2017-10-31
3561Реле
Жалпы мағлұматтар
Реле - әр түрлі автоматтандырылған жүйелердің ең кең тараған элементі. Реле өзіне сыртқы физикалық факторлар (себепкер шарттар) әрекет еткенде өзінің жағдайын секірмелі түрде өзгертеді де шықпалық шаманың соңғы мәнін алады. Релелерді өздерінің сезінетін физикалық шамалардың түріне орай топтастырылады: электрлік, механикалық, магниттік, жылулық, оптикалық, радиоактивтік, акустикалық, химиялық ж.т.б.
Ауылшаруашылық автоматикасында электрлік релелер кең қолданылады. Электрлік релелердің құрамында мынадай үш функционалдық элементтерді көрсетуге болады: қабылдағыш, аралық, атқарушы.
Қабылдағыш элемент сыртқы бақыланатын параметрін сезінеді де оны реленің әрі қарай жұмыс істеуіне қажет физикалық шамаға түрлендіреді (мысалы, түйіспелік релелерде механикалық күшке түрлендіреді). Сонымен, қабылдағыш элемент электр-магниттік, электр-динамикалық, индукциялық принципті орындалған қозғағыш орган болып шығады.
Аралық элемент (түйіспелік релелерде - серіппе) қабылдағыш элементтен түрлендірілген сигналды алады да оны берілген шамамен салыстырады. Егер ауытқу болса релені іске қосу әмірін қалыптастырады (құрастырады).
Атқарушы элемент (түйіспелер жүйесі) басқарылатын тізбекке әрекет етіп, оның параметрін өзгертеді.
Әр түрлі релелерде басқа да элементтер болуы мүмкін. Мысалы, баяулататын, реттейтін элемент. Олар басқа элементтермен бірге орындалуы мүмкін.
Сыртқы физикалық құбылыстрың әрекетінен өзінің параметрлерін (кедергі, сиымдылық, индуктивтілік немесе ЭҚК) басқарылатын тізбекті көз көретін ажыратпай секірмелі түрде өзгеретін релелер түйіспесіз релелер деп аталады. Мысалы, логикалық элементтер, реле режимінде жұмыс істейтін магнитті күшейткіштер.
Жұмыс істеу принципінің және құрастырылымының әр түрлі болуына қарамастан релелер бірнеше ортақ параметрлермен сипатталады.
Релелердің негізгі параметрлері:
Іске қосылу параметрі – реленің іске қосылатын кезіндегі кірмелік сигналдың ең кіші мәні. Бұл параметр реленің сезгіштігін сипаттайды.
Босату параметрі – реленің бастапқы жағдайына қайтып келетін кезінде кірмелік сигналдың максимал мәні.
Босату параметрлерінің Ротп іске қосылу Рср параметрлеріне қатынаса қайта келу коэффициенті деп аталады.
Электр-магниттік релелерге К(ҚКв)=0,4…0,9,
электрондық релелерге К(ҚКв)=0,98…0,99.
Жұмыс параметрі (Рр) – реле ұзақ уақыт бойы номинал жұмыс режимде болатын кездегі кірмелік параметрдің ең үлкен мәні.
Іске қосылудағы қор коэффициенті – жұмыс параметрінің іске қосылу параметріне қатынасы.
Бостаудағы қор коэффициенті – босату параметрінің жұмыс параметріне қатынасы.
Іске қосылу уақыты τср – қабылдағыш элементке сигналдың берілу моментінен басқарылатын тізбекте сигналдың пайда болу моментіне дейінгі уақыт.
Осы параметрдің мәніне орай релелерді былай бөледі:
- инерциясыз τср (τі.қ)<0,001с;
- тез әрекет ететін τср (τі.қ)<0,05с;
- әдеттегідей τср (τі.қ)<0,05...0,15с;
- баяу әрекет ететін τср (τі.қ)<0,15...1,0с;
- уақытты ұтау релесі τср (τі.қ)>1,0с.
Босату уақыты τб (τотп) – сигналды алу моментінен түйіспелердің басқару тізбегіне әрекет етуі тоқталған моментке дейінгі уақыт.
Қызмет ету мерзімі – реленің іске қосылуының шекті мүмкіндік саны (103...107).
Реленің сенімділігі негізінде түйспелермен анықталады. Түйіспелер токтың, кернеудің, қуаттың шекті мәндерімен және іске қосылу санымен сипатталады.
Автоматикада электр-магниттік реле кең пайдаланады.
Электр-магниттік реле
Реле орамымен өтіп жатқан ток күшін сезінеді. Орамның магниттік өрісінің әрекетінен ферромагниттік якорь (өзек) тартылады. Якорь тартылғанда оған бекіңтілген түйіспелер тұйықталады. Тоқ жоқ болғанда серіппенің қарсы әрекетінен якорь және түйіспелер бастапқы орнына қайтады.
Қалдықтық магнит өрісінің әсерінен якорь өзекке тартылу жағдайында қалмас үшін оған биіктігі 0,1...0,2мм ШТИФТ бекітілген. Якорь және өзек жұмсақ магниттік материал ШТИФТ магниттік емес материалдан (мыс немесе жез) дайындалады.
Ток түріне орай тұрақты токтың, өндірістік жиілікті айнымалы токтың және жоғары жиілікті айнымалы токтың релелері болады.
Полярленген тұрақты ток релелерінде сигналдың полярлігіне байланысты якорьге әрекет ететін күштің бағыты өзгереді.
Арналмына орай релелер негізгі және қосымша болып бөлінеді. Қосымшаға аралық релелер жатады.
Релелердің дұрыс және сенімді жұмыс істеуі тарту күшінің және механикалық сипаттамаларының cәйкестірілінуі байланысты келеді.
Тарту күшінің сипаттамасы электр-магниттік күштің электр-магниттік реленің өзегі мен якорінің арасындағы ауа саңылауының өлшеміне тәуелділігі.
Механикалық сипаттама – қарсы әрекет ететін серіппе күшінің реле якорінің жылжу жолына тәуелділігі.
Реле іске қосылу үшін күштік сипаттама механикалық сипаттамадан жоғары, ал реле босатуы үшін төмен орналасуы керек.
Айнымалы ток релелерінде түйіспелердің дірілдеуін жою үшін арнайы шаралар қарастырылады. Құйын токтарға шығындарды азайту үшін өзекті трансформаторлық болат табақшалардан жинайды. Айнымалы токтың күші мен бағытының өзгеруінен түйіспелер дірілдейді.
Синусоидалық токпен қоректендіргенде тарту күші екі есе жиілікпен өзгереді. Бұл түйіспелердің жұмысын төмендетеді (нашарлайды) және реле арнайы дыбыспен шулайды. Дірілдеуді жою үшін элетр-магнит полюсінің бір бөлігіне қысқа тұйықталған орам орнатады. Ол экран деп аталады. Экран реленің жалпы магнит ағының бір-бірінен біршама бұрышқа ығысқан екі ағынға бөледі. Ағындардың әр қайсысы тарату күшін тудырады. Ол күш ағынның квадратына пропорционал келеді. Жалпы тарту күші осы күштердің қосындысына тең болады. Ағындар арасындағы ығысу бұрышы 900-қа жақындаған сайын қорытынды тарту күшінің өзгеруі азаяды.
Релелер мен ауыстырып қосқыштардың түйіспелері
Релелер мен ауыстырып қосқыштардың сенімділігі және коммутациялау қабілеті негізінде түйіспелермен анықталады.
Түйіспелерді мына эксплуатациялық параметрмен сипаттайды:
- токтың шекті мәнімен;
- кернеудің шекті мәнімен;
- қуаттың шекті мәнімен;
- іске қосылу санымен.
Шекті мүмкіндік ток Iп түйіспелердің қызу температурасымен анықталады. Сол температурада түйіспелер әрі жұмсармайды және қажетті физикалық – механикалық қасиеттерді сақтайды.
Шекті мүмкіндік кернеу Uп түйіспелер изоляциясының тесілу кернеуімен және ажыратылған түйіспелер арасындағы аралықтың тесілуімен анықталады.
Шекті мүмкіндік токты өсіру үшін түйіспелердің кедергісін азайту және олардың салқындау бетін үлкейту керек. Түйіспелер кедергісі олардың жанасқан жерлеріндегі кедергімен анқыталады және түйісетін денелерді бір-біріне қысатын күшке тәуелді келеді. Кіші мәнді токтарға арналған релелерге күш Ньютонның жүздеген үлесіне тең, ал 3...10А токтарға арналған түйіспелерге бұл күш 1 Ньютонға дейін болады. Сонда түйіспелердің кедергісі 10-5...10-3 Ом болады.
Шекті мүмкіндік қуат түйіспелерді ажыратқаннан кейін олардың арасындағы электрлік доганы сөндіру шартымен анықталады, яғни бұл параметрлер түйіспелердің материалына, пішініне, және өлшемдеріне, түйіспелік қысымға және арнаый доға сөндіретін құрылғылардың болуына тәуелді болады.
Доға түйіспелердің материалына байланысты токпен кернеудің белгілі минималь мәнінде пайда болады. Мысалы, мыс пен күміс түйіспелерде доғалық разряд ток 0,5А-ден көп болса және кернеу 12В-тен жоғары болса пайда болуы мүмкін. Кернеу 300В-тен жоғары болса, ал ток 0,5А -ден кем боса түйіспелер ажыратылғанда ұшқындау байқалады.
Егер ажыратылатын тізбекте индуктивтік болса, тізбектің ажыратылу моментінде түйіспелердегі кернеу индуктивтіліктегі өзіндік индукция ЭҚК-нің әсерінен сол тізбекте қоректендіретін кернеуден ондаған есе жоғары болуы мүмкін.
Ұшқындау құбылысы тұрақты ток тізбектерінде жиі байқалады. Өйткені, индуктивтіліктерде жиналған электр-магниттік энергия, тізбек ажыратылғанда жоғала бастап, ажыратыла бастаған түйіспелер арқылы бұзып-жарып өтеді де ауалық аралықты теседі. Бұл түйіспелерде эрозия құбылысын тудырады, яғни метал бөлшектері бір түйіспеден екінші түйіспеге тасымалданады, түйіспелер тотығады және бұзылады. Осы себептен шекті мүмкіндік қуат Рп айнымалы ток тізбектерінде тұрақты ток тізбектеріне қарағанда 2...3 есе көп болады.
Сонымен қатар түйіспелерде коррозия болады. Бұл олардың электр өткізгіштігін төмендетеді. Осы себептерге байланысты кіші қуатты релелердің түйіспелері күмістн, алтыннан жіне олардың ифидимен қорытпасынан дайындалады. Қуаты жоғары (1...10А-ге) релелердің түйіспелері вольфрамнан, молибденнен және олардың придимен қорытпасынан, сондай-ақ мыстан және бірнеше металдар ұнтақтарының қорытпасынан жасалынады.
Жарылысқа қауіпті, химиялық агрессивті орталарда және басқап қолайсыз жағдайларда саңылаусыз жабық колбалардың ішінде орналасқан вакуумды және сынапты түйіспелер пайдаланылады. Оларда түйіспелердің тұйықталуы немесе ажыратылуы не колбаның иілісімен немесе колбаны еңкейткенде сынаптың қопарылумен жүзеге асырылады.
Реле түйіспелерінің жұмысын жеңілдету үшін (ұшқындарды шашыратуды азайту үшін) қосымша элементтер пайдаланылады, оларды реленің түйіспесіне параллель немесе оның орамына параллель жалғайды. Ораманың индуктивтілігінде жиналған магниттік энергия түйіспелер арасындағы саңылауда шығынданбайды, ал ол R резисторында және С конденсаторында немесе реленің орамасында шығынданады. Сөндіретін резистордың кедергісін ораманың актив кедергісінен 5...10 есе көп қабылдайды, ал конденсатордың сиымдылығы С=0,5...2мкФ.
Сурет. Ұшқындауды азайту үшін реленің түйіспелерін және орамаларын шунттау сұлбалары.
Қуатты ажыратқыштар түйіспелерін (бірнеше жүз кВт) арнайы доға сөндіретін камерамен жабдықтайды. Оларды түйіспелердің үстіне орналастырады. Доға пайда болғанды жылу ағыны немесе электр-магниттік күштер әрекетінен доға камераға сорылады, қысқа доғаларға бөлінеді немесе ұзатылады және тез сөнеді.
Уақыт ұсталымы релелері және бағдарламалы релелер
Уақыт ұсталымы релелері сигналды автоматиканың бір элементінен басқа элементіне бергенде белгілі уақыт кешігуін жасауға арналады.
Бағдарламалы реле (құрылғы) уақыт ұстамы релелерінің бір түрі болады және әдетте бірнеше тәуелсіз үлкен уақыт ұстамдарын беруге мүмкіндік тудырады.
Уақыт ұстамы релелері электрлік, механикалық, пневматикалық, гидравликалық және басқа баяулату құрылғыларымен дайындалады. Электрлік баяулату құрылғылы релелер кең таралған. Олар тұрақты немесе айнымалы ток сигналдарын сезінеді.
Тұрақты ток релесінің босатуын және іске қосылуын баяулатудың сұлбалық тәсілдері:
а- ораманы актив кедергімен шунттау;
б- ораманы диодпен шунттау;
в- ораманы конденсатормен шунттау;
г- қысқа тұйықталу ораманы пайдалану.
Орамасы актив кедергімен шунтталған сұлбада босатын жіберуде баяулату әдісінің мәні мынада: «К» ісітпен релені ажыратқаннан кейін оның орамасында пайда болатын өзіндік индукция ЭҚК-і токтың бұрынғы бағытта өтуін сүйемелдейді. Осы ток R шунттайтын R резистор арқылы тұйықталып, баяу кемиді, ал реленің якорі біраз уақыт тартылу күйінде қалады. Босату кезіндегі уақыт ұсталымы 0,4...5с болады. Шунттайтын резисторда қосымша қуат шығыны болады. Бұл кемшілік диодпен шунтталған сұлбада жойылған. Диод қоректендіретін керкеуге қарсы қосылған. Сонымен қатар, бұл сұлбада үлкен уақыт ұстамын алуға мүмкіншілік береді. өйткені, диод релені ажыратқаннан кейін оның орамасында пайда болатын өзіндік индукцияның ЭҚК-ін өткізетін бағытта қосылған.
Релені босатудың уақыт ұсталымы мына формула бойынша анықталады:
мұндағы Rр және L – іске қосылған жағдайдағы реле орамасының актив кедергісі және индуктивтілігі;
Iт – босату кезіндегі реле якорінің қозғалу тогы.
«В» сұлбада К кілтті тұйықтағаннан кейін С конденсаторды зарядтайтын айтарлықтай ток өтеді, ал Uвх кернеуі толық дерлік R резисторда өшіріледі. С конденсатор зарядталу кезінде реле орамасында Uс кернеу.
заңы бойынша Uср мәніне дейін өседі, реле іске қосылады.
Uс =Uср теңдестіріп, реле іске қосылғандағы уақыт ұсталымын анықтайымыз
Релені ажыратқанда С конденсатор реленің Rр кедергісіне зарядсызданады және кернеу 
заңы бойынша төмендейді.
Разрядталу басталу моментінен реленің босату моментіне Uс =Uотп дейінгі уақыт ұсталымы мына формуламен анықталады:
Реленің іске қосылу және қалпына келу кезіндегі уақыт ұсталымдары RС және RрС уақыт тұрақтылықтарына тәуелді анықталады және резистор R кедергісін және конденсатор С сиымдылығын таңдап алумен үлкен шекте өзгертуге болады.
г суретте уақыт ұсталамын жасауға қысқаша тұйықталған орам пайдаланылған. Магниттік ағын өзгергенде орамда ток индукцияланады ток өзінің магниттік ағынымен осы өзгеруге кедергі жасайды. Осы себептен реленің іске қосылу уақыты бір секундке дейін өседі, ал реленің босату уақыты 10 секундке дейін артады.
Электронды автоматиканың электр сұлбаларында секундтың жүздеген үлесінен ондаған минутқа дейін уақыт ұсталамын жасау үшін конденсаторлық уақыт ұсталымы релелері кең пайдаланылады.
Сурет. Конденсаторлық уақыт ұсталымы релелерінің негізгі сұлбалары:
а- электронды; б-тиратронды.
Электронды уақыт ұсталымы релесінде (а) вакуумды шамның анодтық тогы тордағы теріс потенциалдың мәніне тәуелді болады. SА кілт тұйықты болғанда конденсатор С шамды жабатын Uсо теріс кернеуге дейін зарядталады. Егер SА кілт ажыратылған болса, С конденсатор R резистор арқылы зарядсызданады, ал торлық кернеу заңы бойынша кемиді.
Шамның анодтық тогы біртіндеп электр-магниттік реленің КV іске қосылу тогына дейін жоғарлайды. Реленің іске қосылуы конденсатордағы кернеу Uс ср болғанда жүзеге асырылады. Уақыт ұсталымы былай анықталады:
Электрондық уақыт ұсталымы релесі тиратрондық және жартылай өткізгіштік релелерге қарағанда күрделі. өйткені, мәні бойынша әр түрлі үш қоректендіру кернеуін қажет қылады: қыздыру тізбегіне, анодтық тізбекке және басқару тізбегіне, ал айналымы ток торабынан қоректендірілгенде – трансформаторларды немесе қосымша кедергілер пайдалану керек болады.
Тиратрондық реле сұлбасының (б-сурет) бастапқы жағдайында SА кілтімен R1 зарядсыздандыратын резисторға тұйықталған конденсатор С толық зарядсыздандырылған. Релеге U кернеуін бергенде конденсатор С резистор R арқылы зарядталады. Зарядталу нәтижесінде конденсаторда кернеу жоғарлайды. Және біраз уақыттан кейін кернеу тиратронды тұтандыру потенциалына дейін өседі. Тиратрон тұтанады және содан соң реле КV іске қосылады. Резистор R2 тор мен анод арасындағы солғын разряд ток күшін шектейді.
Механикалық құрылғымен баяулатылатын релелерде уақыт ұсталымы сағатты механизмнің немесе синхронды электр қозғалтқыштың көмегімен жасалады.
«а» суретте сағатты механизмі бар уақыт ұсталымы релесінің сұлбасы келтірілген. Реленің құрамында (1) ток пайда болғанда оның (реленің) якорі тез тартылады да серіпені (2) созады. Сектор (3) серіппе (2) әрекетінен түйіспемен бірге қозғалысқа келеді. Сектордың қозғалыс жылдамдығы баяулататын механизмнің 4,5,6 элементтерімен анықталады. Ораманы ток көзінен ажыратқаннан кейін реле бастапқы қалпына келеді. Іске қосылу уақыты сектордың (3) алғашқы тұратын орнымен шкалада тағайындалады.
Б-суретте бағдарламалы реленің негізгі сұлбасы берілген. «К» түйіспе тұйықталғанда синхронды қозғалтқыш «Д» айнала бастайды. Электр қозғалтқышпен бір уақытта электрмагнит ЭМ іске қосылады және 9,10 тісті дөңгелектерді іліністіреді. Бас білікте тісті дөңгелекпен (9) бірге бір немесе бірнеше жұдырықшалар 8 бекітілген. Қозғалтқыш жұдырықшаларды айналдырады. Жұдырықшылардың бетімен рычагтар 7 сырғанайды. Олар 11...15 түйіспелерді ауыстырып қосады. Берілген бағдарламаның соңында 7 рычагтардың бірі 8 жұдырықшаның кертпешіне (уступ) кіреді де 14 және 15 түйіспелерді ажыратып электр қозғалтқышты электр торабынан айырады. «К» түйіспені ажыратқанда электромагнит қоректендіру көзінен ажыратылады, П1 серіппенің әрекетінен 9 және 10 тісті дөңгелектер іліністен босатылады. Осының нәтижесінде П2 серіппесінің әрекетінен жұдырықшалар айналып алғашқа қалпына қайтып келеді.
2. Магнитті басқарылатын түйіспелі реле (Геркондар)
Геркондар ішінен ауа сорып алынған шыны ампула түрінде дайындалған вакуумды геркондар немесе іші инертті газбен толтырылған геркондар болып бөлінеді. Ампулаға жіңішке серпімді ферромагниттік пластиналар (электродтар) дәнекерленген. Олар түйіспелер, серпімді элементтер рөлін атқарады. Пластинаның бір бөлігіне токты жақсы өткізетін материалдардан (күміс, алтын, родий) қаптама жалатылады. Орам арқылы ток өткенде магниттік ағын пайда болады. Ол пластина арқылы шарғы ішінде тұйықталады. Пластиналар арасында тарту күштері пайда болады. Сигналды алғанда пластиналар орындарына қайтады.
Автоматиканың логикалық элементтері
1. Жалпы мағлұматтар
Қазіргі уақытта кең пайдаланылатын релені – түйіспелік аппаратура жаңа
мақсаттарға толық жауап бермейді. Өйткені, олардың сенімділігі төмен, тез әрекет етуі аз (кіші), өлшемдері мен массасы үлкен, құны жоғары, жоғары ылғалды, шаңды, дірілдемелі жағдайда жұмыс істеуге ыңғайландырылмаған.
Релелі автоматиканың күрделі жүйелері (мысалы, мал
шаруашылығындағы және егіншіліктегі ағымды желілер) тоқтаусыз бірнеше ондаған сағат қана жұмыс істейді.
Релелі – түйіспелік аппаратураны түйіспесіз құрылғыларға ауыстыру
автоматика элементтерінің сенімділігін және тез әрекет етуін жоғарлатады, эксплуатациялық шығындарды айтарлықтай төмендетеді. Соңғы кездерде түйіспесіз датчиктермен және күшейткіштермен қатар түйіспесіз логикалық және функционалдық элементтер (жартылай өткізгіштік, магниттік және пневматикалық) пайдаланылады.
Логикалық элементтер элементінің кірмелік және шықпалық
сигналдарының арасындағы белгілі логикалық тәуелділікте жүзеге асырылады.
Функционалдық элементтер белгілі функциаларды орындауға
арналған: мысалы, тізбектерді гальваникалық бөлуге (сәйкестіруші элементтер), екі кернеу мәндерін салыстыруға (нульоргандар), дискреттік сигналды (пішіндіруге) қалыптастытруға (мультивибраторлар, триггерлер ж.т.б.).
Логикалық және функционалдық элементтер қоректену деңгейі,
кірмелік және шықпалық сигналдар, жүктемелер және өлшемдері бойынша стандартталынған және бірыңғайландырылған. Бұл автоматиканың әр түрлі жүйелерін жобалауды және дайындау технологиясын жеңілдетеді.
Логикалық элементтердің кірмесіне электр датчиктерінен ток және
кернеу деңгейлері бойынша стандартталынған сигналдар беріледі, ал шықпасына электрмагниттік релелер немесе (бірыңғайландырылған арнайы күшейткіштер арқылы) магниттік жүргізгіштер, контакторлар және басқа атқарушы элементтер жалғанады.
Әдетте жүйелік және шықпалық сигналдар токтың немесе кернеудің
дискреттік мәндері болады. Дискреттік сигналдардың мәндері тек екі деңгейге сәйкес болғандықтан, логикалық элементтерді талдауға және жинақтауға математикалық логиканың әдісі пайдаланылады. Оны логиканың алгебрасы деп атайды. Бұл әдіс логикалық элементтің жұмысын теңдеу түрінде жазуға мүмкіншілік береді. Бұл жағдайда кірмелік немесе шықпалық сигналдың барлығы бірлікпен (1) белгіленеді, ал жоқтығы – нөлмен (0).
2. Релелік сұлбалар теориясының негізгі заңдары
және олардың салдарлары (нәтижелері)
Релелік құрылғылар теориясы қазіргі қолданбалы мехника мен
автоматика теориясының ең үлкен бөлігінің бірі болып табылады. Оның негізі болып логика алгебрасының немесе Буль алгебрасының (ХІХ ғасыр математигі Джордж Буль фамилиясы бойынша) математикалық аппараты саналады.
Релелік құрылғылар теориясын пайдалану автоматты басқарудың
күрделі сұлбаларын ойлап құрастыруда уақытты айтарлықтай қысқартуға және оптималь вариантқа жақын шешім алуға мүмкіншілік береді.
Мәні бойынша, релелік құрылғылар теориясы екі санның (0 және 1)
алгебрасы болады. Онда аргумент пен функция тек екі мән алуы мүмкін. Бұл әдіс кез келген күрделі сұлбаны оның сұлбалық бейнесін бермей-ақ математикалық әдіспен жазуға мүмкіншілік береді.
Сонымен, релелік құрылғылар теориясының: бірінші арналымы –
релелік сұлбаларды талдау, яғни әр бір реленің жұмыс істеу жағдайын және олардың әрекет ету тәртібін анықтау;екінші арналымы – сұлбаларды жинақтау, яғни сұлбаның берілген жұмыс істеу жағдайы бойынша оның құрылымын анықтау. Талдау және жинақтау әдістері реле мен түйіспелердің саны мүмкіншілігіне аз болатын электр сұлбаны жалпы түрде береді. Аппаратураның типі мен параметрлерін техникалық, экономикалық факторларды ескере отырып, тиянақты таңдап алады.
Сұлбалар жұмыс істеу сигналы бойынша бір тактылық және көп
тақтылық болып бөлінеді.
Бір тактылық сұлбаларда атқарушы элементтердің жағдайы әрбір
қазіргі кездегі басқа (қабылдағыш) элементтердің жағдайымен анықталады. Оларда қабылдағыш және атқарушы элементтердің белгілі тәртіппен әрекет етуі қарастырылмайды.
Көп тактылық сұлбаларда қабылдағыш, аралық және атқарушы
элементтер белгілі тәртіппен әрекет етеді.
Релелік сұлбаларды аналитикалық жазу негізіне мына белгілер
салынған:
А, В, … Х, У… - қабылдағыш, аралық және атқарушы элементтер (әдетте
олардың жұмыс орамы);
а, в,... х, у... – тұйықталатын түйіспелер;
а, в,... х, у... – ажыратылған түйіспелер;
а+в – түйіспелерді параллель жалғау (қосу);
ав – түйіспелерді тізбектеп жалғау (қосу);
1- тұрақты тұйықталған тізбек;
0 - тұрақты ажыратылған тізбек;
f– түйіспелердің құралымдық (структуралық) формуласы;
F – барлық сұлбаның құралымдық (структуралық) формуласы.
Осы белгілерді пайдаланып кез келген сұлбаға математикалық құралымдық формула табуға болады. Буль алгебрасында төрт негізгі заң бар.
1. Ауыстыру (орнын) заңы (переместительный закон)
(қосу жөніндегі) қосуға a+в=в+a (1)
(көбейту жөніндегі) көбейтуге ав=ва (2)
1-сурет. Релелік-түйіспелік құрылғылар ториясы заңдарын суреттейтін сұлбалар: а – ауыстыру; б – тіркестіру; в – тарату; г – инверсия (терістеу).
(1) және (2) өрнектерге сәйкес түйіспелерді қосу (жалғау) 1,а – суретте көрсетілген.
2. Тіркестіру заңы (сочетательный закон)
қосуға (а+в)+с=а+(в+с) (3)
көбейтуге (ав)с=а(вс) (4)
(3) және (4) өрнектерге сәйкес түйіспелерді қосу (жалғау) 1,б – суретте көрсетілген.
3. Тарату заңы (распредилительный закон)
қосуға (а+в)с=ас+вс (5)
көбейтуге ав+с=(а+с)(в+с) (6)
(5) және (6) өрнектерге сәйкес түйіспелерді қосу (жалғау) 1,в – суретте көрсетілген.
4. Инверсия (терістеу) заңы (Закон инверсии)
қосуға а+в=ав (7)
көбейтуге ав=а+в (8)
(7) және (8) өрнектерге сәйкес түйіспелерді қосу (жалғау) 1,г – суретте көрсетілген.
Келтірілген өрнектердің әр қайсысының сол және оң бөлімдерін бір бірімен өзара ауыстыруға болады. Мұндай тәсіл әдетте алгебрада да ұқсас өрнектерге пайдаланады. Әдеттегі алгебра заңдарынан Буль алгебрасында инверсия заңы және көбейту жөніндегі тарату заңы өзгеше болады.
(7) және (8) өрнектердің сол бөлігінің үстіндегі сызықша терістету немесе инверсия таңбасы болады. Бұл таңба барлық функция терістету таңбасының астында тұрған өрнекке қарағанда кері мәнді екенін көрсетеді, яғни а+в сұлба өзінің әрекеті бойынша ав сұлбасына тең және а+в сұлбасына қарама-қарсы. Бір түйіспеге тұйықталатын а түйіспе әрекеті бойынша ажыратылатын а түйіспеге қарама-қарсы. Қос инверсияда а=а.
Инверсия заңы барлық сұлбаның құралымдық формуласында пайдалануы мүмкін. Бұны 2,а-суретте келтірілген сұлбаға пайдаланып көрсетеміз.
Бұл сұлбаның құрылымдық формуласы 
(Р-түйіспелерге тізбекті реленің орамы жалғанғанын көрсетеді).
Инверсия заңын пайдаланып, 
өрнегін аламыз. Бұл өрнектің сұлбасы 2,а-суретте берілген. Бірінші (а) сұлбада барлық а,в,с түйіспелер тұйықталғанда реле Р іске қосылады, екінші (б) сұлбада - барлық сол сұлбалар ажыратылғанда реле Р іске қосылады.
Сонымен, сұлбаның құралымдық формуласы әр түрлі, ал сұлбаның әрекет етуі бұрынғыдай болып қалды: А,В, және С қабылдағыш элементтер іске қосылғанда реле Р жұмысқа қосылады.
Бір тактылы релелік құрылғылардың құралымдық формулаларын талдағанда және жеңілдеткендн Буль алгебрасы заңдарының салдарларын (нәтижелерін) пайдаланады. Олардың ішіндегі негізгілер:
Берілген қатынастардың сол және оң бөліктеріне сәйкес келетін релелік-түйіспелік сұлбаларды сызып, осы өрнектердің дұрыс екендігіне көз жеткізуге болады.
Көп такталы сұлбаларда бір такталы сұлбаларға қарағанда уақыт бойынша жеке элементтерінің белгілі тәртіппен әрекет етуі қарастырылды. Оларға сұлбаның жалпы жұмыс істеу шарты белгіленді. Шарттар сұлбаның қабылдағыш және атқарушы элементтерінің саны мен әрекет ету сипатына байланысты анықталады.
Көп такталы сұлбаларды талдауда уақыттық диаграммаларға көп сүйенеді. Оларды сұлбаның жеке элементтерінің белгілі уақыттық параметрлері (іске қосылу және қалпына қайта оралу) негізінде тұрғызады. Уақыттық диаграмма өтпелі процестердің және сұлба жұмыс істеуініңжеке талаптарының ұзақтылығы туралы түсінік береді. Әр бір элементке абцисс өсіне параллель жеке уақыт өсін бөліп береді. Элементтің ажыратылған жағдайын уақыт өсімен беттесетін түзу сызықпен, ал іске қосылу жағдайын
уақыт өсінен жоғары қалай болса солай қашықтықта өткізілген горизонталь түзу сызықпен белгілейді. Элементтің іске қосылуын жоғарлайтын көлбеу сызықпен, ал босатылуы төмендейтін көлбеу сызықпен белгілейді. Диаграмманың элементтерге кернеу берілген уақытына сәйкес келетін бөлігі штрихтелген.
Көп такталы релелік сұлбаларды математикалық әдіспен талдауда көп тактылы сұлбаларға ойлап құрастырылған математикалық аппараттың арнайы тәсілдері пайдаланылады.
3. Логикалық элементтермен жүзеге асырылатын операциялар
1. Функция ИЛИ (НЕ) логикалық қосу немесе дизьюнкция деп аталады және математикалық былай жазылады: 
. Бұл функция логикалық элементтің Х1 немесе Х2 кірмелерінің біреуінде ғана сигнал болса оның шықпасында у сигнал пайда болатынын көрсетеді. V (или-не) символымен логикалық қосуды белгілейді.
2. Функция И (және) логикалық көбейту немесе коньюнция деп аталады және математикалық былай жазылады: 
. Бұл функция логикалық элементтің Х1 немесе Х2 кірмелерінде бір уақытта сигналдар болғанда ғана оның шықпасында у сигнал пайда болатынын көрсетеді.
3. Функция НЕ (емес) логикалық терістеу немесе инверсы деп аталады және математикалық былай жазылады: 
. Бұл функция логикалық элементтің кірмесінде Х сигнал болмағанда ғана оның шықпасында у сигнал болатынын көрсетеді (және керісінше).
Бірсыпыра күрделі логикалық операциялар ИЛИ (НЕ), И (және) НЕ(емес) қарапайым элементтер негізінде орындалады.
4. Функция ИЛИ-НЕ (не-емес) операция немесе Пирс стрелкасы деп аталады және математикалық былай жазылады: 
. Бұл функция логикалық элементтің Х1 немесе Х2 кірмелерінің тең біреуінде ғана сигнал болса оның шықпасында у сигнал пайда болмайтынын көрсетеді.
5. Функция И-НЕ (және-емес) операция немесе Шеффер штрихі деп аталады және математикалық былай жазылады: 
. Бұл функция логикалық элементтің Х1 немесе Х2 кірмелерінде сигналдар бір уақытта болғанда ғана оның шықпасында у сигнал пайда болмайтындығын көрсетеді.
6. Функция И-ИЛИ (және-не) математикалық былай жазылады: 
. Бұл функция логикалық элементтің Х1 және Х2 немесе Х3 және Х4 кірмелерінде сигналдар тек бір уақытта болғанда ғана оның шықпасында у сигнал пайда болатынын көрсетеді.
7. Функция эквиваленттілік (маңызды (мәні) бірдейлік) математикалық былай жазылады: 
. Бұл функция логикалық элементтің екі кірмесінде де Х1 және Х2 сигналдар тек бір уақытта болғанда немесе болмағанда оның шықпасында у сигнал пайда болмайтындығын көрсетеді.
8. Функция тыйым математикалық былай жазылады: 
. Бұл функция тек логикалық элементтің Х2 кірмесінде сигнал болғанда және тыйым салынатын Х1 кірмесінде сигнал болмағанда оның шықпасында у сигнал пайда болатынын көрсетеді.
Кесте 1
| рет тік № | Элементтің аты | Шартты белгісі | Релелік эквиваленті | |||
| 1-форма | 2-форма | |||||
| ИЛИ (не) |
 х1
У
х2
|
 х1
У
х2
| 
| |||
| И (және) |  х1
У
х2
|  х1
У
х2
| 
| |||
| НЕ (емес) |  х1
У
х2
| 
х У
| 
| |||
| ИЛИ-НЕ (не-емес) |  х1
У
х2
| х1
У
х2
| 
| |||
| И-НЕ (және-емес) |  х1
У
х2
| х1
У
х2
| 
| |||
| И-ИЛИ (және-не) | х2 У х3
| _______ | 
| |||
| Эквиваленттілік (маңызды (мәні) бірдейлік) |  х1
У
х2
| ________ | 
| |||
| Тыйым (запрет) |  х1
У
х2
| х1
У
х2
| 
| |||
| Импликатор | х1
У
 х2
| х1
У
 х2
|  
| |||
| Память (ес) | х1 у1
 х2 у2
| ________ | 
| |||
| Кідіру (задержка) |
 х у
| ________ | 
| |||
| Қайталаушы (повторитель) | 
x у
| х1
У
х2
| 
| |||
х4
9. 9. Функция ИМПЛИКАЦИЯ математикалық былай жазылады: 
. Бұл функция логикалық элементтің Х2 кірмесінде сигнал
болғанда және тыйым салынатын Х1 кірмесінде сигнал болмағанда оның шықпасында у сигнал пайда болатынын көрсетеді.
10. Функция ЕС (ПАМЯТЬ) математикалық былай жазылады:
. Бұл функция тек логикалық элементтің Х1 кірмесіне сигнал бергенде (есті іске қосққанда ), у2 тікелей шықпада сигнал пайда болатынын көрсетеді. Бұл жағдай Х1 кірменің жағдайына тәуелсіз,
Х2 кірмеге сигнал бергенше сақталады (есті, памятты, істен шығарғанда).
11. Функция кідіру (задержка) математикалық былай жазылады:
. Бұл функция логикалық элементтің Х кірмесіне сигнал бергеннен соң τ уақыт өткеннен кейін оның шықпасында у сигнал пайда болатынын көрсетеді.
12. Функция қайталау математикалық былай жазылады: 
. Бұл
функция логикалық элементтің шықпалық сигналы мәні бойынша Х кірмелік сигналдан К есе өзгеше, таңба бойынша онымен тура келіп, болатынын көрсетеді (мұндай элементтерге күшейткіштер, кірмелік сигналды бөлгіштер жатуы мүмкін).
1-кестеде логикалық элементтердің және олардың релелік эквиваленттерінің шартты белгілері белгіленген.
Түйіспелерді парллель жалғау логикалық қосуға, ал тізбектеп қосу логикалық көбейтуге сәйкес келеді. әріптік индекстің үстіндегі сызық aжыратылатын түйіспені көрсетеді.
«Логика - И» типті жартылай өткізгіш логикалық элементтер, ЭЛМ типті магнитті логикалық элементтер, УСЭППА (универсальная система элементов промышленной пневмоавтоматики-өндірістік пневмоавтоматиканың элементтерінің әмбебап жүйелері) типті элементтер шығарылды.
