УЗБЕКСКОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ
ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ
Кафедра ТС и СК
МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ
РЕЛЕ, ГЕРКОНА, ФЕРРИДА
ПО УЧЕБНОЙ
ПРАКТИКЕ
для студентов направления
образования
5522300 - Телекоммуникация
Ташкент – 2004
Лабораторная работа
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И
ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ
РЕЛЕ, ГЕРКОНА, ФЕРРИДА
ТЕМА: Изучение конструкции и
принципа действия реле геркона, феррида.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучить
конструкцию, принципа действия, коммутационные возможности и характеристики
основных коммутационных приборов систем, применяемых в технике телекоммуникаций
– электромагнитных реле, герконовых реле ферридов.
СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
Используя плакаты, лабораторные установки и
изучаемые объекты, изучить конструкцию, принцип действия и коммутационные
возможности электромагнитных реле типа РПН, РЭС-14, РЭС-9, а так же реле с
магнитоуправляемыми герметизированными контактами типа герконовое реле и
феррид.
ЗАДАНИЕ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
При выполнении данной
лабораторной работы необходимо:
1. Изучить конструкцию, принцип действия, характеристики и
коммутационные возможности электромагнитных реле типов РЭС-14, РПН, РЭС-9.
2. Изучить конструкцию и
принцип действия реле с магнитоуправляемыми контактами – герконовое реле,
феррид.
3. Сравнить коммутационные
возможности и параметры реле разных типов.
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
Для выполнения лабораторной
работы в лаборатории ОПТСС имеются:
1.
Изучаемые объекты в виде электромагнитных реле разных типов и коммутационных
возможностей.
2. Лабораторный стенд, на котором в разобранном
виде, в порядке их сборки, приведены конструктивные элементы реле типов РПН,
РЭС-14, РЭС-9 , герконовые реле.
3. Учебная установка АТСКУ, на которой
изучается реализация использования
разных типов реле пользования разных типов реле в управляющих
устройствах и комплектах связи средств
телекоммуникаций.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
При
выполнении лабораторной работы рекомендуется соблюдать следующую
последовательность:
1.
Изучить конструкцию, принцип действия, коммутационные возможности и параметры
различных типов реле по образцам, имеющимся в лаборатории, а также используя
плакаты, стенд по данной работе и учебную установку АТСКУ.
2.
Разобраться в обозначении обмоток и контактных пружин реле в схемах, счете
выводов обмоток и контактных пружин, их схемном обозначении (по заданию
преподавателя ).
3.
Разобраться в паспортных данных любого реле. Уметь пояснить паспортные данные
для реле, предложенного преподавателем.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
1. Краткая
характеристика всех типов реле, составленная при подготовке к занятию.
2. Полная характеристика одного из изученных на
занятии объектов, краткое описание действия и расшифровка паспортных данных
этикетки.
3. Сравнительная оценка разных типов реле по
коммутационным возможностям и
временным параметрам.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.
Какие элементы составляют основу
конструкции любого электромагнитного реле ?
2. Каковы устройства и принцип действия
электромагнитных реле типов РПН, РЭС-14 и РЭС-9?
3. Как
графически изображаются обмотки разных
типов реле? Счет выводов обмоток.
4. Что
представляет собой контактный пакет разных типов реле? Количество групп, пружин
контактного пакета, обозначении в схемах.
5.
Какие данные выносятся на этикетку электромагнитного реле?
6. В
чём состоит основное отличие реле с магнитоуправляемыми герметизированными
контактами от реле типа РПН, РЭС-14 и т. п ?
7. Как
действуют герконовое реле и феррид?
8.
Каковы достоинства реле с магнитоуправляемыми контактами?
ЛИТЕРАТУРА
1.
Иванова О.Н. и др. Автоматическая коммутация. -
М.: Радио и связь, 1988.
2.
Корнышев Ю.Н. и др. Станционные сооружения сельских телефонных сетей. – М.:
Связь, 1978.
3.
Ковалева В.Д. и др. Основы телефонной коммутации. – М.: Радио и связь ,
1987.
4.
Конспект лекции по ОПТСС. Ташкент.: ТЭИС, 2000, шифр 621. 395. К 190.
5.
Методические указания к данной лабораторной работе
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ
РАБОТЕ
1. НАЗНАЧЕНИЕ, КОНСТРУКЦИЯ И
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЛЕ
Реле - это коммутационный
прибор, имеющий один вход и один выход,
два состояния и переходящий скачкообразно из одного состояния в другое
под действием внешнего управляющего сигнала.
Реле подразделяются на
электрические, тепловые, механические, гидравлические, фотореле и др.
Наибольшее распространение в
технике средств сетей телекоммуникаций получили электромагнитные реле и реле с
магнитоуправляемыми герметизированными контактами.
Рассмотрим каждый из этих
типов коммутационных приборов.
1.1.
Электромагнитные реле
Основными
частями электромагнитного реле являются: электромагнит (обмотка с
сердечником), якорь (стальная подвижная
пластинка) и контактная система.
Принцип
работы электромагнитного реле заключается
в том, что при подаче тока в
обмотку электромагнита сердечник намагничивается и притягивает якорь, а якорь,
в свою очередь, перемещает подвижные контактные пружины, в результате чего
происходит замыкание, размыкание или переключение контактных пружин.
Процесс
перехода реле из исходного состояния в рабочее, при котором все контактные
пружины переключаются, называется
с р а б а т ы
в а н и е м р е л е . Величина
перемещения якоря во время срабатывания реле называется х о д о м
я к о р я.
Процесс перехода якоря и контактных пружин из рабочего состояния в исходное называется о т п у с к а н и е м р е л е.
Электромагнитные реле,
применяемые в технике связи делятся:
-
по конструкции - на нормальные и малогабаритные;
-
по форме сердечника – на реле с плоским и с круглым сердечником;
-
по роду управляющего тока – реле постоянного и переменного тока;
-
по коммутационной способности – слаботочные, средней мощности и
сильноточные;
- по времени действия – на быстродействующие (до
10 мс ), нормальные ( до 20-30 мс ) и замедленные ( до 1 с ).
Основным достоинством электромагнитных реле типа является высокое качество электрического контакта.
Наибольшее распространение в технике автоматической коммутации получили реле типа РПН, РЭС-14, РЭС-9.
Для
рассмотрения конструкции и принципа действия электромагнитного реле основные
его части удобнее сгруппировать в следующие составляющие: магнитопровод,
обмотки реле и контактная система.
Рассмотрим
каждую из них отдельно.
М а г н и т о п р о в о д.
Для реле типа РПН (реле плоское нормальное) (рис.1.1.а). Элементами
магнитопровода являются плоский сердечник, составляющий одно целое с корпусом,
и плоский корытообразный якорь, расположенный параллельно с сердечником.
Магнитная цепь такого реле содержит два стыка. Один стык нерабочий – является
осью вращения якоря (m), второй стык рабочий –
образует между якорем и сердечником рабочий зазор (ход якоря) (n).
При включении реле в цепь
питания возникают магнитные потоки (ФL – основной и ФS-
рассеивания), которые намагничивают сердечник и создают тяговое усилие между
якорем и сердечником.
Якорь (2) притягивается к сердечнику (1). Якорь реле, двигаясь к сердечнику, с помощью жестко укрепленного на нем гетинаксового мостика (10) воздействует на контактную систему (6), которая переключается. (на рис. 1.1.а контакт замыкается).
Магнитопровод для реле
РЭС-14 (реле электрическое слаботочное с круглым сердечником, рис.1.1.б)
состоит из основания Г – образной формы (3), к которому приварен круглый
сердечник (1) и Г- образного якоря (2), который опирается на упор
держателя, расположенной на краю
корпуса. Магнитная цепь такого реле содержит три стыка. Стыки якорь – основание (к) и основание –
сердечник (m) являются не рабочими, причём второй можно не
учитывать, т.к. элементы приварены друг другу. Стык якорь – сердечник (n)
является рабочим.
Элементы
магнитопровода таких реле изготавливаются из низкоуглеродистой стали с
пониженными потерями на гистерезис и вихревые токи.
Для того, чтобы при
срабатывании реле якорь не притягивался вплотную к сердечнику, конструкцией
реле предусмотрена пластина отлипания у реле РПН и штифт отлипания у реле
РЭС-14.
m k m
Рис.1.1. Устройство электромагнитных реле с открытыми контактами:
а) Конструкция электромагнитного реле
с плоским сердечником
б) Конструкция электромагнитного реле
с круглым сердечником
1 - сердечник 8 - стойки
2 - якорь 9 - штифт
отлипания
3 - основание 9’- пластинка отлипания
4 - катушка n – ход
якоря
5 – обмотка 10 - гетинаксовый мостик
6 - контактные пружины Фl - полезный поток
7 – контакты Фs -поток рассеивания
Пластина отлипания изготавливается из немагнитного материала
(латуни), а штифт изготавливается из пластиката.
Если бы конструкцией реле не
были предусмотрены эти элементы, то под действием остаточного намагничивания
якорь «залипал» и не возвращался бы в исходное положение.
Малогабаритные реле
изготавливаются по типу круглых или плоских электромагнитных реле. Они имеют
обычно одну обмотку. Отличительной особенностью этих реле являются малые
размеры (в 2-3 раза меньше нормальных).
Например,
РЭС-9 (рис.1.2.) малогабаритное реле с круглым сердечником.
Рис.1.2. Малогабаритное реле РЭС-9
Принцип
действия всех реле данного типа аналогичен принципу действия реле типа РПН.
О б м
о т к и р е л е выполняются из медного эмалированного провода
марки ПЭЛ диаметром от
Кроме
медного провода для комбинированных и бифилярных обмоток реле может быть также
использован провод константановый, марки ПЭШОК с большим удельным
сопротивлением.
В
стенках каркаса катушки размещены штифты для выводов концов обмоток реле.
У реле
РПН–5 выводов, у реле РЭС-14-6 выводов.
На реле РПН можно разместить независимые две обмотки, на реле РЭС-14- 3 обмотки.
На
рис.1.3. приведены размещения выводов обмоток различных реле типа РПН.
Обмотки могут быть следующих типов:
- обычная, выполняемая проводом одного
диаметра;
-
комбинированная, состоящая из 2-х частей – основной и дополнительной. Вторая
часть – продолжение обмотки, выполняется константановым проводом, содержит
малое число витков, но обладает большим сопротивлением;
-
симметричные – это такие две обмотки одного реле, которые намотаны проводом
одного диаметра, имеет равное число витков и сопротивление. Индуктивность таких
обмоток одинаково, что очень важно при включении реле в разговорные провода;
-
бифилярная (безиндуктивная) обмотка, не воздействующая на якорь реле,
служащая чисто омическим сопротивлением. Выполняется она двумя параллельными
проводами марки ПЭШОК внутренние концы, которых соединяется между собой;
-
короткозамкнутая обмотка – наматывается на сердечник из неизолированного
медного провода, диаметром
Рис.1.3. Размещение выводов обмоток реле
Сущность замедления состоит в том, что при подключении напряжения к обмотке реле нарастающий в сердечнике магнитный поток наводит в замедлителе ток, создающий в сердечнике магнитный поток, направленный по закону электромагнитной индукции в противоположном направлении основному потоку. Нарастание основного магнитного потока в сердечнике замедляется и реле срабатывает с замедлением. При выключении тока из обмотки реле, исчезающий магнитный поток наводит в коротко замкнутом витке замедлителя ток, создающий в свою очередь магнитный поток, направленный согласно с основным магнитным потоком. За счет магнитного потока, который создаётся замедлителям, якорь реле ещё некоторое время будет удерживаться у сердечника, по- этому реле отпускает с замедлением.
На
схемах обмотка реле обозначается в виде
прямоугольника с соотношением сторон 1:2 (рис.1.4). Внутри прямоугольника указывается
сопротивление обмотки в Омах. Снаружи прямоугольника указываются номера
штифтов, на которые выведены концы обмоток. Все обмотки одного реле на схемах
обозначаются одной или двумя прописными буквами (например А, ВА), контакты
данного реле обозначаются теми же буквами, что и само реле с указанием номеров
пружин. Условное обозначение обмоток приведено на рис.1.4.
а) Обозначение обмоток
Одно-обмоточное реле. А
ешпп
Двух
обмоточное реле
гпуа
Реле
с короткозамкнутой обмоткой
г
Бифилярная
обмотка реле
к
б) Данные
обмоток реле
1-5 1000 8000 0,09 ПЭЛ
Рис.1.4. Условное
обозначение обмоток реле (а)
и их данных (б)
На этикетке катушки реле часто указываются
основные паспортные данные обмоток –
номер выводов обмотки (1–5), её сопротивление (1000 Ом), число витков (8000),
диаметр провода (0,09) и его марка (ПЭЛ).
Каждая контактная группа состоит из неподвижных и подвижных контактных пружин, приводимых в действие якорем реле. Контактные концы подвижных пружин раздвоены и имеют две продольные контактные вставки из серебра. Неподвижные пружины – прямые, концы их нераздвоены, они имеют одну поперечную контактную вставку. (Реле РЭС-14).
К о н т а к т н а я с и с т е м а - исполнительная часть
электромагнитного реле - представляет собой набор плоских пружин, в каждую из
которых вклепана контактная вставка полусферической формы. Контактные пружины должны обладать значительной гибкостью и
хорошей электропроводностью, поэтому они изготавливаются из нейзильбера.
Контактные вставки изготавливаются из материала, обладающего высокой
механической прочностью, устойчивостью против эррозии и коррозии. Для обычных
реле (токи до 0,4 А) – это серебро: для реле в цепях электромагнитов искателей
(токи до 1А) – это платина, а для реле датчиков импульсов (ток более 1А) –
вольфрам.
У реле
типа РПН контактные системы съёмные. Для установки контактных групп
предусмотрено пять мест, на которых можно расположить 1, 2, 3 контактные группы. При одной
контактной группе она располагается на 3 месте, при двух - на 1 и 5 или 2 и 4
местах, при трех - на 1,3,5. Общее число пружин в контактном пакете до 18.
Задний
конец якоря прижимается к сердечнику листовидной бронзовой пружиной. На переднем конце якоря двумя
винтами крепится латунный мостик. Латунный мостик имеет центральный выступ
ограничивающий ход якоря. На мостике двумя винтами через прижимную пластину
крепится изолированный упор, который перемещает контактные пружины при
срабатывании реле. Крепится рала РПН к монтажной рамке с помощью винта таким
образом, что направляющий угольник
должен оказаться сверху.
Контактные
пружины объединяются в группы и имеют нумерацию, которая обозначается двумя
цифрами:
-
первая – номер места группы (счет ведется сверху
вниз);
-
вторая – номер контактной пружины в данной группе (счёт ведётся от
выводов обмотки).
Контактные пружины Выводы
обмоток
Рис.1.5. Контактная система реле типа РПН.
а) Вид с монтажной стороны,
б)
вид с лицевой стороны.
На рис.1.5 приведены примеры размещения и счета и контактных
групп и пружин на реле типа РПН, имеющего три и две
контактные группы.
Пружинный пакет реле РЭС-14
собирается из отдельных горизонтальных рядов пружин, по две или четыре пружины
в каждом ряду. Пакет может содержать 24 пружин.
При
изготовлении рядов пружин их запрессовывают в пластмассовую обойму так, что
пружины при выходе из обоймы изогнуты под углом. Это обеспечивает их
предварительную напряженность и необходимое контактное давление. Из контактных
пружин может быть образовано до 100 различных по схеме пружинных пакетов.
На рис.1.6
приведены примеры размещения контактных групп на реле типа РЭС-14, имеющего две
и четыре контактные группы.
Условное
обозначение контактных групп в соответствии с ГОСТом представлено на рис.1.7.
Контактная система реле РЭС-9 показана на рис.1.2.
На
схемах все реле изображаются в исходном бестоковом состоянии, контакты тоже
изображаются в исходном состоянии, т. е.
все контакты на замыкание показаны разомкнутыми, а на размыкание –
замкнутыми (рис.1.7).
Рис.1.6. Контактная система реле типа РЭС-14
Условное обозначение контактных групп в соответствии с ГОСТом представлено на рис.
замыкание
размыкание
переключение
Рис.1.7.
Обозначение контактных групп
Все технические данные реле – сопротивление обмоток, число витков, диаметр и марка провода, ток срабатывания, удержание и отпускания,
виды контактных групп и их обозначение указываются в паспорте реле, который приводится в техническом описании аппаратуры, где применяется данное реле.
2. РЕЛЕ С
МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫМИ
ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫМИ
КОНТАКТАМИ
Для уменьшения времени действия, и повышения надежности работы электромагнитных реле созданы и нашли применение в квазиэлектронных и электронных системах, так называемые, язычковые реле или реле с герметизированными контактами (герконовые реле, гезаконы, ферриды).
Основное отличие реле данной
группы от РПН и РЭС состоит в том, что у них отсутствует якорь, а магнитопровод
включает в себя контактные пружины, замыкая их силой магнитного притяжения.
Преимуществом реле с
магнитоуправляемыми герметизированными контактами по сравнению с
электромагнитным реле является:
-
защищенность контактов от внешних атмосферных воздействий;
-
большой срок службы (число срабатываний до 108);
-
меньшая масса и габариты;
-
пригодность для монтажа на печатных платах;
-
небольшая потребляемая мощность;
-
малое время срабатывания и отпускания.
Г е р
к о н о в о е р е л е . Геконовое реле
используются для коммутации разговорного тракта в квазиэлектронных АТС.
Конструктивно герконовое реле представляет собой электромагнитную катушку,
внутри которой помещается несколько (в зависимости от необходимости) герконов.
Геркон
представляет собой стеклянный баллончик, заполненный инертным газом, в котором
находятся контактные пружины (рис.2.1). Соприкасающиеся
поверхности контактных пластин покрывают слоем золота для обеспечения хорошего качества контакта.
Магнитная
цепь такого реле состоит из контактных пружин (см. рис. 2.1.), рабочего зазора
между ними и ярма (корпуса).
Ярмо выполняет роль корпуса и
изготавливается прессованием смеси
ферритового порошка и бакелитового лака и носит название ферропласта. Такой
состав обладает хорошими магнитными свойствами и высоким удельным
сопротивлением. Последнее необходимо для обеспечения электрической изоляции
выводов реле.
1- контактные пружины, 3- стеклянная трубка,
2- обмотка, 4-
ярмо (корпус)
а) геркон на замыкание, б) геркон
на размыкание,
в) геркон на переключение.
Рис.2.1. Конструкция герконового реле и разновидности герконов.
При пропускании тока в
обмотке герконового реле, наводится магнитный поток Ф, который замыкается через
корпус и контактные пружины. Данный магнитный поток создаёт силу тяги
между контактными пружинами и замыкает
их.
В магнитное поле управляющей обмотки размещаются обычно два -четыре геркона, число управляющих обмоток герконовых реле может быть различным.
В
однообмоточном реле (рис.2.2.а) одна и та же обмотка используется для
срабатывания и удержания и включается в цепь управления коммутационной матрицей
(провод с). Остальные два провода используются для коммутации разговорных
цепей.
В
двухобмоточных герконовых реле I обмотка включается в провод
с
- для срабатывания реле, II обмотка включается в провод
α
- для удержания реле в рабочем состоянии. Таким образом, герконовое
реле обеспечивает электрическое удержание контактов и постоянно потребляет
электроэнергию в течение времени соединения.
Рис.2.2 Схема включения точки коммутации
однообмоточного (а) и двухобмоточного (б) герконового реле.
Г е з а к о н – герметизированный запоминающий контакт-это герконовое реле с внутренней памятью, что достигается за счет того, что у гезакона пружины изготовлены из магнитного материала с прямоугольной петлей гистерезиса, обладающие достаточной намагниченностью для удержания его пружин в замкнутом состоянии.
Ф е р
р и д представляет собой герконовое
реле, магнитная система которого изготовлена из магнитного материала с
прямоугольной петлей гистерезиса, обладающего остаточным намагничиванием,
достаточным для удержания контактов
геркона. Иначе говоря, феррид – это герконовое реле с внешней памятью.
В
настоящее время разработаны ферриды с последовательной и параллельной
структурой магнитной цепи. Феррид с последовательной структурой (рис.2.3а)
состоит из геркона и сердечника, изготовленного из материала с прямоугольной
петлей гистерезиса, на который намотаны две обмотки.
В ферриде с последовательной
структурой магнитной цепи в исходном состоянии в обмотках отсутствует ток, а
контакты разомкнуты.
В обе обмотки подается
импульс тока Iз, создающий в сердечнике магнитные потоки Ф1
и Ф2 одинакового направления. После перемагничевания сердечника через
пружины геркона проходит магнитный поток срабатывания Фср=Ф1+Ф2 (см. рис.2.3.б), который создаёт
усилие, замыкающие эти пружины. После исчезновения импульса тока пружины
остаются в замкнутом состоянии за счёт остаточного магнитного потока
сердечника, который выполняет роль элемента магнитной памяти.
Рис.2.3. Ферриды
а) и б) исходное и рабочее состояния феррида с последовательной структурой;
в) и г) исходное и рабочее
состояния феррида с параллельной структурой.
Если в одну из обмоток,
например, верхнюю, подать импульс
обратной полярности Iр, то он создаёт в
сердечнике (в его верхней половине)
магнитный поток направленный навстречу имеющемуся магнитному потоку. Суммарный
магнитный поток отпускания в рабочем зазоре пружин геркона Фот=Ф1-Ф2≈0
равный разности магнитных потоков обеих половин сердечника, недостаточен для
удержания пружин в замкнутом состоянии, поэтому под действием сил упругости
пружины размыкаются.
Магнитный
шунт предназначен для разделения магнитных потоков, создаваемых в первой и
второй обмотках. Эти магнитные потоки не должны замыкаться через корпус,
поэтому необходимо их разделить.
Принцип
действия феррида с параллельной структурой магнитной цепи приведен на рис. 2.3.
в и г. Феррид имеет два
сердечника с намотанными на них обмотками. Когда тока в обмотках нет, контакт
разомкнут. Для замыкания контакта в обе управляющее обмотки одновременно
подаются импульсы тока одинаковой полярности. Создаваемые при этом магнитные
потоки воздействуют на контактные пружины, и последние замыкаются и остаются в
замкнутом состоянии после исчезновения управляющего
сигнала.
Для
размыкания контакта в одну из обмоток подаётся импульс тока обратного
направления. Магнитные потоки при этом в
обоих сердечниках будут иметь одинаковое направление, а магнитный поток
отпускания Фотп в зазоре контактных пружин будет равен разности магнитных
потоков сердечников Фот=Ф1-Ф2. Сила, развиваемая потоком Фотп, недостаточна для удержания пружин
в притянутом состоянии, благодаря этому под действием сил упругости пружины
размыкаются.
Для работы феррида требуется ток порядка 10А длительностью 10÷15 мкс. Время срабатывания феррида равно 0,5÷0,8 мс.
Достоинство феррида – это удержание контакта в рабочем состоянии без потребления электроэнергии (свойства памяти), а также управление более короткими импульсами, чем время срабатывания геркона.
Для построения коммутационных матриц с магнитным удержанием применяются ферриды с дифференциальным способом возбуждения. Такой способ управления ферридом устраняет необходимость применять импульсы разной полярности, а это в свою очередь, упрощает импульсный генератор и процесс управления. Ферриды располагаются в горизонтальных и вертикальных рядах, при этом каждый феррид имеет две управляющие обмотки. На рис. 2.4 показан дифференциальный способ возбуждения феррида.
Феррид устанавливается на плате из магнита мягкого материала. Эта плата снижает влияние внешних магнитных полей и выполняет роль магнитного экрана. Феррид имеет две управляющие обмотки Х и Y, каждая из которых разделена на две неравные части Х1, X2 и Y1, Y2.
Обмотка Х1 имеет 2n витков и намотана на один конец баллона, а обмотка Х2 – n витков, намотанных встречно обмотке Y1, а Y2 – n витков, намотанных встречно обмотке Х1. Такое включение называется дифференциальным. Для замыкания контактов необходимо в обмотке Х1+Х2 и Y1+Y2 подать импульс тока одной полярности .
В
этом случае создаются основные магнитодвижущие силы (МДС) AWxo и AWyo и дополнительные AWxд и AWyд. Дополнительная МДС AWxд направлена встречно AWхo, а AWyд – встречно AWxo.
феррид стеклянный
Магнитный
экран (внешний магнит) баллон
контактная пластина
Рис.2.4. Устройство феррида с последовательной структурой магнитной цепи и дифференциальным включением обмоток
Однако результирующая МДС AWxo – Awуд >1 и AWyo – Awxд >1, поэтому происходит перемагничивание внешних магнитов. Магнитный поток, проходящий через контактные пластины, намагничивает их. Концы пластин, образуя противоположные полюса, притягиваются, и контакт замыкается (рис.2.5)
Рис.2.5. Магнитные потоки и замыкание контактов
феррида (а), векторы магнитного
потока в его левой (б)
и в правых частях (в)
Для размыкания контактов
достаточно подать в одну из обмоток импульс той же полярности, что и для
замыкания контактов. На рис.2.6 показано
размыкание контактов, если импульс тока проходит через обмотки Х1 и Х2.
Рис.2.6. Выключение
феррида обмоткой Х:
а – магнитные
потоки и размыкание контактов;
б – вектор
магнитного потока в обмотке ХO;
в – вектор магнитного потока в обмотке Хд.
В этом случае МДС AWxд перемагничивает второй внешний магнит. Концы контактных пластин намагничены одинаково (полюсами SS) и поэтому отталкиваются. На рис.2.7 показано размыкание контактов, если импульс тока проходит через обмотки Y1 и Y2.
Рис.2.7 Выключение феррида через обмотку Y:
а
– магнитные потоки и размыкание контактов;
б
– вектор магнитного потока в обмотке YД;
в – вектор магнитного потока в обмотке YO
В этом случае МДС AWyд перемагничивает первый внешний магнит. Концы контактных пластин намагничиваются одинаково (полюсами NN) и поэтому также отталкиваются. Из отдельных ферридов составляется матричный (многократный) ферридовый соединитель МС–Ф, представленный на рис.2.8, 2.9.
Соединитель состоит их двух частей – коммутационной (рис.2.8) и управляющей (рис. 2.9). Коммутационная часть представляет собой совокупность магнитоуправляемых герметизированных контактов, собранных в виде схемы коммутатора на n входов и m выходов.
На рис. 2.8 коммутатор имеет 4 входа и 4 выхода. Число коммутируемых проводов может быть 2, 3 или 4.
В нашем примере представлен двухпроводный коммутатор. Входы коммутатора расположены горизонтально, выходы – вертикально. В месте пересечения горизонтали и вертикали находятся контакты соответствующего феррида. Для удобства ориентирования на схеме, ферридам можно присвоить индексы, соответствующие номерам горизонтали и вертикали, на пересечении которых находится контакт.
Рис.2.8. Схема коммутатора на ферридах (контактная матрица)
б)
в) г)
Рис.2.9. Многократный ферридовый соединитель:
а) соединение обмоток;
б) направление тока через обмотки Х;
в) направление тока через обмотки Y;
г) направление тока через обмотки Х и Y.
Для управления контактами, участвующими в соединении, создается схема управления, состоящая из соответствующим образом соединенных обмоток Х и Y ферридов.
Управление процессом коммутации осуществляет генератор одиночного колоколообразного импульса, который должен пройти через управляемый феррид по двум его обмоткам Х и Y. Для создания такой цепи прохождения импульса используются управляющие ферриды горизонталей Г1 ¸ Г4 и вертикалей В1 ¸ В4. Эти ферриды входят в состав управляющего устройства коммутационным блоком и получают сигнал управления из электронной управляющей машины (ЭУМ). На рис. 2.9. представлен пример управления ферридом Ф 1-2. Поэтому из ЭУМ должен прийти сигнал управления на ферриды управления В2 и Г1, которые замыкают свои контакты Г1 и В2, создавая цепь прохождения управляющего импульса через феррид Ф1-2.
Для возврата контакта Ф1-2 в исходное состояние, достаточно подать управляющий импульс только в обмотку Х или обмотку Y. Это может быть только при установлении нового соединения на горизонтали Г1 или вертикали В2.
Методические указания к лабораторной работе
Изучение конструкции и
принципа действия
реле, геркона, феррида
по учебной практике
для студентов направления
образования
5522300 - Телекоммуникации
Рассмотрены и одобрены на заседании кафедры ТС и СК ТУИТ
Рекомендована к переизданию
в типографию ТУИТ
Протокол заседания кафедры
ТС и СК № 4 от 29.09.
Авторы переиздания: Кан А.В.
Гультураев Н.Х.
Демурин В.К.
Тверитина О.О.
Ответственный редактор Сон В.М.
Корректор: Павлова
С.И.
Отпечатано в типографии ТУИТ
ЗАКАЗ
г.Ташкент, ул. А.Темура, 108