Коммутационные устройства радиоэлектронной аппаратуры Г. Я. Рыбин → Обява 33608300

к-72-2656842

Рассмотрены классификация, основы конструирования и функциональные возможности существующих разновидностей коммутационных устройств с учетом принципов их действия. Приведены конструкции и технические характеристики современной номенклатура! коммутационных устройств, выпускаемых отечественной промышленностью. Даны рекомендации по рациональному выбору, применению и методам оценки эксплуатационной надежности коммутационных устройств в радиоэлектронной аппаратуре.
Для инженерно-технических работников, связанных с конструированием, эксплуатацией и ремонтом систем коммутации и автоматики радиоэлектронной аппаратуры.
ПРЕДИСЛОВИЕ
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 требованией, 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.
Развитие каждой разновидности коммутационных устройств отражает непрерывное повышение требований к их эксплуатационным и функциональным параметрам. Основные требования сводятся к снижению энергии, используемой для управления, увеличению быстродействия, улучшению качества коммутации (недопустимость вибрации контактов, формирование импульсов с крутыми фронтом и срезом и т. п.), повышению надежности, обеспе-
а
чению конструктивно-параметрической совместимости с другими элементами РЭА, включая интегральные микросхемы (ИС). Это обусловило радикальное изменение принципов конструирования коммутационных устройств. Например, в области электромагнитных реле стали преобладать микроминиатюрные герметические реле. Создана практически новая номенклатура миниатюрных переключателей, в том числе для внутриблочного монтажа. Расширяется выпуск кнопок со световой индикацией положения или мнемосхемой, а также различных клавиатур для ввода информации в ЭВМ. Увеличивается удельный вес работ по проектированию гибридных и бесконтактных (статических) коммутационных устройств различного назначения, в том числе на основе широкого использования оптоэлектронных приборов, тиристоров, гальваномагнитных элементов, жидкометаллических контактов и т. п.
Разнообразие конструкций коммутационных устройств и предъявляемых к ним требований усложнило вопросы их выбора и применения. Часто встречаются случаи нерационального применения отдельных видов коммутационных устройств в РЭА, что приводит к снижению ее технических характеристик.
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 р1азновадность коммутационных устройств имеет свои особенности, которые в одних конкретных условиях применения проявляются как преимущества, в других — как недостатки.
Решение вопросов рационального выбора и применения требует глубокого понимания этих особенностей и взаимосвязей их с эксплуатационными характеристиками выпускаемых коммутационных устройств. Возрастает также актуальность правильного формулирования требований к параметрам коммутационных устройств со стороны разработчиков РЭА. Наряду с общими требованиями к электрическим, схемотехническим и эксплуатационным параметрам необходимо учитывать комплекс требований и конструктивно-параметрической совместимости коммутационных устройств с другими элементами РЭА, включая ЭВМ.
В предлагаемой книге авторы стремились раскрыть функциональные возможности и осветить общие тенденции развития коммутационных устройств на различных принципах действия, сформулировать основные рекомендации ,по рациональному их выбору и применению во вновь создаваемой РЭА.
Авторы будут признательны читателям, которые направят свои замечания или пожелания по содержанию книги в адрес издательства «Радио и связь»: Москва 101000, Почтамт, а/я 693. i~ • • Авторы
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие . ..........`...... 3
1. ОСНОВЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И КЛАССИФИКАЦИИ, КОММУТАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ................ 5
1.1. Функциональная схема и временные диаграммы...... 5
1.2. Технические параметры............ 11
1.3. Классификация и принципы действия различных видов коммутационных устройств................. 15
1.4. Области применения и общие требования к основным техническим параметрам................. 28
2. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ КОММУТАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ.................. 35
2.1. Общие сведения о процессах при коммутации....... 35
2.2. Коммутация индуктивных нагрузок......... 42
2.3. Коммутация емкостных нагрузок и ламп накаливания ..... 45
2.4. Бесконтактные коммутирующие элементы........ 46
2.5. Сочетание контактных и бесконтактных коммутирующих элементов . . S3
3. МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫЕ КОНТАКТЫ........... S5
3.1. Общие сведения о герконах........... 55
3.2. Устройство и принцип действия.......... 55
3.3. Классификация и условные обозначения........ 58
3.4. Технические характеристики........... 61
3.5. Особенности выбора, применения и эксплуатации герконов .... 68
3.6. Тенденции развития............. 76
4. МИКРОПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ (МИКРОВЫКЛЮЧАТЕЛИ)....... 77
4.1. Устройство и принцип действия........... 77
4.2. Классификация и условные обозначения........ 79
4.3. Технические характеристики........... 80
4.4. Особенности выбора, применения и эксплуатации...... 83
4.5. Тенденции развития............. 86
5. КОММУТАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА РУЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ .... 87
5.1. Классификация и условные, обозначения........ 87
5.2. Перекидные выключатели и переключатели (тумблеры) .... 89
5.3. Кнопочные выключатели и переключатели........ 92
5.4. Поворотные (галетные) переключатели ......... 95
5.5. Движковые переключатели............ 98
5.6. Коммутационные устройства для внутриблочного монтажа .... 99
5.7. Бесконтактные коммутационные устройства ручного управления . . . 100
5.8. Особенности выбора, применения и эксплуатации...... 106
5.9. Тенденции развития ............. 108
6. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОММУТАЦИОННЫЕ РЕЛЕ....... 109
6.1. Функциональные особенности и назначение........ 109
6.2. Условные обозначения и разновидности конструкций . . . . . 111
6.3. Устройство и особенности функционирования отдельных систем реле . . 121
6.4. Технические характеристики........... 131
6.5. Особенности выбора, применения и эксплуатации...... 141
6.6. Тенденции развития........•..... 143
7. ЭЛЕКТРОННЫЕ И ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ КОММУТАТОРЫ..... 145
7.1. Классификация и основные электрические параметры оптоэлектронных коммутаторов................ 145
7.2. Особенности устройства и работы оптоэлектронных коммутаторов . . 149
7.3. Конструктивные особенности и технические характеристики оптоэлектронных коммутаторов............... 156
7.4. Особенности выбора, применения и эксплуатации оптоэлектронных коммутаторов ................. 157
7.5. Тенденции развития оптоэлектронных коммутаторов..... 159
7.6. Классификация и основные электрические параметры ключей и коммутаторов в микросхемном исполнении........... 159
263
7.7. Особенности устройства и работы интегральных схем ключей и коммутаторов . . ................ 161
7.8. Особенности применения и эксплуатации ключей и коммутаторов в микросхемном исполнении . .......•...... 174
7.9. Тенденции развития микросхемных ключей и коммутаторов .... 174
8. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ КОММУТАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА 178
8.1. Особенности устройства............ 178
8.2. Разновидности конструкций и условные обозначения..... 180
8.3. Технические характеристики . . ......... 190
8.4. Области и особенности применения.......... 194
8.5. Тенденции развития............. 198
9. РЕЛЕ ВРЕМЕНИ.......,.......... 200
9.1. Особенности устройства............ 200
9.2. Технические характеристики........... 203
10. АВТОМАТЫ ЗАЩИТЫ СЕТИ.......`.....: . 208
10.1. Назначение и области применения......... 208
10.2. Автоматы защиты сети серии А (АВП) (с дистанционным управлением) 208
10.3. Автоматы защиты сети серии АЗС, АЗСГ, АЗРГ (с ручным приводом) 212
11. КОММУТАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА С ЖИДКО-МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ КОНТАКТАМИ ................... 215
11.1. Принцип действия и классификация......... 215
11.2. Особенности эксплуатации............ 220
12. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОПТИЧЕСКИХ КОММУТАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ .............220
1`2.1. Общие требования к оптическим переключателям.....: 220
12.2. Классификация.............. 222
12.3. Функциональные схемы оптических коммутационных устройств . . . 229
13. ВЛИЯНИЕ НА ПАРАМЕТРЫ И НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ КОММУТАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ.......• - 236
13.1. Показатели надежности............. 236
13.2. Влияние температуры и давления окружающей среды..... 237
13.3. Влияние повышенной влажности, плесневых грибков и морского тумана 242
13.4. Влияние вибрационных и ударных нагрузок , ..... 244
13.5. Влияние постояннодействующих ускорений........ 245
13.6. Влияние радиации............. 245
13.7. Влияние режимов работы............ 246
13.8. Влияние качества электрической энергии источников питания . . . 248
13.9. Оценка влияния дестабилизирующих факторов на надежность работы коммутационных блоков в РЭА............ 249
14. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ВЫБОРА, ПРИМЕНЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ КОММУТАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ.......... ... . . 250
14.1. Общие рекомендации по выбору коммутационных устройств . . . 250
14.2. Особенности монтажа, проверки режимов применения и эксплуатации 259
14.3. Пути повышения эксплуатационной надежности...... 260
Список литературы .................. 263

Коммутационные устройства радиоэлектронной аппаратуры
Г. Я. Рыбин, Б. Ф. Ивакин, Н. В. Вьюков