8 Коммутационные приборы
8.1 Классификация коммутационных приборов
Коммутационными приборами (КП) называются устройства, с помощью которых можно скачкообразно изменять состояние проводимости электрических цепей, т.е. замыкать или размыкать их на определенное время.
Различают контактные и бесконтактные КП. В контактных КП изменение проводимости электрической цепи осуществляется механическим соприкосновением двух токоведущих поверхностей (электромеханические реле), а в бесконтактных КП – изменением параметров одного из элементов цепи (транзисторы, диоды, микросхемы), т.е. бесконтактным путём. Герконы, фериды и гезаконы по своему быстродействию приближаются к электронным приборам, поэтому их называют квазиэлектронными КП.
В зависимости от количества одновременно коммутируемых электрических цепей КП делятся на однопроводные и многопроводные. В однопроводных КП изменяется состояние проводимости только одной электрической цепи, а в многопроводных КП – двух и более цепей. КП можно разделить в зависимости от способа управления на приборы ручной и автоматической коммутации. Приборы ручной коммутации управляются механическим воздействием человека (кнопочные переключатели, ключи, телефонные гнёзда и штепсели). КП, управляемые электрическими сигналами, относятся к приборам с автоматической коммутацией.
В соответствии со структурными параметрами приборы автоматической коммутации можно разделить на четыре вида: реле, искатели, многократные соединители и соединители (рис. 8.1).
Реле – КП, у которого один вход и один выход, имеющий два устойчивых состояния и переходящий из одного состояния в другое под действием сигнала R, поступающего из устройства управления, это прибор типа (1*1). При однородной коммутации – k входов соединяется или разъединяется с k выходами (i=0) . При неоднородной коммутации – в одном состоянии реле (0) отсутствует соединение между i проводами входа и выхода при наличии (k-i) проводного соединения между ними. В другом состоянии, наоборот, устанавливается i-проводное соединение (0<i<l) и нарушается (k-i) проводная связь между входом и выходом реле.
Местоположение одного коммутационного элемента называется точкой коммутации.
И
скателем
называется КП с одним входом и m
выходами, обеспечивающий выбор одного
из m
выходов и подключение к нему входа, это
прибор типа (1*m).
Рис. 8.1. Коммутационные приборы и их условные обозначения
Многократный соединитель – КП, имеющий n·m выходов и n входов, каждый из которых может быть подключен к любому из m определенных, только ему доступных выходов, это прибор типа (n*n·m). Многократный соединитель представляет собой конструктивное объединение n устройств с одним входом и m выходами. Многократные соединители характеризуются: числом входов (n), числом выходов (m), доступных одному входу, и их проводностью (l).
Соединителем называется КП имеющий n входов и m выходов, в котором может быть установлено соединение любого из n входов с любым из m выходов, причём одновременно может быть установлено m соединений, если n≥m, или n соединений, если n<m, это прибор типа (n* m).
КП характеризуются рядом параметров:
коммутационным коэффициентом, под которым понимают отношение Кк=Rраз/Rзам, где Rраз и Rзам – сопротивление между входом и выходом КП в состоянии размыкания и замыкания;
временем переключения, под которым понимается время перехода из одного состояния в другое (tср – время срабатывания, tот – время отпускания реле, tпер – время переключения транзистора);
сроком службы или долговечностью, под которым понимается допустимое число переключений электромеханических приборов (реле, искатели, МКС). Электронные приборы оцениваются общим временем работы;
интенсивностью отказов, т.е. вероятностью отказов в единицу времени;
вносимым затуханием в тракт передачи информации.
В приборах используемых в устройствах управления достаточно иметь коммутационный коэффициент Кк=103-105, а для разговорного тракта Кк=109-1012. Коэффициент коммутации Кк=109-1012 обеспечивают электромагнитные реле, электромеханические искатели и соединители, а Кк=103-105 – обладают бесконтактные реле (транзисторы, диоды, интегральные схемы и др.). По требованию МККТТ общее затухание последовательно включённых КП в системе не должно превышать 1,3 дБ.
Кроме того, КП должны иметь:
широкий динамический диапазон передачи (40 дБ);
малые нелинейные искажения (5%);
низкий уровень помех (менее 0,5 мВ).
Электронные приборы обладают более высокой надёжностью, высоким быстродействием, большим сроком службы, но имеют большее сопротивление в открытом состоянии и меньшее сопротивление в закрытом (Кк=103-104), чем электромеханические приборы.
В настоящее время широко применяются КП с магнитоуправляемыми контактами: герконы, фериды, гезаконы. АТС, где применяются эти приборы, называются квазиэлектронными.