Способ бездребезгового управления коммутационными приборами и устройство для его осуществления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()739669 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) 3H«J1«0 09,01.78 (21) 2568224/24«07 (5 I ) М. Кл.

Н 01 Н 47/22

Н 01 Н 5l/28

Н Ol Н 3/00

Гесудерстеенный комитет

СССР де делам изобретений и открытий с присоединением заявки №вЂ” (23)ПриоритетОпубликовано05.06.80. Бк>ллетень №21 (53) УДК 62l.318. ,56 2-5 (088.8) Дата опубликования описания 09 06 80

А. М. Васильев, Э. B. Гальперин, В. А. Драчев, В. С. Маркин, A. П, Мойсееня и А. Л. Пошерстник (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ БЕЗЙРЕБЕЗГСВОГО УПРАВЛЕНИЯ КОММУТАЦИОННЫМИ

ПРИБОРАМИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к бездребезговому управлению коммутационными приборами, содержащими магнитоуправляемые герметизированные контакты, (герконы или гезаконы) и управпяющую обмотку, и описывает способ управления, а также устрой- ство дпя осуществления этого способа.

Герметизированные магнитоуправляемые контакты, в частности запоминающие герконы, получившие наименование гезаконы, нашли широкое приь1анение в квазиэлект10 . ронных автоматических телефонных станциях (КЭ АТС). На один номер КЭ АТС в среднем требуется около 40 гезаконов.

Известен способ управления гезакона15 ми (герконами) в репе и матричных соединитепях (МС), характеризующийся тем, что формируют сигнал управления и пода« ют его в соответствующие управпяющие обмотки гезакона (геркона), выбранные блоком распределения (1)

Однако дребезг контакт-деталей при замыка1тии уменьшает технический ресурс и надежность контакта любого типа. Но

2 время дребезга происходит бопьшое количество кратковременных замыканий и ра, 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 гезаконов намагничивают обычно до магнитной индукции насыщения их материала. В атом случае движение контакт-деталей происходит под действием

M 8Kc HM Bll bHo возможной cHJlbl магнитного взаимодействия, значительно возрастающей по мере уменьшения величины межконтактного зазора. Поатому контакт-детапи в процессе движения приобретяот к моменту их первого соприкосновения значитепьнуто скорость и кинетическую анергию, что является основной причиной по69 распределения, в котором формирующий блок содержит накопительный конденсатор, в цепь заряда которого от источника постоянного напряжения включены последовательно соединенные дроссель и диод, а в цепь разряда включены последовательносоединенные управляемый коммутационный элемент и первичная обмотка выходного трансформатора, вторичная обмотка котс рого через блок распределения соединена с нагрузкой f2)

Однако форма импульсов, вырабатываемых таким устройством, не обеспечивает. уменьшения уровня помех, наводимых сигналом управления в соседних цепях.

Бель изобретения — расширение области 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 формируют в виде однополярного импульса тока с растянутым передним фронтом, имеющим плоскую часть, длительность которой соответствует времени от начала движения контакг-деталей геркона (при замыкании) до их касания. Амплитуда плоской части формируемого импульса сОответствует величине магнитной индукции, необходимой для начала движения контакт-деталей. М аксимальную же амплитуду формируемого импульса выбирают в соответствии с величиной индукции насыщения контакт-деталей. Переднему фронту формируемого импульса перед плоской частью придают форму переднего фронта ко- локолообразного импул ьса.

Методы уменьшения (подавления) дребезга контактов основаны на том, что в момент соприкосновения сближающихся контакт-деталей скорость их должна быть близка к нулю. В известном способе фор-, мируют разнополярный сигнал управления и подают его в управляющую обмотку гезакона. При этом производится намагничивание импульсом контакт деталей, которые под действием магнитного поля, вызванного этим импульсом, начинают сближаться. Но импульс обратной полярности тормозит сближающиеся контакт детали, которые уменьшают скорость свое го движения. Затем на магнитную систему контакт-деталей воздействует импульс . большей амплитуды, s результате чего происходит замыкание сближающихся контакт-деталей и их намагничивание до магнитной индукции насыщения. Таким образом, замыкание контакт-деталей происхо-30 дит 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 заЬкнутом состоянии; при этом значительно уменьшается время дребезга по сравнению с обычным управлением гезаконов.

Однако известный способ невозмох но испольэовать для управления коммутационным полем квазиэлектронных АТС, в цепях управления матричных соединителей которого применены коммутационные элементы типа тиристоров, так как в этом случае импульс б" .не сможет пройти через тиристоры в управляющие обмотки гезаконов; невозможно испольэовать для уп- . равления коммутационным полем КЭ АТС, в горизонталях или вертикалях матричных соединителей которого включены развязывающие диоды. В этом случае импульс

r r

1 б также не может быть подай"в "управ- ляющие обмотки гезаконов. Кроме того, наблюдает и значительный уровень помех, наводимых в соседних цепях в моменты

55 начала и конца управления.

Известно также устройство управления. содержацее формирующий блок и 6 ток

3 7396 следую1цего дребезга контакт-деталей ге законов, Намагничивание контакт-д еталей гезаконов в реле и мачричных соединителях (и в других подобных системах) происходит под воздействием мощного импульсно5

ro магнитного поля, возникающего при прохождении тока по управляющим обмоткам.

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 включены первый дроссель и первый диод, а в цепь разряда включены последовательно соединенные первый управляемый коммутационный элемент и первичная обмотка выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через блок распределения соединена с нагрузкой, введены второй накопигельный конденсатор, подключенный к источнику постоянного напряжения через упомянутый дроссель и второй диод. Бень разряда второю накопительного конден5 73966 9 6 сатора содержит последовательно соеди- -, и — толщина контакт-детали, м; ненные второй управляемый коммутаци- Ве - магнитная индукция насыщеонный элемент и пеРвичнУю обмоткУ вт<м „,.я Т. чия1 t рого выходного трансформатора. Вторич- р,; и„„, 4, ц> „/,„

pz(rrr=qj у о ные же обмотки обоих трансформаторов проницаемость формы контактобмдинены через развязываюшие элемен- детали; тьь Входы управляемых коммутационных -,,у// элементов связаны через элемент задерж . g = + р но .с ки. 4 г ah 6

В цепь разряда обоих накопительных причемЖ вЂ” число витков обконденсаторов последовательно с первич- мотки управления, К1 - коной обмоткой каждого выходного транс- эффициент непроницаемости форматора включен формирующий дроссель магнитного поля обмотки упс ферромагнитным сердечником. равления, о -средняя дли

На фиг. 1 изображен формируемый им- 15 на магйитной силовой линии пульс тока, подаваемый в обмотку управ-; обмотки управления, м; Hленин коммутационного прибора, на фиг. 2 коэрцитивная сила материала приведена упрощенная схема устройства, в контакт-детали, А/м.. которой блок формирования раскрыт иа, Ha фиг. 1 видно, что ток в обмотке уровне принципиальной схемы; на фиг. 3 ур гезакона нарастает от О до Зр до моменприведены временные диаграммы, показы- та времени t < который соответствует вающие формирование управляющего им- началу движения контакт деталей гезакопульса тока, изображенного на фиг. 1. на. В это время магнитная сила воздейстПредлагаемый способ бездребезгового . вия на них равна упругой силе контактуправления коммутационными приборами gs деталей. Затем контактирующие поверхноссостоит в том, что сначала формируют од- ти контакт-деталей сближаются и течение нополярный сигнал управления, а затем времени tp и в, момент t касаются друг через блок распределения подают его в со- друга. Длительность t > плоской части ответствующие обмотки управления для сра переднего фронта импульса и ее амплитубатывания коммутапионных приборов (гер- щ ду «Jp определяют, исходя из условия, что коновых и гезаконовых реле, герконовых и в момент 4 < .скорость их движения равгезаконовых матричных соединителей и на нулю (или имеет минимальное значет.п.). При этом передний фронт импульса йие). Таким образом, длительность плосформируют растянутым с плоской частью, кой части В„импульса и ее амплитуда длительность которой соответствует време-З > р составляют соответственно: ни от начала движения контакт-деталей гезакона до их касания. Амплитуду плос- 3 н о бт B h

В +„-K кой части импульса выбирают соответст; г-о вующей величине магнитной индукции, не- где  — магнитная индукция разомкнуобходимой для начала движения контакт- щ тых контакт-деталей, Т; деталей. Максимальную амплитуду им-, Π— величина перекрытии контактпульса выбирают в соответствии с вели- . .. деталей, м; чиной индукции насыщения контакт -дета- Кр — коэффициент рассеяния магнитлей. ного потока в межконтактном

Максимальную амплитуду Э „формиру- -зазоре; емого импульса и длительность импульса Огс.со 4 — + „, выбираот из условия перемагничиваф. нйя контакт-деталей гезакона до насы- причем щения и определяют по спедуклцим выра- . с- аР/d î . c(d -бДсУ, жениям:

3И 2 o(05P+ — л)i с (б -d „)

И 2р р / Q p-g i б За(Ю 0,5&) где Оо, сг< — межконтактные промежутки, где = 2/iI Ьв, причем q -удель

Й соответственно исходный и ная электропроводность кон- достигаемый притоке Эр,м; такт-детали, м - приведенная масса контактA

Ом мм детали, кг;

7 73966 E - модуль упругости 1 го ро да контакт-детали Нlм; L

Д - диаметр вывода контактдетжи, м;

В момент времени t, когда,кон5 такт. детали гезакона соприкоснулись, начинается дальнейшее увеличение тока до значения Э д, при котором материап контакт-деталей намагничивается до насы- щения. Так как с момента } магнитная lp сила начинает все более преобпадать над упругой силой материапа контакт-детапей, то они после первого соприкосновения ос таются практически в замкнутом состоянии, т.е. обеспечивается минимальное значение д дребезга или полное его отсутствие.

Импупьс (см. фиг. 1) управления имеет довольно сложную форму. Однако реализуют его сравнительно простыми средствами, Для этого достаточно наложить друг íà gp друга два симметричных импупьса колоколообразной формы, взятых со .сдвигом по фазе (см. фиг. 3). При этом амплитуду импульса выбирают равной рассчитанной величине Jp. Амплитуда второго им- 25 пупьса принимается равной величине З

Длитепьность переднего фронта первого колоколообразного импульса равна ".cp рассчитанного импульса (по фиг, 1). Время задержки второго колокопообразного 30 импульса относительно первого выбирается приблизительно равным рассчитанной величине. При этом оказывается, что переднему фронту t / импульса управления по фиг. 1 придана, форма колоколообразного з5 импульса. Это обеспечивает- существенное сйижение уровня помех, накодимых этим импульсом в соседних цепях.

Устройство, реализующее способ, содержит (см. фиг. 2) формирующий блок 1. 40 и бпок 2 распредедения, посредством которого происходит распределение импульсов тока в соответствующие управпяющие обмотки коммутационных приборов 3.

Формирующий блок 1 выполнен следующим образом. В цепь заряда первого накопительного конденсатора 4 от источника постоянного напряжения Е поспедовательно включены дроссель 5 и первый диод 6, а в цепь разряда - последовательно соеди-5О ненные первичная обмотка первого выходного трансформатора 7, вторичная обмотка которого через диод 8 соединена с блоком

2 распределения, первый формирующий дроссепь 9 с ферромагнитным сердечником55 и первый управляемый коммутационный эпемент 10. В цепь разряда второго накопительного конденсатора 1 1 повледов

9 8 тельно с дросселем 5 вкпючен второй диод

12, а в цепь разряда этого конденсатора

1 1 включены последовательно соединенные второй формирующий дроссель 13 с ферромагнитным сердечником, первичная обмотка второго выходного трансформатора

14, вторичная обмотка которого через диод 15 соединена с блоком 2 распредепения параллельно цепи вторичной обмотки выходного трансформатора 7, и второй управляемый коммутационный элемент 16.

М ежду входами унравляемых коммутационных элементов 10 и 16 включен элемент

17 задержки, запускаемый сигнапом, поступающим на его вход 18.

Устройство работает спедукшим образом.

В исходном состоянии оба накопительных конденсатора 4 и 11 заряжены до напряжения, например равного напряжению источника питания E. В принципе напряжение на накопительных конденсаторах может превышать напряжение источника питания, В момент времени t,,когда необходимо осуществить подачу импульса тока в управпяющие обмотки коммутационных приборов 3, подачей сигнала на вход 18 элемента 17 задержки производят его запуск. Элемент срабатывает и включает управляемый коммутационный эпемент-тиристор 16. Накопитепьный конденсатор 11 разряжается через последовательно вкпюченные формирующий дроссепь 13, первич-. ную обмотку выходного трансформатора

14 и включенный тиристор 16. Со вторичной обмотки выходного трансформатора 14 через диод 15 на вход бпока 2 распредепения (см. фиг. 2) поступает импупьс тока колоколообразной формы (см. фиг. 3 а). Импульс тока имеет колоколо сбразную форму благодаря напичию в цепи разряда накопительного конденсатора 4 и формирующего дросселя 13 с ферромагнитным сердечником. Включение тиристора

16 можно производить также одновременно с запуском эпемента 17 задержки с помощью сигнала, поступающего на вход

18 элемента 17, или же дополнительным сигналом. В момент времени t (см. фиг. Зб) элемент 17 задержки выдает сигнап на включейие тиристора 10. Тиристор 10 включается и накопительный конденсатор 4 разряжается через последовательно включенные формирующий дроссель

9, первичную обмотку выходного трансформатора 7 и вкпюченный тиристор 10.

Со вторичной обмотки выходного трансформатора 7 через диод 8 на вход блока

9 739669 10

2 распределения поступает второй им- выбирают в соответст ветствии с величиной инпульс тока колоколообразной формы (см. дукции насыщения контакт-деталей. пособ по и. 1, о т п и ч а ю « вход блока 2 распредепения, а спедова- шийся тем, что, с целью уменьшениятельно в управпяющие обмотки комм а» уровня помех, наводимых в соседних це ционных приборов 3 подаются два импупь- пях, переднему фронту указанного импупьса тока, сдвинутые APyr относитепьно дРУ- са упра пения перед плоской частью п иГа на время задержки 1, при этом фо и кои частью при3 Р фор- дают форму переднего фронта копокопообма результирующего импульса тока в уп- раэного импульса. равпяющих обмотках будет такой, как на 10

ИГ 3В Д

3. Устройство дпя осуществленяя спс флfIHT8lIbBocTh растянутои части переднего ронта импульса (см. фиг. в может регулироваться путем измене- ющий блок, вкпючающий в себя накопитепьния времени 1 (см. фиг. Зб), что осЗ (° - Г б) что осу- ный конденсатор, в цепь заряда которого ществпЯетсЯ элементом 17 эадеРжки. 15 от источи от источника постоянного напряжения вкпюТаким образом, предлагаемый спос

Т р, редпагаемый способ чены поспедоватепьно соединенные дросуправпения работой коммутационных при- сепь и диод, а в цель разряда — последс боров по сравнению с известным расширя- ватепьно соединенные управляемый комму-. ет область применения, эа счет того что тационный элемент и первичная обмотка он пРигоден дпЯ УправпениЯ коммУтацион- 20 выходного трансформатора, вторичная обным попем КЗ АТС, в го изонтапях и ве

Р апЯ и вер- мотка которого через блок распредепения т икалях матричных соединителей которого соединена с нагрузкой, о т и и ч а ювключены развяэывающие диоды; пригоден щ е е с. я тем, что в устройство введены дпя управления коммутационным полем

У ац нны другой накопительный конденсатор, другой квазиэпектрониых АТС, .в цепях п авпения 25, .в цепях управления 25 диод другой управпяемый коммутационный матричных соединителей кото ого п имеи " которого приме- - элемент, другой выходной трансформатор, иены коммутационные элементы ти истоы тиристо Развязывающие эпементы и эпемент зары, при этом обеспечивается малый об печивается малый уро- держки, укаэанный другой накопительный вень помех, наводимых в соседних цепях в конденсатор подкпючен к клемме для подпроцессе управления коммутационныМ ио- 30

Утац иным и - 30 соединения источника постоянноГо напряпем квазиэпектронных АТС. Это объясняР ° об ясня жения через указанный дроссель и указанется тем, что переднему фронту импульса ный другой диод, причем цепь разряда тока перед плоской частью придают фо м другого накопитепьного конденсатора выпереднего фронта копокопообраэного им- попнена в виде последовательно соединенпульса. 35 ных указанного другого управляемого ком-.

Вынолнение предлагаемого уст ойства, Ред Га ого Устройства мутационного элементе и первичной обмот реапизующего описанный способ не вызы- ки указанного другого выходного транс вает каких-пибо технических трудностей, форматора, вторичные обмотки обоих трансхема его проста и надежна в работе. сформаторов объединены через указанные

40 развяэывающие элементы, а входы обоих ф о р м у л а и з î б р е т e H H управляемых коммутационных эпементов связаны через указанный эле:лент задержки.

1, Способ бездребезгового управления коммутационными п ибо а иными пр орами, содержащими

4. Устройство по п. 3, о т л и ч а югерконы и управляю ю об щу мотку, осущестrg e e c a тем, ч о в него введены два формирующих дросселя с ферромагнитным каждь Hs KoTopû в упомянутую оомотку, в цепь разряда одного иэ накопительных и и ч а ю шийся тем, что, с це- кон енсато рения ласти применения спод а оров последовательно с первичсоба ной обмоткой соответствующего выходно о а, сигнал управления формируют в виде 50 го трансформатора. однопопярного импупьса тока с растянутым Источники информации, передним фронтом, имеющим плоскую часть принятые во внимание при экспе тизе длительность которой соответствует време- А

1. вторское свидетельство СССР ни от начала движения контакт-деталей No 385404, Н 04 М -9/06, 1971. геркона до их касания, а амппитуда — ве- 55 2 Л М.. К утов . Ф. ваэиэлектронные личине магнитной индукции, необходимой АТС Сб "Т орник ехника связи за рубедпя начала движения контакт-деталей, при- жом, М., "Связь", 1 968, с. 102-103, ем максимальную амплитуду импульса рис. 9,8 и 9.9.

73966 9

Составитель Е. Сафонова

Редактор С. Тарененко Техред Л. Теслюк Корректор М. Вигула

Заказ .3053/9 Тирад 844 Подлисное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4