Под коммутацией понимается любой вид переключения электрических цепей (замыкание, размыкание, переключение с одной цепи на другую). Для реализации процесса коммутации применяются коммутационные приборы. Коммутационным прибором называется устройство, обеспечивающее замыкание, размыкание и переключение электрических цепей, подключенных к его входам и выходам, при поступлении управляющего сигнала [23]. Замыкание или размыкание электрической цепи в коммутационном приборе осуществляется коммутационным элементом, который в простейшем случае представляет собой один контакт на замыкание.
К коммутационному прибору могут подключаться линии с различной проводностью, которая определяется количеством одновременно коммутируемых проводов. Для коммутации линий с различной проводностью (двух-, трехпроводные и т. д) требуется несколько коммутационных элементов, которые объединяются в коммутационную группу, элементы которой переключаются одновременно под воздействием управляющего сигнала. В коммутационном приборе в зависимости от числа подключаемых линий может быть установлено различное число коммутационных групп. Совокупность коммутационных групп, обеспечивающих коммутацию входов и выходов, называется коммутационным полем прибора. Местоположение коммутационной группы в коммутационном поле прибора называется точкой коммутации.
Цикл работы коммутационного прибора (рисунок 4.2) состоит из трех фаз:
1) фаза срабатывания (замыкания), длительность которой определяется временем переключения прибора из нерабочего состояния в рабочее и зависит от конструктивных особенностей и схемы включения управляющих цепей;
2) фаза удержания (активное состояние), длительность которой зависит от функций прибора;
3) фаза выключения (отпускания), длительность которой определяется скоростью возврата прибора в нерабочее состояние и зависит от конструкции прибора и схемы включения управляющих цепей.
Рисунок 4.2 – Цикл работы коммутационного прибора
Коммутационные приборы могут быть классифицированы по следующим признакам:
1) по назначению:
· коммутация цепей управления (реле);
· коммутация трактов в поле (искатели, соединители различных типов);
2) по способу удержания точки коммутации в рабочем состоянии:
· механическое удержание;
· электрическое (магнитный поток создается током, протекающим по обмоткам прибора);
· магнитное (магнитный поток для удержания создается либо постоянным магнитом, либо за счет остаточной индукции сердечника или контактных пружин).
Коммутационные приборы характеризуются структурными, электрическими и временными параметрами.
К структурным параметрам относятся:
· число входов n;
· число выходов m;
· доступность D;
· число одновременно коммутируемых линий (проводность) р.
Производными от этих параметров являются общее число точек коммутации и коммутационных элементов, максимальное число одновременных соединений.
К электрическим параметрам относятся:
· коммутационный коэффициент К- отношение сопротивления коммутационного элемента в закрытом (разомкнутом) состоянии Rз к сопротивлению в открытом (замкнутом) состоянии Rз;
· вносимое затухание в тракт;
· уровень шумов;
· величина тока, необходимая для переключения коммутационных элементов;
· потребляемая мощность.
К временным параметрам относятся:
· время срабатывания (tср)– интервал времени между подключением питания к управляющим входам и переключением всех коммутационных элементов в рабочее состояние;
· время отпускания (tотп) – интервал времени между подачей команды на отключение и возвратом всех коммутационных элементов в нерабочее состояние.
Коммутационные приборы по структурным параметрам делятся на четыре типа:
1) Коммутационные приборы типа реле (1×1), которые имеют один вход и один выход (условные изображения показаны на рисунке 4.3).
Рисунок 4.3 – Коммутационный прибор типа реле (1×1)
Коммутационный прибор данного типа может находиться в одном из двух состояний: разомкнутом или замкнутом. Переход из одного состояния в другое осуществляется под воздействием управляющего сигнала, который поступает на управляющий вход R из устройства управления.
2) Коммутационные приборы типа искателей (1×m), которые имеют один вход и m выходов (условные изображения показаны на рисунок 4.4).
Рисунок 4.4 – Коммутационный прибор типа искателя (1×m)
В приборе можно установить соединение входа с любым выходов, следовательно, доступность прибора D=m. Одновременно в приборе может быть установлено только одно соединение.
3) Коммутационные приборы типа соединителей (n×m), которые имеют n входов и m выходов (условные изображения показаны на рисунок 4.5).
Рисунок 4.5 – Коммутационный прибор типа соединителя (n×m)
Каждому из n входов доступен любой из m выходов, следовательно, доступность прибора D=m. В приборе одновременно может быть установлено n соединений, если n£ m или m соединений, если n> m.
4) Коммутационные приборы типа многократных соединителей n(1×m), которые имеют n входов и n×m выходов (условные изображения показаны на рисунок 4.6).
Каждому из n входов доступны только m определенных выходов, следовательно, доступность прибора D=m из общего числа выходов n×m.
Рисунок 4.6 – Коммутационный прибор типа многократного соединителя n(1×m)
4.3 Коммутационные поля
