Интегральные микросхемы

Интегральныемикросхемы (ИМС): общие сведения, классификация, условно-графическоеобозначение, маркировка [3].
В зависимостиот технологии изготовления интегральные микросхемы могут бытьполупроводниковыми, пленочными или гибридными.
Полупроводниковаямикросхема -микросхема, все элементы и межэлементные соединения которойвыполнены в объеме и на поверхности полупроводника.
Пленочнаямикросхема — микросхема, все элементы и межэлементные соединения которойвыполнены только в виде пленок проводящих и диэлектрических материалов.Вариантами пленочных являются тонкопленочные и толстопленочные микросхемы.
Различиемежду тонкопленочными и толстопленочными микросхемами может быть количественными качественным. К тонкопленочным условно относят микросхемы с толщиной пленокменее 1 мкм, а к толстопленочным — микросхемы с толщиной пленок свыше 1 мкм.
Гибриднаямикросхема — микросхема, содержащая кроме элементов простые и сложныекомпоненты (например, кристаллы микросхемы полупроводниковых микросхем). Однимиз видов гибридной микросхемы является многокристальная микросхема.
В зависимостиот функционального назначения интегральные микросхемы делятся на аналоговые ицифровые. Аналоговые микросхемы предназначены для преобразования и обработкисигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. Частным случаем этихмикросхем является микросхема с линейной характеристикой, линейная микросхема.С помощью цифровых микросхем преобразуются, обрабатываются сигналы,изменяющиеся по закону дискретной функции. Частным случаем цифровых микросхемявляются логические микросхемы, выполняющие операции с двоичным кодом, которыеописываются законами логической алгебры.
Минимальныйсостав комплекта интегральных микросхем, необходимый для решения определенногокруга аппаратурных задач, называется базовым.
Послепоявления микропроцессоров были введены дополнительные термины. Микропроцессоропределен как программно-управляемое устройство, осуществляющее процессобработки цифровой информации и управления им. Это устройство изготовлено наоснове одной или нескольких больших интегральных схем (БИС).
Микропроцессорнойназвана микросхема, выполняющая функцию МП или его часть. Совокупность этих идругих микросхем, совместимых по архитектуре, конструктивному исполнению иэлектрическим параметрам, называется микропроцессорным комплектом.
В последниегоды в классификацию ИС вводятся новые понятия: микросхемы общего назначения,заказные и полузаказные.
Заказнаямикросхема — микросхема, разработанная на основе стандартных и (или) специальносозданных элементов узлов по функциональной схеме заказчика предназначена дляопределенной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА).
Полузаказнаяинтегральная микросхема — микросхема, разработанная на основе базовыхкристаллов ( в том числе матричных).
Системаусловных обозначений микросхем. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемыразрабатываются и выпускаются предприятиями — изготовителями в виде серий.Каждая серия отличается степенью комплектности и содержит несколько микросхем,которые, в свою очередь, подразделяются на типономиналы. К серии микросхемотносят совокупность типов микросхем, которые могут выполнять различныефункции, но имеют единое конструктивно-технологическое исполнение ипредназначены для совместного применения. Как правило, с течением временисостав перспективных серий расширяется.
Типинтегральной микросхемы — интегральная микросхема конкретного функциональногоназначения и определенного конструктивно-технологического и схемотехническогорешения, имеющая свое условное обозначение. Под типономиналом интегральноймикросхемы понимается микросхема конкретного типа, отличающаяся от другихмикросхем того же типа одним или несколькими параметрами.
Группа типовмикросхем — совокупность типов микросхем в пределах одной серии, имеющиханалогичное функциональное назначение и принцип действия, свойства которыхописываются одинаковым или же близким составом электрических параметров.
Условныеобозначения микросхем
Всемногообразие выпускаемых серий микросхем согласно принятой системе условныхобозначений по конструктивно-технологическому исполнению делится на три группы:полупроводниковые, гибридные, прочие. К последней группе относят пленочныемикросхемы, которые в настоящее время выпускаются в ограниченном количестве, атакже вакуумные и керамические. Указанным группам микросхем в системе условныхобозначений присвоены следующие цифры: 1, 5, 7 — полупроводниковые (обозначение7 присвоено бескорпусным микросхемам); 2, 4, 8 — гибридные; 3 — прочиемикросхемы.
По характерувыполняемых функций микросхемы подразделяются на подгруппы (генераторы,модуляторы, триггеры, усилители, логические схемы и др.) и виды(преобразователи частоты, фазы, длительности, напряжения и др.). Классификация наиболеепопулярных микросхем по функциональному назначению приведена в таблице 6.1.
По принятойсистеме, обозначение микросхемы должно состоять из четырех элементов. Первыйэлемент — цифра, соответствующая конструктивно-технологической группе. Второйэлемент — две-три цифры, присвоенные данной серии как порядковый номерразработки. Таким образом, первые два элемента составляют три-четыре цифры,определяющие полный номер серии микросхемы. Третий элемент — две буквы,соответствующие подгруппе и виду (табл. 6.1). Четвертый элемент — порядковыйномер разработки микросхемы в данной серии, в которой может быть несколькоодинаковых по функциональному признаку микросхем. Он может состоять как изодной цифры, так и из нескольких.
В качестве примера рассмотрим условноеобозначение полупроводниковой микросхемы серии 1554ИР22. Из условногообозначения следует, что эта микросхема — регистр с порядковым номером 554 иномером разработки микросхемы в данной серии по функциональному признаку 22выполнена по полупроводниковой технологии.Таблица 1
/>

/>
Примерусловного обозначения полупроводниковой микросхемы: обозначение — ИЕ (счетчик)с порядковым номером серии 554 и номером разработки микросхемы в данной сериипо функциональному признаку 7. Полное обозначение микросхемы 1554ИЕ7.
/>

В последнеевремя при четырехзначном номере серии первую цифру порядкового номера серииустанавливают в зависимости от функционального назначения микросхем, входящих всерию. Например, цифра 0 определяет, что данная серия микросхем предназначенадля работы в составе бытовой радиоэлектронной аппаратуры. Цифра 1 ставится нааналоговых микросхемах, цифра 4 — микросхемам ОУ, цифра 5 — цифровыммикросхемам, цифра 6 — серии микросхем памяти, цифра 8 — сериям МП.
Если в концеусловного обозначения стоит буква, то она определяет технологический разбросэлектрических параметров данного типономинала.
Намикросхемах, используемых в устройствах широкого применения, в начале обозначенияставится буква К, например: К1533ИР22.
Дляхарактеристики материала и типа корпуса перед цифровым обозначением серии могутбыть добавлены следующие буквы: Р — пластмассовый корпус типа ДИП; М — металлокерамический корпус типа ДИП и т.д.
Основныеэлектрические параметры микросхем
Цифровыемикросхемы развивались в следующей последовательности: резистивно-транзисторнаялогика (РТЛ), диодно-транзисторная логика (ДТЛ), транзисторно-транзисторнаялогика (ТТЛ), эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ), транзисторно-транзисторнаялогика с диодами Шотки (ТТЛШ), интегрально-инжекционная логика (И2Л).В этих определениях слово “логика” подразумевает понятие “электронный ключ”.
Всеперечисленные выше логические микросхемы выполнены на базе биполярныхтранзисторов. Наряду с ними широкое распространение получили цифровыемикросхемы на МОП — структурах (на транзисторах p- и n-типов с обогащеннымканалом, КМОП — схемы на дополняющих транзисторах). Серии РТЛ, РЕТЛпромышленностью в настоящее время не выпускаются, но еще используются толькодля комплектации серийной РЭА. Наиболее широкое распространение в современнойаппаратуре получили серии микросхем ТТЛШ, ЭСЛ и схемы на КМОП-структурах, таккак они отличаются более высоким уровнем интеграции и обладают большим функциональнымразнообразием.
Можновыделить три этапа развития микросхем, входящих в состав стандартных серий длясоздания цифровых устройств различного назначения.
I этап (1969 — 1975 гг.).В состав стандартных серий входили микросхемы малой степени интеграции, выполняющиепростейшие логические функции, например серия К155.
II этап (1976- 1980 гг.). Появились серии с улучшенными характеристиками, такие как 531,555, 500, К561, К1561 и другие, что привело к ограниченному применению серий 131,158, 137, 187.
III этап(1981 — 1987 гг.). Разработка микросхем большой степени интеграции,микропроцессорных комплектов, запоминающих устройств, полузаказных БИС наоснове матричных кристаллов.
Параметрымикросхем конкретной серии в основном определяются параметрами базовых элементовлогики. К основным параметрам относятся: быстродействие; потребляемая мощность(Рпот); помехоустойчивость Uпом; коэффициент разветвленияпо выходу (нагрузочная способность) Краз; коэффициент объединения повходу Коб. Быстродействие определяется динамическими параметрамицифровых микросхем, к которым относятся: t1,0 — время переходасигнала на выходе микросхемы из состояния логической “1” в состояниелогического “0”; t0,1 -время перехода из состояния низкого уровня всостояние высокого уровня; t1,0здр — время задержкираспространения при включении; t1,0зд -время задержкивключения; t0,1здр — время задержки распространения привыключении; t0,1зд — время задержки выключения; tздрср — среднее время задержки распространения сигнала; fр — рабочаячастота. Среднее время задержки распространения tэдрср = 0,5(t1,0здр+ t0,1здр) является усредненным параметром быстродействиямикросхемы, используемым при расчете временных характеристик последовательновключенных цифровых микросхем. На рис. 6.1 показаны уровни отсчета,определяющие параметры быстродействия цифровых микросхем.
/>
В зависимостиот технологии микросхем, мощности, потребляемые при состоянии логического нуляи при состоянии логической “1” могут отличаться. Поэтому, мощность,потребляемая логическими элементами в динамическом режиме, определяется как
Рпотср =0,5(Р0пот + Р1пот),
где Р0пот — мощность, потребляемая микросхемой при состоянии выхода “0”, Р1пот — мощность при выходном состоянии “1”.
Некоторыелогические элементы кроме статической средней мощности характеризуютсямощностью, потребляемой на максимальной частоте переключения, когда токи вцепях питания возрастают во много раз. К таким схемам относятся микросхемы КМОПтехнологии, которые потребляют микроамперы, если нет переключающих сигналов.
Допустимыйуровень напряжения помехи логического элемента определяется уровнем входного напряжения,при котором еще не происходит ложное срабатывание микросхемы.
В статическомрежиме помехоустойчивость определяется по низкому U0пом ивысокому U1пом уровням. Значения U0поми U1пом определяют с помощью передаточных характеристик(рис. 6.2.). Как следует из рис. 6.2, напряжение помехи по высокому уровнюопределяется как разность минимального напряжения высокого уровня U1вхminи напряжения в точке перегиба верхней кривой (точка В). Параметр U0помопределяется как разность напряжения низкого уровня U0вхmax.
Помехоустойчивостьв динамическом режиме зависит от длительности, амплитуды и формы импульсапомехи, а также от запаса статической помехоустойчивости и скоростипереключения логического элемента.
Коэффициентразветвления по выходу Краз определяет число входов аналогичныхэлементов, которое может быть подключено к выходу предыдущего элемента безнарушения его работоспособности. С увеличением нагрузочной способностирасширяются возможности применения цифровых микросхем и уменьшается числокорпусов в разрабатываемом устройстве. Однако при этом ухудшаютсяпомехоустойчивость и быстродействие микросхемы и возрастает потребляемаямощность.
Коэффициентобъединения по входу Коб определяет максимальное число входовцифровых микросхем.
Базовые логические элементы
Существуюттри базовых логических элемента, выполняющих логические операции сложения,умножения и отрицания: элемент И, элемент ИЛИ и элемент НЕ (инвертор), которыеобозначаются на принципиальных электрических схемах как показано на рис.1
/>
Рис.1. Базовые логические элементы.
Работалогического элемента может быть представлена таблицей истинности, в которойуказаны состояния входов (A,B и т.д.) и выходов (F):
ЭлементИ F=A.B Элемент ИЛИ F=A+B Элемент НЕ F=AВх A Вх B Выход F Вх A Вх B Выход F Вход Выход 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Знакотрицания (инверсии) обычно обозначается чертой над буквой />, а на принципиальнойсхеме — кружком у соответствующего вывода. Практическая реализация инвертора набиполярном и МОП транзисторах показана на рис.2. Количество входов улогического элемента может быть больше двух, в этом случае тоже можно легкопостроить таблицу истинности. В практических схемах иногда существуютнезадействованные входы, которые нужно соединить, в соответствии с логикойсхемы, с общим проводом (землей) или через резистор с проводом питания (дляТТЛ-схем Uпит=+5В).

/>
Рис.2. Инвертор на основе биполярного и МОП транзисторов
Комбинируябазовые логические элементы, можно получить достаточно сложную схему. Для схемыИЛИ различают обычное ИЛИ (включающее) и исключающее ИЛИ.Исключающее ИЛИ Элемент ИЛИ-НЕ Вх A Вх B Выход F Вх A Вх B Выход F 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Триггеры
Триггер- электронное устройство, которое может находиться в двух устойчивыхсостояниях, поэтому они применяются в статических оперативных запоминающихустройствах (СОЗУ) как элемент памяти на один бит информации. Триггерыподразделяются на тактируемые (синхронные) и нетактируемые (асинхронные).Синхронный триггер меняет свое только при подаче определенного сигнала натактируемый вход, причем тактирование может, осуществляется как по уровню(«1» или «0»), так и по фронту сигнала (переход«1» -> «0» или наоборот). Различают RS, D, T и JKтриггеры. На рис.3 показана реализация асинхронного RS-триггера на ИЛИ-НЕэлементах (подумайте: как реализовать RS-триггер на И-НЕ элементах). Входытриггера обозначены буквами R (reset-сброс) и S (set-установка). Таблицаистинности RS-триггера на элементах ИЛИ-НЕ приведена ниже.S R Q Qinv Qinv 1 1 1 1 1 1 x x
Здесьсостояние S=1 и R=1 является неопределенным (проанализируйте работу схемы искажите почему?).
/>
Рис.3RS-триггер
D-триггер(delay-задержка) имеет два входа: D — информационный и C — тактовый (рис,4 А) иработает с нижеприведенной таблицей), тактирование осуществляется передним фронтом):C D Q Qinv
0->1
1->0
1
1
1
Болеесложную функциональную нагрузку может нести JK-триггер (рис. 4 B). J и K — входы такого устройства — управляющие, а C — тактовый. Подавая на входы J и Kлогические «1» и «0» можно установить необходимое состояниевыхода Q, т.е. JK-триггер работает как RS-триггер. Когда J=K=1 данноеустройство перебрасывается в противоположное состояние (по приходу тактовогоимпульса) т.е. работает как двоичный счетчик (или Т -триггер). состояние J=K=0- хранение информации. Кроме J и K входов схема может иметь и нетактируемые R иS входы. Работу JK-триггера можно представить таблицей:J K Q
Qinv 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
ЗдесьQ и Q* — состояние выхода до и после прихода синхроимпульса на вход С.

/>
Рис.4 D-триггер (A) и JK-триггер (B).
Регистры, счетчики, дешифраторы
Регистры- схемы, служащие для кратковременного запоминания многоразрядных двоичныхчисел и состоящие из нескольких триггеров. Различают регистры с параллельным ипоследовательным вводом и выводом информации. Регистры сдвига имеютпоследовательный вход и параллельный выход, т.е. могут служить дляпреобразования последовательного кода в параллельный. Регистры, в которых сдвигинформации возможен как вправо, так и влево, называются реверсивными. На рис.5показан регистр К155ИР1.
/>
Рис.5Регистр К155ИР1 в качестве кольцевого счетчика.
Здесьвходы D1-D4 — для приема параллельного кода, а вход I — для приемапоследовательного, Q1-Q4 — выход информации в параллельном коде. Записьпараллельного кода с D1-D4 происходит при V=«1» и поступлении натактовый вход C1 импульса. Запись последовательного кода осуществляется с входаI при V=«0». После поступления 4 тактовых импульсов на вход С2 навыходах Q1-Q4 будет параллельный код.
Замкнувв кольцо регистр сдвига можно получить кольцевой счетчик, например как нарис.5. Начальная установка осуществляется при V=«1» подачей импульсана С1. В счетном режиме, когда V=«0» и тактовые импульсы поступают наС2, наблюдается сдвиг логической единицы по кольцу на выходах Q1-Q4: 1000,0100, 0010, 0001 и т.д. с коэффициентом пересчета равным 4. Возникновениеслучайной помехи («0») на D1 приведет к стиранию «бегающей»единички. Соединив выходы Q1-Q4 через элемент ИЛИ-НЕ с входов I получимкольцевой счетчик с коэффициентом 5 без влияния помех.Простейшим счетчиком смодулем счета 2 может служить триггер. Соединив последовательно N триггеровполучим двоичный счетчик с модулем счета 2N. Различают суммирующие ивычитающие, а также реверсивные счетчики (рис.6А). Здесь Т(+) и Т(-) — счетныевходы, R и S — установочные входы, Q1-Q4 — выходы.
/>
Рис.6Реверсивный счетчик и дешифратор.
Кромедвоичных счетчиков часто используются десятичные, которые можно построить издвоичного счетчика и дешифратора (рис.6B). Шифраторы и дешифраторы применяютсядля преобразования код-код.
Тормозныережимы ДПТ: виды, характеристики. Изменение направления вращения.
При использовании и электроприводе постоянного токе двигателя снезависимым возбуждением (напряжение возбуждения Uv ток вочзбждения /„,сопротивление обмотки возбуждения Rв (рис. 3.3, а) уравнение электромеханическойхарактеристики w(I) получитcz подстановкой (3.2) в (3.3) и решениемотносительно w:
w=(U –IR)/КФ
Механическую характеристику ш(Л/) получим, подставив в (3.4) ток,выраженный из (3.1):
w=/>
При заданных U, Ф и R уравнения (3.4) и (3.5) однозначно определяют связь между w, I и М в любых режимах.Характеристики w(M)и w(I)— это прямые линии, проходящие через две характерные точки: М= О, w=w0 и w=0, I = Iкз,М = Мкзк при Ф = const они различаются лишь масштабами по оси абсцисс.

/>
Рис.3.3. Схема двигателя постоянного тока независимого возбуждения(а) и ме-«иническис (электромеханические) характеристики при U= const (б)
Скорость w0 = U)/КФ (рис. 3.3, б) соответствует режиму идеального холостогохода: M= 0,E=U направлены встречно. ,. Величина∆w=MR/(KФ)² — перепадскорости под влиянием нагрузки.
Увеличив нагрузку при определенных условиях, которыерассматриваются ниже, можно прийти к режиму короткого замыкания w=0
I= U/R= Iк.з М=kФIк.з+Мк.з
При изменении полярности U характеристика займет положение,показанное на рис. 3.3 б штриховой линией.
Участки характеристики между точками w0и Мк.з, гдезнаки wи М совпадают, соответствуют, как было условлено ранее, двигательным режимамработы; участки с разными знаками w и М — тормозным режимам.
Тормозные режимы — это генераторные режимы, поскольку механическаяэнергия, поступившая с вала машины, преобразуется в электрическую и передаетсячерез выводы машины. В зависимости от того, куда поступает электрическаяэнергия, различают три тормозных режима.
Торможение с отдачей энергии в сеть (рекуперативное) илигенераторный режим работы параллельно с сетью. Если якорь двигателя вращать отнекоторого постороннего источника со скоростью, превышающей скорость идеальногохолостого хода, то ЭДС двигателя будет больше приложенного напряжения, врезультате чего ток в якоре двигателя и момент изменят свой знак. Механическаяэнергия, поступающая при этом на вал двигателя, преобразуется в электрическую иза вычетом потерь в двигателе рекуперируется в сеть.
На механических характеристиках торможению с отдачей энергии всеть соответствуют участки ab и а'Ь' (рис. 3.3, б).
Торможение противовключением или генераторный резким работыпоследовательно с сетью. В режиме противовключения изменяется знак скоростидвигателя при сохранении знака момента или знак момента двигателя присохранении знака скорости. Первый случай имеет место при воздействии активногомомента статической нагрузки, превышающего момент короткого замыкания на даннойхарактеристике.
В результате изменения знака скорости ЭДС двигателя будетсовпадать с приложенным напряжением и ток в якоре определится выражением
I=(U+E)IR.
Второй случай используется для останова двигателя путем измененияполярности напряжения, подводимого к его якорю.
Вследствие механической инерции скорость двигателя и ЭДС вначальный момент сохраняются неизменными, а ток будет равен
I=(-U-E)IR.
На механических характеристиках (рис. 3.3, б) торможениюпротивовключением соответствуют участки cd и с'а".
В режиме торможения противовключением энергия поступает в привод исо стороны механизма, и от сети и рассеивается в сопротивлениях якорной цепи; впредыдущем случае энергия, поступающая от механизма, передавалась в сеть.
Динамическое торможение или генераторный режим работы независимоот сети. Если якорная цепь отключена от источника питания и замкнута на внешнийрезистор, то при вращении двигателя от внешнего источника или по инерции вякорной цепи индуцируется ЭДС и протекает ток I = — EIR, создающий момент.Характеристики проходят через начало координат — штрих-пунктирная линия на рис.3.3, б. Энергия, поступившая с вала, рассеивается в тормозном резисторе.
Реверсированиедвигателя постоянного тока
Для тогочтобы изменить направление вращения двигателя постоянного тока необходимоизменить полярность питания на обмотке возбуждения или якоре. Изменениеполярности питания двигателя направление вращения не изменит. Простейшая схемареверсирования двигателя приведена на рис.34.
/>
Рис.34

Схема состоитиз двух магнитных пускателей К1 и К2, кнопок ПВ («Пуск вперед»), ПН («Пускназад») и СТ («Стоп»), двигателя постоянного тока.
При включениикнопки ПВ («Пуск вперед») электрический ток проходит по цепи: «+» источникапитания, замкнутая кнопка СТ («Стоп»), замкнутые контакты кнопки ПВ («Пусквперед), замкнутые контакты К2, магнитный пускатель К1, «--» источника питания.Магнитный пускатель сработает и замкнет свои сигнально-блокировочные (в цепиуправления) и силовые контакты (в цепи якоря). Когда сигнально-блокировочныйконтакт К11, подключенный параллельно кнопки ПВ, замкнется кнопку ПВможно отпустить. Через замкнутые контакты К1, в цепи ротора, напряжение сетибудет приложено к якорю, по цепи: «+» источника питания, замкнутый контакт К1,сопротивление Rя, катушка якоря, замкнутый контакт К2, «--» источника питания. Двигательначнет вращаться. Второй сигнально-блокировочный контакт К11разомкнется и заблокирует магнитный пускатель К2, для того чтобы не включалисьодновременно два пускателя «Вперед» и «Назад».
Для тогочтобы двигатель вращался в другую сторону необходимо нажать кнопку ПН («Пускназад»). Электрический ток потечет по цепи:: «+» источника питания, замкнутаякнопка СТ («Стоп»), замкнутые контакты кнопки ПН («Пуск назад»), замкнутыеконтакты К1, магнитный пускатель К2, «--» источника питания. Магнитныйпускатель К2 сработает и замкнет свои контакты. Когда сигнально-блокировочныйконтакт К21, подключенный параллельно кнопки ПН, замкнется кнопку ПНможно отпустить. Через замкнутые контакты К2, в цепи ротора, напряжение сетибудет приложено к якорю, по цепи: «+» источника питания, замкнутый контакт К2,катушка якоря, сопротивление Rя, замкнутый контакт К1, «--» источника питания. Двигательначнет вращаться в противоположном направлении.
Для остановкидвигателя необходимо нажать кнопку СТ («Стоп») цепь питания магнитныхпускателей будет порвана. Обесточенные пускатели разомкнут свои контакты в цепиякоря и двигатель остановится.
Защитав эл. схемах управления эл.приводом: основные виды защит, аппараты управления изащиты.
Защитаэлектродвигателей от таких анормальных факторов, как обрыв фазы, недопустимаянесимметрия напряжения, заклинивание рабочей машины и самого электродвигателя,межвитковое замыкание, пониженное напряжение сети и др.
Комплексноеустройство защиты работает на основе принципа сравнения измерений активноймощности электродвигателя и допустимого ее значения (как суммарного, так и покаждой фазе), а также исключения возможности включения электродвигателя принедопустимом снижении сопротивления изоляции (менее 0,5 МОм).
На рисункеизображена функциональная схема комплексного устройства защиты. Комплексноеустройство защиты состоит из трех трансформаторов тока (ТА 1, 2, 3), трехдатчиков активной мощности (ДМ 1, 2, 3), двух сумматоров (S1, S2), трехдискриминаторов ( Д 1, 2, 3), трех выпрямителей (В 1, 2, 3), трехпреобразователей уровней (триггеров Шмидта) (ПУ 1, 2, 3), трех индикаторов(«перекос», «перегрузка», «изоляция»), устройства контроля статорной изоляции(УКСИ), трех уставок (несимметрии (DРнес.уст.), перегрузка (Рдоп.),сопротивления изоляции (Rиз.доп.), промежуточного реле К1, контролирующего цепьуправления магнитного пускателя КМ1.

/>
Комплексноеустройство защиты работает следующим образом.
Приподключении комплексного устройства защиты к защищаемому электродвигателюавтоматически происходит измерение изоляции обмотки статора УКСИ. Еслиизмеренное сопротивление оказывается меньше допустимой величины (менее 0,5МОм), преобразователь уровня ПУЗ подает сигнал на включение индикатора«изоляция» (светодиод загорается) и далее на промежуточное реле К1, котороеблокирует включение электродвигателя (АД). При этом автоматическиосуществляется электроосмотическая подсушка АД. При достижении необходимогосопротивления изоляции (0,5 МОм) ПУЗ снимает питание с реле К1, что даетвозможность подключить цепь включения АД. После этого можно включить АД кнопкойSВ1, при этом магнитный пускатель КМ1 подключит контактами КМ1.2 фазы АД к сетии заблокирует кнопку SB1 контактом КМ1.1. Если произошла перегрузка АД, топоявятся высокие, одинаковые по амплитуде, сигналы на ДМ 1, 2, 3, которыепоступят на входы S2. На выходе S2 появится сигнал, равный сумме сигналов с ДМ1, 2, 3. Далее сигнал с S2 сравнивается с уставкой Рдоп. Если значение сигналана выходе S2 больше, то на выходе ПУ2 появится сигнал, который включитиндикатор «перегрузка» и далее отключит АД посредством К1. Если произошланесимметрия (несимметрия фазных напряжений или токов по различным причинам), тона выходе ДМ 1, 2, 3 появятся
разные поамплитудам сигналы. На выходе S1 появится сигнал, отличный от нуля, и если онпревысит уставку DРнес.уст., сработает ПУ1, загорится индикатор «перекос»,запитается К1 и отключится АД.
Особенностьюданного устройства защиты, в отличие от других подобных схемных решений,является, во-первых, измерение мгновенной активной мощности по всем трем фазам,что повышает надежность защиты при появлении анормальных режимовэлектродвигателя, во-вторых, создает оптимальную отключающую характеристикуустройства защиты асинхронного электродвигателя.
Применениеданного устройства защиты позволит исключить вероятность отказа АД из-запоявления перегрузок, несимметрии, заклинивания рабочей машины, обрыва фазы какпитающей сети, так и самого электродвигателя и переувлажнения изоляциистаторной обмотки и последующего пробоя изоляции (на долю данных аварийныхрежимов приходится более 95% всех аварий).
Содержаниеи назначение принципиальных (полных) схем:
Схема принципиальная (полная)  схема,определяющая полный состав элементов и связей между ними и, как правило, дающаядетальное представление о принципах работы изделия (установки).
Схемами принципиальными пользуются для изученияпринципов работы изделий (установок), а также при их наладке, контроле иремонте. Они служат основанием для разработки других конструкторскихдокументов, например, схем соединений (монтажных) и чертежей.
Принципиальнаясхема определяет полный состав элементов и связей между ними. Ее используют дляизучения принципов работы изделий, а также при их наладке, регулировке,контроле и ремонте.
Принципиальныесхемы позволяют проследить прохождение тока в каждой цепи, понять работуотдельных аппаратов, связанную с прохождением тока в тех или иных цепях. Они позволяютустановить количество элементов, входящих в их состав.
Каждыйэлемент, входящий в схему изделия, должен иметь буквенно-цифровое обозначение,которое необходимо для указания в сокращенном виде сведений о нем, для ссылокна него в текстовых конструкторских документах и для нанесения непосредственнона изделие. Данные об элементах записывают в перечень элементов, которыйоформляют в виде таблицы, располагаемой обычно над основной надписью чертежа.Допускается в отдельных случаях помещать их около условных графическихобозначений. Так, например, оформляют схемы в радиолюбительской литературе ижурнале “Радио”.
В условныхбуквенно-цифровых обозначениях применяют прописные буквы латинского и русскогоалфавитов и арабские цифры одинаковой высоты. Приняты следующие обозначенияэлементов: конденсаторы – С, генераторы – G, катушки индуктивности – L,двигатели – М, резисторы – R, трансформаторы – Т, амперметры – РА, вольтметры –PV, выключатели и переключатели – S и т.п.
Привыполнении электрических схем применяют следующие линии:
Сплошнуюосновную толщиной s = 0,2…0,6 мм в зависимости от форматов схемы и размеровграфических обозначений для изображения линий электрической связи (провод,кабель, шина), всех видов обмоток, резисторов, конденсаторов и др.;
Сплошнуюутолщенную линию толщиной 2s (практически равную 0,6…0,8 мм) для обозначениясердечников и соединений с корпусом;
Штриховуюлинию толщиной s для изображения сеток электронных приборов;
Штриховуюлинию толщиной s/2, но не менее 0,2 мм для изображения линий механической связив электрических схемах, линий экранировки.
Порядковыеномера элементам в позиционных обозначениях присваивают, учитывая ихрасположение на схеме, обычно слева направо и сверху вниз
ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ,ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ БЕЗОПАСНОСТЬ РАБОТ
Общие требования.
Ответственные за безопасность проведения работ, их права иобязанности
Организационными мероприятиями, обеспечивающими безопасность работв электроустановках, являются:
оформление работ нарядом, распоряжением или перечнем работ,выполняемых в порядке текущей эксплуатации;
допуск к работе;
надзор во время работы;
оформление перерыва в работе, перевода на другое место, окончанияработы.
Ответственными за безопасное ведение работ являются:
выдающий наряд, отдающий распоряжение, утверждающий переченьработ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации;
ответственный руководитель работ;
допускающий;
производитель работ;
наблюдающий;
члены бригады.
Выдающий наряд, отдающий распоряжение определяет необходимость ивозможность безопасного выполнения работы. Он отвечает за достаточность иправильность указанных в наряде (распоряжении) мер безопасности, закачественный и количественный состав бригады и назначение ответственных забезопасность, а также за соответствие выполняемой работе групп перечисленных внаряде работников, проведение целевого инструктажа ответственного руководителя(производителя работ, наблюдающего).
Право выдачи нарядов и распоряжений предоставляется работникам изчисла административно — технического персонала организации, имеющим группу V — в электроустановках напряжением выше 1000 В и группу IV — в электроустановкахнапряжением до 1000 В.
В случае отсутствия работников, имеющих право выдачи нарядов ираспоряжений, при работах по предотвращению аварий или ликвидации их последствийдопускается выдача нарядов и распоряжений работниками из числа оперативногоперсонала, имеющими группу IV. Предоставление оперативному персоналу прававыдачи нарядов и распоряжений должно быть оформлено письменным указаниемруководителя организации.
Ответственный руководитель работ назначается, как правило, приработах в электроустановках напряжением выше 1000 В. В электроустановкахнапряжением до 1000 В ответственный руководитель, как правило, не назначается.
Ответственный руководитель работ отвечает за выполнение всехуказанных в наряде мер безопасности и их достаточность, за принимаемые имдополнительные меры безопасности, необходимые по условиям выполнения работ, заполноту и качество целевого инструктажа бригады, в том числе проводимого допускающими производителем работ, а также за организацию безопасного ведения работ.
Ответственными руководителями работ назначаются работники из числаадминистративно — технического персонала, имеющие группу V в электроустановкахнапряжением выше 1000 В и группу IV в электроустановках до 1000 В. В тех случаях, когда отдельныеработы (этапы работы) необходимо выполнять под надзором и управлениемответственного руководителя работ, выдающий наряд должен сделать запись об этомв строке «Отдельные указания» наряда (Приложение N 4 к настоящимПравилам).
Ответственный руководитель работ назначается при выполнении работв одной электроустановке (ОРУ, ЗРУ):
с использованием механизмов и грузоподъемных машин при работах вэлектроустановках, а на ВЛ – припри работах в охранной зоне ВЛ;
с отключением электрооборудования, за исключением работ вэлектроустановках, где напряжение снято со всех токоведущих частей (п. 2.2.8настоящих Правил), в электроустановках с простой и наглядной схемойэлектрических соединений, на электродвигателях и их присоединениях в РУ;
на КЛ и КЛС в зонах расположения коммуникаций и интенсивногодвижения транспорта;
по установке и демонтажу опор всех типов, замене элементов опорВЛ;
в местах пересечения ВЛ с другими ВЛ и транспортными магистралями,в пролетах пересечения проводов в ОРУ;
по подключению вновь сооруженной ВЛ;
по изменению схем присоединений проводов и тросов ВЛ;
на отключенной цепи многоцепной ВЛ с расположением цепей одна наддругой или числом цепей более 2, когда одна или все остальные цепи остаются поднапряжением;
при одновременной работе двух и более бригад в даннойэлектроустановке;
по пофазному ремонту ВЛ;
под наведенным напряжением;
без снятия напряжения на токоведущих частях с изоляцией человекаот земли;
на оборудовании и установках СДТУ по устройству мачтовыхпереходов, испытанию КЛС, при работах с аппаратурой НУП (НРП), на фильтрахприсоединений без включения заземляющего ножа конденсатора связи.
Необходимость назначения ответственного руководителя работопределяет выдающий наряд, которому разрешается назначать ответственногоруководителя работ, и при других работах, помимо перечисленных.
Допускающий отвечает за правильность и достаточность принятых мербезопасности и соответствие их мерам, указанным в наряде или распоряжении,характеру и
месту работы, за правильный допуск к работе, а также за полноту икачество проводимого им целевого инструктажа.
Допускающие должны назначаться из числа оперативного персонала, заисключением допуска на ВЛ, при соблюдении условий, перечисленных в п. 2.1.11настоящих Правил. В электроустановках напряжением выше 1000 В допускающийдолжен иметь группу IV, а в электроустановках до 1000 В — группу III.
Производитель работ отвечает:
за соответствие подготовленного рабочего места указаниям наряда,дополнительные меры безопасности, необходимые по условиям выполнения работ;
за четкость и полноту целевого инструктажа членов бригады;
за наличие, исправность и правильное применение необходимыхсредств защиты, инструмента, инвентаря и приспособлений;
за сохранность на рабочем месте ограждений, плакатов, заземлений,запирающих устройств;
за безопасное проведение работы и соблюдение настоящих Правил имсамим и членами бригады;
за осуществление постоянного контроля за членами бригады.
Производитель работ, выполняемых по наряду в электроустановкахнапряжением выше 1000 В, должен иметь группу IV, а в электроустановкахнапряжением до 1000 В — группу III, кроме работ в подземных сооружениях, гдевозможно появление вредных газов, работ под напряжением, работ по перетяжке и заменепроводов на ВЛ напряжением до 1000 В, подвешенных на опорах ВЛ напряжением выше1000 B, при выполнении которых производитель работ должен иметь группу IV.
Производитель работ, выполняемых по распоряжению, может иметьгруппу III при работе во всех электроустановках, кроме случаев, оговоренных вп. п. 2.3.7., 2.3.13., 2.3.13., 2.3.15., 4.2.5., 5.2.1 настоящих Правил.
Наблюдающий должен назначаться для надзора за бригадами, неимеющими права самостоятельно работать в электроустановках.
Наблюдающий отвечает:
за соответствие подготовленного рабочего места указаниям,предусмотренным в наряде;
за чёткость и полноту целевого инструктажа членов бригады;
за наличие и сохранность установленных на рабочем местезаземлений, ограждений, плакатов и знаков безопасности, запирающих устройствприводов;
за безопасность членов бригады в отношении поражения электрическимтоком электроустановки.
Наблюдающим может назначаться работник, имеющий группу III.
Ответственным за безопасность, связанную с технологией работы,является работник, возглавляющий бригаду, который входит в ее состав и долженпостоянно находиться на рабочем месте. Его фамилия указывается в строке«Отдельные указания» наряда.
Каждый член бригады должен выполнять требования настоящих Правил иинструктивные указания, полученные при допуске к работе и во время работы, атакже требования инструкций по охране труда соответствующих организаций.
Письменным указанием руководителя организации должно бытьоформлено предоставление его работникам прав: выдающего наряд, распоряжение;допускающего, ответственного руководителя работ; производителя работ(наблюдающего), а также права единоличного осмотра.
Допускается одно из совмещений обязанностей ответственных забезопасное ведение работ в соответствии с табл. 2.1.
Допускающий из числа оперативного персонала может выполнятьобязанности члена бригады.
На ВЛ всех уровней напряжения допускается совмещение ответственнымруководителем или производителем работ из числа ремонтного персоналаобязанностей допускающего в тех случаях, когда для подготовки рабочего местатребуется только проверить отсутствие напряжения и установить переносныезаземления на месте работ без оперирования коммутационными аппаратами.
Таблица 2.1Ответственный работник Совмещаемые обязанности Выдающий наряд, отдающий распоряжение
Ответственный руководитель работ
Производитель работ
Допускающий (в электроустановках, не имеющих местного оперативного персонала)
Ответственный руководитель
работ
Производитель работ
Допускающий (в электроустановках, не имеющих местного оперативного персонала) Производитель работ из числа оперативного – ремонтного персонала Допускающий (в электроустановках с простой и наглядной схемой)
Производитель работ,
имеющий группу IV Допускающий (в случаях, предусмотренных п. 8.5 настоящих Правил)