Термин «коммутационные устройства» (КУ) не имеет пока общепризнанного определения. В общем случае под ним понимаются устройства, обладающие свойством скачкообразно изменять значение своих выходных параметров при определенном (пороговом) значении входного параметра (управляющего сигнала) независимо от закона его предшествующего изменения. В устройствах, предназначенных для коммутации электрических цепей, это свойство реализуется практически мгновенным изменением электрического сопротивления или проводимости их исполнительных систем (коммутирующих элементов).
Принцип действия исполнительных систем и виды энергии, используемой для управления коммутационными устройствами, могут быть различны по своей физической природе, что предопределяет их широкие функциональные возможности.
Отмеченные особенности обусловили широкое применение коммутационных устройств в системах автоматики и телемеханики, сигнализации, контроля и защиты, распределения электрической энергии, коммутация линий связи и передача информации, резервирование и сопряжение устройств, работающих на различных физических принципах действия или энергетических уровнях, дистанционное управление исполнительными механизмами, в системах ручного управления РЭА. С ростом уровня автоматизации и функциональным усложнением РЭА непрерывно возрастает число применяемых коммутационных устройств и возрастает ответственность выполняемых ими функций, особенно в системах, обеспечивающих работоспособность РЭА.
Разнообразие требований, возникающих в процессе проектирования современной РЭА, привело к появлению большого числа разновидностей коммутационных устройств, различающихся по функциональному назначению, принципу действия, конструктивному исполнению, схемотехническим параметрам и другим признакам, определяющим их технические возможности и области применения.
Несмотря на широкое развитие цифровых и ключевых ИС, обладающих высоким быстродействием и практически неограниченным ресурсом по числу переключений, нередки случаи применения электромагнитных реле для построения логических и вычислительных устройств. Вместе с тем бесконтактные устройства не всегда целесообразно использовать в системах коммутации цепей электропитания, сигнализации, контроля, защиты, резервирования и т. п. Это объясняется тем, что каждая разновидность коммутационных устройств имеет свои особенности, которые в одних конкретных условиях применения проявляются как преимущества, в других — как недостатки.
Устройство и применение скважинных насосов
... вал, закрепляемый регулировочной гайкой; с помощью гайки, опирающейся на муфту стопорного устройства, регулируются зазоры между рабочими колесами и направляющими аппаратами в насосном узле; ... внутри которых их устанавливают. Скважинные насосы изготовляют двух типов: насосы с трансмиссионным валом и погружные насосы. У насосов с трансмиссионным валом приводящий электродвигатель устанавливается ...
Коммутационные устройства — это устройства, предназначенные для периодического замыкания/размыкания цепей под током.
Коммутационные устройства могут быть с ручным или электрическим управлением. Коммутационные устройства делятся на:
- контактные — используют механическое соприкосновение двух контактных деталей;
- бесконтактные — осуществляют коммутацию без механического соединения/разъединения.
Коммутационным устройством можно считать устройство, которое может скачкообразно изменять свои выходные характеристики при пороговом значении входного параметра, независимо от закона его предшествующего изменения.
Y — выходная характеристика;
- X — входной параметр.
Где X ср. — значение срабатывания — значение входного сигнала, при котором происходит скачкообразное изменение выходного параметра (пороговое значение);
X отп. — значение отпускания — значение входного сигнала, при котором происходит скачкообразное изменение выходного параметра (пороговое значение);
X доп. — допустимое значение входного параметра, превышение которого может привести к выходу из строя устройства.
В теме данного реферата я в основном постараюсь отметить коммутационные устройства с механическим управлением на два положения, более известные нам как простые переключатели и кнопки, но конечно и включая другую информацию касающуюся данной тематики.
1. Классификация Коммутационные устройства можно классифицировать.
По типу управляющего сигнала:
1 — электрическое у
2 — ме ханическое (ручное) управление.
По принципу коммутации:
1 — контактные;
2 — бесконтактные.
По принципу действия:
|
1 — контактного типа; 2 — механические; 3 — электромагнитные; 4 — магнитоуправляемые; 5 — магнитогидродинамические; 6 — электростатические; 7 — электротепловые; 8 — электромагнитострикционные; 9 — бесконтактного типа; |
10 — электронные; 11 — магнитные; 12 — гальваномагнитные; 13 — оптоэлектронные; 14 — электретные; 15 — пьезоэлектрические; 16 — криотронные; 17 — халькогенидные; 18 — оптические. |
|
По способу управления приводом все механические переключатели делятся на:
1 — нажимные (кнопочные);
2 — перекидные (тумблер);
3 — поворотные (галетные);
4 — движковые;
5 — сенсорные.
По способу управления приводом все механические переключатели делятся на:
1 — нажимные (кнопочные);
2 — перекидные (тумблер);
3 — поворотные (галетные);
4 — движковые;
5 — сенсорные.
1 — Нажимные (кнопочные) — приводятся в действие нажатием кнопки. Такие переключатели обеспечивают наибольшую скорость переключения. В качестве коммутирующего устройства используются микропереключатели (их особенность мгновенное действие).
2 — Перекидные (тумблер) — привод выполнен в виде рычага, который перекидывается (иногда на рычаг наносится слой люминофора).
Такие переключатели имеют один, два, три, не более четырех полюсов. При переключении имеют два или три положения.
3 — Поворотные (галетные) — это многопозиционные переключатели.
4 — Движковые — имеют орган управления в виде движка.
5 — Сенсорные — такие переключатели не имеют подвижного контакта. Включаются при прикосновении пальца к некоторой поверхности. Существуют также квазисенсорные переключатели, которые имеют подвижный контакт, который замыкается или размыкается — он связан со схемой управления.
Коммутационные устройства с электрическим управлением (реле):
1 — электромагнитные;
2 — магнитоуправляемые (герконовые);
3 — магнитодинамические;
4 — электростатические;
5 — электромагнитострикционные;
6 — электротепловые;
7 — электронные;
8 — гальваномагнитные;
9 — электретные;
10 — магнитные;
11 — пьезоэлектрические;
12 — криотронные;
13 — халькогенидные;
14 — оптические.
По типу исполнительной системы оптические реле (оптроны) делятся на:
1 — резисторные;
2 — диодные;
3 — транзисторные;
4 — однопереходные транзисторы;
5 — тиристорные.
2. Параметры и характеристика, Разнообразие
Основные требования сводятся к снижению затрат энергии (мощности) на управление, улучшению качества коммутации и соединений, улучшению конструктивно-технологической совместимости с ИС, повышению надежности, быстродействия (для коммутационных устройств) и уменьшению усилий сочленения и расчленения (для соединителей).
Основным параметром контактных и бесконтактных соединителей и, Основные параметры
1. Контактное сопротивление — R к.
2. Статическая нестабильность контактного сопротивления — R ст.
3. Динамическая нестабильность контактного сопротивления — R дин.
4. Максимальное рабочее напряжение — U max
5. Сопротивление изоляции — R из.
6. Коммутируемая мощность — P к.
7. Коммутируемая напряжениеU к.
8. Коммутируемая токи — I к.
9. Износостойкость.
На высоких частотах работы переключателя появляются паразитные параметры.
Релейная характеристика.
Коммутационное устройство может находиться в двух состояниях: исходном и рабочем.
Значение выходного параметра, при происходит переход из исходного состояния в рабочее — X ср. , а обратный переход происходит при — Xотп. .
Любое коммутационное устройство состоит из:
В коммутационных устройствах происходит преобразование одного вида энергии в другой.
Как известно, явление проводимости металлов состоит в том, что благодаря наличию свободных электронов создаются благоприятные условия для протекания тока. Физические процессы, которые наблюдаются при протекании тока по соединению металлических тел, гораздо сложнее, чем в металлах. Действительно, при механическом соприкосновении двух металлов, как правило, не может произойти такое их сближение, при котором внутренние структуры соединяются, образуя единое целое для прохождения тока. Это происходит потому, что поверхности металлов, даже тщательно обработанные, имеют шероховатости, размер которых значительно превышает размер молекул и атомов металлов, а также потому, что в результате воздействия окружающей среды они никогда не бывают абсолютно чистыми. На поверхностях адсорбируются молекулы кислорода и других газов, многие металлы вступают во взаимодействие с газами окружающей среды (кислородом, парами воды, сернистыми газами).
Контакт между двумя металлами схемотехнически показан на рисунке.
На рисунке обозначены:
1, 4 — металлические тела, имеющие шероховатость поверхности;
2 — точки соприкосновения металлических поверхностей через тонкие поверхностные пленки, в которых реализуются другие виды проводимости;
3 — пленки на их поверхности;
5 — точки прямого соприкосновения металлов, в которых удалены пленки, но присутствует одноатомный слой адсорбированных газов — в этих точках обеспечивается металлическая проводимость;
6 — разрушенные пленки.
Характерной особенностью коммутационных устройств является многократное переключение (105 … 108 раз) в процессе функционирования аппаратуры, т. е. при наличии токов и напряжений, что предъявляет высокие требования к износоустойчивости. При многократном замыкании и размыкании в электрических контактах происходит изменение состояния контактирующих поверхностей контакт-деталей и их разрушение. Срок службы коммутационных устройств равен примерно 15−25 лет. Все параметры коммутационных устройств и соединителей имеют случайные отклонения и должны рассматриваться как случайные величины. Кроме того, их параметры также случайно изменяются под действием температуры, механических воздействий, влажности и т. п.
3. Система условных обозначений Обозначение коммутационных устройств с механическим управлением:
1. В, П — выключатель или переключатель.
2. Кн, Т, Г, П, Д — кнопочный, тумблер, галетный, программируемые переключатели, движковые.
3. Б — бесконтактный, если нет обозначения — контактный.
4. N (цифра) — порядковый номер разработки.
5. N (цифра) — номер типономинала [8, https:// ].
6. N (цифра) — число полюсов.
Пример обозначения коммутационного устройства с механическим управлением: ПГ39−3-4.
Обозначение коммутационных устройств с электрическим управлением:
1. Буква Р — реле.
2. Принцип действия.
Э — электромагнитное;
- П — поляризованное;
- Г — герконовое.
3. Буква К — низкочастотное;
- А — высокочастотное.
4. Порядковый номер разработки.
Пример обозначения коммутационного устройства с электрическим управлением: РЭК-20.
Условно-графические обозначения:
1. Замыкающий контакт /
2. Размыкающий контакт
3. Если есть несколько контактов, то общую принадлежность обозначают так:
А) /
Б) Позиционные обозначения: /
В) Штриховая линия: /
4. Переключатели без фиксации:
5. Контакт с опережением: /
- с запаздыванием: /
6. Контакт повторным нажатием:
Нажатие отжатие разными кнопками:
7.Переключатель без фиксации в кайних положениях:
8.Многопозиционный переключатель:
Буквенное обозначение контактов — S.
SA — выключатели переключатели.
SB — кнопка.
4. Конструкции и материалы коммутационное устройство В состав контактного устройства помимо контакт-деталей входит много конструктивных элементов, предназначенных для того, чтобы в совокупности создать законченное в конструктивном и технологическом отношении устройство, способное выполнять определенные функции. Элементы, создающие нажатие. Для осуществления электрического контакта требуется, чтобы металлические поверхности соприкасались с определенным контактным нажатием. В конструкции должны быть предусмотрены такие элементы, например, пружины различных конструкций. Они определяют основные параметры контактного устройства: контактное сопротивление, его стабильность и надежность. Изоляционные основания. Контакт-детали должны быть механически укреплены и в то же время электрически изолированы друг от друга так, чтобы было возможно их механическое соединение (контакт) и разъединение. Для этого используются изготовленные из специальных материалов изоляционные основания разных конструкций, в которых осуществляется установка и крепление контакт-деталей. Конструкция и точность изготовления изоляционных оснований могут влиять на значение контактного нажатия и его стабильность, что имеет важное значение для правильного функционирования электрического контакта в течение длительного времени.
Элементы перемещения и фиксации. В контактных устройствах соединение возникает в результате механического перемещения контакт-деталей, что требует создания специальных элементов конструкций, обеспечивающих необходимые пределы и точность перемещения.
Элементы конструкции, обеспечивающие защиту контакт-деталей от воздействия окружающей среды. Работоспособность и характеристики контактного устройства зависят от состояния контактирующих поверхностей, наличия на них пленок и т. д. Окружающая ЭА среда содержит пыль, влагу, различные газы и неизбежно влияет на состояние контактных устройств, их характеристики и свойства. Элементы крепления. Контактные устройства должны быть механически установлены в конструкции ЭА и электрически соединены с монтажом. Поэтому в их конструкции должны быть предусмотрены элементы крепления и элементы, обеспечивающие включение в электрическую схему.
Разновидности переключателей Нажимные (кнопочные) — приводятся в действие нажатием кнопки. Такие переключатели обеспечивают наибольшую скорость переключения. В качестве коммутирующего устройства используются микропереключатели (их особеность мгновенное действие).
Перекидные (тумблер) -привод выполнен в виде рычага, который перекидывается (инода на рычаг наносится слой люминофора).
Такие переключатели имеют один, два, три, не более четырех полюсов. При переключении имеют два или три положения.
Поворотные (галетные) — это многопозиционные переключатели. Специальное условное обозначение таких переключателей:
24П15Н — 24 положения;
- 15 направлений.
Разовидности по форме конструкции.
Галетные (контактная группа в виде галеты).
Щеточного типа (особенность — большое усилие контактонго нажатия, применяется при больших токах).
Барабанного типа.
Кулачкового типа.
Движковые — имеют орган управления в виде движка.
Сенсорные — такие переключатели не имеют подвижного контакта. Включаются при прикосновении пальца к не которой поверхности. Существуют также квазисенсорные переключатели которые имеют подвижный контакт, который замыкается или размыкается — он связан со схемой управления.
5. Зарубежные аналоги С изменением в нашей стране экономической ситуации на российский рынок хлынул поток зарубежной коммутационной техники.
Это коснулось всего перечня коммутационных устройств от простых разъемов до сложнейших устройств коммутации.
К примеру:
Тумблеры MT KN3(C)
MT KN3(C)-102 ON-OFF; MT KN3(C)-102A ON-OFF; MT KN3(C)-112A ON-(ON)*; MT KN3(C)-103A ON-OFF-ON; MT KN3(C)-113A ON-OFF-(ON); MT KN3(C)-123A (ON)-OFF-(ON).
Кнопки СЕРИИ DTS
DTSM20
Соединители Прямоугольные Серия CENTRONICS СЕРИЯ CENTRONICS
|
CENC (с кожухом) |
CENS (без кожуха) |
|
Всего наименований очень много, но это не означает, что они полностью заменяют отечественную продукцию. Они дополняют и существенно расширяют выбор.
Заключение
Аппаратура, построенная с использованием ЭРЭ, БИС, УФЭ, требует применения различных соединителей и коммутационных устройств. В связи с этим их развитие и совершенствование является одной из важнейших задач. При переходе на ИС (включая БИС) и УФЭ относительное количество соединителей и коммутационных устройств уменьшается. Но в связи с общей тенденцией усложнения аппаратуры их выпуск быстро увеличивается: примерно, в 1,5—2 раза за каждые 5 лет. При этом к ним предъявляется ряд дополнительных требований и, в первую очередь, уменьшение габаритов, массы и повышение надежности. Поэтому, следует ожидать значительного прогресса в конструкциях и характеристиках коммутационных устройств и соединителей.
С точки зрения применения в ЭА коммутационные устройства и соединители можно разделить на три группы.
1) Устройства, которые не могут быть исключены из ЭА на интегральных микросхемах. Это, в первую очередь, приборные и автоматизации их производства.
2) Устройства коммутации, управление которыми осуществляет оператор (кнопки, тумблеры, переключатели и т. д. ).
Такие устройства также сохранят свою функцию в ЭА, так как аппаратура является человеко-машинной системой и обязательно ее взаимодействие с оператором.
3) Устройства коммутации цепей внутри аппаратуры (реле).
Как уже отмечалось, значительные габариты, масса, стоимость реле, в том числе и герконовых, низкая надежность, особенно при использовании обычных реле, позволяет считать, что в перспективе они будут в значительной мере заменены полупроводниковыми коммутационными устройствами.
Именно ко второй и третьей группе можно отнести коммутационные устройства. Из чего можно сделать вывод, что эти устройства ещё будут долго использоваться и работа над их улучшением будет продолжаться.
Библиографический список
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/kommutatsionnoe-oborudovanie/
Ю. В. Корицкого
Г. Я. Рыбин
Бондаренко И. Б., А. А. Поляков, Ю. П. Демаков, Р. К. Коммутационные
7) Internet http://www.promelec.ru
