Вопрос 10 Коммутационные приборы

Цикл работы коммутационного прибора (рисунок 4.2) состоит из трех фаз:

1) фаза срабатывания (замыкания), длительность которой определяется временем переключения прибора из нерабочего состояния в рабочее и зависит от конструктивных особенностей и схемы включения управляющих цепей;

2) фаза удержания (активное состояние), длительность которой зависит от функций прибора;

3) фаза выключения (отпускания), длительность которой определяется скоростью возврата прибора в нерабочее состояние и зависит от конструкции прибора и схемы включения управляющих цепей.

Рисунок 4.2 – Цикл работы коммутационного прибора

Коммутационные приборы могут быть классифицированы по следующим признакам:

1) по назначению:

· коммутация цепей управления (реле);

· коммутация трактов в поле (искатели, соединители различных типов);

2) по способу удержания точки коммутации в рабочем состоянии:

· механическое удержание;

· электрическое (магнитный поток создается током, протекающим по обмоткам прибора);

· магнитное (магнитный поток для удержания создается либо постоянным магнитом, либо за счет остаточной индукции сердечника или контактных пружин).

Коммутационные приборы характеризуются структурными, электрическими и временными параметрами.

К структурным параметрам относятся:

· число входов n;

· число выходов m;

· доступность D;

· число одновременно коммутируемых линий (проводность) р.

Производными от этих параметров являются общее число точек коммутации и коммутационных элементов, максимальное число одновременных соединений.

К электрическим параметрам относятся:

· коммутационный коэффициент К- отношение сопротивления коммутационного элемента в закрытом (разомкнутом) состоянии R_з к сопротивлению в открытом (замкнутом) состоянии R_з;

· вносимое затухание в тракт;

· уровень шумов;

· величина тока, необходимая для переключения коммутационных элементов;

· потребляемая мощность.

К временным параметрам относятся:

· время срабатывания (t_ср)– интервал времени между подключением питания к управляющим входам и переключением всех коммутационных элементов в рабочее состояние;

· время отпускания (t_отп) – интервал времени между подачей команды на отключение и возвратом всех коммутационных элементов в нерабочее состояние.

Коммутационные приборы по структурным параметрам делятся на четыре типа:

1) Коммутационные приборы типа реле (1×1), которые имеют один вход и один выход (условные изображения показаны на рисунке 4.3).

Рисунок 4.3 – Коммутационный прибор типа реле (1×1)

Коммутационный прибор данного типа может находиться в одном из двух состояний: разомкнутом или замкнутом. Переход из одного состояния в другое осуществляется под воздействием управляющего сигнала, который поступает на управляющий вход R из устройства управления.

2) Коммутационные приборы типа искателей (1×m), которые имеют один вход и m выходов (условные изображения показаны на рисунок 4.4).

Рисунок 4.4 – Коммутационный прибор типа искателя (1×m)

В приборе можно установить соединение входа с любым выходов, следовательно, доступность прибора D=m. Одновременно в приборе может быть установлено только одно соединение.

3) Коммутационные приборы типа соединителей (n×m), которые имеют n входов и m выходов (условные изображения показаны на рисунок 4.5).

Рисунок 4.5 – Коммутационный прибор типа соединителя (n×m)

Каждому из n входов доступен любой из m выходов, следовательно, доступность прибора D=m. В приборе одновременно может быть установлено n соединений, если n£ m или m соединений, если n> m.

4) Коммутационные приборы типа многократных соединителей n(1×m), которые имеют n входов и n×m выходов (условные изображения показаны на рисунок 4.6).

Каждому из n входов доступны только m определенных выходов, следовательно, доступность прибора D=m из общего числа выходов n×m.

Рисунок 4.6 – Коммутационный прибор типа многократного соединителя n(1×m)

На телефонных станциях выполняются соединения двух абонентов между собой для телефонного разговора. Телефонные станции по способу питания микрофонов телефонных аппаратов подразделяются на станции местной (МБ) и центральной батареи (ЦБ); по способу соединения на ручные (РТС) и автоматические (АТС); по конструкции различают АТС декадно-шаговой системы, координатной системы и квазиэлектронные и электронные. Телефонные станции бывают городскими и сельскими. Телефонные станции для соединения абонентов, расположенных в разных городах и селах, называются междугородными.

Рис. 1

Принцип работы электромагнитного телефонного реле:

1 — обмотка,

2 — якорь,

3 — контактные пружины,

4 — корпус,

5 — сердечник,

6 — выводные штифты,

7 — опорная и рабочая лапки,

8 — мостик,

9 — пластина отлипания

Основными приборами телефонных станций являются электромагнитное реле и искатели. Электромагнитное телефонное реле (рис. 1) работает следующим образом. При нажатии кнопки Кн создается первичная цепь: «плюс» батареи Б1, обмотка реле, контакты кнопки Кн, «минус» батареи Б1. Постоянный ток, протекая через обмотку реле, создает магнитное поле, и сердечник намагничивается. Якорь, притянувшись к сердечнику, замыкает своим упором контактные пружины. В результате этого создается вторичная цепь тока через сигнальную лампу Л: «плюс» батареи Б2, сигнальная лампа Л, контакты реле, «минус» батареи Б2.

Как только кнопка Кн будет приведена в состояние покоя, первичная цепь реле обрывается, сердечник размагничивается! якорь отходит от него и контактные пружины размыкаются (реле отпускает). Вторичная цепь обрывается и сигнальная лампа гаснет.

Электромагнитные реле типа РПН (реле плоское нормальное) и РЭС-14 применяют в АТС декадно-шаговых и координатных систем. Язычковые реле широко используют в квазиэлектронных и электронных системах АТС. В квазиэлектронных и электронных системах АТС невозможно использовать электромагнитные реле из-за существенных их недостатков (небольшой срок службы, невысокие надежность и скорость действия). Поэтому были разработаны специальные реле, которые получили название язычковых или реле с герметизированными контактами (герконами). Язычковые реле выпускаются с контактами на замыкание, размыкание и переключение.

Язычковые реле с контактами на замыкание и размыкание (рис. 2) представляют собой устройства, состоящие каждое из обмотки 1 и герметизированного магнитоуправляемого контакта. Герметизированный магнитоуправляемый контакт на замыкание состоит из двух плоских пластин 3 (язычков), заваренных в стеклянную трубку (баллон) 2. Язычки делают из железонике-левого сплава. Пластины расположены в параллельных плоскостях таким образом, что их внутренние концы частично перекрывают друг друга. При прохождении тока через обмотку реле пластины намагничиваются, их концы, притягиваясь, создают электрический контакт. При прекращении прохождения тока через обмотку реле пластины под воздействием сил упругости возвращаются в исходное положение, размыкая контакт. Таким образом, язычковое реле является магнито-управляемым, так как у него магнитное поле воздействует без промежуточного звена (якоря) непосредственно на пластины, выполняющие роль контактных пружин.

Рис. 2

Язычковые реле с контактом на замыкание (а) и с контактом на размыкание (б):

1 — обмотка,

2 — баллон,

3 — пластины,

4 — постоянный магнит

Стеклянный баллон реле заполняют инертным газом. Основное назначение газа — предотвращение химического разрушения,кон-тактирующих поверхностей пластин. В качестве газов используют гелий, азот (их смесь), иногда водород.

Язычковые реле с контактом на размыкание отличаются от реле с контактом на замыкание наличием постоянного магнита 4, расположенного между обмоткой и стеклянной трубкой. В исходном состоянии через обмотку реле ток не проходит, контакт (геркон) находится в замкнутом состоянии, так как на пластины воздействует магнитное поле постоянного магнита. Для того чтобы разомкнуть контакт, необходимо подать в обмотку реле ток такой силы и направления, чтобы магнитный поток, созданный им, имел направление, противоположное потоку постоянного магнита, и был достаточным для размагничивания пластин.

Язычковые реле с контактом на переключение бывают двух типов: поляризованные и неполяризованные.

Магнитоуправляемые герконы на переключение (поляризованное реле) (рис. 3, а) должны иметь постоянный магнит, который обеспечивает в исходном положении притяжение средней пластины к верхней. Под влиянием поступающего в обмотку тока определенной силы и направления пластины перемагничиваются и средняя размыкается с верхней и замыкается с нижней пластиной. При выключении питания средняя пластина возвращается в верхнее положение и удерживается под действием постоянного магнита.

На рис. 3, б приведен эскиз магнитоуправляемого геркона на переключение (неполяризованное реле). В один конец стеклянного баллона впаяны две короткие неподвижные пластины (верхняя изготовлена из немагнитного материала), а в другой — длинная подвижная пластина (язычок), изготовленная из сплава железа с никелем. В исходном состоянии (при отсутствии тока в обмотке) свободный конец подвижной пластины за счет силы упругости прижат к неподвижной верхней немагнитной пластине. При включении питания подвижная пластина притягивается к нижней, неподвижной.

Рис. 3

Магнитоуправляемые герконы на переключение языковых поляризованных (а) и неполяризованных (б) реле

Разновидностью язычковых реле являются ферриды — быстродействующие коммутационные приборы. Феррид состоит из магни-тоуправляемых герметизированных контактов и ферридовых сердечников. При подаче короткого импульса тока в обмотку возбуждения, установленную на магнитном стержне, создается магнитное поле. Магнитное поле намагничивает пластины геркона, вследствие чего они притягиваются и обеспечивают электрический контакт,

В отличие от станций ручного обслуживания, где соединение между линиями абонентов производит телефонистка, на автоматических телефонных станциях такие соединения производят приборы-искатели, управляемые импульсами постоянного тока, которые создаются номеронабирателем телефонного аппарата (при наборе номера).

Рис. 4

Принцип работы шагового искателя

Принцип работы шагового искателя поясняет рис. 4. При прохождении тока по обмотке электромагнита 9 якорь 7 притягивается к сердечнику 8. Рычаг якоря 6 приподнимается, и движущаяся собачка 5 упирается в зуб храповика 4, вследствие чего последний поворачивается на один шаг. Вместе с ним поворачиваются щетки 3 (в данном случае — трехлучевые), которые переходят на следующую ламель 1, и стопорная собачка 2 западает за следующий зуб храповика. При обрыве цепи электромагнита якорь возвращается в исходное положение, движущаяся собачка скользит по зубу храповика, а стопорная — удерживает его от поворачивания во время скольжения движущейся собачки.

Набирая ту или иную цифру, абонент управляет движением щеток искателя, которые устанавливаются в соответствии с набранной цифрой, т.е. с количеством импульсов постоянного тока, проходящих через обмотку электромагнита искателя.

Координатный соединитель — это, по существу, коллективное реле с большим количеством групп контактных пружин. Группы контактных пружин многократных координатных соединителей МКС (рис. 5) собраны в вертикальные блоки 1, в каждом из которых закреплено 10 (или 12) групп 5. В каждой группе может быть до 12 контактов на замыкание. Таких вертикальных блоков в МКС 10 или 20.

Замыкание контактов в той или иной группе обусловлено работой двух электромагнитов: выбирающего 4 и удерживающего 10. Замыкаются контакты в той группе, которая временно связана с точкой пересечения линий, параллельных координатным осям: горизонтальной, проходящей через центр сердечника выбирающего электромагнита, и вертикальной, проходящей через центр сердечника удерживающего электромагнита. Отсюда и название — координатный соединитель.

Процесс замыкания контактных пружин в МКС происходит в следующем порядке. Вначале выбирающий электромагнит притягивает якорь 3 и на некоторый угол поворачивает выбирающую планку 6 с укрепленными на ней выбирающими пальцами 5, количество которых равно количеству вертикальных блоков. При повороте планки 6 все выбирающие пальцы 8 данной горизонтальной планки отходят от исходного положения и, смещаясь, перекрывают U-образное углубление 9 нажимных пластин всех контактных групп на выбранной горизонтали. Каждая такая пластина, если на нее нажать, передает давление на подвижные контактные пружины своей группы и, прижимая их к неподвижным пружинам, создает контакт между ними.

Рис. 5

Координатный соединитель МКС

Вслед за выбирающим удерживающий электромагнит 10 притягивает якорь 11 и перемещает рабочую планку 7 так, что она нажимает на все выбирающие пальцы, расположенные в одной вертикали. При этом только один выбирающий палец 8 перекрывает U-образное углубление 9 нажимной пластины, и рабочая планка 7, упираясь в этот палец, давит на него. Давление передается нажимной пластине и далее подвижным контактным пружинам группы, и они замыкаются с неподвижными пружинами, общими для всех групп вертикали.

Остальные выбирающие пальцы, находящиеся в среднем (исходном) положении, продвигаются рабочей планкой в промежуток между двумя соседними группами. Сама рабочая планка свободно входит в U-образное углубление остальных нажимных пластин своего блока, так как эти углубления не перекрыты выбирающими пальцами. Поэтому рабочая планка на такие пластины надавить не может и соответствующие им группы контактных пружин остаются в состоянии покоя (не замыкаются). После срабатывания удерживающего электромагнита выбирающий электромагнит лишается тока и его якорь под действием пружины 2 вместе с выбирающей планкой с пальцами возвращается в исходное положение, лишь один палец, зажатый рабочей планкой удерживающего электромагнита, остается в рабочем положении.

---

Дата добавления: 2015-11-16