ
Описываемые ниже тиратронные реле обладают многопозицион-
ной (многоустойчивой) статической характеристикой и отличаются
простотой схемы, высокой чувствительностью и значительной мощ-
ностью используемых в них электромагнитных устройств автоматики
(реле, магнитных пускателей, клапанов, электромагнитов и т. п.).
Управление последними осуществляется бесконтактно маломощными
импульсами тока с помощью ТТР. Эти схемы могут найти примене-
ние в программных реле времени, распределителях импульсов и т. п.
Принцип действия многопозиционных тиратронных устройств
описан на примере использования в их схемах трех однотипных
электромагнитов (реле), хотя количество последних может быть зна-
чительно увеличено.
На рис. 10 представлена схема многопозиционного тиратронного
реле, в котором, как и в тиратронных реле (рис. 3), используется
явление резонанса токов, возникающего в обмотке реле и парал-
лельно подсоединенном конденсаторе. Схема включает в себя реле
Pi—Р3, каждое из которых содержит по две обмотки; с помощью
одной из них осуществляется включение реле, а с помощью другой —
22

Рис. 10. Многопозиционное тиратронное реле с последовательным
включением параллельных контуров.
его самоблокирование. Параллельно обмотке каждого из реле
включены конденсаторы Ci—С3, емкость каждого из которых равна
индуктивному сопротивлению обмотки реле во включенном положе-
нии. Таким образом, при замкнутом магнитопроводе любого из реле
образуется параллельный резонансный контур, состоящий из обмотки
реле и соответствующего конденсатора. Контуры, состоящие из обмо-
ток реле и конденсаторов, соединены последовательно и подключены
к сети переменного тока через балластный конденсатор С4. Емкость
конденсатора С4 выбирается таким образом, чтобы когда одно из
реле включено, напряжение на его обмотке достигало номинального
значения. Когда все реле выключены, напряжение сети в основном
падает на балластном конденсаторе, на обмотках же реле напряже-
ние не превышает 10% номинального значения. При замыкании маг-
нитопровода любого реле индуктивное сопротивление его обмотки
резко возрастает и образуется параллельный резонансный контур,
сопротивление которого в десятки раз превышает сопротивление это-
го контура, когда резонанс отсутствует. Напряжение на обмотке реле
достигает номинального значения, и реле удерживается во включен-
ном состоянии. Если теперь осуществить замыкание магнитопровода
какого-либо другого реле, напряжение на ранее образованном ре-
зонансном контуре уменьшается почти в два раза и ранее включен-
ное реле отключается. Таким образом, устойчивыми для данной схе-
мы являются состояния, когда все реле выключены или когда вклю-
чено одно из всех реле.
Включение любого из реле осуществляется подачей маломощно-
го импульса на сетку соответствующего тиратрона. При этом тира-
трон зажигается, пропуская через включающую обмотку реле
импульс тока, что вызывает включение реле. При подаче управляю-
щего импульса на сетку другого тиратрона включается соответствую-
щее реле, а ранее включенное реле выключается. Отключение любого
из включенных реле происходит при подаче управляющего сигнала
на сетку отключающего тиратрона Г4, подсоединенного параллельно
блокировочным обмоткам всех реле. При этом блокировочные обмот-
ки реле шунтируются и реле отключается.
23

В многопозиционном тиратронном реле параллельно всем после-
довательно включенным вспомогательным обмоткам реле может быть
подсоединен только один конденсатор, емкостное сопротивление ко-
торого равно индуктивному сопротивлению последовательно вклю-
ченных реле при замкнутом магнитопроводе одного из них. В этом
случае, когда все реле выключены, напряжение сети в основном па-
дает на балластном конденсаторе. При замыкании магнитопровода
любого реле индуктивное сопротивление его обмотки резко возраста-
ет и образуется параллельный резонансный контур, состоящий из
обмоток последовательно включенных реле и конденсатора. Напряже-
ние на реле, магнитопровод которого замкнут, достигает номиналь-
ного значения, и реле удерживается во включенном состоянии. Когда
замыкается магнитопровод еще какого-либо реле, резонанс токов
нарушается, так как почти в два раза возрастает индуктивность крн-
тура, в результате чего напряжение на ранее включенном реле резко
уменьшается и оно отключается.
Принцип действия тиратронного многопозиционного реле, схема
которого приведена на рис. 11, основан на использовании резонанса
напряжений, возникающего в цепи, состоящей из конденсатора С
и реле, одно из которых находится во включенном состоянии.
Емкость конденсатора С выбирается из условия создания резонанса
напряжений с тем реле, магнитопровод которого замкнут. Напряже-
ние вторичной обмотки трансформатора, к которой подключены
Включение
Рис. 11. Многопозициониое тиратронное реле с разделительным
трансформатором.
24

реле, выбирается меньше напряжения реле примерно во столько раз,
во сколько возрастает напряжение при возникновении резонанса на-
пряжений с конденсатором С. Наличие в данной схеме разделитель-
ных многообмоточного или нескольких двухобмоточных трансформа-
торов усложняет данное устройство. Как и в реле, схема которого
приведена на рис. 10, устойчивыми состояниями для данной схемы
являются положения, когда все реле выключены или включено лишь
одно реле. Для управления тиратронами с помощью импульсов тока
малой продолжительности используются /?С-контуры, подсоединенные
параллельно промежуткам анод — катод тиратронов.
В схеме многопозипионного реле, представленной на рис. 1!2, по-
следовательно с обмотками каждого из реле Pi—Рз включены кон-
денсаторы С2—С4, емкость каждого из которых равна индуктивному
сопротивлению обмотки реле во включенном положении. Таким обра-
зом, при замкнутом магнитопроводе любого из реле образуется
Рис. 12. Многопозиционное тиратронное реле с подключением после-
довательных контуров через общий конденсатор.
последовательный резонансный контур. Каждый из последовательных
контуров подсоединен ко вторичной обмотке фазовращательного
трансформатора через общий конденсатор Ci. Параметры конденса-
тора Ci выбираются таким образом, чтобы когда магнитопровод
одного из реле замкнут, напряжение на его обмотке достигало но-
минальной величины (Uz,). При этом напряжения на обмотках реле
(Uz„), магнитопроводы которых разомкнуты, будут менее 10% но-
минальной величины, так как последовательные контуры, которые их
обмотки образуют с конденсаторами, будут не в резонансе. Если
теперь замкнуть магнитопровод любого другого реле, напряжение на
обмотке ранее включенного реле резко уменьшится за счет повы-
шения напряжения на общем конденсаторе и реле отключится.
Когда все реле выключены, напряжения на их обмотках (U"z,,)
невелики. При подаче импульса на вход любого тиратрона через его
25

*,сгТЬ» T%
oct
j
ij'z/1
u\
6)
Рис. 13. Схемы замещения и векторные диаграммы блокировочной
цепи многопозиционного тиратронного реле,
а — одно из реле включено, другое отключено; б — оба реле включены;
в — оба реле отключены.
промежуток анод — катод, вентиль и обмотку реле проходит вклю-
чающий импульс тока с однополупериодным заполнением, под дей-
ствием которого реле включается. Реле удерживается во включенном
состоянии и после исчезновения включающего импульса за счет воз-
никновения резонанса напряжений с конденсатором. При подаче пу-
скового импульса на вход другого тиратрона включение соответст-
вующего реле приводит к отключению ранее включенного реле. При
кратковременном зажигании отключающего тиратрона Г4 через раз-
делительные вентили Д\—Д3 шунтируется обмотка реле, находяще-
гося во включенном состоянии. При этом резонанс напряжений на-
рушается и реле отключается. Отключение любого из включенных
реле можно осуществить и путем подключения отключающего тира-
трона через вентили параллельно конденсаторам С2—С4.
Расчет многопозиционного реле заключается в нахождении емко-
сти общего конденсатора Ci, а также напряжений Wz* и U"zr, на
обмотках реле, когда реле находятся во включенном или выключен-
ном положениях. На рис. 13 приведены схемы замещения и вектор-
ные диаграммы блокировочной цепи многопозиционного реле в слу-
чае использования в нем двух электромагнитных реле. Емкостные
сопротивления конденсаторов С2—С4 выбираются равными индуктив-
ному сопротивлению хцс2)=х2(с2)=х/L электромагнитов реле при
замкнутом положении магнитопровода. Как показывает эксперимент,
когда одновременно включены два реле, то именно при этом зн$-
26

чении емкостей конденсаторов йадение напряжения на обмотках
электромагнитов реле с разомкнутыми магнитопроводами при-
ближается к минимальному значению.
Величина емкости конденсатора Ci определяется путем решения
системы уравнений, составленных на основании векторной диаграммы
для схемы замещения, когда магнитопровод электромагнита одного
реле замкнут, а другого разомкнут (рис. 13,а):
/» = /? +-2Л/в cos (Я_ф);
u _ /
sin р sin (те —ф) '
= (UR, cos р)« + (Ucl + ^, sin
(14)
^С2 ^ l
Учитывая, что tg ср = xrL/Rr, tg ф = ^ , IX — JJR, /Rf,
J2 = Ur> costy/R", Ucl =Ixcl, ^/= £/ном cos <p, где x'L и Я",
— приведенные активные и реактивные сопротивления электро-
магнитов реле соответственно при замкнутой и разомкнутой магнит-
ной системе; UH0M— номинальное напряжение обмотки реле, по-
лучаем:
хс1 —
где
- Um sin р + |/ U* - f/2H0M (^-)2 (1 ~ sin'
»
(15)
sin в =
г/ном / (/ун-/гут + (^-^)а ,
/?'(*'l~*"l)
]/"[(tf")2 + (*'L - x"L )2j [(/У +/?^)«+(x'L -x"L)2]
Составив уравнение (16) из векторной диаграммы для схемы
замещения тиратронного реле при замкнутых магнитопроводах обоих
реле (рис. 13,6) с учетом (15), можно определить величину, до ко-
торой снижается напряжение на обмотке реле U'Zr\
U* = (U'R,)* + {U'cl)\ (16)
Учитывая, что UrR, = UTZ, cos <p, lx = UrR,/Rr и Ucl =21^1,
получаем:
U'z, = . * (17)
COS <p К4*С1 + (^)Я
Составляем уравнение, аналогичное (16), для схемы замещения
блокировочной цепи тиратронного реле, когда магнитопроводы обоих
27

электромагнитов реле разомкнуты (рис. 13,в):
-(
V )
u"ci + sin<|>" j ' ^
(18)
тогда можно определить напряжение, падающее на обмотках реле:
cos <f"
U"9„ =U
1/(2^L+_I_y +
(19)
где
sin ф" =
^(«")t(x'l-x"l)«
tg«p" = -
Я"
При необходимости в схемах многопозиционных тиратронных
реле могут быть использованы реле с г)<2>°\ но в этом случае сле-
2
з
a b с а р f
б)
Рис. 14. Трехпозиционное тиратронное реле.
а — электрическая схема; б — осциллограммы напряжений на основных обмот-
ках' первого (/) и второго (2) реле и токов, протекающих через промежуток
анод—катод тиратрона Т\ (3), обмотку первого (4) и второго (5) реле.
28

дует применять для самоблокировки реле их контакты (на рис. 10,
12 контакты Pi—Р3 показаны пунктиром).
Частным случаем многопозиционных тиратронных реле являются
тиратронные устройства, имеющие следующие три устойчивых со-
стояния: оба электромагнита реле выключены, включен первый элек-
тромагнит, а второй выключен и включен второй электромагнит,
а первый — выключен. В тиратронном реле с трехпозиционной стати-
ческой характеристикой (рис. 14,а) обмотки двух электромагнитных
устройств переменного тока (реле) Pi и Pi, образующие при замк-
нутых магнитопроводах параллельные резонансные контуры с кон-
денсаторами С2 и С3, соединены друг с другом через конденсатор
Ci и подключены к сети переменного тока. Если оба реле выключе-
ны, основная часть напряжения источника питания падает на кон-
денсаторе d, а на обмотках реле напряжения малы. Когда магни-
топровод одного из реле замыкается, напряжение на его обмотке
достигает номинального и реле удерживается во включенном поло-
жении. Параллельно каждой из обмоток реле к конденсатору Ci
подсоединены через диоды (или выпрямительные мосты) тиратроны
тлеющего разряда Ti и Т2. При подаче на вход тиратрона Ti управ-
ляющего импульса он зажигается, шунтируя конденсатор Ci и
обмотку реле Р2 и включая импульсом тока реле Pi. Последнее
удерживается во включенном состоянии и после исчезновения пуско-
вого импульса, так как напряжение на обмотке реле за счет резо-
нанса достигает номинальной величины. На обмотке реле Рг, по-
скольку его магнитопровод разомкнут и индуктивное сопротивление
невелико, напряжение не увеличивается. Подавая на вход тиратрона
Т2 импульс тока, можно осуществлять отключение реле Pi и одно-
временное включение реле Р2. Таким образом, в данном устройстве
один и тот же тиратрон, импульсно зажигаясь, одновременно осу-
ществляет отключение включенного реле и включение выключенного.
Отключение любого из включенных реле осуществляется при зажи-
гании тиратрона Г3, подсоединенного к последовательно включенным
вспомогательным обмоткам реле.
Переходные процессы, происходящие при переключениях реле,
показаны на осциллограммах токов и напряжений (рис. 14,6) в слу-
чае использования в схеме трехпозиционного реле двух магнитных
пускателей типа П6-ЗТ и тиратронов типа МТХ-90, подсоединенных
к обмоткам реле и конденсатору Ci через выпрямительные мосты,
где 1 и 2 — напряжения на первом и втором магнитных пускателях;
3, 4 и 5 — токи, протекающие через промежуток анод — катод тира-
трона Ti и основные обмотки первого и второго магнитных пуска-
телей. Как видно из осциллограмм, процесс включения одного реле
осуществляется несколько раньше, чем произойдет отключение дру-
гого. Как и в двухпозиционных тиратронных реле, после включения
реле амплитуда импульса тока, протекающего через промежуток
анод — катод тиратрона, резко снижается (участок Ь—с осцилло-
граммы 3).
Если в устройстве, изображенном на рис. 14,а, необходимо
использовать реле с однотипными электромагнитами, то в тиратрон-
ном реле с трехпозиционной статической характеристикой, представ-
ленном на рис, 15,а, могут быть применены разнотипные электромаг-
нитные реле переменного тока. Параллельные резонансные контуры,
состоящие из реле Pi и Рг и конденсаторов С2 и (Л, и балластные
конденсаторы Ci и С3 образуют мост, в одну диагональ которого
включены разделительные диоды Mi, Мч, а в другую — тиратроны
29

fi, T2. При подаче управляющих импульсов на вход тиратрона Ti
через основную обмотку реле Pi, диод Mi и промежуток анод —
катод тиратрона Ti протекает импульс тока, под действием которого
реле Р± включается. Одновременно тиратрон Ti через вентиль Д2
шунтирует обмотку реле Р2, вызывая его отключение. Аналогично
при зажигании тиратрона Т2 включается реле Р2, а реле Pi отклю-
чается. Отключение любого из включенных реле осуществляется
: м-
см
—44 ^ —i
Рис. 15. Схемы трехпози-
ционных тиратронных
реле с блокировочными
конденсаторами (а) и
резистором (б).
6)
с помощью тиратрона Т3. Таким образом, как и в предыдущей схе-
ме, один и тот же тиратрон, зажигаясь, вызывает одновременное
включение одного реле и отключение другого.
В схеме тиратронного трехпозиционного реле (рис. 15,6) при
питании двухполулерйодным выпрямленным током могут быть
использованы исполнительные электромагнитные устройства автома-
30

тики (реле, клапаны и т. п.) не только переменного, но и постоянно-
го тока. В этом устройстве обмотки реле, зашунтированные диодами
Mi и Д2, соединены друг с другом через резистор К и подключены
к источнику пульсирующего однополупериодного (рис. 15,6) или
двухполупериодного выпрямленного напряжения. Параллельно обмот-
кам реле и включенному последовательно резистору R подсоединены
через разделительные диоды Мз и Mk тиратроны 7Y и Т2.
Работает тиратронное реле следующим образом. До подачи
импульса на вход тиратрона Ti или Т2 оба реле находятся в вы-
ключенном положении и напряжение на их обмотках значительно
меньше номинального. Основная часть напряжения питания падает
на резисторе R. Когда под действием управляющего сигнала зажи-
0- 1 1 Ч
со
Рис. 16. Трехпозиционное тиратронное реле с накопительными кон-
денсаторами.
гается тиратрон 7\ через обмотку реле Pi проходит импульс тока,
под действием которого реле включается. При импульсном зажига-
нии тиратрона Г2 одновременно с включением реле Рг осуществляет-
ся отключение реле Pi. Питание трехпозиционного тиратронного реле
пульсирующим током позволяет, как и в двухпозиционных тиратрон-
ных реле (рис. 1), осуществлять управление временем горения ти-
ратронов без разрыва их анодных цепей контактными элементами.
У описанных трехпозиционных тиратронных реле во время пере-
ключений существует интервал времени, когда контакты одного реле
еще не разомкнулись, а контакты другого реле успели замкнуться
(зона перекрытия). В некоторых случаях, например при управлении
реверсивным электроприводом переменного тока, это нежелательно.
В тиратронном реверсивном реле, схема которого приведена на
рис. 16, срабатывание реле происходит несколько медленнее отклю-
чения, за счет чего исключается зона перекрытия выходных контак-
тов реле Pi и Р2. Такое замедление срабатывания реле достигается
включением его на постоянный ток. Последовательно-параллельные
31

контуры, состоящие из обмоток реле Р4 и Р2 и конденсаторов Си
С2 и Cq, Cs, образуют с последовательно-параллельным резонансным
контуром, состоящим из дросселя Др и конденсаторов С4, С5, два
моста, в диагонали которых включены через вентили Д2> Дз и рези-
сторы r2 накопительные конденсаторы С3 и Ст. Как и в схеме
(рис. 3,6), когда реле выключены, мосты разбалансированы и на-
копительные конденсаторы заряжены, и, наоборот, когда одно из
реле включено, мосты сбалансированы и накопительные конденсато-
ры не заряжены. Поэтому при включении описываемого устройства
в сеть, когда оба реле выключены, через вентили Д2у Дз и резисто-
ры iri, 1r2 накопительные конденсаторы С3 и С7 заряжаются до
амплитудного значения напряжения в диагоналях мостов. При пода-
че на управляющий электрод маломощного импульса тока тиратрон
Т\ поджигается и конденсатор С3 через диод Д\ и промежуток
анод — катод тиратрона Ti разряжается на обмотку реле Pi, вызы-
вая его включение. Для включения второго реле необходимо подать
управляющий импульс на сетку тиратрона Г2, который шунтирует
через диод Д4 обмотку реле Pi, вызывая его отключение. Одновре-
менно накопительный конденсатор С7 через диод Дь и промежуток
анод — катод тиратрона Т2 разряжается на обмотку реле Р2, вызы-
вая его включение. Так как переключение реле при питании его
переменным током происходит быстрее, чем при питании постоянным
током, реле Pi отключается раньше, чем реле Р2 включается, т. е.
в момент переключения реле рассматриваемого устройства зона пе-
рекрытия их контактов отсутствует. Аналогично при повторном зажи-
гании тиратрона Т\ отключается реле Р2 и включается реле Pi. От-
ключение любого из включенных реле осуществляется тиратроном
Тзу который через разделительные диоды Дб, Дч шунтирует обмотку
включенного реле.
4. ФЕРРОРЕЗОНАНСНЫЕ ТИРАТРОННЫЕ РЕЛЕ
Последовательная феррорезонансная цепь, состоящая из дрос-
селя и конденсатора, обладает релейной характеристикой, что мо-
жет быть использовано для выполнения феррорезонансных реле,
управляемых не только питающим напряжением, но также и токо-
вым сигналом, осуществляющим подмагнлчивание дросселя [Л. 4, 39].
Для этого используются управляемые дроссели, содержащие подмаг-
ничивающие обмотки. Аналогично последовательной феррорезонанс-
ной цепи триггерный эффект возникает и в параллельном ферроре-
зонансном контуре.
Несмотря на имеющиеся в литературе '[Л. 5, 8, 49, 51] описания
феррорезонансных реле, они не получили до настоящего времени
практического распространения из-за сравнительной сложности кон-
струкции дросселя (наличия обмоток управления) и невозможности
отключения пеле с помощью импульсов тока. Применение ферроре-
зонансных реле в сочетании с ТТР позволяет создать различные
функциональные и логические элементы автоматики, характеризую-
щиеся высокой чувствительностью и большой выходной мощно-
стью, надежностью в работе, простотой схем и т. д.
Если в предыдущих параграфах тиратронные реле применяются
в основном с исполнительными электромагнитными устройствами
автоматики переменного тока, то в феррорезонансных тиратронных
реле в качестве выходных элементов целесообразно применять элек-
тромагнитные устройства автоматики постоянного тока (реле, элек-
32

тромагнитные муфты, обмотки управления магнитных усилителей,
машин постоянного тока и т. п.). Причем тиратронные ферроре-
зонансные реле позволяют формировать выходной сигнал требуемой
амплитуды и фазы для управления силовыми полупроводниковыми
(тиристорными, симмисторными) коммутаторами. В этом случае при-
менение тиратронных феррорезонансных реле более предпочтительно,
чем тиратронных электромагнитных реле, поскольку в их схемах
отсутствуют подвижные элементы.
Схема тиратронного феррорезонансного реле (триггера) с двумя
устойчивыми состояниями, приведенная на рис. 17 [Л, 21], включает
в себя феррорезонансное реле, состоящее из дросселя Др2 и конден-
сатора С2, последовательно с которыми включена нагрузка RH', дрос-
Выход 1 Выход 2
Рис. 17. Феррорезонанснсе тиратронное реле с двумя фазоинверс-
ными выходами.
сели Др1 и Др3, один из которых (Дрз) постоянно находится в ре-
зонансе с конденсатором Сз, а другой дроссель (Др\)—не в резо-
нансе с конденсатором Сь и включающий Т\ и отключающий Т2
тиратроны.
Параметры дросселя Др2 и конденсатора С2 выбираются таким
образом, чтобы при напряжении питания феррорезонансное реле не
сработало. Срабатывание феррорезонансного реле происходит при
кратковременном повышении напряжения на его первичной обмотке
до резонансной величины. При подаче управляющего сигнала на сет-
ку тиратрона Т±, последний зажигаясь по анодной цепи, пропускает
через одну из вторичных обмоток дросселя Др2 ток, близкий по фор-
ме к синусоидальному, под действием которого дроссель входит
в резонанс напряжений с конденсатором С2. Напряжения на обмот-
ках дросселя в несколько раз возрастают. Одновременно в десятки
раз возрастают напряжение на конденсаторе С2 и значение тока,
протекающего через сопротивление нагрузки RB. Дроссель Др2 и
конденсатор С2 образует с дросселями Др\ и Дрз и конденсаторами
Ci и Сз два моста, с диагоналей которых снимаются выходные на-
пряжения. Когда феррорезонансное реле выключено, на выходе /
3—1251
33

напряжение равно нулю, а на выходе 2 приближается к напряже-
нию на обмотке дросселя Дрз> постоянно находящегося в резонансе.
Когда феррорезонансное реле включается, напряжение на выходе
1 резко возрастает, а на выходе 2 снижается до нуля. При шунти-
ровании одной из вторичных обмоток дросселя Др2 импульсно зажи-
гающимся тиратроном Г2 резонанс напряжений нарушается и ферро-
резонансное реле отключается.
В феррорезонансном реле с включающим Тх и отключающим Т2
тиратронами (рис. 18,а) [Л. 20] включение осуществляется подмаг-
ничиванием дросселя Др однополупериодным выпрямленным током,
а не путем подачи переменного
напряжения на одну из обмо-
ток дросселя, как в вышепри-
веденной схеме (рис. 17). Это
позволяет упростить схему фер-
рорезонансного тиратронного
реле.
Параметры феррорезо-
нансной цепи '.(дросселя и кон-
денсатора С) устанавливают-
ся такими, чтобы при напря-
жении сети феррорезонанс-
ное реле не сработало. Изве-
стно, что при наличии тока,
подмагничивающего дроссель,
срабатывание феррорезонанс-
ного реле происходит при
меньшем значении питающего
напряжения. При подаче им-
пульса тока на сетку тиратрон
Ти кратковременно поджигаясь,
0-
0-
к Включение
-0
Выход 1
^Выключение
' Выход г
б)
Рис. 18. Феррорезонансные тиратронные реле с двумя (а) и одним
(б) импульсно зажигающимися тиратронами.
34

пропускает через часть обмотки дросселя импульс тока с однополу-
лериодным синусоидальным заполнением, Импульс тока вызывает
подмагничивание дросселя, и возникает резонанс напряжений с кон-
денсатором С. При шунтировании обмотки дросселя импульсно за-
жигающимся тиратроном Тг резонанс напряжений нарушается и
феррорезонансное реле отключается. Для поддержания тиратронов
в горящем сдетоянии в паузах выпрямленного синусоидального тока
в течение 2—4 периодов, т. е. в течение времени, достаточного для
переключения феррорезонансного реле параллельно промежуткам
анод — катод тиратронов подсоединены i^C-контуры. Диоды, под-
соединенные параллельно резисторам <#С-контуров, служат для бо-
лее быстрого заряда конденсаторов.
В схеме, представленной на рис. 18,6 [Л. 15], управление работой
феррорезонансной цепочкой Др2—С2 осуществляется с помощью
одного тиратрона. Параметры феррорезонансного контура, состояще-
го из дросселя Др1 и конденсатора Си устанавливаются таким обра-
зом, чтобы напряжение его срабатывания было меньше напряжения
питания, т.- е. чтобы он самопроизвольно входил в резонанс, а конту-
ра Дрг—Сг — с таким расчетом, чтобы напряжение его срабатыва-
ния было больше напряжения питания. Феррорезонансный контур
Дрг—Сг срабатывает и напряжение на обмотках дросселя Дрг резко
возрастает, если через его обмотку пройдет импульс тока, вызываю-
щий подмагничивание дросселя Дрг. Вторичные обмотки дросселей
соединены встречно. Поэтому когда феррорезонансное реле Дрг—Сг
выключено и напряжение на его вторичной обмотке невелико, на-
пряжение на выходе встречно включенных обмоток примерно равно
напряжению на вторичной обмотке дросселя Др\. Когда контур
Дрг—Сг входит в резонанс, напряжение на выходе вторичных обмо-
ток снижается до нуля.
К встречно включенным обмоткам дросселей подсоединены через
диод Д1 ограничительный резистор Ri и накопительный конденсатор
С3, который заряжается до амплитудного значения напряжения на
встречно включенных вторичных обмотках дросселей. При подаче
включающего импульса тока тиратрон Т зажигается, пропуская через
разделительный диод Д2 на вторичную обмотку дросселя Дрг раз-
рядный импульс накопительного конденсатора С3, который вызывает
подмагничивание дросселя и срабатывание феррорезонансного реле.
Так как напряжение на встречно включенных обмотках дросселей
снижается до нуля, конденсатор С3 не заряжается. Описываемое
феррорезонансное реле имеет два фазоинверсных выхода. При вклю-
чении феррорезонансного реле напряжение на выходе 2 резко воз-
растает, на выходе 1 —снижается до нуля, и наоборот, когда фер-
рорезонансное реле отключается, напряжение на выходе 2 снижает-
ся, а на выходе 1 возрастает. Отключение тиратронного реле осу-
ществляется подачей второго импульса на сетку тиратрона. Тира-
трон, кратковременно зажигаясь, шунтирует обмотку дросселя через
накопительный конденсатор С3, выводя его из резонанса. НгСь-коп-
тур, подсоединенный параллельно промежутку анод — катод тира-
трона Г, служит для поддержания в нем проводимости в течение
времени, достаточного для отключения феррорезонансного реле, как
и в вышеописанной схеме.
Тиратронное феррорезонансное реле (рис. 19) имеет один общий
вход и представляет собой триггер со счетным входом. В этом
устройстве параметры дросселей и конденсаторов выбраны так же,
как и в предыдущей схеме. При подаче первого импульса на вход
3*
35

Рис. 19. Схема феррорезонансного тиратронного реле
со счетным входом.
данного устройства из двух тиратронов 7\ и Т2 загорится лишь ти-
ратрон Ti, так как напряжение на вторичной обмотке дросселя Др2
невелико. Тиратрон Tif зажигаясь, пропускает через диод Д на
обмотку дросесля Др2 импульс тока, вызывающий его подмагничива-
ние и* срабатывание феррорезонансного реле. Напряжение на встреч-
но включенных вторичных обмотках дросселей и, следовательно, на
промежутке анод — катод тиратрона Ti снижается до нуля, а на-
пряжение на промежутке анод — катод тиратрона Т2 достигает но-
минальной величины. Когда на вход описываемого устройства по-
дается второй импульс, загорается по промежутку анод — катод
лишь тиратрон Т2, импульсно шунтируя обмотку дросселя и вызывая
отключение феррорезонансного реле.
На рис. 20 приведена схема многопозиционного тиратронного
реле, в котором феррорезонансные реле подсоединены к источнику
питания через общий конденсатор Ci. Величина емкости конденса-
тора Ci выбирается таким образом, чтобы напряжение на зажимах
резонансных контуров было меньше напряжения, при котором ферро-
резонансные реле самопроизвольно срабатывали, а когда бы вклю-
чались два феррорезонансных реле, напряжение было меньше напря-
жения выключения. Таким образом, устойчивым для данной схемы
будут положения, когда все реле находятся в выключенном состоя-
нии или когда будет включено одно из всех реле. Состояние, при
котором одновременно будут находиться во включенном положении
два или более реле, исключено.
При подаче управляющего импульса на вход одного из тира-
тронов соответствующий тиратрон зажигается, пропуская через свой
36

промежуток анод — катод, диод и часть обмотки соответствующего
дросселя подмагничивающий импульс тока с одноиолупериодным за-
полнением, вызывающий подмагничивание дросселя и срабатывание
соответствующего феррорезонансного реле. Если теперь управляющим
сигналом зажжен другой тиратрон, то это вызовет срабатывание
другого реле и снизит напряжение на первом реле, вследствие чего
первое реле включится. Нагрузочные резисторы Rm—R нЗ в много-
позиционном устройстве могут включаться в диагонали выпрями-
тельных мостов, как показано на рис 20, либо последовательно
с резонансными контурами, либо параллельно конденсаторам С2—С4
Рис. 20. Многопозиционное тиратронное реле.
или параллельно обмоткам дросселей. Отключение любого из вклю-
ченных феррорезонансных реле осуществляется шунтированием их
обмоток через разделительные вентили Д^—Дз импульсно зажигаю-
щимся тиратроном Г4. При этом резонанс напряжений нарушается
и реле выключается. Отключение любого из включенных реле можно
осуществить и при подключении тиратрона через разделительные
вентили параллельно конденсаторам С2—С4.
В усилительно-релейном устройстве (рис. 21) управление ферро-
резонансным реле, состоящим из дросселя Дрг и конденсаторов Ci
и С2, осуществляется с помощью тиратрона 7, на вход которого по-
дается управляющий сигнал с длительностью, превышающей время
переключения феррорезонансного реле. При зажигании тиратрона Т
под действием разрядного импульса конденсатора С3 феррорезонанс-
ное реле включается. При этом напряжение на вторичной обмотке
дросселя Дрч резко возрастает и в цепи сетки тиратрона Т резко
увеличивается отрицательное смещение, так как вторичная обмотка
дросселя через диод Д подключена к резистору R. Напряжение
отрицательного смещения приводит к гашению разряда по промё-
37

жутку катод — сетка. Поэтому тиратрон сразу же после включения
реле гаснет. Известно, что напряжение зажигания тиратрона по
промежутку сетка — катод примерно равно напряжению зажигания
тиратрона по промежутку катод — сетка. Поэтому когда с сетки
снимается управляющий сигнал, тиратрон Т зажигается вторично
под действием напряжения смещения через внутреннее сопротивле-
ние источника управляющих импульсов и феррорезонансное реле от-
ключается.
Тиратронные феррорезонансные реле могут быть выполнены
трехфазными. В этом случае целесообразно их использование в соче-
тании с тиристорными коммутаторами. Электрическая схема ферро-
0-
0-
I +
-и—с=>
0 гС
Вход
с,
Лрг
I
Рис. 21. Усилительно-релейное феррорезонансное устройство.
резонансного тиратронного реле аналогична схеме тиратронного реле
(рис. 9,6), однако вместо трехфазных электромагнитных устройств
с подвижным магнитопроводом в их схемах используются трехфаз-
ные дроссели с замкнутыми магнитопроводами без воздушных за-
зоров.
Тиратронные феррорезонансные реле характеризуются высокими
входными сопротивлениями, амплитуда управляющих импульсов не
превышает десятков микроампер. Схемы тиратронных феррорезонанс-
ных реле отличаются также большой простотой. Магнитопроводы
используемых в них дросселей могут выполняться из обычной транс-
форматорной стали. Импульсный режим работы коммутирующих при-
боров позволяет повысить надежность работы предложенных
устройств и резко увеличить мощность используемых в схеме
дросселей. Рассмотренные схемы могут найти применение в качестве
усилительно-релейных элементов различных регуляторов температу-
ры, уровней жидкости и т. п., программных и логических устройств
автоматики и т. д.
38

5. КОЛЬЦЕВЫЕ СХЕМЫ С ВЫХОДНЫМИ ЭЛЕКТРОМАГНИТАМИ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
В системах автоматического управления и контроля находят ши-
рокое распространение кольцевые схемы, используемые для счета,
распределения и запоминания импульсов, деления частоты и т. п.
В отличие от известных кольцевых счетчиков импульсов на ТТР
[Л. 3, 7, 41, 45, 48], в которых выходные сигналы незначительной
мощности снимаются с катодных резисторов, в приведенных ниже
кольцевых схемах в качестве выходных элементов непосредственно
используются электромагнитные исполнительные устройства автома-
тики переменного тока (реле, магнитные пускатели, клапаны и т. п.).
Если релейные счетчики импульсов {Л. 1, 35] содержат в своих схе-
мах большое количество контактов, снижающих надежность их ра-
боты, то схемы описываемых ниже тиратронных распределителей
импульсов бесконтактны. Наличие в кольцевых схемах мощных выхо-
дов позволит им в сочетании с различными датчиками найти приме-
нение в качестве распределителей импульсов в многопозиционных
регуляторах температуры, давления, коэффициента мощности в энер-
госистемах, в программных реле времени и т. д.
В бесконтактном декадном распределителе импульсов, схема ко-
торого приведена на рис. 22, используется несколько подключенных
к источнику питания трехпозиционных реле (см. рис. 15,а), имеющих
друг с другом фотоэлектрическую связь. Когда распределитель вклю-
чается в сеть через конденсатор С2, подсоединенный параллельно ре-
зистору R, тиратрон Т поджигается по промежутку сетка — катод и
шунтирует балластный конденсатор Ci, вызывая включение реле Pi.
Конденсатор, С2 при этом заряжается до падения напряжения на ре-
зисторе R> и тиратрон Т сможет повторно загореться по промежутку
сетка — катод лишь при повторном подсоединении распределителя
к источнику питания. Входные импульсы подаются на сетку тира-
трона Гц релаксатора, выполняющего функции формирователя
импульсов. При подаче первого управляющего импульса тиратрон
Тц зажигается, воздействуя своим световым излучением на все
фоторезисторы ФР\—ФРю. Но так как включено лишь реле Pi и,
следовательно, есть напряжение лишь на делителе напряжения, обра-
зованном фоторезистором ФР1 и резисторами R'i и R"u при осве-
щении всех фоторезисторов загорится лишь тиратрон Tiy включая
реле Рг. Одновременно тиратрон Ti через разделительный вентиль
Д\ шунтирует обмотку реле Pi и отключает его. Следующий
импульс вызывает включение третьего реле и отключение второго
и т. д. Десятый импульс вызывает зажигание тиратрона Гю, отклю-
чающего реле Рю и включающего через диод Д"ю реле Pi. Одно-
временно световой импульс тиратрона Тю может воздействовать на
фоторезисторы следующей декады.
Описываемый распределитель импульсов может быть выполнен
и реверсивным. Для этого необходимы установка второго аналогич-
ного оптоэлектрического формирователя импульсов, на вход которо-
го подаются вычитаемые импульсы, и еще десяти тиратронов, к сет-
кам которых подключены делители напряжения, состоящие из рези-
сторов и фоторезисторов,, и которые подсоединены параллельно
обмоткам реле. Световые импульсы, возникающие при зажигании
тиратрона второго формирователя, воздействуют на соответствующие
фоторезисторы, в результате чего реле переключаются в обратной
последовательности.
39

На рис. 23 приведена схема декадного распределителя импуль-
сов, построенного на основе рассмотренных выше многопозиционных
тиратронных реле (см. рис. 12). При включении распределителя
в сеть поджигается по промежутку сетка — катод тиратрон Гц,
включая реле Р. Параллельно обмоткам реле Р—Р9 через выпрями-
тели подсоединены делители напряжения. Поэтому когда реле Р
включилось и напряжение на его обмотке достигло номинальной ве-
личины, конденсатор С\ заряжается через обмотку реле Pi до опре-
деленного напряжения, несколько меньшего напряжения зажигания
тиратрона 7Y Из всех конденсаторов в сеточных цепях тиратронов
для данного положения реле в заряженном состоянии будет нахо-
диться лишь конденсатор Ci. Поэтому при подаче на вход распре-
делителя первого импульса загорится лишь тиратрон Т\, вызывающий
срабатывание реле Pi, которое, включаясь, вызывает отлючение
реле Р. Заряд конденсатора Ci прекращается, а конденсатор С2 за-
ряжается до напряжения на резисторе Ri. Поэтому второй управ-
ляющий импульс вызывает включение реле Р2 и одновременно от-
ключение реле Pi. Девятый импульс вызывает включение реле Рэ'и
отключение реле Ре. Напряжением с резистора r9 заряжается кон-
денсатор С, включенный в цепи сеток тиратронов 7 и 7\о. Поэтому
при подаче десятого импульса указанные тиратроны зажигаются и
включается реле Р, а реле Рэ отключается. Через промежуток
анод — катод тиратрона Гю разряжается на резистор R конденса-
тор С. К резистору R может быть подсоединен вход следующей де-
кады. После включения реле Р процесс работы распределителя
импульсов повторяется.
Аналогично вышеописанной схеме могут быть построены кольце-
вые распределители и на основе других многопозиционных и трех-
позиционных тиратронных и феррорезонансных реле.
6. ДВОИЧНЫЕ СУММИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
В целом ряде случаев счетчики импульсов, в которых переклю-
чения исполнительных электромагнитных устройств происходят по
двоичному коду, позволяют осуществлять суммирование и распреде-
ление импульсов с помощью минимального количества электромагни-
тов (реле). Тиратронные двоичные счетчики импульсов, строящиеся
обычно на триггерных ячейках с межанодным конденсатором или
с общим резистором [Л. 41, 45], обладают малой выходной мощ-
ностью, а релейные триггерные схемы [Л. 35] малонадежны в работе
из-за большого количества используемых в них контактов реле.
На рис. 24 приведена схема бесконтактного двоичного счетного
устройства, включающего в себя две триггерные ячейки, представ-
ляющие собой тиратронные реле (см. рис. 3,6). Счетчик выполнен
реверсивным и сможет найти применение в качестве распределителя
импульсов в регуляторах давления, коэффициента мощности в энер-
госистемах, дозаторах жидкости, энергии, в программных реле вре-
мени и т. д. Счетчик включает в себя реле переменного тока Pi, Р2,
имеющие две обмотки: основные, с помощью которых осуществля'
ются включение и самоблокирование реле, и вспомогательные мало-
мощные обмотки; параллельно подключенные основным обмоткам
реле С6, Сю, балластные С3, Cs и накопительные С4, Со конденсато-
ры; тиратроны Т\—7Y, параллельно-последовательный резонансный
контур, состоящий из дросселя Др и конденсаторов Ci, С2. Основ-
ные обмотеи реле и блокировочные конденсаторы образуют с парал-
лельно-последовательным контуром, состоящим из дросселя и конден-
42

43

саторов Ci и С2, мосты, в диагонали которых через диоды Дь Дз,
Д4 и резисторы i?2, включены накопительные конденсаторы
При включении счетчика в сеть мосты разбалансированы; нако-
пительные конденсаторы заряжаются. Суммируемые импульсы тока,
подаваемые на вход 7, поступают одновременно на управляющие
электроды включающего тиратрона Ti и тиратрона Т3 релаксатора.
Промежуток анод — катод тиратрона Ti образует с основной обмот-
кой реле Pi и накопительным конденсатором С4 последовательный
включающий контур. Когда на входы тиратронов 1\ и Т3 подается
управляющий импульс, они поджигаются по промежуткам сетка —
катод. Однако так как реле Pt выключено, на конденсаторе Ст и
промежутке анод — катод тиратрона Т3 напряжение незначительно.
Напротив, тиратрон Ti зажигается по цепи анод — катод и на обмот-
ку реле Pi разряжается накопительный конденсатор С4, вызывая
срабатывание реле Pi. Когда конденсатор С4 разряжается до напря-
жения погасания тиратрона 7\, последний гаснет, мост балансируется
и новый заряд конденсатора С4 не происходит. При появлении на
суммирующем входе второго управляющего импульса оба тиратрона
Ti и Т3 зажигаются по промежуткам анод — катод, так как на
обмотке реле напряжение достигает номинальной величины. Через
конденсатор С4 и диод Д2 тиратрон Т\, кратковременно зажигаясь,
шунтирует обмотку реле Рь резонанс токов нарушается и реле
отключается. Одновременно релаксатором на тиратроне Г3 формиру-
ется управляющий импульс для следующей триггерной ячейки. Кон-
денсатор С7, предварительно заряженный до амплитудного значе-
ния напряжения на основной обмотке реле Рь разряжается через
промежуток анод — катод тиратрона Т3 на резистор Rs. Под дейст-
вием импульса напряжения, возникающего на резисторе R5, поджи-
гаются по промежуткам сетка—катод тиратроны Г5 и Тт. Однако
по промежутку анод — катсд зажигается лишь тиратрон Г5, пропу-
ская разрядный импульс накопительного конденсатора С9 и вклю-
чая реле Р2. Таким образом, второй импульс, подаваемый на вход
/, вызывает отключение первого реле и включение второго. Третий
импульс вызывает включение первого реле, а четвертый — отключе-
ние первого и второго реле и включение третьего (на схеме не ука-
занного) и т. д. Вычитаемые импульсы подаются на вход 2, соеди-
ненный с сетками тиратронов Т2 иЕсли все реле счетчика вклю-
чены, при подаче первого 'вычитаемого импульса из двух тиратро-
нов Т2 и Г4 по промежутку сетка — катод я, следовательно, анод —
катод загорится лишь тиратрон Г4, так как в цепь сетки тиратрона
Т2 со вторичной обмотки реле Рь находящегося во включенном по-
ложении, подается смешение, направленное встречно управляющим
импульсам. Тиратрон Г4, импульсно зажигаясь, шунтирует основную
обмотку реле Pi и вызывает его отключение. Следующий 'вычитае-
мый импульс, подаваемый на сетки тиратронов Т2 и Г4, вызовет за-
жигание пэ промежуткам сетка — катод обоих тиратронов, так как
напряжение на вторичной обмотке реле после его отключения резко
уменьшается н, следовательно, отрицательное смещение, снимаемое
с вторичной обмотки реле, исчезает. Однако из двух тиратронов
загорится по промежутку анод — катод лишь тиратрон Г2, но не
тиратрон Г4, так как напряжение на обмотке реле, параллельно ко-
торой он подключен, мало. На тиратроне Г2 выполнен релаксатор,
являющийся формирователем вычитаемых импульсов для ."следую-
щей триггерной ячейки и включающего тиратрона данной ячейки.
44

При зажигании тиратрона Т2 конденсатор С*>, заряженный через вы-
сокоомный резистор R3, разряжается через тиратрон Г2 на резистор
Rk, к которому подсоединены управляющие электроды включающего
тиратрона 7\ и тиратронов Г6 и 7V Под действием импульса напря-
жения, падающего на резисторе i/?4, поджигаются по промежуткам
сетка — катод тиратроны Т\ и Т%, тиратрон же Г6 не поджигается,
так как в цепь его сетки подается отрицательное смещение. Тира-
трон 7\, зажигаясь включает реле Pi, а тиратрон Г8 отключает реле
Р2. Третий вычитаемый импульс вызывает зажигание отключающе-
го тиратрона Г4 и выключение реле Рь а четвертый — включение
реле Pi и Р2 и отключение реле Р3 и т. д.
В качестве триггерных ячеек в реверсивном двоичном распре-
делителе могут быть использованы и другие тиратронные и ферро-
резонансные реле со счетным входом.
Глава вторая
ТИРАТРОННЫЕ РЕЛЕ ВРЕМЕНИ
7. РЕЛЕ ВРЕМЕНИ С НЕПРЕРЫВНЫМ ЗАРЯДОМ И РАЗРЯДОМ
КОНДЕНСАТОРА ЯС-КОНТУРА
В схемах автоматического управления широкое распространение
получили различные реле времени на ТТР. Обладая простотой схем,
небольшими габаритами и невысокой стоимостью, реле времени на
тиратронах позволяют получать регулируемые в широких диапазонах
выдержки времени и управлять цепями большой мощности [Л. 6,
7, 32]. Выпускаемое промышленностью реле времени типа ВЛ1 обес-
печивает получение выдержек времени в диапазоне от 1 до 200 сек.
В нем используется непрерывный заряд конденсатора через резисто-
ры от источника (выпрямленного и стабилизированного напряжения.
При включении контактного переключателя конденсатор начинает
заряжаться по экспоненциальному закону
Uc= U(\ —e~ilRC).
Когда напряжение на конденсаторе достигает напряжения зажи-
гания тиратрона по цепи сетки, последний зажигается и включает
исполнительное реле, контакты которого подключают параллельно
конденсатору резистор для разряда конденсатора. Реле возвращается
в исходное состояние лишь при отключении устройства от сети.
На рис. 25,а приведена схема реле времени, выполненная на
основе вышеописанного тиратронного реле (см. рис. 3,а), позволяю-
щая создавать выдержки времени на отключение. При кратковремен-
ном замыкании кнопки К реле Р включается, самоблокируясь с по-
мощью контактов 1Р и конденсатора С4. После размыкания кнопки К
реле остается во включенном состоянии, так как параметры конден-
саторов Ci и С2 подобраны таким образом, чтобы напряжение на его
обмотке было номинальным. Параллельно обмотке реле через диодД
подсоединены отключающие тиратроны Ti и Г2; в цепь сетки одного
из них включен контур RiC3. Напряжение, снимаемое с обмотки
реле, выпрямляется диодом Д и сглаживается конденсатором С4 и
используется для заряда конденсатора С3 через резистор Ri до на-
пряжения зажигания тиратрона Т2 по промежутку сетка — катод.
В результате тиратроны Л и Т2 зажигаются по цепи анод — катод,
45

напряжение на обмотке реле резко снижается и реле отключается.
Тиратроны Гь Т2 поддерживаются в горящем состоянии по цепи сет-
ки в течение, времени отключения реле (1—3 периода) за счет раз-
ряда конденсатора С3 через резистор R2 на промежуток сетка — ка-
тод тиратрона Т2. Контактами 1Р конденсатор С3 разряжается через
резистор Rz до нулевого потенциала, подготавливая схему для даль-
нейшей работы. Длительность выдержки «времени (время нахождения
реле во включенном состоянии) определяется, как и для реле вре-
мени типа ВЛ1, следующим выражением:
U
t = RlC3\n и__из>
где U — напряжение питания /?1С3-контура; U3 — напряжение зажи-
гания тиратрона Т2 по промежутку сетка — катод.
В рассматриваемой схеме выдержка времени может регулиро-
ваться резистором Ri и корректироваться с помощью потенциометра
Ru Для исключения пробоя тиратронов 7Y и Т2 по анодной цели при
б)
Рис. 25. Тиратронные реле времени с блокировочными конденсато-
рами (а) и резисторами (б).
46

нажатии кнопки напряжение питания схемы не должно превышать
напряжения обмотки реле. По данной схеме могут быть включены
не только реле переменного тока средней мощности, типа МКУ-48,
РПТ-100, ПЭ-6 и др., но магнитные пускатели VI габарита включи-
тельно. При использовании магнитных пускателей или реле с крат-
ностью изменения индуктивной составляющей электромагнита во
включенном и (выключенном
состоянии, превышающей
2,5, замыкающие контакты
1Р не нужны. Параметры
блокировочных конденсато-
ров для различных реле и
магнитных пускателей при-
ведены в табл. 2. Вместо
кнопки могут быть примене-
ны включающие тиратроны,
упр ав л я ем ые ел аботочн ы м и
сигналами, однако в этом
случае мощность реле огра-
ничена максимально допу-
стимой мощностью вклю-
чающих тиратронов.
В реле времени, схема
которого представлена на
рис. 25,6, включение электро-
магнитного реле переменно-
го или постоянного тока на
определенное время осуще-
ствляется импульсами тока,
подаваемыми на его вход.
В данной схеме использует-
ся тиратронное реле с под-
соединением обмотки реле через резисторы Ri и R2 (см. рис. 1,6).
При подаче импульса тока на сетку тиратрона Т2 тиратроны Тх и Т2,
кратковременно зажигаясь по анодной цепи, пропускают через обмот-
ку реле включающий импульс тока, вызывающий срабатывание реле.
Переключающими контактами IP конденсатор Ci подключается к за-
рядному резистору 'Rs. Через промежуток времени, определяемый
постоянной времени /?3С1-контура, напряжением на конденсаторе С2
и напряжением зажигания тиратрона T,t по промежутку сетка — ка-
тод, тиратроны Г3 и Г4 зажигаются, шунтируя обмотку реле Р и ре-
зистор R2, и реле отключается.
На рис. 26 ![Л. 9] показано использование феррорезонансного ти-
ратронного триггера в качестве реле времени, создающего выдержки
времени на отключение реле продолжительностью от секунды до не-
скольких минут. При подаче включающего импульса тока ферроре-
зонансное реле Др — С3 срабатывает и включается электромагнитное
реле Р, которое размыкает свои контакты IP. Так как напряжение
на обмотке дросселя резко возрастает, конденсатор Ci начинает за-
ряжаться через резистор R током, выпрямленным диодом Д и кон-
денсатором фильтра С2. Когда напряжение на конденсаторе Ci до-
стигает напряжения зажигания тиратрона Г2, последний зажигается,
что вызывает отключение феррорезонансного реле и, следовательно,
реле Р. Своими контактами 1Р реле разряжает конденсатор Си и
схема подготавливается к дальнейшей работе.
Рис. 26. Феррорезонансное тиратрон-
ное реле времени.
47

В тиратронных реле времени, схемы которых приведены на
рис. 27, выдержка времени создается не при непрерывном заряде
конденсатора /?С-контура, а за счет поддержания тиратрона в горя-
щем состоянии по промежутку сетка—катода при разряде через рези-
стор на этот промежуток подключаемого с помощью контактов реле
предварительно заряженного конденсатора 1[Л. 18]. При подаче на
сетку тиратрона Т (рис. 27,а) управляющего импульса тока тиратрон
а
си
0-
Рис. 27. Реле времени
с выдержкой при разря-
де конденсатора RC-kou-
тура.
а — при включении реле
в анодную цепь тиратрона;
б — с транзисторным усили-
тельным каскадом.
*)
зажигается и реле Р срабатывает. Переключающими контактами 1Р
к сетке тиратрона подсоединяется предварительно заряженный до
амплитудного значения напряжения питания через диод Д, рези-
стор Ri и контакты IP конденсатор С. При этом конденсатор С на-
чинает разряжаться через резистор Rz на промежуток сетка — катод
тиратрона. В течение времени разряда конденсатора С тиратрон под-
держивается в горящем состоянии но промежутку сетка — катод и
через его анодную нагрузку — реле Р протекает пульсирующий ток,
под действием которого реле поддержизается во включенном поло-
жении. Когда разрядный ток конденсатора снижается до минималь-
48

иого значения, при котором происходит гашение разряда по проме-
жутку сетка — катод, тиратрон в паузе между импульсами анодного
тока гаснет и реле отключается. Если включить нагрузку (реле)
в катодную цепь тиратрона Т, в цепь сетки последовательно с рези-
стором R2 ввести диод и питать схему двухполупериодным- выпрям-
ленным током, то длительность выдержки времени для одной и той
же постоянной времени У?С-контура может быть существенно уве-
личена. В этом случае разряд конденсатора осуществляется лишь
в паузах между импульсами выпрямленного синусоидального тока,
так как когда через реле протекает ток, диод в цепи сетки запирает-
ся и разряд конденсатор! С не происходит.
В описанном тиратр :>лиом реле времени мощность используемых
электромагнитных реле ограничена коммутирующей способностью ти-
ратронов, находящихся в горящем состоянии в течение времени вы-
держки. Для повышения выходной мощности реле времени без сни-
жения стабильности получаемых выдержек используется усиление
анодного тока тиратронов с помощью транзистора, подсоединенного
параллельно обмотке реле (рис. 27,6). При кратковременном шунти-
ровании резистора Ri кнопкой К (рис. 27,6) реле Р включается, со-
единяя времязадающий конденсатор С контактом IP с сеткой тира-
трона Т\. Разрядным током конденсатора С тиратроны поддержи-
ваются в горящем состоянии в течение времени выдержки. После
размыкания кнопки К якорь реле удерживается в притянутом поло-
жении за счет постоянной составляющей однополупериодного (или
двухполупериодного) выпрямленного -напряжения, падающего на
обмотке реле, и тока, проходящего через обмотку реле, транзистор,
открытый под действием падения напряжения на резисторе R3, и
диод Д за счет переменной составляющей пульсирующего напряже-
ния, падающего на обмотке реле. По истечении промежутка вре-
мени, определяемого постоянной времени 1#2С-контура и минималь-
ным током, при котором происходит гашение разряда по проме-
жутку сетка — катод, тиратрон Г4 гаснет по промежутку анод — ка-
тод в интервалах между импульсами выпрямленного синусоидаль-
ного тока и напряжение на резисторе R3 исчезает. При этом транзи-
стор Т3 запирается и ток, протекающий по контуру, образованному
транзистором, диодом Д и обмоткой реле Р, снижается до нуля.
Сила, удерживающая якорь реле в притянутом состоянии за счет
постоянной составляющей пульсирующего напряжения, падающего
на обмотке реле, становится недостаточной и реле отключается,
переключая контакт 1Р. Для получения выдержек времени, не зави-
симых от колебаний напряжения сети, питание тиратронов и RC-
контура необходимо осуществлять от стабилизированного источника
питания. Последовательное включение двух тиратронов необходимо
при питании непосредственно от сети 220 в для предотвращения
пробоя тиратронов по анодным цепям.
Выдержка времени может быть создана и за счет поддержания
горения тиратронов в интервалах между импульсами выпрямленного
тока зарядным током конденсатора /?С-контура, протекающим по
цепи сетка — катод или анод — катод. В этом случае времязадающий
RC-котур устанавливается в цепи сетки тиратрона или последова-
тельно с промежутком анод —катод. При включении РС-контура
в цепь сетки тиратрона через анодную нагрузку тиратрона будет
протекать ток в течение определенного интервала времени до тех
пор, пока не зарядится времязадающий конденсатор. После этого
в паузе между импульсами выпрямленного тока тиратрон гаснет.
4—1251
49

8. ОДНОВИБРАТОРЫ
Одновибраторы нашли широкое применение в автоматике, теле-
механике <и вычислительной технике для формирования импульсов
по длительности и амплитуде, создания задержки между импульсами
и т. д. Одним из распространенных применений одновибраторов
является их использование в качестве реле времени. Наиболее рас-
пространенные разновидности одновибраторов: с «опрокидывающим»
конденсатором, с общим анодным резистором и с «разрядным» кон-
денсатором ![Л. 3, 7] — выполняются на двух тиратронах и имеют
невысокую выходную мощность.
Изображенная на рис. 28,а схема одновибратора построена лишь
на одном тиратроне, в качестве нагрузки в ней могут использоваться
сравнительно мощные реле, а создаваемые выдержки времени дости-
гают двух минут |[Л. 34]. При подаче напряжения питания через
обмотку реле Р, диод Ц\ и резистор R2 конденсатор С заряжается
до амплитудного значения 'выпрямленного полупроводниковым мо-
стом напряжения. В таком положении схема находится в ждущем
режиме. Когда на сетку Т приходит запускающий импульс, тиратрон
зажигается и через нагрузку реле протекает пульсирующий ток от
выпрямителя и разрядный ток
конденсатора С через резистор
Ri и диод Дг- lB паузах между
импульсами конденсатор С под-
держивает горение тиратрона
по анодной цепи (Л. 27]. Для
предотвращения подзаряда кон-
денсатора С включен диод Дг,
который запирается каждый
раз, как только напряжение
выпрямителя превысит напря-
жение на конденсаторе С. На
рис. '28,6 приведены осцилло-
граммы токов, проходящих че-
рез анодную цепь тиратрона
одновибратора (/), разрядную
цепь конденсатора С(2), егоза-
рядную цепь (3) и конден-
Рис. 28. ОдноЕибратор на тиратроне.
а — электрическая схема; б — осциллограммы токов, проходящих через: /
промежуток анод—катод тиратрона; 2 — резистор Я\; 3 — резистор Я2 и
4 — конденсатор С?
50

сатор С (4). На . осциллограммах показаны процессы ждущего
режима (участок а—Ь) и возбужденного состояния схемы (уча-
сток Ь — с). Как видно из осциллограмм (1, 2, 4), разряд конденса-
тора С происходит в паузах между синусоидальными импульсами.
Импульсный характер разряда конденсатора 7?С-контура позволяет
существенно повысить выдержку времени по сравнению с непрерыв-
ным разрядом конденсатора непосредственно на анодную цепь тира-
трона. Для предотвращения разряда конденсатора С, когда тиратрон
находится в зажженном состоянии, на его анод — катодный проме-
жуток через зарядную цепь включается диод Mi- Так как после за-
жигания тиратрона напряжение на аноде тиратрона оказывается
значительно меньше напряжения на конденсаторе С, диод Mi запи-
рается и ни заряд, ни разряд конденсатора С через анодную цепь
не происходит до тех пор, пока тиратрон находится в горящем со-
стоянии (участок Ь—с) осциллограммы 3. Когда амплитудное зна-
чение тока становится ниже некоторого минимального значения, раз-
ряд конденсатора С прекращается и тиратрон в паузе между
импульсами тока гаснет. После гашения напряжение на промежутке
анод — катод тиратрона резко возрастает и конденсатор С начинает
заряжаться экспоненциально уменьшающимися по амплитуде импуль-
сами тока (осциллограммы 5, 4). Если сопротивление резистора R2
равно нулю или невелико, отпускание реле происходит после заряда
конденсатора С, если оно велико, — то сразу после погасания тира-
трона.
Выходная мощность реле времени может быть существенно по-
вышена без снижения стабильности его работы путем применения
усилительного каскада, выполненного на другом тиратроне или на
полупроводниковых приборах (транзисторах, тиристорах).
Способ поддержания тиратронов в горящем состоянии за счет
разряда на их анодные цепи предварительно заряженных конденса-
торов, используемый в одновибраторе, применяется в вышеописанных
тиратронных реле при управлении их работой с помощью импульсов
малой длительности. В этом случае /?С-контуры, подсоединенные па-
раллельно анод — катодным промежуткам тиратронов, позволяют
поддержать их горение по анодной цепи в течение 1—3 полуперио-
дов — времени переключений электромагнитов или феррорезонансных
реле.
9. СТАБИЛИЗАЦИЯ ЧАСТОТЫ ИМПУЛЬСОВ
ТИРАТРОННЫХ РЕЛАКСАЦИОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
Благодаря незначительным изменениям параметров при измене-
нии температуры, высокому входному сопротивлению и большому
коэффициенту усиления по току ТТР позволяют создавать простые
и надежные в работе релаксационные генераторы импульсов тока
различной формы, амплитуды и скважности ![Л. 3, 7]. На рис. 29
представлена схема генератора прямоугольных импульсов инфраниз-
кой частоты на одном тиратроне в отличие от генераторов прямо-
угольных импульсов, содержащих, как правило, триггер и релаксатор
и выполняемых на нескольких тиратронах.
Если создавать релаксационные колебания в цепи сетка — катод
тиратрона Т (рис. 29,а), то в периоды зажигания по сетке через ка-
тодную нагрузку будет протекать пульсирующий ток / (рис. 29,6).
Конденсатор С заряжается под действием выпрямленного напряже-
4* 51

б)
ни-я (£) через резистор Ri. Как только напряжение на емкости С
достигнет напряжения зажигания U3 по промежутку сетка — катод,
в тиратроне зажигается сеточный разряд. Конденсатор начинает раз-
ряжаться через резистор R2 на ионизированный промежуток сетка —
катод тиратрона. При этом разрядный ток конденсатора экспонен-
циально уменьшается от значения Ici до /сг (рис. 29,6). Если вклю-
чить в катодную цепь тиратрона нагрузочное сопротивление RK (по-
казано пунктиром), время разряда конденсатора С резко увеличится,
так как на нагрузке «в момент прохождения анодного тока будет па-
52

дать напряжение, направленное встречно напряжению на конденса-
торе С. Поэтому разряд конденсатора С будет происходить только
в паузах между импульсами выпрямленного анодного тока (рис. 29,0).
Для предотвращения подзаряда конденсатора С через промежуток
анод — сетка тиратрона используется диод Д.
Если нагрузка тиратрона находится в его анодной цепи, а сопро-
тивление разрядной цепи конденсатора С, состоящее из резистора R2
и ионизированного промежутка тиратрона сетка — катод, значитель-
но меньше сопротивления зарядной цепи Rit релаксационный про-
цесс, происходящий в цепи сетка — катод тиратрона, приближенно
можно охарактеризовать общеизвестным выражением
Т = Г + t" =RCIn eZuI +rCln^f-, (20)
где t' — время заряда конденсатора С; t" — время его разряда;
ит — напряжение гашения тиратрона по промежутку сетка — катод.
С увеличением разрядного сопротивления контура RCR тира-
тронного генератора снижается величина напряжения, до которой
разряжается конденсатор С (глубина разряда) и, следовательно, ста-
бильность частоты генерируемых импульсов. При #2^30 ком no-
lle
а) б)
Рис. 30. Генератор прямоугольных импульсов с синусоидальным за-
полнением.
а — электрическая схема; б — кривые токов и напряжений.
грешность частоты импульсов превышает ±5%. Значительно повы-
шается стабильность при уменьшении сопротивления резистора до
величины i?2^3 ком. Генераторы с такими параметрами разрядной
цепи могут найти применение в реле времени с импульсным зарядом
конденсатора ЯС-контура [Л. 25, 28], где требуемая продолжитель-
ность импульса не должна превышать нескольких секунд.
На рис. 30,а приведена схема генератора прямоугольных импуль-
сов с синусоидальным заполнением, генерирующего импульсы боль-
шей продолжительности при высокой стабильности. В анодную цепь
тиратрона Т включена первичная обмотка трансформатора Тр, па-
раллельно которой подключен конденсатор С3, образующий с обмот-
53

б)
Рис. 31. Тиратронный генератор прямоугольных импульсов с двумя
/?С-контурами.
а — электрическая схема генератора с разрядом конденсатора ЯС-контура не-
посредственно на промежуток анод—катод тиратрона; б — кривые токов и на-
пряжений для отдельных участков схемы; в — электрическая схема генерато-
ру» с импульсным разрядом конденсатора через нагрузку тиратрона.
54

кой трансформатора параллельный резонансный контур, на котором
выделяется переменная составляющая выпрямленного тока. Во вто-
ричных обмотках трансформатора возникает напряжение, близкое
по форме к синусоидальному. С одной из вторичных обмоток транс-
форматора в цепь сетки тиратрона (на потенциометр Ri) подается
выпрямленное с помощью диода Д и конденсатора С4 напряжение.
Конденсатор С2 разряжается через потенциометр Ri и разрядный ре-
зистор /?2 на промежуток сетка — катод тиратрона Т. Если напряже-
ние на потенциометре Ri равно напряжению погасания тиратрона Т
по промежутку сетка — катод, то напряжение на конденсаторе С2
снижается до нуля, когда тиратрон Т гаснет. Если же величина напря-
жения, подаваемого в цепь сетки тиратрона, превысит напряжение
погасания тиратрона, то конденсатор С2 перезаряжается до обратно-
го напряжения (рис. 30,6). Когда конденсатор С2 разрядится, тира-
трон Т в паузах между импульсами выпрямленного тока гаснет и
напряжение на выходе трансформатора исчезает. Таким образом, вве-
дение в разрядную цепь конденсатора напряжения со вторичной
обмотки трансформатора позволяет увеличить длительность импуль-
сов, повысить стабильность получаемых выдержек времени и урав-
нять период первых и последующих импульсов.
Генераторы прямоугольных импульсов, выполненные по схемам
(рис. 31,а, в), позволяют регулировать длительность импульсов и
паузы между ними независимо друг от друга. При включении гене-
ратора через сопротивление нагрузки RH и диод Д конденсатор С3
заряжается до амплитудного значения напряжения питания. Одно-
временно начинает заряжаться через резистор Ri конденсатор С2.
Когда напряжение достигает напряжения зажигания тиратрона U3,
конденсатор С2 через резистор R3 разряжается .на промежуток сет-
ка — катод тиратрона в течение времени t'\ до напряжения гашения
разряда в промежутке сетка — катод UT (см. рис. 31,6). Однако го-
рение тиратрона поддерживается с помощью /?2С3-контура, включен-
ного в анодную цепь тиратрона. В схеме на рис. 31,а конденсатор Сз
разряжается на промежуток анод—катод тиратрона Т через рези-
стор R2. Одновременно через нагрузку и промежуток анод — катод
тиратрона протекает двухполупериодный выпрямленный ток. Когда
значение разрядного тока конденсатора С3 становится ниже некото-
рого минимального значения, тиратрон в интервалах между импуль-
сами синусоидального тока гаснет. В схеме рис. 31,б разряд конден-
сатора С3 проходит еще и через резистор RH, что при той же емко-
сти конденсатора С3 обеспечивает увеличение длительности генери-
руемых импульсов в несколько раз. На рис 31,6 показан характер
изменения напряжения на конденсаторах С2 и С3 и тока через анод-
ную цепь тиратрона генератора (рис. 31,а), а на рис. 32 приведены
осциллограммы токов, проходящих через промежуток анод — катод
тиратрона Т [рис. 32 (/)], разрядную цепь конденсатора С3 [там
же (2)], его зарядную цепь [там же (3)] и через нагрузку тиратрона
RH [там же (4)] при питании генератора однополупериодным вы-
прямленным током. В качестве нагрузки RH можно использовать
электромагнитные реле. В случае включения в анодную цепь тира-
трона резонансного контура на последнем можно выделить синусои-
дальную составляющую пульсирующего выпрямленного тока.
В генераторе (рис. 31,а) конденсатор С2 относительно медленно
заряжается до напряжения зажигания тиратрона с последующим
быстрым разрядом через разрядную цепь. В течение времени разря-
да конденсатора С3 напряжение на конденсаторе С2 не меняется
55

г
з
ч
Рис. 32. Осциллограммы токов, проходящих: а — через промежуток
анод—катод тиратрона одновибратора; б—разрядную цепь конден-
сатора С3; в — его зарядную цепь; г — нагрузку тиратрона.
(рис. 31,6) и равно напряжению Ur. Период генерируемых импуль-
сов определится как
T2-=t<2 + t"2 = RC In
E-U3
-rC In
(21)
где r — сопротивление разрядной цепи конденсатора С3, UT.& — на-
пряжение погасания тиратрона по промежутку анод — катод.
Из уравнения (21) следует, что стабильность частоты колебаний
при постоянном напряжении источника питания определяется ста-
бильностью напряжения зажигания по промежутку сетка — катод U3
и напряжений погасания тиратрона по промежутку анод — катод и
сетка — катод 1/Г.л (UT). Относительные изменения времени заряда
и времени разряда конденсатора при изменении напряжения зажига-
ния U3 и f/r.a соответственно на величину AU3 и AUr.a можно опре-
делить по следующей формуле:
dU3
\nf(U3> UT
I ш91 +
+
(22)
Относительная погрешность времени заряда t\ конденсатора
определится как
In-
- ^ г а N
\ ш31 +
+
[At/,
(23)
56

а)
б)
Рис. 33. Релаксационный генератор с перезаря-
дом конденсатора ЯС-контура через источник по-
стоянного тока.
а — электрическая схема; б — график изменения напря-
жения на конденсаторе.
а относительная погрешность времени разряда как
1
(24)
Как уже упоминалось, стабильность частоты релаксационных
колебаний может быть значительно повышена за счет глубокого
разряда (конденсатора #С-контура.
Электрическая схема релаксатора,
в котором разряд конденсатора до
отрицательного 'потенциала осуще-
ствляется при помощи вспомогатель-
ного источника питания (Е2), приве-
дена на рис. 33,а [Л. 23]. От источни-
ка постоянного тока Е\ через заряд-
ный резистор Ri заряжается конден-
сатор С. Когда конденсатор за время
t'z зарядится до напряжения зажи-
гания тиратрона по промежутку
сетка — катод — U3, тиратрон зажи-
гается, а конденсатор начинает через
другой источник постоянного тока Е2
разряжаться на промежуток анод —
катод. Для того чтобы исключить про-
текание тока через ионизированный
промежуток анод — сетка тиратрона
под действием напряжения Е2, т. е.
чтобы создать условия для деиониза-
ции тиратрона после разряда конден-
сатора, используется полуцроводни-
100%
7У0
6,0
5,0
3,0
ко
0 SO W0 120 Щ 160 180 200 в
Рис. 34. Зависимости по-
грешности времени заряда
конденсатора /?С-контура от
напряжения питания для
релаксатора без перезаря-
да (/) и с перезарядом (2)
конденсатора.
8
л
<*
57
5—1251

ковый диад Д. Вместо диода Д может быть использован и парал-
лельный ЯС-контур.
Сопротивление R2 значительно больше сопротивления разрядной
цепи ги включающего в себя внутреннее сопротивление источника
питания и нелинейное сопротивление ионизированного промежутка
анод — катод тиратрона, так что процесс разряда конденсатора на
промежуток сетка — катод можно не учитывать. Когда суммарное
напряжение на источнике Е2 и напряжение Uc на конденсаторе сни-
зится до напряжения гашения тиратрона по промежутку анод — ка-
тод f/r.a (рис. 33,6), т. е. когда E2+\U c = Ut.&, тиратрон гаснет.
Период импульсов, создаваемых релаксационным генератором
с перезарядом конденсатора до напряжения Uc = Ur.a.—E2t будет
равен:
Г, = *', + *", = ЯС In
Ег — U,
+ rxC In
Е2 + U3.
(25)
Относительные погрешности времени заряда i's и разряда t"%
конденсатора определим по формуле (22) как
1
+
/ Ех + Ег - t/r.. \
[Ы Е,-Ц,- )(Ег-",)
(-
£, + £,-t/«„
Д1/,
(26)
I Д^з I +
+
1
l^r.al-
(27)
Сравнительный анализ относительных изменений времени заряда
и разряда конденсатора (см. выражения (23) и (26), (24) и (27)] при
изменении напряжений зажигания и погасания разрядного прибора
показывает, что fy, » так как Ei+Ец—£/r.a>£i—*Л.а, а &*8//<С
<?tti> так как E2+U3>U3. Чем больше величина £2, тем в большей
степени стабилизируется частота генератора. Величина £2 ограничи-
вается максимально допустимым анодным напряжением тиратрона
Ur, т. е. условием £2 + £/3^£/т. Отсюда £2 можно определить как
На рис. 34 приведены зависимости погрешности времени заряда
конденсатора #С-контура для релаксатора без перезаряда конденса-
тора (/) и релаксатора с перезарядом конденсатора (2) с помощью
источника Е2 от напряжения источника питания Ei для конкретных
параметров тиратрона и напряжения Е2 (U3=80 в; £/г=£Л\а=50 в;
£2=Ю0 в; Д£/з=1 в; Л/Уг=Л£/г.а=0). Как видно из графиков, уве-
личение напряжения Ei в определенных пределах позволяет сущест-
венно уменьшить погрешность времени заряда конденсатора. Однако
53

Даже при увеличении напряжения £4 до бесконечно большого зна-
чения величина погрешности стремится к определенному пределу:
lim 8f, = lim
ыи.
In
+
+
In
£,-<Л
£, - U3
= lim
Я,->оо I
AW,
d£, £,-(/3
+
AUT
dEx £,
-l/r
_
Д£/3
Ua-Ut
d , fi,-t/t
rf£, ln £,-{/,
+
Аналогично
lim 5^, = lim
£i-»co 3 £i~»00
+
Д£/„
(28)
/ £, + £2-[/r.a \ rr
+
(4ln —£7^77;—) {£> + ^ - wr..)
At/.
Es + U3
ur
+
wr
E2 + U3
(29)
Описанные способы стабилизации частоты, заключающиеся в пе-
резаряде конденсатора /?С-контура релаксационного генератора при
помощи вспомогательного источника или путем подачи напряжения
смещения с выхода в разрядную цепь конденсатора RCR-контура
позволяют существенно повысить стабильность частоты генерируемых
импульсов.
В генераторе прямоугольных импульсов инфранизкой частоты
с синусоидальным заполнением (рис. 35) релаксационный генератор,
выполненный на тиратроне Т4, связан с тиратронным феррорезонанс-
ным реле, схема которого описана ранее (см. рис. 18,6). В этом гене-
раторе тиратроны Ti и Т2 загораются кратковременно лишь на вре-
мя, не превышающее время переключения феррорезонансного реле.
5* 59

Поэтому выходная мощность такого генератора может быть суще-
ственно повышена по сравнению с генераторами, в которых тира-
троны горят в течение длительности импульсов.
Работает генератор следующим образом. При включении в сеть
током, выпрямленным диодом Д4 и сглаженным конденсатором Си
через резистор Ri начинает заряжаться конденсатор С2. Через интер-
вал времени, определяемый ^С'г-контуром, конденсатор С2 заря-
жается до напряжения зажигания тиратрона 7\ по промежутку сет-
Рис. 35. Феррорезонансный генератор прямоугольных импульсов
с синусоидальным заполнением.
ка — катод. Тиратрон 7\ зажигается, и конденсатор С2 разряжается
через источник постоянного тока, образованный вторичной обмоткой
дросселя Дри .вентилем Д2 и конденсатором С6, промежуток анод —
катод тиратрона Ti и резистор R2. В случае необходимости установ-
ки длительности первой и последующих пауз одинаковыми напряже-
ние разрядного источника постоянного напряжения Е2 подбирается
таким образом, чтобы напряжение на конденсаторе С2 снижалось до
нуля, т. е. Е2 = иг.&. Под действием падения напряжения на резисто-
ре R2 тиратрон Т2 поджигается по промежутку сетка — катод. Нако-
пительный конденсатор С5, разряжаясь через промежуток анод —
катод тиратрона Т2 на обмотку дросселя Др2, вызывает вхождение
его в резонанс; так как напряжение на обмотках Др2 резко возрастает,
то в цепь сетки тиратрона 7\ подается напряжение смещения, выпрям-
ленное диодом Д3 и сглаженное конденсатором С3. Поэтому после
включения феррорезонансного реле напряжение на конденсаторе С2,
при котором зажигается тиратрон Т±, будет равно алгебраической
сумме напряжений зажигания тиратрона Ti и напряжения смещения
на потенциометре R3.
Когда тиратрон Ti и, следовательно, тиратрон Т2 повторно за-
жгутся, основная обмотка дросселя Др2 шунтируется через накопи-
60

тельный конденсатор тиратроном Т2 и феррорезонансное реле отклю-
чается. В дальнейшем процесс генерирования импульсов повторяется.
Выходное напряжение может сниматься с обмотки дросселя Др2
(как показано на рис. 35), с диагонали моста, образованного дрос-
селями и конденсаторами, с конденсатора С4 или с резистора, вклю-
ченного последовательно с дросселем Др2 и конденсатором С4. Дли-
тельность генерируемых импульсов может изменяться от долей се-
кунды до нескольких минут. Длительность импульсов и паузы между
ними определяются постоянной /^Сг-контура, причем длительность
импульсов может регулироваться также величиной напряжения сме-
щения, подаваемого в цепь сетки тиратрона Ti с помощью потенцио-
метра R3 или путем изменения полярности этого смещения.
10. РЕЛЕ ВРЕМЕНИ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ
При проведении ряда производственных процессов с установка-
ми высокочастотного нагрева, сварочными аппаратами, в гальвано-
стегии, устройствах сигнализации и управления и т. д. широко при-
меняются включение на определенное время электромагнитных реле,
В качестве реле времени пе^иоди^ес«^.^в^люченйи "широко
используются мультивибраторы, выполненные на двух тиратронах,
в анодные цепи которых включены электромагнитные "реле. Промыш-
ленно выпускаемое реле времени типа ЕЛ-2 позволяет создавать
выдержки времени с периодом 90±20 сек и предназначено для рабо-
ты в схемах автоматического регулирования температуры. Реле вре-
мени представляет собой .муль-
тивибратор с времязадающим
конденсатором, в цепи сеток
тиратронов которого включены
/?С-контуры, определяющие
время включенного и выклю-
ченного состояния реле. Недо-
статком реле времени типа
ЕЛ-2 является постоянное го-
рение одного из тиратронов,
чем ограничивается 'мощность
используемого в схеме реле.
На основе тиратронных ре-
ле могут быть построены раз-
личные реле времени периоди-
ческих включений, отличающие-
ся высокой выходной мощ-
ностью и широким диапазоном
выдержек времени как на
включение реле, так и на его отключение. На рис. 36 приведена прин-
ципиальная схема реле времени периодических включений, включаю-
щего в себя тиратронное реле (см. рис. 3,а) и два времязадающих
/?С-контура, установленных в цепях сеток включающего Ti и отклю-
чающего Т2 тиратронов. Длительность импульсов в данной схеме
определяется постоянной времени /?2С2-контура, напряжением на
балластном конденсаторе Ci и напряжением зажигания тиратрона 7Y
При заряде конденсатора С2 до напряжения зажигания тиратрона 1\
последний, зажигаясь, Еключает реле Р и вызывает разряд конденса-
тора С2 через резистор Ri на промежуток сетка — катод тиратрона
до напряжения гашения разряда по этому промежутку. Напряжение
Рис. 36. Тиратронное реле време-
ни периодических включений.
61

на обмотке реле резко возрастает, и конденсатор С3 начинает заря-
жаться через резистор #4. Когда конденсатор зарядится до напряже-
ния зажигания тиратрона Г2, последний, кратковременно зажигаясь,
шунтирует обмотку, вызывая отключение реле. Время нахождения
реле во включенном состоянии определяется постоянной времени кон-
тура RbC3. Таким образом, время нахождения реле в отключенном
состоянии будет определяться разностью между временем заряда
конденсатора С2 до напряжения зажигания тиратрона Г4 и временем
заряда конденсатора С3 до напряжения зажигания тиратрона Т2.
Для нормальной работы схемы постоянная времени контура R2C2
должна превышать постоянную времени контура R/tC3. Реле вре-
ни периодических включений характеризуется простотой схемы и
высокой выходной мощностью. К недостатку реле следует отнести
то, что разряд конденсатора С2 происходит лишь до напряжения
гашения тиратрона по промежутку сетка — катод, что снижает ста-
бильность создаваемых выдержек времени и их длительность, а так-
же то, что суммарная длительность времени паузы и включенного
состояния реле определяется лишь временем заряда ЯС-контура
в цепи сетки включающего тиратрона.
Выдержки времени могут быть увеличены, а их стабильность по-
вышена при присоединении через разрядные резисторы параллельно
конденсаторам С2 и С3 соответственно замыкающих и размыкающих
контактов реле Р (на рис. 36 контакты не показаны).
Схема реле времени, приведенная на рис. 37, бесконтактная и
позволяет получать периодически повторяющиеся выдержки времени,
зависимые от температуры окружающей среды, и может быть исполь-
зована для управления вентиляционными установками. При увеличе-
нии в вентилируемом помещении температуры время включенного
состояния реле и, «следовательно, вентилятора увеличивается, а время
паузы уменьшается. Наоборот, при уменьшении температуры время
включенного положения реле уменьшается, а выключенного — увели-
чивается. Схема реле времени содержит тиратронное реле с время-
задающими С4 и Сб конденсаторами в цепях сеток тиратронов 7\ и
Т2\ параллельно-последовательный контур, состоящий из дросселя Др
и конденсаторов Сп и С10, образующий с обмоткой реле Р и блоки-
ровочными конденсаторами Ci и С2 мост; два делителя напряжения,
плечи которых образованы резисторами и терморезисторами ТР2 и
TP г, и зарядные цепочки, состоящие из резисторов и терморезисто-
ра TPi.
Параметры дросселя Др и конденсаторов С7, С10 выбраны таким
образом, что до включения реле Р мост разбалансирован, а после
включения реле напряжение в диагонали моста снижается до нуля.
В диагональ через выпрямительный диод Д2 включен делитель на-
пряжения, одно плечо которого (нижнее) образовано резистором,
а в другое (верхнее) включен терморезистор ТР2. К резистору Ri
через термозависимую цепочку, образованную резисторами R3 и Ru
и терморезистором TPi, подсоединен конденсатор ЯС-контура, уста-
новленный в цепи сетки включающего тиратрона Ti. Когда конден-
сатор С4 зарядится до напряжения зажигания тиратрона Ti по про-
межутку сетка — катод, тиратрон импульсно зажигается, включая
реле. В результате мост балансируется, падение на резисторе Ri сни-
жается до нуля и поэтому конденсатор С4 через диод Д1 разряжает-
ся на резистор Ri. Время заряда конденсатора С4 определяет время
паузы реле времени. Так как в верхнее плечо делителя напряжения
включен терморезистор, величина падения напряжения на другом его
62

плече — резисторе Ri будет уменьшаться с понижением температу-
ры наружного воздуха и, наоборот, — повышаться с ее повышением.
Следовательно, время заряда конденсатора будет соответственно
изменяться. Резисторы R5 и Re 'позволяют шолучать различный ха-
рактер зависимости изменения продолжительности «паузы в функций
температуры в определенных пределах. Для этой же цели служит за-
рядный контур, образованный терморезистором TPi и резисторами
R3 и #4. После включения реле напряжение на его обмотке 'возрас-
тает до номинального значения. Этим напряжением, выпрямленным
диодом Дз и конденсатором фильтра С9, питается другой делитель
0 1 f — ,
Рис. 37. Реле времени периодических включения с термозависимыми
выдержками времени.
напряжения. В отличие от первого, во втором делителе терморези-
стор ТР3 включен !в нижнее плечо. Поэтому с понижением темпера-
туры падение напряжения на нем увеличивается, а время заряда
конденсатора С6, включенного в цепь сетки тиратрона Т2, умень-
шается. Когда напряжение на конденсаторе С6 достигает напряжения
зажигания тиратрона Т2 по промежутку сетка — катод, тиратрон,
импульсно шунтируя обмотку реле, вызывает его отключение.
Реле времени, периодически включающие на определенное время
одно реле и одновременно выключающие на это же время другое,
могут быть выполнены на базе трехпозиционных реле. На рис. 38
изображена схема реле времени, в котором с помощью контактов
осуществляется подсоединение ^С-контуров к сеткам тиратронов.
При включении устройства через резистор R2 и размыкающие кон-
такты реле IP г заряжается конденсатор С2 до напряжения зажига-
63

ния тиратрона Т2. Когда зажигается тиратрон Т2, включается реле
Рг, '.переключающее свои контакты 1Р2 и 2Р2. Конденсатор С2 разря-
жается на резистор R3, а конденсатор С4 через замыкающие контак-
ты 2Р2 и резистор Ri начинает заряжаться. При зажигании тиратро-
на Ti включается реле Pi, а реле Р2 шунтируется импульсно зажи-
гающимся тиратроном Ti и отключается. В дальнейшем процесс
работы реле времени повторяется. Время нахождения реле Pi во
включенном положении определяется постоянной времени #2С2-кон-
тура, а время включенного состояния реле Р2 — постоянной времени
fliCi-контура. Выдержки времени регулируются резисторами R{ и R2
и могут достигать нескольких минут. В схеме реле времени при пита-
Рис. 38. Схема реле времени периодических включений с трех-
позиционным тиратронным реле.
нии однополупериодным выпрямленным током могут быть использо-
ваны реле переменного тока, а при питании двухполупериодным
током — реле постоянного и переменного тока.
На рис. 39 приведена схема бесконтактного реле времени перио-
дических включений исполнительных электромагнитных устройств
(реле, магнитных пускателей, электромагнитов и т. п.). Работает
устройство следующим образом. При подаче на вход включающего
импульса тиратрон Т3 поджигается по промежутку анод — катод,
шунтируя через диод Д1 балластный конденсатор Ci. Через обмотку
реле Pi проходит включающий импульс тока, под действием которого
якорь реле притягивается. Как только реле Pi включается, конден-
сатор С2 начинает через резистор Ri заряжаться выпрямленным дио-
дом Д1 током до напряжения зажигания тиратрона Ti по промежут-
ку сетка — катод. Через промежуток времени, определяемый конту-
ром RiC2, тиратрон Ti поджигается. Обмотка реле Pi шунтируется
промежутком анод — катод тиратрона Ti через разделительные дио-
ды Ди Дг и Д3, и реле Pi отключается. Под действием импульса
тока, проходящего через обмотку реле Р2, диоды Д3, Дь Д5 и про-
межуток анод — катод тиратрона Гь реле Р2 включается и напря-
жение на его обмотке возрастает до номинального. После включения
реле Р2 током, выпрямленным диодом Д5 и сглаженным конденса-
тором С/„ через резистор R2 заряжается конденсатор С3. Через вре-
мя, .определяемое постоянной времени /?2С3-контура, напряжение на
конденсаторе С3 достигает напряжения зажигания тиратрона Т2 по
64

Рис. 39. Бесконтактное тиратронное реле времени периодических
включений с подсоединением электромагнитов в противоположные
плечи моста.
промежутку сетка — катод и конденсатор, разряжаясь на этот про-
межуток, вызывает поджигание тиратрона Т2 по промежутку анод—
катод, осуществляющего включение реле Р4 и отключение реле Р2.
Отключение устройства осуществляется подачей маломощного
импульса тока на вход тиратрона Г4. При этом импульсно зажигаю-
щийся тиратрон Г4 замыкает последовательную цепь, состоящую из
вторичной обмотки реле Pi и обмотки реле Р2. То реле, которое
находится во включенном положении, отключается, после чего про-
цесс переключения реле прекращается.
В качестве реле времени периодических включений могут быть
использованы и описанные выше генераторы прямоугольных импуль-
сов в случае применения в их схемах электромагнитных реле.
11. РЕЛЕ ВРЕМЕНИ С ИМПУЛЬСНЫМ ЗАРЯДОМ
ИНТЕГРИРУЮЩЕГО КОНДЕНСАТОРА
Выдержка времени, создаваемая реле времени при непрерывном
заряде конденсатора #С-контура, определяется следующим выраже-
нием:
*=rbln i-(i + 8)fe ' (30)
где r=RC— постоянная времени #С-контура; e=R/RY — коэффи-
циент, характеризующий соотношение зарядного сопротивления и
сопротивления утечек конденсатора; k=U3/U — отношение напряже-
ния срабатывания порогового элемента (напряжения зажигания ти-
ратрона) к напряжению питания /?С-контура.
65

Погрешность выдержки времени, обусловленная нестабильностью
параметров резисторов и конденсаторов при колебаниях температуры
и в результате старения, при постоянных значениях напряжения пи-
тания и напряжения срабатывания тиратрона U3 может быть опре-
делена как
_д_
дв
In Л
|А«| =
1 + е
1
lj In
1
\-(\+e)k
|As|
(31)
Анализ этого выраженья показывает, что при уменьшении
е (е—Ю) погрешность, обусловленная нестабильностью зарядного
сопротивления и сопротивления утечки конденсатора, уменьшается,
стремясь к определенному пределу:
lim bt =
e->0J
(т—
I Ле I
(32)
Импульсный заряд интегрирующего конденсатора позволяет су-
щественно повысить длительность выдержки времени, не увеличивая
постоянной времени /?С-контура и, следовательно, не снижая их ста-
бильности.
Принципиальная схема тиратронного реле времени, в котором
заряд накопительного конденсатора осуществляется импульсно, дана
на рис. 40. Реле времени включает в себя источник питания (ферро-
резонансный стабилизатор), генератор прямоугольных импульсов
с синусоидальным заполнением, выполненный на тиратроне Т\, кон-
тур RbCz и тиратронное реле, состоящее из тиратрона Г3, электро-
магнитного реле Р, диода Д4 и резистора Re. При включении в сеть
начинает заряжаться конденсатор контура RiC2. Когда напряжение
на конденсаторе С2 достигает напряжения зажигания, тиратрон 7\
зажигается; по анодной цепи тиратрона начинает протекать пульси-
рующий ток, а по цепи 1сетка — катод— разрядный ток конденсато-
Рис. 40. Схема реле времени с импульсным зарядом конденсатора
/?С-контура с выдержкой времени на включение реле.
66

pa C2. Через (промежуток времени, определяемый величинами и соот-
ношением резисторов Ri и R3, напряжение на конденсаторе С2 сни-
зится до напряжения погасания тиратрона, и, когда анодное напря-
жение проходит через нулевое значение, тиратрон гаснет. Известно,
что кривая двухполупериодного выпрямленного синусоидального тока
раскладывается в тригонометрический ряд Фурье:
2Um / 2 2 2 \
f (со^) = —-— ( 1 — -у- cos 2Ш — -yg- cos 4a>t — -gg- cos ^ — ... 1»
где Um — амплитудное значение выпрямленного тока.
В анодную цепь тиратрона Г4 включены резистор R2 и контур,
состоящий из параллельно соединенных первичной обмотки транс-
форматора Тр2 (с индуктивностью Lt) и емкости Си 'настроенных
сопротивление резонансного контура будет большим для тока второй
гармоники и малым для постоянной составляющей и остальных гар-
моник. Следовательно, напряжение второй гармоники будет в основ-
ном падать на первичной обмотке трансформатора. Синусоид а льная
составляющая пульсирующего тока трансформируется в повышаю-
щую вторичную обмотку. Таким образом, во вторичной обмотке
трансформатора получаются импульсы синусоидального тока продол-
жительностью от десятых долей секунды до нескольких секунд. Дли-
тельность импульсов может изменяться от долей секунды до 120 сек.
Под действием импульсов тока, выпрямленных кремниевыми диода-
ми Д2, Дз, через разделительный тиратрон Т2 и резистор /?5 заря-
жается накопительный конденсатор С3. От каждого импульса напря-
жение конденсатора повышается на определенную зеличину, пока
не достигается напряжение зажигания тиратрона Т3 по промежутку
сетка — катод. Тогда тиратрон Т3 кратковременно зажигается, шун-
тируя резистор Re и включая реле Р. Своими замыкающими контак-
тами Pi, Р2 реле разряжает конденсаторы С2 и С3, подготавливая
схему к дальнейшей работе. Для того чтобы в промежутках между
импульсами не происходил разряд конденсатора С3 через обратные
сопротивления диодов Д2 и Дз на вторичную обмотку трансформато-
ра, заряд конденсатора проводится через ионизированный промежу-
ток анод — сетка тиратрона Т2. Под действием напряжения конден-
сатора С3 тиратрон Т2 зажечься не может и обратный ток через него
практически отсутствует (входное сопротивление ТТР свыше 109 ом).
Так как для тиратронов типа МТХ-90 напряжение зажигания по цепи
анод — сетка выше, чем по цепи сетка — катод, тиратрон Т3 зажи-
гается раньше, чем может зажечься иод действием напряжения на
конденсаторе С3 тиратрон Г2. Описываемое реле времени с импульс-
ным зарядом конденсатора ЯС-контура позволяет создавать регули-
руемые в широком диапазоне выдержки времени на включение реле,
достигающие нескольких часов.
В отличие от тиратронного реле времени с импульсным зарядом
конденсатора PC-контура, схема которого приведена на рис. 40,
в списываемых ниже схемах реле времени для заряда конденсатора
используются релаксационные генераторы импульсов со стабилиза-
цией частоты за счет перезаряда конденсатора #С-ко.нтура, что по-
зволяет существенно повысить стабильность получаемых выдержек
времени.
в резонанс на вторую гармонику
При этом
67

68

Принципиальные схемы реле времени с импульсным зарядом кон
денсаторов (рис. 41,а, б) включают в себя релаксационные генерато
ры с перезарядом конденсатора
/?iCi-KOHTypa, выполненные на ти-
ратронах Ти и релаксаторы, выпол-
ненные на тиратронах Т2, в анод-
ные цепи которых включены на-
копительные конденсаторы С2
[Л. 17]. Связь между релаксаци-
онными генераторами и релакса-
торами в схемах реле времени,
представленных на рис. 41,а, б,
осуществляется с помощью рези-
сторов. В реле времени, схема ко-
торого приведена на рис. 41,в, ре-
лаксационный генератор и релак-
сатор объединены.
Релаксационный генератор
реле времени (рис. 41,а) работа-
ет следующим образом. Когда
конденсатор Ci через резистор Ri
зарядится до напряжения зажига-
ния U3 тиратрона Т± под действи-
ем источника питания Ei, тира-
трон Ti поджигается по проме-
жутку сетка — катод и конденса-
тор Си разряжаясь через второй
источник питания Е2 и промежу-
ток анод — катод тиратрона Ti на
резистор i?2, перезаряжается до
напряжения Ez—UT, где UT — на-
пряжение гашения тиратрона Ti
по промежутку анод — катод. Дли-
тельность импульсов, создаваемых
генератором, можно приближенно
охарактеризовать выражением
(25). Характер изменения напря-
жения на конденсаторе d пока-
зан на рис. 42,а.
Под действием падения напря-
жения на резисторе Rz поджигает-
ся тиратрон Т2 релаксатора, в результате чего дозирующий конден-
сатор С3, предварительно заряженный через высокоомный резистор
R3 до напряжения Ей разряжается на накопительный конденсатор С2
(рис. 41,а).
В реле времени (рис. 41,6) при зажигании тиратрона Г2 заря-
жаются через резистор R3 дозирующий С3 и накопительный С2 кон-
денсаторы, а после погасания тиратрона Т2 конденсатор С3 разря-
жается на резистор Яз. Схема рис. 41,б работает аналогично схеме
реле, представленной на рис. 41,а.
На рис. 42,6 представлены графики изменения напряжения на
конденсаторе С2 в схемах рис. 41,а и б; на рис. 42,в — график изме-
нения напряжений на конденсаторе С3 для схемы рис. 41,а; на
рис. 42,г — график изменения напряжения на конденсаторе С3 для
схемы рис. 41,6.
el
егщ
«с*
и*
^ ^j/—
t
0
б)
el
есщ
О»
0
с.
в)
!_««
г)
Рис. 42. Графики изменения
напряжения на конденсаторах
С: (а); С2 (б) и С3 (в, г).
69

При генерировании первого импульса напряжение на конденса-
торе С2 за счет разряда конденсатора С3 возрастает:
А(Л(С2> ^ Сг + С, <£' - U^ = k (£l - UJ- <33)
Так как величина резистора R3 устанавливается значительной,
а время горения тиратрона Т2 невелико, процесс заряда конденсато-
ра С2 через резистор R3 можно не учитывать. Под действием второго
разрядного импульса конденсатора С3 напряжение на конденсаторе
С2 возрастает:
AU2icz)=(Ei—Ur)k(\—k), (34)
а под действием р-го импульса
АиРс2=(Е1-иг)к(\-к)р-к (35)
Срабатывание порогового тиратрона '(на рис. 42 не указан), под-
ключенного промежутком сетка — катод к конденсатору С2, происхо-
дит при заряде конденсатора С2 до напряжения зажигания порого-
вого тиратрона по этому промежутку. Число импульсов, заряжаю-
щих конденсатор С2, определится как
п = % . (?6)
/>='
Соотношение емкостей дозирующего и накопительного конденса-
тора k= ^g _j_ ^з устанавливается из условия, что приращение на-
пряжения от п-то импульса, при котором срабатывает пороговый ти-
ратрон, превышает зону нестабильности напряжения срабатывания
порогового тиратрона ЛС/3, т. е. М/пс2>Л£/3. При выполнении этого
условия исключается погрешность реле времени, обусловленная не-
точным счетом импульсов. Резисторы /?4 и Rb (рис. 41,а, б) образуют
делитель напряжения с резистором R2 и необходимы для создания
положительного смещения на сетке тиратрона Т2 и повышения допу-
стимого напряжения на промежутках анод — катод тиратронов.
В схеме (рис. 41,в) повышение значения напряжения Et возможно за
счет последовательного включения тиратронов 7\ и Т2.
Практические схемы реле времени, построенные на основе опи-
санных принципиальных схем и позволяющие получать регулируемые
в широких пределах выдержки времени (от нескольких секунд до
нескольких десятков минут) как на отключение реле, так и периоди-
чески повторяющиеся, приведены на рис. 43, 44.
В реле времени (рис. 43) основная обмотка электромагнитного
реле Р подсоединена ко вторичной обмотке феррорезонансного ста-
билизатора напряжения через блокировочный конденсатор С4, емко-
стное сопротивление которого равно индуктивной составляющей со-
противления реле во включенном состоянии, как в тиратронном реле
с блокировочным трансформатором. При подаче управляющего
импульса тиратрон Г3, импульсно зажигаясь, пропускает через основ-
ную обмотку реле включающий импульс тока, иод действием кото-
70

рого якорь реле притягивается. За счет возникновения резонанса
напряжений с конденсатором С4 реле удерживается во включенном
состоянии ,и после погасания тиратрона Г3. В качестве источника
напряжения тиратронного реле времени используется вспомогатель-
ная обмотка реле Р, выпрямительный диод Д\ и конденсатор филь-
тра С5. В качестве источника питания можно использовать и вторич-
ную обмотку (на рис. 43 не указана) стабилизатора напряжения и
размыкающие контакты реле, шунтирующие конденсатор Ci. При
срабатывании реле Р напряжение на его вторичной обмотке резко
возрастает. Одновременно размыкаются контакты /Р, шунтирующие
накопительный конденсатор С2. Под действием разрядных импульсов
дозирующего конденсатора С3 интегрирующий конденсатор С2 заря-
Рис. 43. Реле времени с импульсным зарядом интегрирующего кон-
денсатора с выдержкой на отключение реле.
жается до напряжения зажигания по промежутку сетка — катод ти-
ратрона Г4, подключенного через диод Д2 параллельно основной
обмотке реле; тиратрон Г4, зажигаясь, шунтирует обмотку реле.
После этого резонанс напряжений нарушается и реле отключается.
Бесконтактная схема реле времени периодических включений
(рис. 44) позволяет создавать периодически повторяющиеся выдерж-
ки времени, причем время нахождения реле во включенном состоя-
нии и длительность пауз между включениями регулируются в широ-
ких пределах и могут достигать нескольких десятков минут. В реле
времени периодических включений основная обмотка исполнительно-
го электромагнитного устройства автоматики переменного тока Р
образует с конденсатором С7 во включенном состоянии электромаг-
нита реле параллельный резонансный контур, подсоединенный к сети
переменного тока через другой конденсатор Се. Параллельный резо-
нансный контур и конденсатор С6, контур, состоящий из дросселя Др
и конденсатора С3, и конденсатор Ct образуют четырехплечий мост,
71

который уравновешен, когда реле включено, и разЗалансирован, когда
реле выключено. Когда накопительный конденсатор С2 зарядится до
напряжения зажигания тиратрона по промежутку сетка — катод, ти-
ратрон Т2 зажигается. После этого конденсатор С2 разряжается до
нулевого потенциала через источник питания, образованный одной
из вторичных обмоток стабилизатора напряжения, диодом Д4 и кон-
денсатором С4, на резистор Ri, вызывая поджигание тиратрона Г4.
При этом конденсатор С5 разряжается на основную обмотку реле,
вызывая его включение. Так как образуется параллельный резонанс-
Рис. 44. Реле времени периодических включений с импульсным заря-
дом конденсатора.
ный контур, напряжение на обмотках реле резко возрастает и реле
остается во включенном состоянии и после исчезновения включающе-
го импульса. Одновременно мост балансируется и заряда конденсато-
ра Сь не происходит.
Изменение продолжительности времени нахождения реле во
включенном состоянии по отношению к продолжительности паузы
осуществляется подачей в цепь сетки тиратрона 7\ релаксатора по-
ложительного или отрицательного (как показано на рис. 44) смеще-
ния, снимаемого с потенциометра R2, параллельно которому через
выпрямитель подключена вспомогательная обмотка реле. При вторич-
ном заряде накопительного конденсатора С2 и зажигании тиратро-
на Т3 и, следовательно, Г4 основная обмотка реле шунтируется через
накопительный конденсатор импульсно зажигающимся тиратроном Г4,
напряжение на ней снижается и реле отключается. В дальней-
шем процесс работы реле времени периодических включений повто-
ряется.
72

12. ПРОГРАММНЫЕ РЕЛЕ ВРЕМЕНИ
Промышленно (выпускаемые электромеханические реле времени,
например типа ВС-10, обладают^ сравнительно невысокой надежно-
стью [Л. 32]. Бесконтактныё"лрограМмнътё'''реле времени, разработан-
ные на основе тиратронных реле с импульсным управлением, позво-
ляют включать электромагнитные устройства автоматики переменно-
го тока в требуемой последовательности через регулируемые в широ-
ких пределах интервалы времени и характеризуются высокой выход-
ной мощностью и надежностью в работе.
В программном тиратронном реле, принципиальная схема кото-
рого представлена на рис. 45, при подаче на вход включающего ти-
ратрона пускового импульса тока автомат«чотпг~ч^рёз"ТЯ^^
интервалы времени осуществляется последовательное включение элек-
тромагнитных устройств автоматики, например реле, после чего они
продолжают находиться во включенном состоянии или могут быть
через заданный интервал времени одновременно все отключены
[Л. 13]. Как и в бесконтактных тиратронных реле с импульсным
управлением, используемые в программных реле электромагнитные
устройства должны иметь кратность изменения индуктивного сопро-
тивления обмотки электромагнита во включенном и выключенном
состоянии электромагнита, превышающую 2,5, В противном случае
для самоблокировки электромагнитов при их включении должны быть
использованы контакты реле. Схема программного устройства вклю-
чает в себя реле Pi—Р3, блокировочные конденсаторы Ci—С3, через
которые обмотки реле подсоединены ко вторичной обмотке трансфор-
матора Г/?, включающие Ti—Т3 и отключающий Г4 тиратроны, вы-
прямительные и разделительные диоды Д1—Д9 и времязадающие
контуры r1c5, r2c7.
При подаче управляющего импульса на сетку тиратрона 7\ он
зажигается, включая реле Pi. За счет резкого увеличения индуктив-
ного сопротивления обмотки реле во время замыкания его магнитной
системы образуется последовательный с блокировочным конденсато-
ром Ci резонансный контур. Напряжение на обмотке реле достигает
номинальной величины, и реле удерживается во включенном положе-
нии и после погасания тиратрона Ti. Когда реле Pi и Р2 находятся
в выключенном состоянии, мост, плечами которого являются конден-
саторы С4 и С2 и обмотки реле Pi и Р2, находится в сбалансирован-
ном состоянии. После включения реле Pi напряжение в диагонали
моста резко возрастает, примерно достигая напряжения на обмотке
реле Pi. Напряжением, снимаемым с этой диагонали, выпрямленным
диодом Д6 и конденсатором фильтра С6 через резистор Ri начинает
заряжаться конденсатор С5. По истечении времени, определяемого
постоянной времени /?С-контура, тиратрон Т2 зажигается, вызывая
включение реле Р2, которое бесконтактно самоблокируется через кон-
денсатор С2 на вторичную обмотку трансформатора. После включе-
ния реле Р2 напряжение в диагонали моста, образованного реле Pi
и Р2 и конденсаторами С\ и С2, уменьшается до нуля и подзаряд
конденсатора С5, разрядившегося на промежуток сетка — катод ти-
ратрона, прекращается. Аналогично после включения реле Р2 через
промежуток времени, задаваемый контуром R2C7, включается реле Р3.
Отключение реле осуществляется одновременно при подаче импульса
на вход тиратрона Г4. При этом обмотки реле шунтируются через
разделительные диоды Д3, Д5, Дэ зажигающимся тиратроном Г4 и
реле отключается. Если в цепь управляющего электрода тиратрона
6—1251 73

'Л включить ЛС-контур, питаемый через вентиль, например с обмот-
ки реле Р3, отключение всех реле будет осуществляться автоматиче-
ски через регулируемый интервал времени.
В ряде случаев при управлении определенными технологическими
процессами возникает необходимость в поочередном включении на
определенное время различных исполнительных устройств автомати-
ки (например, лампочек в светофоре, электромагнитов или клапанов,
управляющих дозирующими устройствами при автоматическом при-
готовлении различных растворов и смесей, и т. п.). В нижеописывае-
мом программном реле времени (рис. 46) обеспечивается поочередное
т ►ь
Рис. 45. Тиратронное программное реле времени.
включение на определенное время однотипных электромагнитных ре-
ле. Схема выполнена на базе многопозиционного тиратронного реле
с подключением последовательных контуров, состоящих из электро-
магнитов реле и конденсаторов, через общий конденсатор к источни-
ку питания переменного тока (см. рис. 12). При подаче на сетку
тиратрона Ti управляющего сигнала через тиратрон Гь диод Д и
обмотку реле Pi проходит импульс тока с однополупериодным запол-
нением, под действием которого реле РА включается. После включе-
ния реле Pi напряжение на его обмотке резко возрастает и конден-
сатор Ci начинает через резистор Ri и обмотку реле Р2 заряжаться
до амплитудного значения напряжения на обмотке реле Pi. Через
промежуток времени, определяемый постоянной контура RiCi, напря-
жение на конденсаторе С{ достигает напряжения зажигания и тира-
трон Т2 зажигается, включая реле Р2. Одновременно выключается
74

реле Pi. Поскольку напряжение на обмотке реле Pi резко умень-
шается, то процесс заряда конденсатора С4 не происходит. Емкост-
ное сопротивление конденсатора Ci на несколько порядков ниже со-
противления резистора Ri. Поэтому падение напряжения на конден-
саторе Ci за счет тока, протекающего по цепи, состоящей из конден-
сатора Ci, резистора Ri, конденсатора С3 и обмотки реле Р2, под
действием напряжения на обмотке реле гораздо ниже напряжения
зажигания тиратрона Т2. Продолжительность нахождения реле Р2
во включенном положении определяется постоянной времени контура
Р2С2 в цепи сетки тиратрона Т3, а время включенного состояния
реле Рз—временем заряда конденсатора С4 через резистор R3 до
напряжения зажигания тиратрона Г4. При зажигании тиратрона Г4
- I IH 1
^ис. 46. Программное тиратронное реле времени с подсоединением
последовательных контуров, состоящих из реле и конденсаторов,
через общий конденсатор.
обмотка реле шунтируется и реле Рз отключается. В случае необ-
ходимости получения периодически повторяющихся выдержек време-
ни конденсатор С4 устанавливается в цепи сетки тиратрона Г4, под-
соединяемого параллельно тиратрону 7V В этом случае при зажига-
нии тиратрона 74 будет включаться реле Pi, а реле Р3 отключаться.
Последующий цикл работы реле времени будет повторяться.
Программные реле времени могут быть построены и с использо-
ванием других многопозиционных и трехпозиционных тиратронных
и феррорезонансных реле |[Л. 10]. В качестве программных реле вре-
мени могут быть использованы и тиратронные реле с импульсным
зарядом накопительных конденсаторов. В этом случае к накопитель-
ному конденсатору подсоединяется несколько тиратронов, в цепях
сеток которых установлено положительное смещение регулируемой
величины. При срабатывании соответствующего тиратрона смещение
снимается с помощью контактов переключаемого реле или бескон-
тактным способом.
Применение тиратронных реле в сочетании с электромеха-
ническими программными реле времени, например ВС-10, позво-
лит увеличить выходную мощность, упростить конструкцию и
исключить контакты, тем самым существенно увеличив надежность
работы.
6* 75

Глава треть я
ПРИМЕНЕНИЕ ТИРАТРОННЫХ РЕЛЕ В УСТРОЙСТВАХ
АВТОМАТИКИ
13. РЕГУЛЯТОРЫ УРОВНЕЙ ЖИДКИХ И СЫПУЧИХ СРЕД
Контроль и регулирование уровней жидких и сыпучих материа-
лов имеют большое значение при автоматизации различных произ-
водственных процессов в промышленности и сельском хозяйстве. Вы-
сокая чувствительность и коэффициент усиления описанных в первой
главе тиратронных реле обеспечивают условия для их применения
в сочетании с различными датчиками (электродными, фотоэлектри-
ческими и другими) для построения двухпозиционных регуляторов
уровней многих сред (воды, реактивов, пищевых смесей и т. п.).
В этом случае может быть существенно упрощена конструкция дат-
чиков уровней, уменьшена поверхность электродов, а токи, проте-
кающие через них, снижены до десятков микроампер.
В двухпозиционных регуляторах с непосредственным включением
обмотки реле в анодную цепь тиратрона [Л. 50] через тира-
трон длительно протекает ток, равный току включения реле,
в результате чего резко снижается мощность выходного реле. Умень-
шение анодных токов тиратронов с помощью контактов реле, вклю-
чающих ограничительные резисторы, снижает надежность работы ре-
гуляторов.
В описываемой схеме двухпозиционного регулятора уровней раз-
личных сред (рис. 47) используется сравнительно мощное электромаг-
нитное реле постоянного или переменного тока. Схема регулятора
проста и может быть использована в сочетании с различными дат-
чиками: электродными датчиками уровней жидкости, обладающих
даже незначительной электропроводностью (рис. 47,а), датчиками,
в которых изменение регулируемого параметра (температуры, давле-
ния и т. п.) преобразовано в изменение уровня жидкости (рис. 47,6)
или в перемещение стрелки прибора (рис. 47,в). Используемые в схеме
контакты реле переключают крайне малые токи в цепи сетки тира-
трона и не снижают надежности работы двухпозиционного регулято-
ра. В двухпозиционном регуляторе (рис. 47) через тиратрон, находя-
щийся в горящем состоянии длительное время, проходит лишь ток
удержания реле, а через другой тиратрон проходит импульс тока,
включающий реле. Так как ток удержания реле значительно меньше
тока включения, то мощность реле, используемых в сочетании с тира-
тронами, может быть в соответствующее число раз увеличена.
Электроды верхнего ЭВУ и нижнего ЭНУ уровня образуют
с корпусом резервуара промежутки, сопротивление которых резко
изменяется при замыкании и размыкании их жидкостью, уровень ко-
торой регулируется. Резисторы Ri и R2 образуют с промежутками
ЭВУ— корпус резервуара и ЭНУ— корпус резервуара, делителя на-
пряжения, питаемые выпрямленным диодом Д и конденсатором
фильтра Ci напряжением. Питание электродных датчиков может
осуществляться и переменным током, но в этом случае выпрямители
должны быть включены между их выходами и входами тиратрон-
ных реле.
Когда уровень электропроводящей жидкости ниже ЭНУ, сопро-
тивление обоих электродных датчиков велико и тиратроны 7\ и Т2
76

поджигаются. При этом через обмотку реле проходит включающий
импульс тока с однополупериодным заполнением, под действием ко-
торого реле включается. Своими замыкающими контактами 1Р реле
шунтирует промежуток нижний электрод — корпус резервуара, что
приводит к гашению тиратрона Т2 через интервал времени, заведомо
превышающий время включения реле и задаваемый контуром R3C2.
Реле Р удерживается во включенном состоянии под действием тока,
проходящего через обмотку реле, резистор R^ и промежуток анод—
катод тиратрона Т\. Своими контактами, не указанными на рис. 47,
Рис. 47. Двухпозиционный регулятор уровней сред.
а — схема регулятора с электродным датчиком; б и в — датчики с фотоэлек-
трическими преобразователями; г — схема двухпозиционного регулятора
с фотоэлектрическими датчиками.
77

реле Р управляет электродвигателем насоса, клапаном и т. п., по-
дающими жидкость в резервуар. Когда уровень жидкости достигает
верхнего электрода, падение напряжения на промежутке ЭВУ — кор-
пус резко падает и тиратрон 7\ гаснет, отключая реле. При сниже-
нии уровня жидкости ниже ЭВУ тиратрон 7\ вновь зажигается, но
реле не включается, так как через его обмотку протекает лишь ток
удержания. Реле Р включается лишь тогда, когда уровень жидкости
опустится ниже ЗЯ^г4^--ш>джигается.тлратрок Т2.
На рис. 47,г показана схема двухпозиционного регулятора,
управляемого датчиками, изображенными на рис. 47,6 и е. В этом
случае плечи датчиков образованы фоторезисторами 0Pi и ФР2 и
резисторами Ri и R2. Когда регулируемый параметр, например тем-
пература, снижается ниже определенного значения, оба фоторези-
стора ФР1 и ФР2 оказываются освещены тиратронами Т3 и Г4;
в результате падение напряжения на резисторах Ri и R2 резко воз-
растает и тиратроны Ti и Т2 поджигаются, включая реле. Размыкаю-
щими контактами IP реле отключает сетку тиратрона Г2, и он гаснет.
Реле Р остается включенным до тех пор, пока освещен фоторези-
стор ФР2 и горит тиратрон 7\. При затенении фоторезистора ФР2
Рис. 48. Двухпозиционный регулятор уровней электро-
проводных жидкостей и сыпучих материалов с одним
тиратроном.
тиратрон Ti гаснет и реле отключается. Своими контактами, не ука-
занными на рис. 47,г, реле управляет, например, нагревательными
установками. Когда фоторезистор ФР2 оказывается снова освещен,
зажигается тиратрон Гь но реле Р не включится до тех пор, пока не
пройдет импульс тока через тиратрон Т2.
Двухпозиционный регулятор уровней жидкостей или сыпучих
материалов, обладающих некоторой электропроводностью, схема ко-
торого приведена на рис. 48, выполнен на однотиратронном реле (ом.
78

рис. 5,а), тиратрон которого зажигается лишь при переключениях
реле {Л. 31]. В регуляторе резистор RL образует с промежутком
ЭНУ— корпус резервуара и обмоткой отключенного реле один дели-
тель напряжения, а резистор R2 с промежутком электрод ЭВУ — кор-
пус резервуара — второй делитель напряжения. Первый делитель на-
пряжения подключен через резистор R3 ко вторичной обмотке транс-
форматора Тр, а второй — к обмотке реле. Средние точки делителей
соединены через переключающие контакты 2Р реле и диод Д\ с сет-
кой тиратрона Т. При включении регулятора в сеть происходит за-
ряд накопительного конденсатора С3 по цепи, состоящей из диода Д3,
контактов IP реле и резистора R3. Когда уровень жидкости снижает-
ся ниже ЭНУ, зажигается тиратрон Т и на обмотку реле проходит
разрядный ток конденсатора С3, вызывая срабатывание реле Р.
Переключающими контактами IP осуществляется самоблокирование
реле и отключение накопительного конденсатора С3 от зарядной
цепи, а переключающими контактами 2Р подключение к сетке тира-
трона Т второго делителя напряжения, подсоединенного к обмотке
реле. Контактами реле, на рис. 48 не показанными, включается, на-
пример, электродвигатель насоса, наполняющего резервуар. Если
уровень жидкости достигает электрода ЭВУ, его переходное сопро-
тивление резко уменьшается, в результате чего поджигается по про-
межутку сетка — катод тиратрон Т. Тиратрон Г, кратковременно
зажигаясь, через накопительный конденсатор шунтирует обмотку
реле, и оно отключается. Так как через электроды датчика проходит
переменный ток, величина которого не превышает десятых долей мил-
лиампера, то в качестве электродов датчиков можно использовать
изолированный провод с оголенными концами. Емкости блокировоч-
ных Ci, С2 и накопительного С3 конденсаторов для различных типов
реле приведены в табл. 2.
Схема двухпозиционного регулятора уровней жидкостей может
быть выполнена и бесконтактной (рис. 49), однако это достигается
некоторым ее усложнением. Регулятор включает в себя тиратронное
реле с импульсным управлением, состоящее из электромагнитного
исполнительного устройства автоматики переменного тока (напри-
мер, реле, управляющего работой электродвигателя насоса), блоки-
ровочных конденсаторов С2, С3, дросселя Др, накопительного кон-
денсатора Ci и тиратрона Т2\ релаксатор, выполненный на тиратро-
не Ти и электродные датчики уровней. Сетка тиратрона Тх через по-
тенциометр Ri, к которому через выпрямитель подсоединена вторич-
ная обмотка реле, соединена со средней точкой делителя напряже-
ния, образованного резистором R2 и параллельно включенными через
резисторы Ri и R3 промежутками ЭНУ — корпус резервуара и
ЭВУ — корпус резервуара. При включении устройства в сеть, когда
уровень жидкости ниже ЭНУ, напряжение на плече делителя напря-
жения, образованном промежутками электроды — корпус резервуа-
ра, равно амплитудному значению напряжения на обмотке дроссе-
ля Др. Напряжение смещения в цепи сетки тиратрона 7\, создавае-
мое выпрямителем, питаемым вторичной обмоткой реле Р, невелико.
Поэтому тиратрон Г4 поджигается и конденсатор С4, предварительно
заряженный до падения напряжения на резисторе /?5, разряжается
через промежуток анод — катод тиратрона Г4 на резистор Ri. Под
действием суммарного падения напряжения на резисторах Ri и Re
поджигается тиратрон Т2, включая -реле Р. Своими контактами реле
включает насос, подающий жидкость в резервуар. Вместо реле в схе-
ме регулятора можно использовать и клапан. Одновременно в цепь
79

Рис. 49. Бесконтактный тиратронный двухпозиционный регулятор
уровней жидкостей.
сетки тиратрона Ti со вспомогательной обмотки реле подается отри-
цательное смещение. Когда промежуток ЭНУ —корпус резервуара
замыкается жидкостью, падение напряжения на нем несколько умень-
шается. Величины резисторов R2, r3 и подобраны так, что если
замкнется жидкостью промежуток .ЭВУ —корпус резервуара, напря-
жение на нижнем плече делителя резко снизится. Так как напряже-
ние смещения устанавливается превышающим величину напряжения
зажигания тиратрона Г4 по промежутку катод — сетка и падения
напряжения на промежутках электроды — корпус резервуара, за-
мкнутых жидкостью, тиратрон 7\ поджигается по промежутку ка-
тод — сетка, тиратрон Г2 вторично зажигается и отключает реле.
После этого отрицательное смещение с сетки тиратрона 7\ снимает-
ся. Последующее зажигание тиратронов Т± и Т2 происходит при
снижении уровня жидкости ниже ЭНУ.
В целом ряде приборов, например в различных объемных дози-
рующих устройствах, счетчиках жидкостей и т. п., оказывается до-
статочным контролировать один предельный уровень жидкостей и
сыпучих материалов, включая наполнительное устройство автомати-
ки (насос, клапан, тяговый электромагнит и т. in.) на определенное
80

время. В этом случае регуля-
торы могут быть легко постро-
ены на описанных в предыду-
щей главе одновибраторах и
реле времени.
. Регулятор уровня, схема
которого представлена на
рис. 50, состоит из одновибра-
тора и электродного датчика
ЭД (Л. 25]. Электродный дат-
чик образует с резистором Ri
делитель напряжения. Когда
уровень жидкости снижается
ниже электрода датчика, зажи-
гается тиратрон Т и включает-
ся реле Р, управляющее насо-
сом, клапаном и т. п. Тиратрон
Т поддерживается в горящем
состоянии в течение достаточ-
ного для наполнения резервуа-
ра времени, задаваемого конту-
ром R2C, а затем гаснет,
отключая реле. До снижения жидкости ниже электрода датчика ти-
ратрон Т не загорается. При перестановке электродного датчика и
резистора Ri реле будет включаться при достижении жидкостью
электрода. Включаясь, реле будет управлять откачивающим насосом
или сливным клапаном.
Рис. 50. Тиратронный регулятор
электропроводных жидкостей с
датчиком одного предельного
уровня.
14. ПРИБОР ДЛЯ УЧЕТА МОЛОКА
Принципиальная схема устройства для учета молока приведена
на рис. 51 '[Л. 14]. Молоко от группы коров вместе с отсасываемым
вакуум-насосом воздухом поступает по молокопроводу 8 в молоко-
сборник 1, а воздух отсасывается в вакуумную систему по трубопро-
воду 9. Далее молоко поступает через клапан 3 в мерную камеру 2.
В это время через пневматический мембранный клапан 7 и резино-
вый шланг в мерную камеру распространяется вакуум. Когда мерная
камера заполняется молоком и его уровень достигает электрода 10,
срабатывает блок управления 5, воздействующий на электромагнит-
ный клапан 6. В мерную камеру по шлангу поступает воздух, под
действием которого клапан 3 закрывается, прерывая поступление
молока в камеру. Клапан 4 открывается, и объемная порция молока
сливается. По прохождении времени, необходимого для слива моло-
ка, обмотка электромагнитного клапана обесточивается и мерная ка-
мера вакуумируется. Клапан 4 закрывается, а клапан 3 открывается,
и молоко снова поступает в мерную камеру.
Схема блока управления изображена на рис. 52. Когда уровень
молока достигает электрода датчика ЭД, во вторичной обмотке
трансформатора Тр±_. напряжение резко возрастает и тиратрон Ti
поджигается по промежутку сетка — катод. Через анодный резистор
R2 тиратрона начинает протекать двухполупериодный выпрямленный
ток, под действием которого открываются транзисторы Т2 и Т3,
включенные по схеме составного триода. Срабатывает электромаг-
81

Рис. 51. Принципиальная
схема прибора для учета мо-
лока.
нитный клапан Ж, управляю-
щий работой пневматического
клапана, подающего в мерную
камеру воздух. Молоко, сли-
ваясь, размыкает цепь элек-
тродного датчика, но тиратрон
продолжает гореть в течение
времени слива, определяемого
постоянной времени контура
RiC. Пока тиратрон не горит,
конденсатор С заряжается до
амплитудного значения выпря-
мленного мостом В\ напряже-
ния. После зажигания тиратро-
на по промежутку сетка — ка-
тод конденсатор С, разряжаясь
через резистор Ri на промежу-
ток анод — катод тиратрона,
поддерживает его горение в
промежутках между импульса-
ми выпрямленного синусоидаль-
ного тока, проходящего через
анодную цепь. После погасания
тиратрона транзисторы запира-
ются и обмотка электромагнит-
ного клапана обесточивается.
Число зажиганий тиратрона, т. е. количество сливаемых пор-
ций суммируется электромеханическим счетчиком импульсов Сч
(МЭС-54), включенным в коллекторную цепь составного триода.
Рис. 52. Схема
блока управления
прибора для уче-
та молока.

Переключатель /7 служит для переключения схемы со ждущего
режима работы на автоколебательный, что необходимо при про-
мывке водой, электропроводность которой обычно ниже электро-
проводности молока, в результате чего тиратрон может перестать
зажигаться.
Применение регулятора с одним датчиком уровня позволяет су-
щественно уменьшить погрешность учета объемных порций молока,
обусловленную неточным определением уровня молока. В схеме опи-
санного устройства к электродному датчику подводится переменное
напряжение, поэтому исключена поляризация электродов, а невысо-
кое значение напряжения (12 в), подводимого к клапану и электро-
дам датчика, делает его эксплуатацию безопасной.
15. ДВУХПОЗИЦИОННЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ С ДАТЧИКАМИ
СОПРОТИВЛЕНИЯ
Тиратронные реле в качестве высокочувствительных релейных
элементов находят применение в сочетании с различными датчиками
сопротивления (фот^редисгора^ми, терморезисторами и др.) в Лото-
реле, терморегуляторах" и т. пТ^рГ ъ£8* .31, 36, 40].
Двухпозиционный регулятор с датчиком сопротивления, схема
которого приведена на рис. 53 включает в себя усилитель, выполнен-
ный на тиратроне Ти в цепь сетки которого установлен фоторези-
стор ФР, и тиратронное реле с^ак£щительным_ конденсатором, вы-
полненное на тиратроне Т2. С выхода тиратронного реле (вторичной
обмотки реле Р) на его вход подается выпрямленное диодом Д и
сглаженное конденсатором Ci отрицательное смещение, которое при
включенном реле превышает напряжение зажигания тиратрона Т2
по промежутку катод —сетка. Когда естественная освещенность сни-
Рис. 53. Бесконтактное фотореле для управления электрическим
освещением.
83

зится до определенного значения, сопротивление фоторезйетора ФР
и, следовательно, падение напряжения на нем увеличивается, что
приводит к зажиганию по промежутку сетка —катод тиратрона Т\.
Цепь сетки тиратрона 7\ питается постоянным током, и поэтому ти-
ратрон Ti гаснет по промежутку сетка—катод только при снижении
напряжения на фоторезисторе ФР ниже напряжения погасания ти-
ратрона по этому промежутку. (Гистерезис в позициях регулирования
освещенности создается автоматически за счет разницы в напряже-
нии зажигания н гашение тиратрона Ti по промежутку сетка — ка-
тод. Так как с увеличением сопротивления R2 напряжение гашения
тиратрона Ti дю промежутку сетка — катод приближается к величи-
не напряжения зажигания, то возникает возможность регулировать
с помощью R2 значение освещенности, при которой гаснет тира-
трон Ti. Однако таким способом регулировку гистерезиса можно осу-
ществить лишь в ограниченном диапазоне. Уровень освещенности,
при которой происходит срабатывание, регулируется резистором Ri.
Когда тиратрон 1\ зажигается по промежутку сетка — катод,
через резистор Ri проходит пульсирующий ток. Так как реле выклю-
чено и напряжение смещения невелико, то под действием падения
напряжения на резисторе Ri тиратрон Т2 поджигается. При этом
тиратрон Т2 включает реле Р, которое своими контактами управляет
осветительным оборудованием. Одновременно в цепь сетки тиратро-
на Т2 подается отрицательное смещение, и он гаснет. Когда повысит-
ся естественная освещенность и сопротивление фотодатчика ФР
уменьшится, гаснет тиратрон 7\. Как только напряжение на рези-
сторе Ri исчезает под действием отрицательного смещения, тира-
трон Т2 поджигается по промежутку катод —сетка и тиратрон Г2,
поджигаясь по промежутку анод — катод, через накопительный
конденсатор С2 шунтирует обмотку реле, вызывая его отключе-
ние. При этом отрицательное смещение с сетки тиратрона Г2 сни-
мается. Контур RsC3 служит для создания временной задержки на
включение и отключение реле, которая необходима для отстройки
фотореле от ложных срабатываний при кратковременных увеличе-
ниях освещенности во время грозовых разрядов и т. п.
16. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Существует множество разнообразных устройств, предназначен-
ных для защиты электродвигателей переменного тока от ненормаль-
ных режимов работы: перегрузок, неполнофазных режимов и т. п.
[Л. 2, 42, 43]. Большинство из них позволяет защищать электродви-
гатель лишь от отдельных аварийных режимов, что вынуждает для
полной защиты ставить комплекс различных устройств. Это приводит
к резкому увеличению стоимости и снижению общей надежности за-
щиты. Кроме того, известные устройства защиты включают в свои
схемы промежуточные реле и их контакты, что также снижает на-
дежность их работы.
В приведенной на рис. 54 схеме защиты трехфазных асинхрон-
ных электродвигателей используются тиратронные реле с магнитны-
ми пускателями, контакты которых непосредственно управляют ра-
ботой электродвигателей. Устройство обеспечивает времязависимую
логарифмическую характеристику срабатывания от кратности тока
перегрузки, совпадающую с тепловой перегрузочной характеристикой
84

Рис. 54. Принципиальная схема устройства для
защиты электродвигателей переменного тока.
электродвигателя отри перегрузках, превышающих двукратные. За-
щитное отключение при небольших перегрузках осуществляется теп-
ловой защитой, а для защиты от токов, десятикратно превышающих
номинальные, применяется токовая отсечка.
Принципиальная схема устройства комплексной защиты трехфаз-
ного асинхронного электродвигателя от работы при неполнофазных
режимах и перегрузках [Л. 30] включает в себя магнитный пуска-
тель МП, управляющий своими контактами- .работой электродвига-
теля АД, блокировочные конденсаторы Сь С2, кнопки управления К2
(включить) и Ki (выключить), тиратроны Т±—74 типа МТХ-90,
трансформаторы тока Три Тр2, времязадающий ЯЛ-контур, ферро-
резонансный стабилизатор напряжения Ст для питания делителя на-
пряжения, состоящего из терморезистора ТР2 (встраиваемого в ста-
торную обмотку электродвигателя с помощью, например, эпоксидного
компаунда) и резистора R5.
До замыкания кнопки К2 при параметрах блокировочных кон-
денсаторов, приведенных в табл. 2, на обмотке магнитного пускателя
падает лишь остаточное напряжение (не превышающее 7% номиналь-
ного значения напряжения его обмотки), под действием которого
пускатель включиться не может. При замыкании кнопки К2 шунти-
руется конденсатор С\ и пускатель включается. Так как индуктивное
сопротивление его обмотки резко возрастает и образуется параллель-
ный резонансный контур с конденсатором С2, на котором напряжение
достигает номинального значения напряжения обмотки пускателя,
пускатель будет удерживаться во включенном положении и после
85

размыканий Кнопки к2. Отключение пускателя осуществляет ей кноп-
кой К\ или при аварийном режиме — шунтированием его обмотки
кратковременно зажигающимися тиратронами.
Ток, протекающий через обмотки электродвигателя, преобразует-
ся с помощью трансформаторов тока Tpi и Тр2, диодов Ди Дг и
конденсатора С3 в постоянное напряжение. Это напряжение подается
на /?iC4-KOHTyp, и конденсатор С4 заряжается с постоянной времени
r.=RC. Когда при тол^е_и^г.рузки-,-1Двукратчо превышающем номиналь-
ный, .напряжение на конденсаторе С4 достигает напряжения зажига-
ния тиратрона Т2 по промежутку сетка — катод, тиратроны Гь Т2
импульсно зажигаются по анодной цепи, шунтируя обмотку магнит-
ного пускателя и вызывая его отключение. Для увеличения коммути-
руемых напряжений используется последовательное включение тира-
тронов. Если напряжение обмотки пускателя 220 в, то R3 = 0,
а если — 380 в, то R3 = 20ч-'60 мом. Необходимо применять тиратро-
ны типа МТХ-ЭОт^т^енированные током 0,5—1,0 а в течение 1—2 сек\
диоды Ди Дг типа Д218, диоды Д7,~~Дь для (7Обр = 220 в — типа
Д7Ж, для £/Обр = 380 в — типа Д217. В зависимости от типа пуска-
теля Ri устанавливается в пределах 0,*б—2 ком, /?4 = 100 ком, Съ =
— 1 мкф. Емкость конденсатора С4 равна 2 мкф, а сопротивление
резистора R\ выбирается в зависимости от типа и мощности электро-
двигателя и допустимого времени прохождения пускового тока и
колеблется в пределах 5—25 мом. Трансформаторы тока могут быть
выполнены из обычной Ш-образной трансформаторной стали или
тороидальными. Для плавной регулировки напряжения на входе
/?С-контура используется потенциометр R2. Терморезистор TPi -слу-
жит для придания защитным характеристикам описываемого устрой-
ства зависимого от температуры окружающей среды характера. При
токах, превышающих пусковые, тиратрон Т3 зажигается по проме-
жутку сетка — катод без выдержки времени. Симметричные пере-
грузки, обусловленные длительными токами с малой кратностью пе-
регрузки, ведущие к тепловому перегреву статорных обмоток элек-
тродвигателя, вызывают изменение сопротивления терморезистора
ТР2 и зажигание тиратрона 7Y Контур #4С5 служит для поддержа-
ния горения тиратронов Г4—Г4 по промежуткам анод — катод в те-
чение времени, необходимого для отключения магнитного пускателя.
Устройство защиты на тиратронах обеспечивает комплексную
защиту электродвигателей переменного тока от различных перегрузок
и неполнофазных режимов. Достоинства предложенной схемы — ее
бесконтактность и работа тиратронов тлеющего разряда в импульс-
ном режиме, позволяющем увеличить коммутируемую ими мощность.
ЛИТЕРАТУРА
1.Алтухов А. М. и др. Элементы автоматических систем контро-
ля. Под ред. П. И. Кузнецова. М., «Энергия», 1967.
2. Бабенко Е. Я., Романенко А. И. Устройство для контроля
наличия напряжения и обрыва фаз электродвигателей. — «Электро-
техника», 1970, № 6.
3. Бакалинский В. П., Бугаенко В. В., Цымбал В. П. Схемы на
приборах тлеющего разряда. М., «Энергия», 1968.
4. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. М.,
«Высшая школа», 1967.
5. Будзко И. А., Бородин И. Ф. Новые элементы автоматики
сельских электроустановок. М., «Колос», 1971.
86

6. Гельштейн М. И., Семененко И. Г., Чернышев С. А. Реле вре-
мени высокой точности на тиратронах тлеющего разряда. — «При-
боры и системы управления», 1968, № 4.
7. Генис А. А., Горшнейн И. Л., Пучаг А. Б. Приборы тлеющего
разряда. Киев, «Техшка», 1970.
8. Гусев Г. Г., Казаков В. Н. Трехстабильный феррорезонансный
триггер. Авт. свид. № 200890. — «Бюлл. изобрет.», 1967, № 17.
9. Дмитренко Л. П. Бесконтактное реле времени. Авт. свид.
№ 271653.— «Бюлл. изобрет.», 1970, № 18.
10. Дмитренко Л. П. Бесконтактное реле времени с импульсным
управлением. Авт. свид. № 281646. — «Бюлл. изобрет.», 1970, № 29.
11. Дмитренко Л. П. Расчет бесконтактных тиратронных реле
с блокировочным трансформатором. — В кн.: Расчет и проектирова-
ние схем на тиратронах тлеющего разряда. Киев, КДНТП, 1970.
12. Дмитренко Л. П. Импульсные тиратронные реле с бескон-
тактной самоблокировкой их электромагнитов. — «Механизация и
электрификация социалистического сельского хозяйства», 1970,. № 1.
13. Дмитренко Л. П. Программные тиратронные реле времени.—
«Энергетика и электрификация», 1S69, № 6.
14. Дмитренко Л. П. Пристро!' для облпеу молока вщ групи
KopiB при його зливанш з-шд вакуума. — В кн.: Мехашзащя i елек-
триф1кац1я ешьского господарства, вып. 13, Кшв, 1969.
15. Дмитренко Л. П. Резонансное реле. Авт. свид. № 266955. —
«Бюлл. изобрет.», 1970, № 12.
16. Дмитренко Л. П. Устройство для импульсного управления
электромагнитными исполнительными механизмами. Авт. свид.
№ 278818. —«Бюлл. изобрет.», 1970, № 26.
17. Дмитренко Л. П. Тиратронное реле выдержек времени. Авт.
свид. № 280673. — «Бюлл. изобрет.», 1970, № 28.
18. Дмитренко Л. П. Тиратронное реле выдержки времени.—
«Механизация и автоматизация управления», Киев, 1966, № 1.
19. Дмитренко Л. П. Тиратронное реле с импульсным управле-
нием.— «Приборы и системы управления», 1970, № 1.
20. Дмитренко Л. П. Тиратронные феррорезонансные реле. —
«Энергетика и электрификация», 1970, № 4.
21. Дмитренко Л. П., Дудкин Р. И. Бесконтактное реле. Авт.
свид. № 230317. —«Бюлл. изобрет.», 1968, № 34.
22. Дмитренко Л. П., Дудкин Р. И. Бесконтактное реле с им-
пульсным управлением, Авт. свид. № 199264.—«Бюлл. изобрет.»,
1967, № 15.
23. Дмитренко Л. П., Дудкин Р. И. Бесконтактное усилительно-
релейное устройство. Авт. свид. № 246676. — «Бюлл. изобрет.», 1969,
№ 21.
24. Дмитренко Л. П., Дудкин Р. И. О стабилизации частоты
импульсов релаксационных генераторов на газоразрядных прибо-
рах.— «Изв. вузов. Приборостроение», том XI, 1968, № 5.
25. Дмитренко Л. П., Дудкин Р. И. Релаксационные реле и гене-
раторы на тиратронах с холодным катодом. — В кн.: Приборы и си-
стемы автоматики, вып. 5, 6, Изд-во Харьковского университета,
1967.
26. Дмитренко Л. П., Дудкин Р. И. Реле времени. Авт. свид.
№ 205958. — «Бюлл. изобрет.», 1967, № 24.
27. Дмитренко Л. П., Дудкин Р. И. Способ управления тира-
троном. Авт. свид. № 261553. — «Бюлл. изобрет.», 1970, № 5.
87

28. Дмитренко Л. П., Дудкин Р. И. Тиратронное регулирующее
устройство с датчиком сопротивления. — «Приборы и системы управ-
ления», 1967, № 4.
29. Дмитренко Л. П., Дудкин Р. И. Тиратронное реле с боль-
шим диапазоном выдержек. — «Приборостроение», 1966, № 7.
30. Дмитренко Л. П., Дудкин Р. И. Устройство для защиты
электродвигателя. Авт. свид. № 244478. — «Бюлл. изобрет.», 1969,
№ 18.
31. Дмитренко Л. П., Дудкин Р. И. Тиратронные устройства для
регулирования температуры, освещенности и уровня жидкостей.
В кн.: Механизация и электрификация сельского хозяйства, вып. 7;
Киев, «Урожай», 1967.
32. Дружинин Г. В. Реле времени. М., «Энергия», 1966.
33. Дудкин Р. И., Дмитренко Л. П. Бесконтактное управление
реле импульсно работающими тиратронами с холодным катодом. —
«Электротехника», 1968, № 10.
34. Дудкин Р. И., Дмитренко Л. П. Бесконтактное реле вре-
мени. Авт. свид. № 204439 «Бюлл. изобрет.», 1967, № 22.
35. Еграшин Н. А., Кампе-Немм А. А., Трусов А. Н. Автомати-
ческий дозатор жидкости с двоичным счетчиком. — В кн.: Тепло-
энергетические и химико-технологические приборы и регуляторы.
Под ред. П. П. Кремлевского. М., «Машиностроение», 1968.
36. Ёркин А. М. Лампы с холодным катодом. М., «Энергия»,
1972.
37. Кораблев Л. Н. Лампы с холодным катодом. Изд-во
АН СССР, 1961.
38. Нил Д. М. Конструирование аппаратуры на ионных прибо-
рах с холодным катодом. (Пер. с англ.). М., «Энергия», 1968.
39. Розенблат М. А. Магнитные элементы автоматики и вычис-
лительной техники. М., «Наука», 1966.
40. Свечников С. В. Фотодвухполюсники. Киев, «Техшка», 1965.
41. Севумян Ю. Р. Логические элементы на тиратронах тлеюще-
го разряда. М., «Энергия», 1968.
42. Синегубко Ю. Е., Седых Б. С. Защита маломощных электро-
двигателей.— «Электротехника», 1968, № 2.
43. Славин Р. М., Режимы работы и защиты автоматических
установок животноводческих ферм. М., «Машиностроение», 1965.
44. Смирнов Б. В. Радиоэлектроника в сельском хозяйстве, М.,
«Колос», 1966.
45. Стопский С. Б. Счетчики числа импульсов и их применение.
М., «Энергия», 1968.
46. Техника автоматизации. Справочник. (Пер. с нем.). М.,
«Недра», 1966.
47. Тутевич В. Н., Наумченко В. В., Жуков В. М., Гризодубо-
ва О. Н. Временные системы телеуправления на магнитных и ион-
ных элементах. М., «Энергия», 1966.
48. Черевычник Ю. К. Приборы тлеющего разряда в вычисли-
тельной технике. М., «Энергия», 1964.
49. Hamburger Theodore. Painter June E. Multistable ferroreso-
nant-circuit. Пат. США, кл. 307—88, № 3313948.
50. Liquid level control. — «Industrial Electronics», 1963, № 13.
51. Liiber Ernst. Ein kontaktloser Schalter mit Hilfe der Ferrore-
sonanzkreises. — «Elektrotechnische Zeitschrifb, 1969, A 90, № 7.
52. Zierold E. A. Relaizahler und seine Anwendungen in Steuerun-
gen. — «Werkstatt und Betrieb», 92, 1959, № 4.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие , * 3
Глава первая. Тиратронные усмлительно-релейние
устройства 4
1. Тиратронные реле переменного тока с импульсным
управлением 4
2. Некоторые особенности расчета блокировочных цепей
тиратронных реле переменного тока И>
3. Многопозиционные тиратронные реле 22
4. Феррорезонансные тиратронные реле 32
5. Кольцевые схемы с выходными электромагнитами пе-
ременного тока 39
6. Двоичные суммирующие устройства 42
Глава вторая. Тиратронные реле времени • 45
7. Реле времени с непрерывным зарядом и разрядом кон-
денсатора #С-контура .......... 46
8. Одновибраторы 50
9. Стабилизация частоты импульсов тиратронных релакса-
ционных генераторов . ... ^ .... • 51
10. Реле времени периодических включений .... 61
11. Реле времени с импульсным зарядом интегрирующего
конденсатора 65
12. Программные реле времени 73
Глава третья. Применение тиратронных реле в устрой-
ствах автоматики 76
13. Регуляторы уровней жидких и сыпучих сред ... 76
14. Прибор для учета молока 81
15. Двухпозиционные регуляторы с датчиками сопротивле-
ния- 83
16. Устройство для защиты электродвигателей переменного
тока » . « . 84
Литература 86