Объединенными эмиттерами

В современных объединенных энергосистемах (ОЭС) имеются достаточно мощные источники (крупные электростанции или энергосистемы), электрически удаленные от места КЗ или от ветви, в которой определяется ток. Напряжение в месте подключения такого источника неограниченной мощности практически остается неизменным (сопротивление источников в общем сопротивленли ОЭС меньше 5—10%) и его ЭДС в относительных единицах принимают равными единице, в именованных — номинальному напряжению, а сопротивление — равным нулю.

В настоящее время районные сети 110/220/500/1150 кВ (вторая система напряжений 110/330/750 кВ) содержат сдтни узлов нагрузок. В объединенных энергосистемах ОЭС это число возрастает до нескольких тысяч. Сети более низких напряжений, связывающие три-четыре номинальных напряжения, в основном распре-

За счет так называемого «нагрузочного эффекта», возникающего в объединенных энергосистемах, совмещения графиков нагрузки потребителей с несовпадакж1,ими по времени максимумами в ЕЭС европейской части СССР удалось, например, в 1965 г. снизить потребную генерирующую мощность на 3,8% (1,8 млн. кВт) и уменьшить расчетную величину эксплуатационного резерва на 3% '(1,5 млн. кВт).

В объединенных энергосистемах проводится планово-предупредительное ограничение потребителей в период прохождения максимума нагрузки (т. е. только по мощности), при этом план выполняется за счет компенсации потребителя во внепиковые часы. Ограничение производится по электроемким потребителям с равномерным распределением между потребителями по дням. Поскольку энергосистемы СССР являются объединенными, целесообразнее подробно рассмотреть этот случай.

Роль АЧР особенно велика в энергетических системах небольшой и средней мощности с малым числом электрических станций и слабо развитыми электрическими сетями. По мере укрупнения энергетических систем относительная (а не абсолютная) величина возможного аварийного небаланса мощности снижается. Однако даже в мощных объединенных энергосистемах отказываться от АЧР было бы нецелесообразно. Так, если при объединении систем уменьшается вероятность глубокого понижения частоты во всей объединенной системе, то остается опасность возникновения подобных аварий при отделении каких-либо ее частей или более мелких систем, а также при разделении объединенной системы на несинхронно работающие части. Таким образом, в объединенных системах большое значение имеет местная разгрузка по частоте.

Возмущения, вызванные подключением крупных потребителей, как правило, имеют меньшую величину. Автоматическое выравнивание их наряду с контролем графика нагрузки составляет одну из главных задач регулирования в объединенных энергосистемах*

За счет так называемого «нагрузочного эффекта», возникающего в объединенных энергосистемах, совмещения графиков нагрузки потребителей с несовпадающими по времени максимумами в ЕЭС европейской части СССР удалось, например, в 1965 г. снизить потребную генерирующую мощность на 3,8% (1,8 млн. кВт) и уменьшить расчетное значение эксплуатационного резерва на 3 % (1,5 млн. кВт). Снижение совмещенного максимума нагрузки ЕЭС СССР (межсистемный эффект объединения ОЭС) в последние годы составляет 3—4 млн. кВт, эффект совмещения графиков 3*

В перспективе ЛЭП с напряжением 1150 кВ предназначены для использования в качестве системообразующих связей в объединенных энергосистемах СССР.

20. Гельтман А. Э., Ильина Л. В. Маневренные характеристики конденсационных блоков и возможности покрытия пиковых нагрузок с помощью паротурбинного оборудования в объединенных энергосистемах. — В кн.: Выравнивание графиков нагрузки энергетических систем и выбор типа электростанций для покрытия пиковых нагрузок. — М.: Наука, 1968, с. 41—58.

В настоящее время функции магистральных линий электропередачи переменного тока несут линии напряжением 330, 500 и 750 кВ. Сооружены линии 750 кВ в объединенных энергосистемах Юга и Северо-Запада и Трансукраинская электропередача 750 кВ ( 6-3, 6-4) протяженностью свыше 1100 км,

При соединении с помощью линии Экибастуз — Центр объединенных энергосистем Центра и Северного Казахстана за счет использования разницы во времени прохождения максимума нагрузок в объединенных энергосистемах будет получен так называемый межсистемный эффект, равный 1400 МВт. На указанную величину можно уменьшить размер резервных мощностей.

Цифровые ИМС эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ) представляют собой транзисторные переключательные схемы с объединенными эмиттерами, обладающие по сравнению с другими типами цифровых ключей наибольшим быстродействием и большой потребляемой мощностью. Большое быстродействие для ЭСЛ-ИМС обусловливается тем, что в этих ключах транзисторы работают в ненасыщенном (линейном) режиме. На выходах ключевой части применяются эмиттерные повторители, ускоряющие процесс зарядки емкости нагруз-ки. Уменьшение времени задержки распространения достигается также за счет ограничения перепада выходного напряжения, что, однако, приводит к уменьшению помехоустойчивости схем ЭСЛ. Из разработанных

При подаче на один из входов (или на все входы Х\ — Х4) напряжения высокого уровня (1/вх=— 0,81 В) входной транзистор открывается, так как опорное напряжение выбрано более отрицательным, чем минимальное напряжение «1». Транзистор Ts, закрывается образовавшимся перепадом напряжений, и весь ток /э протекает через открывшийся входной транзистор (один из цепочки Т\—Г4) и резисторы R\, Ri. Отрицательный потенциал на объединенных коллекторах входных транзисторов повышается до уровня —0,97 В, и на входе эмиттерного повторителя Т» устанавливается уровень «О», а на входе эмиттерного повторителя TI — уровень «1». Таким образом, по выходу транзистора Tj схема выполняет логическую функцию ИЛИ, а по выходу транзистора Т» — ИЛИ — НЕ. Следовательно, скачки входного сигнала приводят к переключению тока /э, который протекает в зависимости от перепада входного сигнала то через транзистор ГБ, то через транзисторы Т\—T^. Поэтому схему с объединенными эмиттерами часто называют токовым ключом. Парафазные выходы базового ключа ЭСЛ сокращают путь распределения сигналов в цифровых устройствах. Наличие на выходах схемы эмиттерных повторителей, имеющих низкое выходное сопротивление, обеспечивает значительную нагрузочную способность схем ЭСЛ (*Р.,>15).

В схемах насыщенного типа в открытом состоянии инвертирующий транзистор работает в режиме насыщения. Таких схем большинство. Они характеризуются в открытом состоянии меньшими выходными напряжениями и более высокой помехоустойчивостью. К ненасыщенным относятся логические схемы с объединенными эмиттерами и некоторые типы диодно-транзисторных схем. Основ-

Среди основных логических схем можно выделить следующие типы: схемы с непосредственными связями (ТЛНС) на биполярных и МДП-структурах (РМДПТЛ и ПМДПТЛ) с резистивными либо резистивно-емкостными связями (РТЛ); диодно-транзисторные (ДТЛ); транзисторно-транзисторные (ТТЛ); схемы с объединенными эмиттерами (ЭСЛ), инжекционным питанием (И2Л), комплементарные схемы на МДП-транзисторах (КМДПТЛ).

ИМС эмиттерно-связанной транзисторной логики (ЭСЛ).: Этот тип схем с объединенными эмиттерами называют еще токовыми пере-

Наименьшее среднее время задержки имеют ИМС с объединенными эмиттерами, поскольку транзисторы в них работают в активном режиме, когда процесс накопления и рассасывания избыточного заряда отсутствует, а логический сигнал минимален.

Сравнение логических ИМС по потребляемой мощности приводит к выводу, что наибольшие напряжение питания и потребляемая мощность характерны для схем с объединенными эмиттерами. ИМС с резистивными и резистивно-емкостными связями при заданном среднем времени задержки потребляют максимальную мощность.

ИМС с объединенными эмиттерами также имеют сравнительно низкую помехоустойчивость (с/пм < 0,15В).

Основные параметры используемых базовых элементов БИС приведены в табл. 4.1, из которой видно, что наиболее перспективными по быстродействию являются схемы логики с объединенными эмиттерами. Однако для сверхбыстродействующих логических БИС простая логика ЭСЛ не подходит. В этих схемах необходимо минимизировать фактор качества F данной серии при сохранении быстродействия. Быстродействующие микропроцессорные БИС должны иметь фактор качества F ^ 5 • 10 ~12 Дж при среднем времени задержки сигнала 4. ср = 0,5 • 10~9 с/вент.

Наиболее простым элементом на переключателях тока является элемент ЭСЛ, схема которого показана на 7.27. Особенности элементов с объединенными эмиттерами удобно пояснить на примере этого элемента.

Основу рассматриваемой группы ИМС составляет переключатель тока, представляющий собой ключевой элемент на транзисторах с объединенными эмиттерами (на 7.27 транзисторы Т\ — Т-) и 7). В эмиттерную цепь транзисторов задается ток /о постоянного значения. Постоянство тока /о поддерживается либо путем включения в цепь эмиттеров сравнительно высокоомного резистора R ( 7.27), либо путем использования транзисторного источника тока (см. § 3.2). Значение тока /о выбирают так, чтобы и нормальном режиме работы элемента исключалось насыщение транзисторов, образующих переключатель тока.

Эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ). Этот тип логики представляет собой транзисторные переключающие схемы с объединенными эмиттерами и по сравнению с другими типами логических элементов на биполярных транзисторах обладает наибольшими быстродействием и потребляемой мощностью. Транзисторы в этих схемах работают в активном режиме. Эмиттерные повторители на выходе обеспечивают малое время задержки распространения сигнала (высокое быстродействие). Увеличение быстродействия обеспечивается также уменьшением разницы между высоким и низким логическими уровнями — уменьшением перепада напряжения от логического 0 до логической 1 и наоборот. Это ухудшает помехоустойчивость схемы, так как растет вероятность ее ложного срабатывания от помехи малой амплитуды.