Способ бездребезгового управления коммутационными приборами и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК H01H47/22 H01H51/28 H01H3/00 

Изобретение относится к бездребезговому управлению коммутационными приборами, содержащими магнитоуправляемые герметизированные контакты, (рконы или гезаконы) и управляющую обмотку, и описывает способ управления, а также устрой ство для осуществления этого способа. Герметизированные магнитоуправляемые контакты, в частности запоминающие герконЫр получивщие наименование гезако.нЫ, нашли широкое применение в квазиэлектронных автоматических телефонных станциях (КЭ АТС). На один номер КЭ АТС в среднем требуется около 40 гезаконов. Известен способ управлени гезаконами (герконами) в реле и матричных соединителях (МС), характеризующийся тем, что формируют сигнал управления и подают его в соответствующие управляющие обмотки гезакона (геркона), выбранные блоком распределения 1 . Однако дребезг контакт-деталей при замыкайии уменьшает технический ресурс и надежность контакта любого типа. Во время щзебезга происходит большое количество кратковременных замыканий и раз-, мыканий контакт-деталей, особенно в цепях с электрической нагрузкой, что приводит к образованию электрической дуги, в результате чего контакты быстро выходят из строя. Для замыкания и создания требуемого контакта давления, обеспечивающего необходимую электрическую проводимость в зоне контактирования, контакт-детали разомкнутых гезаконо в намагничивают обычно до магнитной индукции насыщения их материала. В этом случае движение контакт-деталей происходит под действием максимально возможной силы магнитного взаимодействия, значительно возрастающей по мере уменьшения величины ме№контактного зазора. Поэтому контакт-детали в процессе движения приобретаот к моменту их первого соприкосновения значительную скорость и кинетическую энергию, что является основной причиной поспбдующ го дребезга контакт-деталей reis акотгов. Намагничивание кЬйтакт- еталей гезаKDHOB в реле и матричных соединителях ( и в других подобных системах) происхо дит под воздействием мощного импульсного магнитного поля, возникающего при прохождении тока по управляющим обмоткам. Методы уменьшения (подавления) дребезга контактов основаны на том, что в момент соприкосновения сближающихся контакт-дет алей скорость их должна быть близка к нулю. В известном способе форМИР5ТОТ разнополярный сигнал управления и подают его в управляющую обмотку гезакона. При этом производится намагничивание импульсом контас-т-деталей, которые под действием магнитного поля, вызванного этим импульсом, начинаю;Т сближаться. Но импульс обратной полярн.ости тормозит сближающиеся контактдетали, которые уменьшают скорость свое го движения. Затем на магнитную систем контакт-деталей воздействует импульс большей амплитуды, в результате чего происходит заК ыкание сближающихся контакт-деталей и их намагничивание до маг нитной индукций насыщения. Таким образом, замыкание контакт-деталей фоисходит при малой скорости их сближения, а намагничивание их до магнитной индукции насыщения способствует тому, что кон-такт-детали после первого замыкания / ., (соударения) остаются практически в зам кнутом состоянии, при этом значительно умейьщается время дребезга по сравнению с обычным управлением гезаконов. Одн19ко извёстнь й способ невозможно использовать для управления коммутацион ным полем квазиэлектронных АТС, в цепях управления матричных соединителей которогчз применены коммутационные элементы типа тиристоров, так как в этом случае импульс б .не сможет пройти через тиристоры в управляющие обмотки ге з/аконов; невозможно использовать для управления коммутационным полем КЭ АТС в горизонталях или вертикалях матричных соединителей которого включены развязывающие диоды. В этом случае импульс б такзке не может бьгтьпйдШ в управляющие обмотки гезаконов. Кроме того, наблюдается значительный уровень помех, наводимых в соседних цепях в моменты йачала и конца управления. Известно также устройство управления, содержацее формирующий блок и бпо распределения, в котором формирующий ёлок содержит накопительный конденсатор, в цепь заряда которого от источника постоянного напряжения включены последовательно соединенньге дроссель и диод, а в цепь разряда включены последовательно соединенные управляемый коммутационный элемент и первичная обмотка выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через блок распределения соединена с нагрузкой И . Однако форма импульсов, вырабатыв&емых таким устройством, не обеспечивает уменьшения уровня помех, наводимых сипналом управления в соседних цепях. Цель изобретения - расширение облйсти применения способа управления и уменьшение уровня помех, наводимых сигналом управления в соседних цепях. Цель достигается тем, что в способе управления коммутационными приборами на гезаконах, осуществляемом путем формирования импульса тока управления и подачи его в управляющую обмотку, сигнал управления формирукуг в виде однополярного импульса, тока с растянутым передним фронтом, имеющим плоскую часть, длительность которой соответствует от начала движения контакт-деталей г ркона (при замыкании) до их касания. Амплитуда плоской части формируемого импульса соответствует величине магнитной индукции, необходимой для начала движения контакт-деталей. Максимальную же ампли, туду формируемого импульса выбирают в сОответств1ш с величиной индукции насыщения контакт-деталей. Переднему фронту формируемого иМпульса перед плоской частью придают форму переднего фронта колок олообразного импульса. В устройство, реализующее предлагаемый способ, состоящее из формирующего блока и блока распределения, в котором формирующий блок содержит первый накопительный конденсатор, в цепь заряда которого от источника постоянного напряжения последовательно включень; первый дроссель и первый диод, а в цепь разряда включены последовательно соедине ные первый управляемый коммутационный элемент и перщчная обмотка выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через блок распределения соединена с нагрузкой, введень второй накопвггельный конденсатор,подключенный к источнику постоянного напряжения через упомянутый дроссель и второй диод. Цепь разряда второго накопительного конден.5. . 739669 сатора содержит последовательно соединенные второй управляемый KOMMjnraiiHонный элемент и первичную обмотку второго выходного трансформатора. Вторнч- р ные же обмотки обоих трансформаторов 5 объединены через развязывающие эпемен- де Ты. Входы управляемых коммутационных элементов связаны через элемент задержки. В цепь разряда обоих накопиггельных to конденсаторов последовательно с первичной обмоткой каждого выходного трансформатора включен формирующий дроссель с ферромагнитным сердечником. На ijwr. 1 изображен формируемый им- (5 тупьс тока, подаваемый в обмотку упра&ления коммутационного прибора; на фиг. 2 приведена упрощенная схема устройства, в которой блок формирования раск( на уровне {финциниальной схемы; на фиг, 3 20 приведены временные диаграммы, показывающие формирование управляющего импульса тсжа, изображенного, на фиг, 1, Предлагаемый способ безщ)ебезгового управления коммутационными приборами 25 состоит в том, что сначала формируют однополярный сигнал управления а затем через блок распределения подают его в со.ответствующие обмотки управления для срабатывания коммутационных приборов (гер- зо коновых и гезаконош 1Х реле, герконовых и гезаконовых матричных соединителей и т.п,). При 8ТОМ передний фронт импульса формируют растянутым с плоской частью, длительность которой соответствует време. ни от начала движения контакт-деталей гезакона до изс касания. Амплитуду плоской части импульса выбирают соответст- вующей величине магнитной индукции, необходимой для начала движения контактдеталей. Максимальную амплитуду импульса выбирают в соответствии с величиной индукции насыщения контакт- -детаглей , Максимальную амплитуду формиру- 45 емого импульса и длительность импульса Лц, выбирают из условия перемагничивания контакт-деталей гезакона до насы-при щения и определяют по следующим вырвжвнйям:х о, «:-« о.5р-); «-гi(°., 2jjh Bs , причем j -удель, где X ная электропроводность контакт-детали,м Ом-мм ге та на на ви де ти вр др пе ду в на йи ко э где 55 где b - толщина контакт-детали,. м; Во, - мапгатная индукция насыще, чия. Т; , . --VnpH4eMt.o-.43t проницаемость формы контактли;Р А причемW - числи витков обмотки управления; Куц - коэффициент непроницаемости магнитного поля обмотки управления, BO -средняя длина магнитной силовой линии .1 обмотки управления, м, Н коэрцитивная сипа материала контакт-детали, А/м. а 4мг. 1 видно, что ток в обмотке кона нарастает от О до Зр до моменремени t , который соответствует лу движения контакт-деталей гезакоВ это время магнитная сила воздейстна них равна упругой силе контшстлей. Затем контактирующие поверхносонтакт-деталей сближаются в течение ени tp и в момент I касаются друг а. Длительность tp плоской части днего фронта импульса и ее амплитур ет1ределяю(Т, исходя из условия, что мент t скорость их движения равуЛю (или имеет мшшмальное значе. Таким образом, длительность плосtчасти tp импульса и ее амплитуда составляют соответственно: . VJ U ИП) W ро(-) го а - магнитная индукция разомкнутых KpirraKT-деталей, Т; - величина перекрытия контакт. деталей, м; Кр - коэффициент рассеяния магнит- ного потока в межконтактном зазоре;. . Огс-соъМJVР г м с( C-AF/cfo К-С1;) tlCEd h о ъг() межконтактные промежутки, о соответственно исходный и достигаемый притоке Зр,м; приведенная масса контактдетали, кг; 773 Е - модуль упругости 1-го рода контакт-детали Н/м ; : 61 - диаметр вывода контактдетали, Mi В момент времени 1 , когда,контакт--детали гезакона соприкоснулись, начинается дальнейшее увеличение тока до значения 3 г , при котором материал контакт-деталей намагничивается до йасыщения. Так как с момента 1/2 нитная сила начинает все более преобладать над упругой силой материала контакт-деталей, то они после первого соприкосновения остаются практически в замкнутом состоянии т.е. обеспечивается минимальное значение дребезга или полное его отсутствие. Импульс (см. фиг. 1) управления имеет довольно сложную форму. Однако реализуют его сравнительно простыми средствами Для этого достаточно наложить друг на друга два симметричных импульса колоколообразной формы, взятых со .сдвигом по фазе (см. фиг. 3). При этом амплитуду импульса выбирают равной рассчитанной величине Dp. Амплитуда второго импульса принимается равной величине Эп . Длительность переднего фронта первого колоколообразного импульса равна ф рассчитанного импулыЬа (по фиг 1). Время задержки второго колоколообразного импульса относительно первого выбирается приблизительно равным рассчитанной величине. При этом оказывается, что переднему фронту 1ф импульса управления по фиг, 1 нридана,форма колоколообразного импульса. Это обеспечиваем существенное сйижение уроьня помех, накодимых этим импульсом в соседних цепях. Устройство, реализующее способ, содержит (см. фиг. 2) формирующий блок 1 и блок 2 распределения, посредством кото рого происходит распределение импульсов тока в соответствующие управляющие обмотки коммутационных приборов 3. формирующий блок 1 выполнен следующим образом. В цепь заряда первого нэвопительного конденсатора 4 от источника постоянного напряжения Е последовательно включены дроссель 5 и первый диод 6 а в цепь разряда - поспёдовйтельно соеди ненные первичная обмотка первого выходного трансформатора 7, вторичная обмотк которого через диод 8 соединена с блоком 2 распределения, первый формирующий дроссель 9 с ферромагнитным сердечнико и первый управляемый коммутационнь7й элемент 10. В цепь разряда второго накопительногоконденсатора 11 повледова8. ельно с дросселем 5 включен второй диод 12, а в цепь разряда этого конденсатора 11 включены последовательно соединенные второй формирующий дроссель 13с ферн. ромагнитным сердечником, первичная обмотка второго выходного трансформатора 14, вторичная обмотка которого через диод 15 соединена с блоком 2 распределения параллельно цепи вторичной обмотки выходного трансформатора 7, и второй управляемый коммутационный элемент 16. Между входами управляемых коммутационных элементов 10 и 16 включен элемент 17задержки, запускаемый сигналом, поступающим на его вход 18. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии оба накопительных конденсатора 4 и 11 заряжены до напряжения, например равного напряжению источника питания Е. В принципе напряжение на накопительных конденсаторах М(жет превышать напряжение источника питания. В момент времени to когда необходимо осуществить подачу импульса тока в управляющие обмотки коммутационных приборов 3, подачей сигнала на вход 18 элемента 17 задержки производят. его запуск. Элемент срабатывает н включдат управляемый коммутационный элемент-тиристор 16. Накопительный конйенсатор И разряжается через последовательно включенные формирующий дроссель 13, первичную обмотку выходного трансформатора 14 и вкшоченный тиристор 16. Go вторичной обмотки выходного трансформатора 14 через диод 15 на вход блока 2 распределения (см. фиг. 2) поступает импульс тока колокопообразной формы (см. фиг. 3 а). Импульс тока имеет колоколо образную форму благодаря наличию в цепи разряда накопительного конденсатора 4 и формирующего дросселя 13 с ферромагнитным сердечником. Вклвэ ение тиристора 16 можно производить также одновременно с запуском элемента 17 задержки с помощыо сигнала, поступающего на вход 18элемента 17, или же дополнительным сигналом. В момент времени i (см. фиг. 36) элемент 17 задержки выдает сигнал на включение тиристора 10. Тиристор 10 включается и накопительный конденсатор 4 разряжается через последовательно включенные формирующий дроссель 9, первичную обмотку выходного трансформатора 7 и включённый тиристор 10. .Со вторичной обмотки выходного Трансформатора 7 через диод 8 на вход блока 2 распределения поступает второй импупьс тока колоколообразной формы (см. фиг, 36). Как видно из фиг. 3 а и б, на вход блока 2 распределения, а следовательно в управляющие обмотки коммутационных приборов 3 подаются два импульса тока, сдвинутые друготносительно дру га на время задержки i Р том форма результирующего импульса тока в управляющих обмотках будет такой, как на фиг. 3 в. Длительность растянутой части Р переднего фронта импульса (см. фиг. За) может регулироваться путем изменения времени i (см. фиг. 36), что осуществляется элементом 17 задержки. Таким образом, предлагаемый способ управления работой коммутационных приборов по сравнению с известным расширяет область применения, за счет того что он пригоден для управления коммута цио ным полем КЗ АТС, в горизонталях и вер тикалях матричных соединителей которого включены развязывающие диодьг; пригоден для управления коммутационным полем квазиэлектронных АТС, в цепях управлени матричных соединителей которого применены коммутационные элементы- ти ристоры, при этом обеспечивается малый уровень помех, наводимых в соседних цепях в процессе управления коммутационным нолем квазиэлектронных АТС. Это объясняется тем, что переднему фронту импульса тока перед плоской частью придают форму переднего фронта колоколообразного импульса. Выполнение предлагаемого устройства, реализующего описанный способ не вызывает каких-либо технических трудностей Схема его проста и надёжна в работе. , ...; , формула изобретения 1, Способ без/ребезгового управления коммутационными приборами, содержш1йми герконы и упрайляющую обмотку, осуществляемый путем формирования сигнала упра ления и подача его в упомянутую обмотку отличают ийся тем, чгго, с целью расширения области применения способа, сигнал управления формируют в виде однополярного импульса тока с растянутым передним фронтом, имеющим плоскую част /длительность которой соответхзтвует време ни от начала движения контак т-деталёй геркона до их касания, а амплитуда - величине магнитной индукции, необходимой для начала движения контакт-деталей, при чем максимальную амплитуду импульса 7 6910 выбирают в соответствии с величиной индукции насыщения контакт-деталей. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения уровня помех, наводимых в соседних цепях, переднему фронту указанного импульса управления перед плоской частью придают форму переднего фронта колоколооб- разного импульса. 3.Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее последовательно соединенные.блок распределения и формирующий блок, вклк)чающий в себя накопительный конденсатор, в цепь заряда которого от источника постоянного напряжения включены последовательно соединенные дроссель и диод, а в цепь разряда - последовательно соединенные управляемый коммутационный элемент и первичная обмотка выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через блок распределения соединена с нагрузкой, отличаю щ е е с я тем, что в устройство введены другой накопительный конденсатор, другой диод, другой управляемый коммутационный элемент, другой выходной трансформатор, развязывающие элементы и элемент задержки, указанный другой накопительный конденсатор подключен кклемме для подсоединения источника постоянного напряжения через указанный дроссель и указанный другой диод, причем цепь разряда другого наксяительного конденсатора выполнена в виде последовательно соединенных указанного другого управляемого коммутационного элемента и первичной обмотки указанного другого выходного трансформатора, вторичные обмотки обоих тра№сформаторов с ъединены через указанные развязывающие элементы, а входы обоих управляемых коммутационных элементов связаны через указанный элемент задержки. 4.Устройство по п. 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что в него введеньг два формирующих дросселя с ферромагнитным сердечником, каждый из которых включен в цепь разряда одного из накопительных конденсаторов последовательно с первичной обмоткой соответствующего выходного трансформатора.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Авторское свидетельство СССР № 385404, Н 04 М -9/06, 1971. 2. Лутов М. Ф. Квазиэлектронные ТС. Сборник Техника связи за рубежом, М., Связь , 1968, с. 102-1ОЗ, ис. 9,8 и 9.9.

Зп .

f)

Фиг.з