Двухфазный двигатель

Схема полного двоичного сумматора и его условное изображение приведены соответственно на 118, в и на 118, г. На входы сумматора подаются не только слагаемые N-ro разряда, но и перенос из предыдущего N—1 разряда. Многоразрядные сумматоры собираются на основе рассмотренных схем. При этом возможно включение как с последовательным переносом, так и с параллельным, ускоренным.

На основе одноразрядных сумматоров строятся многоразрядные сумматоры. Простейшая структура «-разрядного двоичного сумматора с последовательным переносом приведена на 20.10.

Сумматором называют устройство, осуществляющее арифметическое сложение двоичных чисел. Сумматор является одним из основных элементов ЭВМ, выполняющим арифметические операции. Сложение многоразрядных двоичных чисел производится однотипными действиями, осуществляемыми в каждом разряде с помощью одноразрядного двоичного сумматора, схема которого приведена на 21.18. В двоичном одноразрядном сумматоре путем сложения по модулю 2 определяется сумма чисел <7t и bt в каждом разряде. Операция сложения выполняется путем подачи соответствующих разрядов двух чисел аг и fej на информационные входы D двух ?>-трштеров: Da и Db. Числа в триггеры записываются подачей тактового импульса мт на тактовые входы С обоих триггеров. Проанализируем, как осуществляется операция сложения.

8.13. Скелетная схема простейшего двоичного сумматора.

Понятно, что значение переноса в первый разряд всегда равно 0, т. е, г4=0. Если при сложении разрядная сетка не переполняется, то перенос в старший (п + 1)-й разряд отсутствует (zn+1 = 0) и Z = (г„, ..., гг, 0), S = (sn, ..., st). В общем случае необходимо производить сложение и вычитание как положительных, так и отрицательных чисел. Таблица истинности (табл. 1.3), описывающая закон функционирования одноразрядного двоичного сумматора, составляется на основании сформулированного выше правила сложения положительных чисел.

сумматоров. На 1.17 представлен сумматор для трехразрядных чисел X = (лг3, xz, Xi) и Y = (уа, г/2, г/О- В настоящее время в виде микросхем выпускаются одно- (155ИМ1), двух- (155ИМ2) и четырехразрядные (155ИМЗ, 564ИМ1) двоичные сумматоры. На 1.18, а показано условное графическое обозначение четырехразрядного двоичного сумматора (AI и Bt — входы для подачи разрядов чисел, 5г — выходы разрядов суммы чисел, / — номер разряда, Р} — перенос). Входы Л,, BI и РО логически равноценны (имеют вес, равный 1). Также логически равноценны входы At и Bh где / = 2, 3, 4. Поэтому в дальнейшем для двоичных сумматоров будем использовать упрощенное, но со-

где рп+г — перенос в (п+2)-й разряд из знакового разряда, т. е. перенос рп+2 следует подать на вход переноса первого разряда двоичного сумматора (рп+2 = 0 или 1). Будем полагать, что при сложении чисел X' и Y' разрядная сетка не переполняется, а значит не изменяется знак суммы S' на противоположный.

Если Хр + Yp > 10, то {Хр} + {Yp} = Хр + 3 + Yp + 3 > 16 и на выходе двоичного сумматора возникает перенос (/?4 = 1 на 1.18, а) в следующий двоичный разряд, а остаток суммы будет равен {Хр} + {Yp} — 16, в то время как он должен быть равен [Хр + + Yp - 10} = Хр + Yp - 10 + 3 = {Хр\ + {Yp} -16 + 3. Поэтому к остатку суммы {Хр} + {Yp} — 16 следует прибавить число 3. Если Хр + Yp < 10, то {Хр} + {Yp} < 16 и на выходе двоичного сумматора перенос отсутствует (pt — 0 на 1.18, а), а сумма {Хр} + {Yp} = {Хр + Yp} + 3. Поэтому из суммы {Хр} + {Yp}

прибавить число 13. На 1,21 показана схема одноразрядного сумматора для чисел, представленных в коде с избытком 3, выполненная в соответствии с установленными правилами. На вход лево го двоичного сумматора подаются коды разрядов чисел с избытком 3 {Хр\ -— = {xp,i, Хр,а, хр>2, xp,i), {Yp} = (г/р(4, ур,3, урл, г/р)1) и перенос из предыдущего десятичного разряда zp. Данный сумматор вычисляет

на запоминаться (задерживаться на один такт) единица переноса в следующий разряд. В соответствии с этим словесным описанием синхронный автомат, выполняющий функции двоичного сумматора, должен иметь два входа, на которые подаются си гналы (двоичные разряды) х и у, один выход г и один элемент памяти (триггер) Q для запоминания переноса в следующий разряд.

На 2.61 показана схема последовательного двоичного сумматора, выполненная на J-K- триггере (микросхема 155ТВ1).

§ 19.5. ДВУХФАЗНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ПОЛЫМ НЕМАГНИТНЫМ РОТОРОМ

§ 19.5. Двухфазный двигатель с полым немагнитным ротором . . . 462

С точки зрения управляемости наиболее трудным режимом является режим U у = 0 (а = 0), когда ротор должен быть заторможен. Как видно из 11.2 (при Iff — 0 двухфазный двигатель эквивалентен однофазному), при неизменности момента запущенный двигатель не остановится, а будет продолжать вращаться (т. е. будет иметь место явление, называемое самоходом двигателя).

Исполнительные электродвигатели переменного тока. В автоматике наибольшее применение имеют асинхронные двухфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором и полым ротором. Некоторые сведения об исполнительных электродвигателях этого типа даны в § 8.4. В частности, там указано, что на статоре двигателя расположены две обмотки, сдвинутые в пространстве на 90°. Если токи в обмотках сдвинуты по фазе на четверть периода, то образуется круговое вращающееся магнитное поле, при котором двухфазный двигатель имеет наилучшие энергетические характеристики.

Однофазный двигатель рассматривается как несимметричный двухфазный двигатель, в котором отключена одна фаза. Оставшаяся фаза включена под напряжение С/1 и по ней протекает ток 1\. Ток статорной обмотки

В конце 80-х годов Г. Феррарис и Н. Тесла создали двухфазный двигатель переменного тока, вращающееся магнитное поле в котором создавалось катушками, сдвинутыми в пространстве на 90°, и токами, сдвинутыми по фазе относительно друг друга на 90°. Модель двухфазного двигателя Г. Феррариса показана на 1.14.

Чтобы обеспечить наилучшие условия работы конденсаторного двигателя, мы должны создать в нем вращающееся круговое поле. Для этого нужно включить в цепь обмотки b ( 25-7) такую емкость С, при которой м. д. с. ГА и/"в, создаваемые обмотками а и Ь, образовали бы симметричную двухфазную систему, т. е. чтобы они были равны по величине и сдвинуты относительно друг друга на 90° в пространстве и во времени. Сдвиг м. д. с. в пространстве обеспечивается соответствующим расположением обмоток на статоре, сдвиг же м. д. с. во времени — емкостью С. Если бы мы имели двухфазный двигатель, в котором обмотки а и и были бы выполнены одинаково (WA = WB, ko&A = ko6B), то для создания вращающего

Если двухфазный двигатель симметричен по исполнению, т. е. имеет совершенно одинаковые обмотки А и В, сдвинутые в пространстве на 90 эл. град, не имеет конденсатора и питается от симметричной двухфазной сети, то для его исследования достаточно одной схемы замещения — схемы замещения сопротивлений одной его фазы. Схема замещения другой фазы будет точно такой же.

Для образования вращающегося магнитного поля использовался специальный коммутатор, питавший электромагниты импульсами постоянного тока соответствующей амплитуды и направления. К открытию явления вращающегося магнитного поля в современном его понимании пришли независимо друг от друга в 1888 г. итальянский ученый Г. Феррарис и югославский ученый и изобретатель Н. ТесЛа, работавший большую часть жизни в Америке. Им удалось показать, что две катушки, расположенные под прямым углом друг к другу и питаемые двумя одинаковыми переменными синусоидальными токами, сдвинутыми по фазе на 90°, образуют вращающееся магнитное поле. Вектор индукции этого магнитного поля в точке пересечения осей катушек будет равномерно вращаться, не изменяясь по амплитуде. Однако двухфазный двигатель Феррариса, магнитная система которого была сделана разомкнутой, а ротор представлял собой медный

31-11. Двухфазный двигатель: а — схема включения обмоток, б — векторная диаграмма

Теоретически однофазный микродвигатель с расщепленными экранированными полюсами можно рассматривать как двухфазный двигатель, у которого угол сдвига между обмотками фаз не равен 90й и зажимы одной из обмоток замкнуты накоротко [4].