Коммутационное устройство — прибор, предназначенный для включения или отключения тока в одной или нескольких электрических цепях. Коммутационное устройство может выполнять одну или обе операции.
Виды коммутационных устройств:
1. Механическое коммутационное устройство — коммутационное устройство, предназначенное для замыкания и размыкания одной или нескольких цепей с помощью размыкаемых контактов. Любое механическое коммутационное устройство можно характеризовать в зависимости от среды, в которой размыкаются и замыкаются его контакты, например воздушной, SFG, масляной.
2. Полупроводниковое коммутационное устройство — коммутационное устройство, созданное для включения и/или отключения тока в электрической цепи в результате воздействия на регулируемую проводимость полупроводника. Полупроводниковый коммутационный прибор рассчитан также на отключение тока.
3. Плавкий предохранитель — коммутационный аппарат, размыкающий цепь (посредством плавления одного или нескольких своих специально спроектированных и калиброванных элементов), в которую он включен, и отключает ток, когда он превышает заданное значение в течение достаточного времени.
4. Автоматический выключатель — контактный коммутационный аппарат, способный включать, проводить и отключать токи при нормальных условиях в цепи, а также включать, проводить в течение установленного нормированного времени и отключать токи при указанных ненормальных условиях в цепи, таких как короткое замыкание.
5. Контактор (контактный) — контактный коммутационный аппарат с единственным положением покоя, с управлением не вручную, способный включать, проводить и отключать токи при нормальных условиях цепи, включая перегрузку. Термин «с управлением не вручную» означает, что для управления прибором и его работы требуется одно или несколько внешних усилий. Контактор обычно предназначен для частой работы.
6. Электромагнитный контактор — контактор, в котором сила для замыкания контактов обеспечивается электромагнитом.
7. Запираемый контактор — контактор, в котором запирающее приспособление не позволяет подвижным элементам вернуться в положение покоя, когда прекращается воздействие на механизм. Запор защелки и его расцепитель могут быть механическим, электромагнитным, пневматическим и т.д. Благодаря запору, запираемый контактор фактически приобретает второе положение покоя и в соответствии с определением контактора, в строгом смысле слова, он не является контактором. Однако поскольку по области применения и конструкции запираемый контактор ближе к контакторам вообще, чем к любым другим коммутационным аппаратам, считают необходимым его соответствие, когда уместно, требованиям к контакторам.
8. Полупроводниковый контактор — аппарат, который выполняет функции контактора за счет использования полупроводникового коммутационного аппарата. Полупроводниковый контактор может также включать в себя контактные коммутационные аппараты.
9. Контрольное коммутационное устройство — автоматически управляемое коммутационное устройство, начинающее работать при определенных условиях, выраженных в количественном значении (давление, температура, скорость, уровень жидкости и т.д.).
10. Нажимная кнопка — аппарат управления, имеющий орган управления, предназначенный для оперирования усилием, создаваемым частью человеческого тела, обычно ладонью или пальцем руки, и имеющий устройство возврата накопленной энергии (пружину).
11. Аппарат защиты от короткого замыкания (АЗКЗ) — аппарат, предназначенный для защиты цепи или участка цепи от токов короткого замыкания посредством их отключения.
12. Разрядник для защиты от перенапряжений — устройство, предназначенное для защиты электрооборудования от высоких переходных перенапряжений и ограничения длительности, а часто и амплитуды последующего тока.
Информация с сайта: http://diplomka.net/blog/kommutacionnye_ustrojstva/2009-09-07-10
Процесс коммутации состоит из нескольких этапов, выполняемых в определенной последовательности на различных ступенях искания. На каждой ступени происходит электрическое соединение определенных входящих и исходящих линий коммутационных приборов. Для выполнения этой операции предварительно необходимо определить (найти): входящую линию, по которой поступил вызов, нужную исходящую линию и убедиться, свободна ли последняя. Все эти операции осуществляются управляющими устройствами АТС.
Управляющее устройство (УУ) управляет процессом установления соединения на коммутационном узле путем взаимодействия с приборами коммутационного поля, линейными и станционными комплектами.
УУ могут быть индивидуальными и общими (групповыми). В первом случае каждое УУ обслуживает один коммутационный прибор и занимается на время установления соединения и ведения переговоров между абонентами. Во втором случае каждое УУ обслуживает в определенной последовательности группу коммутационных приборов. Такие УУ занимаются только на время установления соединения.
В зависимости от способа использования сигналов, несущих адресную информацию, различают УУ с непосредственным и регистровым (косвенным) управлением. Непосредственное управление применяется на АТС с индивидуальными УУ. В таких устройствах импульсы набора номера, посылаемые абонентами, непосредственно используются для работы коммутационных приборов. Процесс коммутации осуществляется одновременно с набором номера вызываемого абонента. Если АТС имеет несколько ступеней искания, то УУ разных ступеней работают последовательно по мере набора цифр номера.
При косвенном управлении импульсы набора номера запоминаются регистром. Проанализировав полученные импульсы, регистр формирует и передает сигналы на УУ всех ступеней искания, которые обеспечивают срабатывание коммутационных приборов. В результате будет установлено соединение. После этого регистр освобождается и может быть использован для обслуживания других вызовов. Косвенное управление может применяться как в индивидуальных, так и групповых УУ.
При регистровом управлении процесс приема импульсов набора номера вызываемого абонента и процесс установления соединений на ступенях искания разделены во времени. Регистр и управляющие устройства обслуживают вызовы с момента их появления до установления соединения. Чем меньше это время, т.е. чем выше быстродействие элементов управляющих устройств, тем большее число коммутационных приборов может быть обслужено.
Наибольшим быстродействием обладают УУ, реализованные на электронных элементах. Электронные УУ способны обслуживать сразу группу коммутационных приборов или даже всю коммутационную систему АТС. В последнем случае УУ станции состоит из периферийных управляющих устройств ПУУ и электронной управляющей машины ЭУМ (Рис. 1.). ПУУ предназначены для приема импульсов набора номера, определения состояний абонентских и соединительных линий и т.п. Вся эта информация из ПУУ передается в ЭУМ для анализа и выработки команд. Команды возвращаются на ПУУ и используются для управления работой коммутационных приборов.
Рис. 1 Функциональная схема АТС с электронным управляющим устройством
Применение электронных УУ и электронно-управляющая машина (ЭУМ) не только многократно ускоряет процесс коммутации, но и значительно расширяет возможности станции, повышает эффективность использования станционных и линейных сооружений, делает сеть более гибкой и обеспечивает предоставление абонентам новых высококачественных услуг. Кроме того, ЭУМ позволяют автоматизировать учет переговоров, контроль за состоянием элементов станции, выявление неисправностей, сбор и обработку различных статистических данных и др. Электронные УУ используются в квазиэлектронных и электронных АТС.
Информация с сайта: http://studopedia.su/2_2486_upravlyayushchie-ustroystva-ats.html
Структура коммутационных полей подразделяется на:
1. Полнодоступные;
2. Неполнодоступные;
3. Ступенчатые.
1. Полнодоступные коммутационные поля классифицируются как:
1) Полнодоступное однозвенное коммутационное поле характеризуется тем, что каждый источник подключенный ко входу, может быть соединён с источником, подключённым к выходу. Условная схема данного коммутационного поля представляется в виде матрицы размерностью N x M и может быть изображена в виде представленной на рис. 2.1.
Рисунок. 2.1 Условная схема полнодоступной схемы.
Пересечение шин ki и kj матрицы NxM определяется как точка коммутации. Точкой коммутации (ТК) называется коммутационный элемент обеспечивающий подключение одного входа на один выход. Физический принцип реализации точки коммутации может быть любым:
• электрическим;
• индуктивным;
• оптическим и др.
Достоинством полнодоступного коммутационного поля (КП), является простота реализации.
Недостатком – малая ёмкость.
Практическая реализация характеризуется ёмкостью 50 номеров. В современных СК, в ряде важных приложений при использовании программных методов коммутации, ёмкость матрицы достигает свыше 2000 входов и выходов эквивалентных полнодоступной схеме. Однако ёмкости свыше 10000 … 100000 номеров даже компьютеры не способны обеспечить весь поток обслуживания вызовов. Поэтому на программном уровне требуется поиск решений на основе многозвенной коммутации.
2) Двухзвенная схема коммутационного поля (КП).
Двухзвенная схема характеризуется тем, что включает в себя два звена А и В.
Рис. 2.2 Двухзвенная схема
| где: n – число входов матрицы звена А; r – число матриц звена А; m – число промежуточных линий между звеньями Аи В; s – количество входов в матрицу звена В; k – число выходов из матрицы звена В; f – связанность. |
Под связанностью понимают число промежуточных линий, которые соединяют одну определённую матрицу звена А с одной определённой матрицей звена В.
При решении реальных задач должно выполняться следующее соотношение 
. Т.е. число выходов матрицы А не должно превышать М, а число входов звена В не должно превышать N.
Реально данные схемы используются в станциях малой ёмкости, где число входов и выходов составляет 100 … 500 и варьируется от 4 до 8 в каждой матрице.
Для больших ёмкостей (4000 … 300000 входов и выходов) используются матрицы на 512 входов, что снижает экономичность однозвенных схем по отношению к многозвеньевой, т.к. небольшое число входов в коммутационной двухзвеньевой схеме не позволяет организовать большое количество выходов.
3) Многозвеньевая схема представляет собой совокупность взаимосвязанных коммутационных блоков, где каждый блок представляет собой двухзвеньевую схему.
Примером многозвеньевой схемы может служить четырёхзвенная коммутационная схема 512х512. Она представляет собой 8 коммутационных матриц, где N=64 и М=64.
Рис. 2.3 Много звёздная схема.
С целью повышения эффективности данных многозвенных схем вводится концентрация. Суть концентрации в многозвенных схемах заключается в том, что число входов относительно выходов выполняется в соотношении 2:1. Концентрация выполняется конструктивно путём параллельного подключения матриц.
Недостатком многозвенных схем является проявление явления, называемое блокировкой. Под блокировкой понимается невозможность установления соединения от заданного входа к свободному выходу из-за отсутствия свободных промежуточных линий.
Для примера рассмотрим принцип блокировки свободного выхода можно продемонстрировать на следующей схеме (2.4)
Рис. 2.4 Принцип блокировки свободного выхода.
В виду занятия 2-м и 3-м входом промежуточной линии попытка установить соединение между 1 и 4 получает отказ. Тем самым параметры двухзвенных схем рассчитываются при заданных потерях. Количество данных потерь может быть уменьшено за счёт увеличения связанности. Для этого количество промежуточных линий увеличивают.
В цифровых станциях промежуточные линии представляют собой ИКМ-тракты содержащие 30 каналов, т.е. связанность равна 30, что значительно уменьшает вероятность блокировки. В многозвенных схемах применяется обусловленный способ искания, что подразумевает поиск свободного путив целом.
Процесс такого искания следующий:
· между двумя точками определяются доступные и свободные пути;
· выбирается единственный путь;
· определяются номера свободных линий на каждом звене;
· формируется результат искания.
Сам процесс искания свободной линии называют пробой.Устройство, осуществляющее данный процесс, называется пробным устройством. Однако в связи с блокировкой возникают проблемы связанные с доступностью и смешиванием нагрузки.
Под доступностью понимается число путей, каждый из которых может состоять из нескольких линий, ведущих от одного входа к искомым входам.
Существуют следующие варианты поиска:
· Свободное искание, когда имеется любой выход КП с которым необходимо произвести коммутацию.
· Групповое искание, когда ведётся поиск любого выхода но в определённой группе (после набора номера определяется вызываемая станция и направление к ней через соответствующие выходы).
· Вынужденным исканием, когда производится поиск промежуточной линии к одному из выходов.
· Смешивание, обеспечивающее большую доступность от внутренних линий к межстанционным направлениям.
