ВВЕДЕНИЕ

Лабунский Л.С.

КУРС ЛЕКЦИЙ

для студентов специальности 190401

«Электроснабжение железных дорог»

Самара

УДК 621.396.6

ББК

Л__

Рецензенты:

кандидат технических наук, доцент СамГУПС

Гаранин М.А.

кандидат технических наук, начальник службы электрификации и электроснабжения

Куйбышевской железной дороги – филиала ОАО РЖД

Крестовников И.А.

Л__ Теория дискретных устройств автоматики и телемеханики в электроснабжении: курс лекций для студентов специальности 190401 «Электроснабжение железных дорог» / Л.С. Лабунский. - Самара: СамГУПС, 2011. - 117 с.

Курс лекций по дисциплине «Теория дискретных устройств автоматики и телемеханики в электроснабжении» содержит необходимые сведения для освоения студентами навыков проектирования и эксплуатации электронных схем, построенных на дискретных элементах цифровой электроники. Рассматривается математическое описание, элементная база и классификация дискретных устройств, основные схемы включения и типовые функциональные узлы, особенности применения конкретных электронных приборов и микросхем в различных режимах работы. Приведены основы анализа и синтеза устройств с заданными техническими характеристиками.

УДК 621.396.6

ББК

Телемеханика - область науки и техники, возникшая на базе развития автоматики, радиотехники и связи. Международный электротехнический словарь определяет телемеханику как отрасль техники и техническую науку об управлении и контроле на расстоянии посредством преобразования управляющих воздействий и контролируемых параметров в сигналы, передаваемые по каналам связи.

В ХХ веке в России первой отраслью промышленности, в которой стали применять телемеханику, была электроэнергетика. Сначала применялись системы телеизмерения, а затем системы телесигнализации и телеуправления генераторами на электростанциях и масляными выключателями на подстанциях. Первая автоматизированная гидроэлектростанция с управлением на расстоянии была построена в начале 30-х годов прошлого века, а несколько позже была осуществлена телемеханизация на канале им. Москвы.

До 1950 года устройства телемеханики строились на электромеханических реле и электронных лампах с использованием многопроводных линий связи. Широкое внедрение цифровой техники в устройства автоматики и телемеханики, предназначенные для диспетчерского управления электроснабжением железнодорожного транспорта, связано с применением интегральных микросхем. Цифровые устройства, собранные на дискретных элементах – диодах и транзисторах, например, система телемеханики ЭСТ-62, имели значительные габариты, ненадёжно работали из-за большого количества элементов и паяных, а также механических (через разъёмы) соединений. К тому же схемотехника таких устройств позволяла получить только аппаратное (жёсткое) построение алгоритма работы, из-за чего для каждого объекта приходилось составлять свою схему, совпадающую с внутренней структурой объекта.

Интегральные микросхемы, содержащие внутри одного корпуса десятки и сотни тысяч компонентов, позволили по-новому подойти к проектированию и изготовлению устройств автоматики и телемеханики. Надёжность отдельной микросхемы практически не зависит от количества содержащихся внутри неё компонентов и близка к надежности одиночного транзистора. В результате на интегральных схемах стало возможно собирать сложнейшие устройства, обладающие высокой надёжностью работы и малым потреблением электроэнергии, поскольку потребляемая мощность в пересчёте на один компонент резко уменьшается с увеличением степени интеграции (количества компонентов в одном корпусе).

Широкое распространение в схемах автоматики и телемеханики получили микросхемы транзисторно-транзисторной логики (МСТ-95) и микросхемы серий МОП – металл, окисел, полупроводник («Лоза», АСТМУ). На основе МОП технологий выполнены также все микропроцессоры – основа современной вычислительной техники. Таким образом, в основе развития цифровой электроники лежит непрерывное усложнение функций, выполняемых электронными схемами, заключёнными в отдельный корпус. Кроме этого, применение микропроцессоров решило проблему схем с программным построением алгоритма работы, что позволило создать универсальные модули для систем телемеханики, которые можно применять для любого объекта управления независимо от его внутренней структуры.

Для управления объектами с коммутацией больших токов и напряжений на смену электромагнитным реле приходят реле «твёрдотельной» конструкции, что обещает существенное повышение надёжности и снижение эксплуатационных затрат.