книги из ГПНТБ / Коган В.С. Телеграфия и основы передачи данных учебник

Г Л А В А 2

ТЕЛЕГРАФНЫЕ РЕЛЕ

2.1. ПРИНЦИП РАБОТЫ ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ТЕЛЕГРАФНЫХ РЕЛЕ

В телеграфном оборудовании и аппаратуре широкое примене­ ние находят электромагниты и телеграфные реле.

Электромагнит представляет собой устройство, якорь которого выполняет механическую работу под влиянием поступающих в об­ мотки электрических сигналов. В буквопечатающих телеграф­ ных аппаратах электромагнит является приемником электрических сигналов, приходящих с линии. Якорь электромагнита изменяет положение связанных с ним рычагов и деталей приемного устрой­ ства, в результате чего отпечатывается принимаемый знак. Элек­ тромагниты, применяемые в приемниках телеграфных аппаратов, являются неполяризованными, т. е. направление движения якоря электромагнита не зависит от направления тока в его обмотках: электромагнит притягивает якорь, если в обмотки поступает то­ ковый сигнал, и отпускает, если поступает бестоковый сигнал. Неполяризованный электромагнит работает под действием одно­ полюсных сигналов тока.

Реле предназначаются для замыкания, размыкания и переклю­ чения электрических цепей. Принцип действия электромагнитов и реле один и тот же, но, в отличие от электромагнита, якорь реле не выполняет механической работы. Поэтому к реле предъявляют­ ся более жесткие требования в отношении быстроты и точности срабатывания.

Реле по принципу действия и конструкции подразделяются на неполяризованные и поляризованные.

Примером неполяризованного реле может служить реле теле­ фонного типа. Такие реле имеют обычно большое число контактов, положение которых изменяется при поступлении токовых сигналов в обмотки реле, что, в свою очередь, вызывает изменение режима работы данной схемы. Телефонные реле широко используются в оборудовании коммутационных телеграфных станций, во вспомо­ гательном оборудовании частотного телеграфирования, в цепях сигнализации.

Поляризованным называется такое реле, которое имеет пос­ тоянный магнит. Перемещение якоря между контактами поляри­ зованного реле происходит под действием магнитного потока, соз­ даваемого постоянным магнитом, и магнитного потока, возникаю-

30

щего под действием импульсов тока, проходящих по обмоткам ре­ ле. При этом направление движения якоря зависит от направле­ ния тока в обмотках реле. В телеграфной технике используются преимущественно поляризованные телеграфные реле, так как они более чувствительные, чем неполяризованные, имеют меньшую за­ висимость времени срабатывания от изменения тока в обмотках и меньше искажают телеграфные посылки.

Рассмотрим конструкцию и принцип действия поляризованных телеграфных реле. Устройство одного из типов электромагнитного поляризованного реле показано на рис. 2.1. Электромагнитное по-

N

15

■-Е—\"\\

ляризованное телеграфное реле состоит из постоянного магнита NS, обмотки электромагнита с выводами 1 и 2, якоря Я и двух контактов — Ki и КгПостоянный магнит создает магнитный по­ ток Фо, который разделяется на два потока — Фi п Ф2 (непрерыв­ ные линии со стрелками), замыкающиеся через воздушные проме­ жутки а\ и а2. В положении якоря реле, изображенного на рисун­

из контактов. При прохождении тока по обмоткам реле создается магнитный поток Ф» (показан пунктиром), направление которого зависит от направления тока в обмотках. Если якорь реле нахо­ дится у правого контакта и по обмотке проходит отрицательный ток, то поток Фг направлен справа налево и совпадает по направ­ лению с Фi. Когда наступит неравенство потоков:

Чтобы якорь реле снова перебросился к правому контакту, не­ обходимо подключить к обмоткам положительный ток. Таким об­ разом, для управления работой поляризованного реле необходимы двухполюсные сигналы тока. Для работы электромагнитов и неполяризованных реле направление тока не имеет значения.

31

Описанные выше типы электромеханических телеграфных реле постепенно вытесняются более совершенными электронными реле, собранными на транзисторах. Принцип работы электронных реле поясняется в гл. 4.

Более устойчивую работу, чем у описанных выше электромаг­

В этих реле применен способ постоянного смачивания контакти­ рующей поверхности ртутью, которая создает пленку, предохраня­ ющую контакты от механического износа и рассеивания тепла. Капсула реле заполнена водородом, что исключает окисление рту­ ти и обгорание контактов. Капсула с контактами помещена внутри обмотки катушки электромагнита (на рис. 2.5 обмотка не пока­ зана) и, кроме того, находится под воздействием магнитного поля постоянного магнита. Принцип действия этого реле такой же, как и у электромагнитных поляризованных телеграфных реле, описан­ ных выше: при протекании тока по обмотке создается электромаг­ нитное поле, которое взаимодействуя с полем постоянного магнита вызывает переброску якоря (подвижного контакта) от одного не­ подвижного контакта к другому.

На рис. 2.6 показаны различные положе­ ния якоря реле со ртутными контактами. Во всех положениях якоря капельки ртути по­ крывают контактирующие поверхности. На рис. 2.6а ртутной пленкой покрыты левый кон­ такт и якорь; в положении, показанном на рис. 2.66, якорь начал движение к правому контакту, ртутный контакт якоря с левым кон­ тактом реле не нарушен и сохраняется в по­ ложении, показанном на рис. 2.6в: капелька ртути (изображена пунктиром) тянется за якорем и контакт его с левым неподвижным контактом реле не нарушен. Только в положе-

Рис. 2.6. Процессы замыкания и размыкания контак­ тов и якоря реле HGS

нии рис. 2.6а, когда происходит замыкание с правым контактом, нарушается контакт между якорем и левым неподвижным контак­ том реле.

Такой принцип работы обеспечивает лучшие электрические па­ раметры реле, большую надежность его работы и значительно по­ вышает срок службы.

На рис. 2.7 показан внешний вид реле типа HGS. Капсула (рис. 2.7а) помещается в металлический корпус (рис. 2.76), подоб­ ный корпусу радиолампы, и имеет 8-штыревой цоколь (рис. 2.7в).

Чувствительность реле повышается с уменьшением Фи т. е. с уменьшением разности магнитных потоков постоянного магнита. Практически чувствительность реле увеличивается при сокраще­ нии воздушного зазора между якорем и контактами. Отклонение якоря от нейтральной линии при малом воздушном зазоре очень мало и значения Фt и Ф2 близки друг к другу.

Величина р а б о ч е г о т о к а ip представляет собой значение установившегося тока при нормальных условиях эксплуатации. Для повышения надежности работы реле обычно выбирают значе­

Вибрация вызывается тем, что вследствие действия упругих сил якорь реле после движения и первоначального касания контакта снова отскакивает, затем снова приближается к контакту, касает­ ся его, отскакивает и т. д. Время трогания якоря to — это время нарастания тока в обмотках реле от нулевого значения до значе­ ния тока io, т. е. до момента срабатывания реле. Время перелета и время вибрации определяют величину потери времени реле ^пот= ^пер + ^вибр. Из приведенного чертежа видно, что длительность единичного элемента в цепи якоря реле t'0 отличается от длитель­ ности единичного элемента в обмотках t'o на величину времени tnот. Чем меньше величина потерь времени, тем лучше работает реле.

Коэффициент г) мржно рассматривать как полезную работу реле. Значение коэффициента отдачи для различных типов электроме­

ханических реле находится в пределах 85-^90%. Для увеличения коэффициента отдачи необходимо уменьшить время срабатывания реле и сократить в минимально возможных пределах вибрацию. Продолжительность вибрации определяется конструкцией реле, рабочим током, регулировкой. У реле типа РП-4 применяется якорь гибкой конструкции. После окончания движения якоря и замыка­ ния его с контактом якорь не отскакивает, а изгибается. Вибрация якоря у таких реле практически отсутствует. Следовательно, такие телеграфные реле имеют более высокий коэффициент отдачи, чем, например, реле типа ТРМ, у которого якорь имеет жесткую кон­ струкцию.

Таблица 2.1

36

Высокий коэффициент отдачи, близкий к 100%, имеют элек­ тронные реле, герконы и реле с ртутными контактами, так как у этих реле очень небольшое время срабатывания, а вибрация от­ сутствует.

В табл. 2.1 приводятся основные конструктивные и электриче­ ские характеристики реле, применяемых в телеграфии.

2. 3. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕГУЛИРОВКА ТЕЛЕГРАФНЫХ РЕЛЕ

Электромагнитные механические телеграфные реле являются съемными, что позволяет в условиях эксплуатации телеграфного оборудования периодически снимать их для измерения, проверки, чистки и регулировки.

Основной вид таких профилактических измерений — это изме­ рение нейтральности регулировки реле и коэффициента отдачи. Контактные винты нейтрально отрегулированного реле должны быть расположены строго симметрично относительно нейтральной линии. Якорь правильно отрегулированного на нейтральность те­ леграфного реле одинаковое время находится как у одного, так и у другого контакта, т. е. исходящие сигналы обеих полярностей имеют одинаковую продолжительность — преобладания нет.

С помощью стрелочного измерительного прибора — миллиам­ перметра — можно собрать простейшие схемы для измерения ней­ тральности и коэффициента отдачи телеграфного реле. Одна из

37

нее значение тока, проходящего через прибор, равно нулю: плю­ совые сигналы тока проходят через него в одном направлении, минусовые — в другом. Если нейтральность регулировки наруше­ на, то среднее значение тока в цепи якоря реле станет отличным от нуля, а направление этого тока покажет преобладание к тому или другому контакту. Таким образом по величине и направлению отклонения стрелки гпА можно судить о величине и направлении преобладания.

На рис. 2.1Об показана схема измерения коэффициента отда­ чи г) реле. Коэффициент ц измеряется отношением длительности сигнала, передаваемого реле, к длительности сигнала, принимае­ мого обмотками данного реле. Но так как измерять с помощью стрелочного прибора очень короткие промежутки времени трудно, то значение т] определяют отношением токов:

мого реле поступают «точки»). Измеряемый при работе реле ток i является средним значением тока якоря.

Если с помощью переменного сопротивления установить зна­ чение /=100 мА, тогда миллиамперметр покажет значение ц сразу в процентах.

Приведенные выше схемы измерения нейтральности и отдачи реле использовались в стрелочном приборе — специально отгра­ дуированном миллиамперметром для проверки реле, который сей­ час не применяется, так как не обеспечивает необходимой точно­ сти измерений.

Более высокая точность измерения нейтральности и отдачи ре­ ле может быть достигнута с помощью универсального телеграфно­ го прибора ПУТ-1, который, помимо измерения параметров теле­ графного реле, позволяет также измерять искажения в телеграф­ ных цепях, проверять телеграфные аппараты и может работать в режиме ампервольтметра. В качестве стрелочного прибора здесь используется микроамперметр.

Схема измерения телеграфного реле прибором ПУТ-1 показа­ на на рис. 2.11. Принцип измерения аналогичен вышеописанному. К обмоткам проверяемого реле подключается точкодаватель, пе­

лировки реле (рис. 2.116) входной сигнал, образованный контакт­ ной системой проверяемого реле, поступает на вход рА. Постоян­ ная составляющая тока рА пропорциональна преобладанию вход­ ного сигнала. По отклонению стрелки рА от нуля шкалы можно определить величину и характер преобладания.

На рис. 2.11в показана схема измерения коэффициента отдачи проверяемого реле. Входной сигнал, образованный контактной си-

38

стемой реле, выпрямляется мостиковой схемой (диоды Д 1 —Д 4) и измеряется микроамперметром. Постоянная составляющая тока, проходящего через рА, пропорцинальна времени замыкания якоря с контактом реле и численно равна коэффициенту отдачи. Пере­ менным сопротивлением рА подбирается такой режим работы схе­ мы, при котором стрелка рА отклоняется на всю шкалу при от­ сутствии «точек» в обмотках проверяемого реле.

Рис, 2.Ы. Схема проверки телеграфного реле прибором ПУТ-1:

а) подключение обмоток реле; б) измерение нейтрально­ сти; в) измерение коэффициента отдачи; г) измерение вибрации

Прибором ПУТ-1 можно измерить вибрацию реле. Схема та­ кого измерения показана на рис. 2.11г. Входной сигнал, образо­ ванный контактной системой проверяемого реле, поступает на об­ мотку дифференциального трансформатора ДТр. Во вторичной обмотке трансформатора сигнал выпрямляется двухполупериодным выпрямителем В. Выпрямленные импульсы тока управляют работой одновибратора ОВ. Из схемы одновибратора прямоуголь­ ные импульсы тока поступают в рА. В этом случае рА измеряет постоянную составляющую тока, пропорциональную числу знача­ щих моментов сигналов. При появлении вибрации постоянная со­ ставляющая тока увеличивается и стрелка рА отклоняется в сек­ тор шкалы «дребезг».

Рассмотренные выше схемы измерения отдачи и нейтральности поляризованных телеграфных реле просты, но не обеспечивают получения точных результатов. Поэтому наибольшее распростра­ нение получил электронный испытатель реле ЭИР-1.

Прибор ЭИР-1 позволяет измерять нейтральность и отдачу у шести различных типов реле ТРМ и РП. Отдача измеряется в пределах от 80 до 100% на частоте телеграфирования 50 Бод, погрешность измерений не превышает 1,5%, а при измерении ней­ тральности погрешность не превышает ±0,5%. Такая высокая точность измерений достигается применением в качестве индика­ тора электроннолучевой трубки.

39