8.3 Электромеханические искатели

Электромеханические искатели широко применяются в коммутационных системах различного назначения. В электромеханических искателях коммутация между входом и выходом создаётся за счет механического контакта скольжения типа «щётка - ламель».

Электромеханический искатель обычно состоит из следующих частей (рис. 8.6):

• контактного поля (статора);

• подвижной части (ротора);

• движущего механизма (привода).

Статор – совокупность изолированных ламелей, к которым подключается m k-проводных выходов искателя. Ротор – щётки, к которым подключается k-проводный вход искателя. Привод – перемещает щётки ротора в требуемое положение. Различают искатели шаговые, декадно-шаговые и релейные. В шаговых искателях каждый импульс тока, воздействующий на привод, перемещает его щётки на один шаг, с одной ламели на другую (рис. 8.6а).

Рис. 8.6. Кинематическая схема (а) и условное изображение (б) шагового искателя

При поступлении импульса тока в обмотку электромагнита (ЭМ) якорь (Я) притягивается к сердечнику и с помощью движущей собачки (С), упирающейся в зуб храпового колеса (Х), перемещает щётки (Щ) на один шаг. По окончании импульса тока якорь под действием пружины П возвращается в исходное положение. При этом движущая собачка, скользя по скосу зуба храпового колеса, попадает в следующую его впадину. В декадно-шаговых АТС применялись шаговые искатели ШИ-11, ШИ-17, ШИ-25 с параметрами:

• ШИ-11 → α=120º, m=10 (проводность k = 3÷5);

• ШИ-17 → α=180º, m=15;

• ШИ-25 → α=180º, m=25 (проводность k = 4÷8).

Недостатком шаговых искателей является малое число выходов (m≤25).

Декадно-шаговые искатели (ДШИ) были изобретены в 1889 г. братьями Строуджер. ДШИ-100 характеризуется декадным (десятичным) построением поля и наличием шагового подъёмно-вращательного движения щёток (рис. 8.7). Контактное поле состоит из трёх расположенных одна над другой секций a, b и c. Каждая секция содержит 10 рядов контактных ламелей. В каждом ряду (декаде) установлены 10 лемелей, расположенных по дуге.

Рис. 8.7. Упрощенная электромеханическая схема декадно-шагового искателя

Для обозначения числа 10 используется цифра 0. Искатель трёхпроводный, т.е. имеет три контактные щётки a, b, c, установленные одна над другой. Ротор (Р) содержит: щётки (Щ), храповой полуцилиндр ХП, зубчатую рейку (ЗР), сцепленную с храповым полуцилиндром.

Движущий механизм состоит из следующих элементов:

• электромагнита подъёма (ПЭ);

• электромагнита вращения (ВЭ);

• собачки подъёма (ПС);

• собачки вращения (ВС);

• пружины П₁, П₂.

Ротор со щетками совершает из исходного положения (щётки внизу поля) два движения: первое подъёмное вдоль вертикали контактного поля, второе вращательное.

ДШИ – управляется импульсами тока, которые вначале поступают в обмотку подъёмного электромагнита ПЭ, а затем в обмотку вращающего электромагнита ВЭ. После окончания импульса тока электромагнит ПЭ отпускает свой якорь, который под действием пружины П₁ возвращается в исходное состояние. Собачка ПС западает в следующую впадину зубчатой рейки ЗР и осуществляет подъёмное движение ротора. Аналогично работает движущий механизм вращения. Количество шагов подъёмного движения и вращения, совершаемых ротором, равно числу импульсов тока, поступивших в обмотку ПЭ и ВЭ.

После окончания соединения щётки должны возвратиться в исходное положение. Для этого в обмотку ВЭ подаются дополнительные импульсы. Щётки выходят за пределы поля и под действием силы тяжести падают вниз. После этого они поворачиваются влево и устанавливаются в исходное положение. Т.о. при каждом цикле действия щётки искателя описывают замкнутый четырёхугольник.

Характеристики электромеханических искателей:

• сопротивление контакта щётка-ламель ≈2 Ом;

• время установления соединения (при скорости движения щёток 25-35 шагов/с) составляет 200-700мс;

• срок службы - 2·10⁵-10⁶ рабочих циклов

Недостатки ДШИ:

1. Дрожание контакта скольжения.

2. Т.к. число ламелей велико, то их нельзя изготавливать из драгоценных металлов.

3. Необходимость частой чистки ламелей.

4. Для управления механизмом требуются большие токи.

5. Для соединения требуется большое время.

В релейных искателях вместо контактов скольжения используются контакты давления и перечисленные выше недостатки уменьшены. Простейший релейный искатель на N входов изображён на рис. 8.8а.

Под воздействием управляющего тока, действующего на электромагнитную систему реле, замыкаются контакты и вход соединяется с k-м выходом. Недостаток такой организации релейного искателя большое количество реле, если количество выходов n велико.

Р ис. 8.8. Релейные искатели

Другая конфигурация релейного искателя на 100 линий содержит 10 десятковых реле Д_1, Д_2, …, Д₀ и 10 реле единиц Е₁, Е_2, …, Е₀. Для установления соединения необходимо, чтобы сработало одно реле десятков и одно реле единиц, при этом для 100 линий требуется искатель с 20-ю реле.

Достоинства релейных искателей:

1. большая надёжность, чем в ДШИ.

2. высокое быстродействие.

3. лучший, чем в ДШИ, контакт.

Недостатком является дороговизна релейных искателей, т.к. при увеличении ёмкости станций число реле возрастает пропорционально квадрату ёмкости. Логическим развитием релейных искателей являются многократные координатные соединители.