Metode de comutare în rețea pentru orice dispozitiv. Stații de telecomunicații. Comutarea câmpurilor și a tipurilor de control

Există adesea situații practice când este necesar să controlați o sarcină (de exemplu, aprinderea lămpilor) prin fire de la mai multe telecomenzi. Primul lucru care îți vine în minte este să rezolvi o astfel de problemă „din cap”: folosește o mulțime de fire, exact cât este necesar pentru a rezolva problema în mod evident. În același timp, este clar că cu cât sunt mai multe fire, cu atât sunt mai lungi, cu atât linia de transmisie sau de comutare este mai scumpă și mai complexă, cu atât este mai puțin fiabilă, cu atât este mai mare probabilitatea de deteriorare.

În fig. Figura 15.1 prezintă o diagramă simplă de organizare a comunicației în două sensuri folosind alfabetul telegrafic [R 7/84-39]. Pe partea de recepție și de transmisie se folosesc generatoare de frecvență audio identice, încărcate pe capsulele telefonice. Aceste capsule sunt interconectate printr-o linie de comunicație cu două fire. Fiecare dintre ele este simultan un monitor (dispozitiv de control) al propriului semnal și un indicator semnale sonore, produs de corespondent. Evident, cu cât linia este mai lungă, cu atât este mai mare rezistență electrică, cu atât este mai mare pierderea de semnal în acesta și, în consecință, volumul semnalului primit de la corespondent scade.

Dacă distanța dintre corespondenți nu este atât de mare, pământul poate fi folosit ca unul dintre firele liniei atunci când se lucrează pe câmp vara. Pentru a face acest lucru, un știft de metal este introdus în pământ, la care este conectat un fir. Pe partea de recepție, se efectuează acțiuni similare. Fitingurile și țevile metalice pot fi, de asemenea, folosite ca un fir de linie dacă conexiunea are loc în aceeași clădire.

Generatoarele părților de transmisie și recepție sunt alimentate de surse de alimentare separate - elemente galvanice cu o tensiune de 1,5 V. Pentru a porni generatoarele, se folosesc cheile telegrafice S1 și S2. Dacă nu există cheie, un analog poate fi făcut din materiale vechi sau pot fi folosite butoane în aceste scopuri. Aparatul nu necesită întrerupătoare speciale de alimentare: această funcție este realizată de tastele telegrafice.

Pentru a utiliza pe deplin comunicațiile telegrafice, este necesar să stăpânești alfabetul telegrafic timp de cel puțin o lună. Prin urmare, sistemele cu fir sunt mai atractive comunicare telefonică. În fig. 15.2 - 15.4 arată opțiuni implementare practică o astfel de conexiune.

În fig. 15.2 prezentat diagramă tipică organizarea celei mai simple variante comunicare prin cablu atunci când utilizați orice tip de amplificator de joasă frecvență (vezi capitolul 4). Capetele emițătoare de sunet convenționale de tip electrodinamic sunt utilizate ca convertoare reversibile de sunet (difuzor - microfon). În aceleași scopuri, capsulele telefonice și difuzoarele de rețea de difuzare radio pot fi utilizate fără nicio modificare.

Interesant, ce este cel mai mult linie simplă comunicațiile pot fi organizate prin conectarea unei perechi de difuzoare ale unei rețele de difuzare radio cu fire lungi. Volumul semnalului, desigur, nu va fi atât de mare, dar nu este necesară nicio sursă de alimentare pentru a stabili comunicarea.

Comutatoarele SA1.1 și SA1.2 sunt dublate și instalate pe partea unuia dintre abonați, care le comută alternativ de la recepție la transmisie. Această împrejurare, desigur, reduce capacitățile celui de-al doilea abonat.

Diagrama practică a comunicației cu două fire conform diagramei din Fig. 15.2 este prezentat în Fig. 15.3. Un amplificator cu o singură treaptă bazat pe un tranzistor KT315 a fost folosit ca amplificator de joasă frecvență. Dispozitivul este alimentat de o baterie de 9 V Întrerupătorul de alimentare nu este prezentat în diagramă.

Dispozitivul de comunicare telefonică cu două fire este descris în carte de P. Velichkov și V. Hristov (Fig. 15.4). Este conectat la o linie cu două fire și are propria sa sursă de alimentare, care poate fi oprită folosind comutatorul SA1. În același timp, acest comutator (buton) vă permite să comutați receptorul (în care este asamblat dispozitivul) de la recepție la transmisie. În modul de recepție, bateria care alimentează amplificatorul este deconectată. Dispozitivul poate rămâne în starea de „recepție” pe termen nelimitat. Când apăsați butonul SA1, amplificatorul de joasă frecvență în două trepte este pornit. Capsula telefonică devine microfon, linia, cu telefoanele conectate ale abonaților, este sarcina ei. Avantajul acestui design de circuit este că numărul de receptoare (numărul de abonați) conectate la linie nu este limitat, dar de obicei nu mai mult de zece.

Pe lângă organizarea unei linii de comunicare, nu mai puțin relevantă este și problema capacității egale de a controla încărcăturile de pe mai multe console. Acest tip de problemă apare în agricultură sau în viața de zi cu zi când este necesar să aprinzi iluminatul la intrarea într-un coridor lung și să stingi lumina la ieșirea din acesta. Există multe soluții de circuite care vă permit să efectuați această sarcină folosind un număr minim de fire. Unele dintre ele pot fi văzute în Fig. 15.5 - 15.11.

Dispozitivul (Fig. 15.5) vă permite să porniți/opriți curentul în sarcină de la două (sau mai multe) panouri de control atunci când utilizați o sursă curent continuu[R 2/73-48]. Circuitul folosește proprietatea unei diode semiconductoare de a conduce curentul doar la o polaritate a tensiunii aplicate. Comutatoarele SA1 și SA2, instalate pe părți opuse ale liniei, vă permit să schimbați polaritatea tensiunii de alimentare. În consecință, atunci când polaritatea este schimbată, dioda va fi închisă și nici un curent nu va circula prin sarcină. Pornirea (schimbarea poziției) a oricăruia dintre comutatoare va schimba din nou polaritatea și, prin urmare, va asigura „corecta” conexiune directa diodă în întrerupere de linie, iar curentul trece prin sarcină. Sarcina (Fig. 15.5) poate fi utilizată generator de sunet sau un LED cu o rezistență de limitare. Pentru a finaliza independent circuitul, se recomandă să vă gândiți la modul în care puteți controla sarcina folosind trei sau mai multe panouri de control.

Pentru comutarea sarcinii pe mai multe panouri, de exemplu, lămpi de iluminat, dintr-o sursă constantă sau curent alternativ pot fi folosite diagramele prezentate în Fig. 15.6 și 15.7. Întrerupătoarele SA1 și SA2, precum și SA3, vă permit să aprindeți/stingeți independent lumina pe un coridor lung. Acest circuit folosește trei fire.

Liniile cu patru fire ale telecomenzii cu două sunt prezentate în Fig. 15.8 și 15.10. Diagrama de comutare pentru trei sarcini pe două fire este prezentată în Fig. 15.9.

Circuitele (Fig. 15.8 și 15.9) sunt realizate cu ajutorul releelor. Acest lucru complică dispozitivul, dar permite utilizarea firelor de secțiune transversală mică pentru linia de control, deoarece curentul de control al releului și curentul cheltuit pentru alimentarea mai multor lămpi de iluminat diferă de sute de ori.

Pentru a verifica funcționalitatea celor prezentate în Fig. 15.5 - 15.8 circuitelor, le poate fi furnizată putere de la un redresor de joasă tensiune, iar în loc de lămpi cu incandescență, se poate folosi pentru indicație un lanț cu rezistență LED (Fig. 15.8). Valoarea rezistenței de stingere R (în kOhm) poate fi calculată folosind formula:

În Fig. 15.11.

ÎN stare originala Tensiunea de alimentare este furnizată redresorului (VD1 - VD4) prin condensatorul de stingere C1 și rezistența R1. La ieșirea redresorului, este conectată o diodă zener, limitând tensiunea pe circuitul de control la 15 V. În paralel cu dioda zener, sunt conectate rezistența R2 și condensatorul C2 (capacitate mică), în plus, condensatorul SZ este conectat. prin dioda VD5 capacitate mare(1000 μF), în paralel la care sunt conectate tiristorul VS1 conectat în serie și înfășurarea releului K1. Electrodul de control al tiristorului este conectat la catodul diodei VD5.

Când apăsați scurt oricare dintre butoanele SB, tensiunea de alimentare este oprită, condensatorul C2 este descărcat instantaneu prin rezistorul R2, iar electrodul de control al tiristorului este conectat la condensatorul SZ prin acest rezistor. Când condensatorul SZ este descărcat, tiristorul este deblocat. Releul funcționează și pornește sarcina cu contactele sale. Deoarece tensiunea de alimentare este din nou furnizată circuitului după ce butonul este eliberat, condensatorul SZ este menținut într-o stare încărcată, iar tiristorul într-o stare conductivă. Pentru a opri încărcătura, trebuie să apăsați și să țineți apăsat oricare dintre butoanele de control timp de aproximativ o secundă. Condensatorul SZ va fi complet descărcat, tiristorul se va opri, releul și sarcina se vor opri.

Literatură: Shustov M.A. Proiectare de circuite practice (Cartea 1), 2003

Comutatorul este o componentă electronică care asigură funcționarea unui sistem de aprindere fără contact. Este de tranziție între contact și microprocesor. Acesta din urmă, cel mai avansat, vă permite să controlați cuplul folosind datele citite de la senzori - oxigen, turație, turație motor și altele. Dar există încă multe mașini pe drumuri care au atât întrerupătoare de contact, cât și fără contact. Prin urmare, pentru întreținere și diagnosticare, trebuie să cunoașteți scopul tuturor elementelor, precum și metodele de depanare și principalele simptome ale acestora. Înainte de a testa comutatorul, verificați cu atenție toate piesele.

Sistem de aprindere fără contact

În total, există trei grupuri uriașe de sisteme - contact, contactless, microprocesor. Primul este împărțit în două subgrupe - contact și folosind un tranzistor care funcționează în modul comutator. Tranzistorii sunt, de asemenea, utilizați în proiectarea unui sistem de aprindere fără contact. Această schemă a început să fie utilizată activ la începutul anilor 80 ai secolului trecut. Și are o serie de avantaje, care vor fi discutate mai jos. Circuitul comutatorului este simplu; poate fi implementat atât pe tranzistoare, cât și pe un controler.

Dar sistemul de aprindere fără contact are și multe dezavantaje în comparație cu unul cu microprocesor. Acesta din urmă vă permite să controlați aproape toți parametrii motorului. BSZ nu permite acest lucru, de asemenea, nu poate fi utilizat în mod normal pe motoarele cu injecție. Motivul învechirii sistemului fără contact constă nu numai în dezvoltarea electronicii și a industriei auto, ci și în adoptarea unor măsuri stricte pentru a asigura respectarea mediului înconjurător a motoarelor cu ardere internă. Din păcate, doar controlul cu microprocesor poate reduce cantitatea de substanțe nocive din evacuare.

Elementele principale ale sistemului

Desigur, primul lucru de menționat sunt bujiile. Sunt instalați în chiulasa, electrozii ies din interior. Acestea sunt elementele care permit amestecului aer-combustibil să se aprindă. Dar numai cu ajutorul bujiilor, motorul nu va putea funcționa. Este necesar să se monitorizeze poziția arborelui cotit pentru a ști ce poziție sunt pistoanele în cilindri.

În acest scop, se folosește un senzor inductiv care funcționează pe efectul Hall. Face parte din designul unui alt element - distribuitorul de aprindere. Senzorul produce un impuls care este trimis la comutator. Acest dispozitiv vă permite să amplificați un semnal slab la o tensiune de 12 volți și apoi să îl aplicați pe o bobină. O bobină nu este altceva decât un simplu transformator (step-up). Înfășurarea sa secundară are număr mai mare se întoarce decât primarul. Din acest motiv, tensiunea crește și curentul scade. Tensiunea din BSZ este furnizată bujiilor la o valoare de 30-35 kV (în funcție de modelul mașinii).

Cum este BSZ mai bun decât contactul?

După ce ați citit cu atenție secțiunea anterioară, puteți vedea că sistemul folosește un senzor Hall inductiv fără contact. Avantajul este evident - nu există frecare și comutație. Pentru comparație, aruncați o privire la sistem de contact. În el, întrerupătorul comută tensiunea, a cărei valoare este de 12 volți. Indiferent ce s-ar putea spune, contactele metalice intră constant în contact unele cu altele, se uzează treptat și se acoperă cu funingine.

Din aceste motive, este necesar să monitorizați în mod constant întrerupătorul, să reglați distanța și să efectuați înlocuirea în timp util. BSZ este lipsit de aceste neajunsuri, prin urmare, fără intervenția terților, sistemul funcționează mult mai mult. Senzorul Hall se defectează foarte rar, la fel ca și comutatorul. Acest lucru crește fiabilitatea sistemului, dar trebuie luate și măsuri de precauție, în special, conectarea întrerupătorului la corp trebuie să fie cât mai strânsă pentru a asigura un schimb eficient de căldură. În plus, BSZ vă permite să îmbunătățiți performanța motorului, să creșteți, deși ușor, puterea acestuia, împreună cu creșterea fiabilității.

Cum funcționează un comutator?

În esență, un comutator este un simplu amplificator de semnal. Poate fi chiar comparat cu ansamblul Darlington, care este folosit în tehnologia microcontrolerelor pentru conversie semnal slab de la portul de ieșire la nivelul necesar. Baza acestui ansamblu este tranzistoare cu efect de câmp, care operează în modul cheie. Sunt servite tensiune de operare, se primește un semnal la pinul de control, care este amplificat și scos din colector.

Comutatorul de aprindere are o schemă de funcționare aproape similară. Este folosit doar semnalul de la senzorul Hall. Are trei iesiri - control, comun, plus putere. Când apare o placă metalică în zona senzorului, se generează un curent, care este furnizat la intrarea comutatorului. Apoi, semnalul este amplificat și furnizat înfășurării primare a bobinei. Întregul sistem este alimentat numai după cuplarea contactului (după rotirea cheii).

Elemente de bază ale comutatorului

Circuitul comutatorului este destul de simplu, dar autoproducție acest bloc este lipsit de sens, deoarece opțiune gata făcută Va fi mult mai ușor de cumpărat. Instalarea trebuie efectuată cât mai competent posibil, altfel dispozitivul nu va funcționa corect. În plus, atunci când utilizați tranzistori, trebuie să le selectați cu atenție în funcție de parametrii lor, iar pentru aceasta trebuie să aveți echipamente de măsurare de înaltă calitate. Din păcate, pentru doi semiconductori identici, răspândirea caracteristicilor poate fi foarte mare. Și acest lucru afectează funcționarea dispozitivului.

Comutatorul VAZ, desemnat 76.3734, constă dintr-un element principal - controlerul L497. Este conceput special pentru utilizarea în sistemele de aprindere fără contact. Analogul domestic al acestui controler este KR1055HP2. Parametrii lor sunt aproape identici, ceea ce vă permite să utilizați oricare dintre controlere. În plus, acest cip vă permite să conectați un turometru situat pe tabloul de bord al mașinii. Dar se pot folosi mai multe schema simpla, care este o unitate de amplificare cu două trepte. Adevărat, fiabilitatea unui astfel de dispozitiv este mult mai mică.

Comutați conexiunea

Cazurile variază și este posibil să trebuiască să schimbați cablajul. Prin urmare, va trebui să țineți cont de scopul tuturor pinii de pe mufa comutatorului. Acest lucru va permite conexiunea să fie realizată corect și nu va exista riscul de a o deteriora. Primul pin al comutatorului este ieșirea. Cu alte cuvinte, este îndepărtat de la el semnal amplificat. Trebuie să fie conectat la borna bobinei „K”. Al doilea contact este conectat la masă - minus baterie.

Toate cele trei fire de la senzorul Hall merg la comutatorul VAZ. În plus, firul de semnal este conectat la a șasea bornă a comutatorului. A cincea este puterea de ieșire (tensiunea de pe ea este stabilă de 12 volți). A treia ieșire a comutatorului este împământarea (minus putere). Al treilea este conectat în interiorul blocului cu al doilea. Dar între al patrulea, care este alimentat cu energie de la baterie, și al cincilea există rezistență constantăși stabilizator de tensiune.

Cum se verifică

Nu este nimic complicat în această procedură. Cel mai simplu mod este să utilizați un nod cunoscut, deoarece puteți verifica comutatorul în acest fel în literalmente câteva minute. Dar dacă nu există și trebuie să determinați exact dacă defecțiunea este în bobină sau în comutator, este mai înțelept să utilizați alte metode. Veți avea nevoie de o lampă cu incandescență simplă. Dacă nu știi de unde să-l iei, atunci deșurubați-l de lampa interioară sau de pe luminile laterale.

Conectați o bornă a lămpii la negativul bateriei. Conectați al doilea la pinul „1” al comutatorului. Acesta este același pin din care este eliminat semnalul amplificat. Dacă lampa se aprinde, atunci dispozitivul funcționează corect. O metodă de testare mai avansată este efectuată folosind un osciloscop. Pe ecran puteți vedea mărimea și forma semnalului și, de asemenea, îl puteți compara cu cel de referință.

Setări de aprindere

Când configurați aprinderea, va trebui să faceți cel mai important lucru - instalați arborii conform semnelor, astfel încât distribuția gazului să funcționeze sincron cu funcționarea grupului de piston. Acesta este primul lucru pe care trebuie să-l faceți înainte de a începe să reglați contactul. Este de remarcat faptul că nu ar trebui să existe dificultăți speciale în timpul instalării, în special pe mașinile VAZ 2108-21099. Chestia este că distribuitorul de aprindere de pe motoarele acestor mașini poate fi instalat doar într-o singură poziție. Mai mult, comutatorul de aprindere nu suferă nicio setare în timpul acestei proceduri, deoarece nu are.

Corpul distribuitorului se rotește în jurul axei sale pentru a produce mai mult reglare fină. Și asta se dovedește a fi suficient. Pentru a seta cu precizie cuplul, puteți utiliza un circuit simplu care folosește un LED simplu ca indicator. Senzorul Hall este deconectat de la sistem și puterea pozitivă este furnizată la borna negativă. Un LED este pornit între „+” și LED-ul de semnal și o rezistență de 2 kOhm este conectată în serie cu acesta pentru a reduce tensiunea. Dar plusul senzorului Hall este conectat la masă. Acum nu mai rămâne decât să rotiți încet carcasa distribuitorului. Momentul în care se aprinde dioda va fi cel dorit.

concluzii

Multe avantaje sunt oferite de o unitate atât de simplă într-un sistem de aprindere fără contact ca un comutator. Aceasta include o creștere a puterii, chiar dacă doar puțin, o reducere a consumului de combustibil și o îmbunătățire semnificativă a motorului în ceea ce privește fiabilitatea. Și, cel mai important, nu este nevoie de monitorizare constantă și ajustare în timp util a sistemului. Șoferul modern nu vrea să repare o mașină, are nevoie de un mijloc de transport. În plus, este fiabil și nu te va dezamăgi în cel mai crucial moment. Indiferent de întrerupătorul utilizat în BSZ, eficiența acestuia este mult mai mare decât cea a unui întrerupător de contact.

O utilizare populară a diodelor este reducerea recul inductiv: impulsuri de înaltă tensiune care apar atunci când fluxul de curent continuu printr-o inductanță este întrerupt. Luați, de exemplu, circuitul simplu din figura de mai jos fără protecție inductivă contra recul.

Când butonul este apăsat, curentul trece prin inductanță, creând un câmp magnetic în jurul acesteia. Când butonul este eliberat, contactul acestuia se rupe, întrerupând fluxul de curent prin inductanță și provocând o scădere rapidă a câmpului magnetic. Deoarece tensiunea indusă într-o bobină de sârmă este direct proporțională cu rata de schimbare a fluxului magnetic în timp (legea lui Faraday: e = NdΦ/dt), această scădere rapidă a câmpului magnetic din jurul bobinei creează o „spike” de înaltă tensiune. .

Dacă vorbim despre o bobină de electromagnet, cum ar fi un solenoid sau un releu, (conceput pentru a crea o forță fizică folosind un câmp magnetic atunci când curge curent), nu există deloc efect inductiv de „recul” scop util. De fapt, este foarte dăunător pentru comutator, deoarece provoacă arcul excesiv al contactelor, ceea ce reduce semnificativ durata de viață a acestora. Din moduri practice Pentru a reduce tranzitoriul de înaltă tensiune care apare atunci când se deschide un comutator, nu există o modalitate mai simplă de a reduce tranzitoriul de înaltă tensiune care apare atunci când se deschide un comutator decât așa-numita diodă de comutare prezentată în figura de mai jos.

Recul inductiv cu protecție: (a) Întrerupător deschis. (b) Cheia este închisă, conservarea energiei în câmpul magnetic. (c) Comutatorul este deschis, recul inductiv este scurtcircuitat de diodă.

În acest circuit, dioda este conectată în paralel cu bobina, deci când presiune constantă va fi alimentat la bobină prin intermediul butonului, acesta va fi polarizat în direcția opusă. Astfel, atunci când bobina este alimentată, dioda nu conduce curentul (Figura de mai sus (b)).

Cu toate acestea, atunci când întrerupătorul este deschis, inductanța bobinei răspunde la scăderea curentului prin inducerea unei tensiuni de polaritate inversă pentru a menține curentul de aceeași mărime și în aceeași direcție. Această schimbare bruscă a polarității tensiunii pe bobină polarizează dioda în direcția înainte, iar dioda oferă o cale pentru curgerea curentului inductorului, astfel încât toată energia sa stocată este disipată lent și nu instantaneu (Figura de mai sus (c) ).

Ca urmare, tensiunea indusă în bobină scade brusc camp magnetic, este destul de mic: doar magnitudinea căderii de tensiune directă pe diodă și nu sute de volți, așa cum a fost cazul anterior. Astfel, în timpul procesului de descărcare, la contactele cheii se aplică o tensiune egală cu tensiunea bateriei plus aproximativ 0,7 V (dacă se folosește o diodă de siliciu).

În limbajul electronicii, termenul de comutație se referă la schimbarea polarității unei tensiuni sau a direcției unui curent. Astfel, scopul unei diode de comutație este de a acționa ori de câte ori tensiunea își schimbă polaritatea, cum ar fi peste un inductor atunci când fluxul de curent prin acesta este întrerupt. Un termen mai puțin formal pentru o diodă de comutare este un amortizor, deoarece „amortizează” sau „stinge” reculul inductiv.

Un dezavantaj notabil al acestei metode este Timp suplimentar, care se adaugă la descărcarea bobinei. Deoarece tensiunea indusă este limitată la o valoare foarte mică, rata de modificare a fluxului magnetic în timp este relativ mică. Amintiți-vă că legea lui Faraday descrie viteza de schimbare a fluxului magnetic (dΦ/dt) ca fiind proporțională cu tensiunea instantanee indusă (e sau v). Dacă tensiunea instantanee este limitată la o valoare scăzută, atunci rata de schimbare a fluxului magnetic în timp va fi, de asemenea, limitată la o valoare scăzută (lentă).

Dacă bobina solenoidului este „stinsă” de o diodă de comutare, câmpul magnetic se va disipa la o rată relativ scăzută în comparație cu scenariul original (fără diodă), unde câmpul dispare aproape instantaneu la deschiderea comutatorului. Cantitatea de timp în care despre care vorbim, cel mai probabil va fi mai puțin de o secundă, dar va fi vizibil mai lung decât fără o diodă de comutare. Acest lucru poate avea consecințe inacceptabile dacă bobina este utilizată pentru a acționa un releu electromecanic, deoarece releul va avea o „întârziere” naturală în dezactivarea bobinei, iar o întârziere nedorită chiar și o fracțiune de secundă poate provoca daune unora. circuite.

Din păcate, este imposibil să se elimine simultan procesul tranzitoriu de înaltă tensiune de recul inductiv și să se păstreze retragere rapidă magnetizarea bobinei: este imposibil să se încalce legea lui Faraday. Cu toate acestea, dacă demagnetizarea lentă nu este acceptabilă, se poate face un compromis între tensiunea tranzitorie și timp, permițând ca tensiunea bobinei să crească la ceva mai mare. nivel inalt(dar nu la fel de mare ca fără o diodă de comutare). Diagrama din figura de mai jos arată cum se poate face acest lucru.

(a) Un rezistor este conectat în serie cu dioda de comutare. (b) Diagrama tensiunii. (c) Nivel fără diodă. (d) Nivel cu diodă, dar fără rezistor. (e) Nivel de compromis cu diodă și rezistență.

Un rezistor în serie cu dioda de comutare permite ca tensiunea indusă de bobină să crească la un nivel mai mare decât căderea de tensiune directă pe diodă, accelerând astfel procesul de demagnetizare. Acest lucru, desigur, va produce mai multă tensiune pe contacte și astfel rezistorul trebuie dimensionat pentru a limita tensiunea tranzitorie la un nivel maxim acceptabil.

Substațiile sunt cel mai comun tip de instalație electrică. În același timp, un număr mare dintre ele sunt construite sau reconstruite în sisteme energetice. Prin urmare, la proiectare, unificarea circuitelor și soluțiilor de proiectare este considerată o sarcină importantă pentru a reduce costurile de construcție și exploatare a substațiilor. Circuitele lor la tensiuni mai mari (35 kV sau mai mult) și mai mici (6-10 kV) au diferențe. Să luăm în considerare caracteristicile lor.

Circuite de înaltă tensiune. Schemele de comutare a stațiilor depind de structură retelelor electrice, în care se disting sursele de energie: magistralele centralei electrice, precum și laturile secundare ale stațiilor de înaltă tensiune. În plus, diagramele țin cont de numărul de noduri de alimentare și de sarcină, conexiunile la nod, poziția relativă a acestora etc.

Deci, în retele de distributie Se folosesc predominant circuite de 110-220 kV, radiale sau cu nod radial (Fig. 3.5). Circuitele radiale vin cu alimentare unidirecțională (Fig. 3.5, a) sau bidirecțională (Fig. 3.5, b-d) și conectarea substațiilor de-a lungul a două linii. Se mai folosesc scheme radial-nodale (Fig. 3.5, e-f). În ele, cel puțin un nod de încărcare este conectat la rețea prin mai mult de două linii.

Orez. 3.5 Fragmente de diagrame topologice ale rețelelor electrice.

Fig.3.6. Scheme de conectare la substație.

Dupa metoda de conectare la reteaua electrica diferenţiaţi capat de drum(Fig. 3.6, o ramura(Fig. 3.6, b), puncte de control(Fig. 3.6, V)Și nodal(Fig. 3.6, d) substații.

Substații fără fund se alimentează de-a lungul liniilor radiale.

Substațiile de ramificație sunt conectate la linii de trecere la ramificație.

Substații pe jos sunt conectate la rețea prin conectarea unei linii cu sursă de alimentare bidirecțională.

Nodal sunt numite substații conectate la rețea prin trei sau mai multe linii electrice.

În rețelele principale cu tensiuni de 500 kV și peste, se folosesc circuite inelare, deoarece rețelele de distribuție și principalele efectuează diverse funcții. În fazele inițiale de dezvoltare, rețelele de înaltă tensiune au fost proiectate pentru a maximiza acoperirea regiunilor mari de alimentare cu energie pentru a realiza efectul intersistem. Sarcinile continue pe liniile electrice au fost relativ scăzute. În același timp, indicatorii tehnici și economici mai preferați nu au fost radiali, ci scheme inelare. Rețelele de 330 kV ocupă o poziție intermediară, dobândind din ce în ce mai mult funcțiile de rețele de distribuție.

Circuitele de rețea radiale permit unificarea maximă a circuitelor de comutare a stațiilor; fiecare dintre ele are patru conexiuni: două linii electrice și două autotransformatoare). În funcție de configurația rețelei, se folosesc diagrame simplificate. Tinand cont de Fig. 3.4 și 3.6 vom stabili corespondența diagramei de conectare la stație cu schema de comutare a acesteia:

substații fără fund(Fig. 3.6, A)- două blocuri (Fig. 3.4, A sau b), două blocuri cu comutatoare și un jumper neautomat pe partea de linie (Fig. 3.4, V);

substații de ramură(Fig. 3.6, b) - ramuri din liniile de trecere (Fig. 3.4, d, d), fiind o combinație de diagrame bloc;

- substații de trecere(Fig. 3.6, V)- o punte cu comutatoare în circuitele de linie și un jumper de reparare pe partea de linie (Fig. 3.4, e), punte cu întrerupătoare în circuitele transformatorului și un jumper de reparare pe partea transformatorului

În ultima diagramă , Modul de secționare a rețelei este menținut atunci când orice comutator din acesta este reparat. Schema din fig. 3.4, e nu are o proprietate atât de importantă din punct de vedere al fiabilității. Cu toate acestea, linia este deconectată de un comutator, în timp ce în schema alternativă - cu doi. După cum se știe, comutatoarele liniare sunt cel mai adesea supuse defecțiunilor.

Pentru substații de joncțiune sunt folosite alte scheme (vezi Tabelul 3.4), care folosesc un număr mai mare de comutatoare. Dintre aceste scheme, trebuie evidențiate cele cu două sisteme de magistrală cu bypass (Fig. 3.7, a) și cu un sistem de magistrală partiționat cu bypass (Fig. 3.7, b).

ÎN Mod normal un circuit cu două sisteme de magistrală cu bypass are fix aderare. Acestea sunt distribuite între sistemele de magistrală cât mai simetric posibil; Comutatorul de cuplare magistrală este în mod normal pornit și secționează instalația electrică (Fig. 3.7, V).În modul normal, un circuit cu un sistem de magistrală partiționat cu o bypass are același aspect (Fig. 3.7, G).

La scoaterea din funcțiune în circuitul din Fig. 3.7, A un sistem de magistrală, toate conexiunile sunt grupate pe al doilea sistem. O astfel de posibilitate din diagrama din Fig. 3.7, b Nu.

Fig.3.7. Pentru a compara schemele cu două sisteme de magistrală cu bypass cu o schemă cu un sistem de magistrală secțional cu bypass

1 – 4 – conexiuni.

Orez. 3.8. Fragmente din principalele scheme:

A- bloc cu separator; b- la fel, dar cu comutator; V- două blocuri cu întrerupătoare și un jumper neautomat pe partea de linie; G- o punte cu întrerupătoare în circuitele transformatorului și un jumper de reparație pe partea transformatorului; d- la fel, dar în circuite de linie și un jumper de reparare pe partea de linie; e- intrare-ieșire

Orez. 3.8. Final.

Orez. 3.9. Fragmente din principalele scheme:

A- schema cu un sistem magistral partitionat cu bypass; b- schema cu doua sisteme de bus cu bypass

Orez. 3.10. Fragmente de circuite de comutație:

A– patrulater; b– schema 3/2.

Orez. 3.11. Fragmente de circuite de comutație:

A– transformator – magistrale cu linii conectate conform schemei 3/2; b- transformator - bare colectoare.

În fig. Sunt prezentate 3.12 și 3.13 fragmente de circuite ale stației principale pe lateral6-10 kV. Atunci când alegeți un transformator descendente cu înfășurări divizate

Orez. 3.12. Fragmente de instalație de reactor pe partea JT cu reactoare individuale:

A– p/st cu curent de lucru constant; b – p/st cu curent alternativ de funcționare.

Orez. 3.13. Fragmente ale unei centrale de reactoare cu reactoare duble pe o substație cu curent de funcționare constant.

6-10 kV numărul de secțiuni va fi și el patru (ca în Fig. 3.13). Dacă în circuitele sale sunt instalate reactoare duble, atunci numărul de secțiuni la o substație cu două transformatoare va ajunge la opt.

Dacă la substație există o baterie (adică cu un curent de funcționare constant), transformatoarele MT 6-10/0,4 kV sunt conectate la secțiuni de 6-10 kV împreună cu alte conexiuni (vezi Fig. 3.12, a). Dacă nu există baterie, atunci substația utilizează curent de funcționare alternativ sau redresat, iar fiabilitatea sursei de alimentare MT este crescută prin conectarea transformatoarelor MT la comutatorul de intrare (vezi Fig. 3.12, b). Din punct de vedere structural, aceasta este o soluție mai complexă. Necesită conductori suplimentari pentru instalarea externă.

În fig. 3.14 prezintă o opțiune de intrare de 6-10 kV la echiparea stației cu transformatoare de comandă liniară. În fig. 3.15 prezintă diagrame de conectare pentru sursele de putere reactivă. Compensatoarele sincrone mari sunt instalate la substații puternice cu noduri cu o tensiune de 500-750 kV și conectate la înfășurările terțiare ale autotransformatoarelor descendente. Compensatoarele sincrone de putere redusă (până la 15 Mvar) sunt conectate la rețea prin pornire directă. La o putere de 50 Mvar sau mai mult, se utilizează o pornire a reactorului (Fig. 3.15, a).

Orez. 3.14. Intrare într-o secțiune cu un transformator de control liniar.

Orez. 3.15. Conectarea surselor de putere reactivă:

a – compensator sincron cu o putere de 50 – 100 MVAr; b – banc de condensatori 110 kV; c - banc de condensatori 6 - 10 kV.

Sursele de putere reactivă sunt, de asemenea, bănci de condensatoare shunt. Ele pot fi conectate la magistralele de 110 kV (Fig. 3.15, b). Schema din fig. 3.15, b vă permite să măriți puterea bateriei prin manevrarea unei părți din rândurile succesive de condensatoare în fază cu un comutator. Reactoarele de barieră sunt instalate la bornele zero ale bateriilor pentru a limita supratensiunile de curent în timpul supraalimentării. La bornele bateriei sunt instalate transformatoare de instrument cu o tensiune de 110 kV, iar la bornele piesei manevrate sunt instalate transformatoare de 35 kV. Acestea din urmă îndeplinesc funcțiile de rezistențe de descărcare.

Scheme de conectare bănci de condensatoare 6-10 kV sunt variate. În fig. 3.15, este dată o diagramă a unei baterii reglate. Datorită comutării prin comutatoare, puterea sa variază în trepte de la 25 la 100%.

Termenul „comutator” poate fi găsit în diverse texte tehnice. Ce este? În sensul cel mai general, este un dispozitiv pentru comutare circuite electrice(semnale), care pot fi electronice, cu fascicul de electroni sau electromecanice.

Într-un sens restrâns, acesta se numește de obicei comutator de aprindere, care este echipat cu orice vehicule cu motoare pe benzină. Acest articol este dedicat acestui tip de comutatoare, în principal celor auto.

Contextul sistemelor de aprindere

După cum se știe, în fiecare ciclu de funcționare a benzinei există o etapă de preparare a amestecului combustibil combustibil-aer și o etapă a arderii acestuia. Dar pentru ca amestecul să ardă, trebuie dat foc cu ceva.

Prima soluție, folosită în primele motoare cu ardere internă a automobilelor, a fost aprinderea amestecului dintr-un tub incandescent introdus în cilindru și preîncălzit înainte de a porni motorul. În timpul funcționării acestuia, temperatura acestui tub a fost menținută în mod constant datorită arderii amestecului în fiecare ciclu de funcționare.

Este interesant că sistemul de aprindere prin scânteie de la un magneto a fost folosit în paralel cu aprinderea strălucitoare a motoarelor auto, dar la început numai pentru motoarele industriale cu ardere internă pe gaz. Acest principiu a fost adoptat rapid de producătorii de automobile, iar după inventarea bujiilor convenționale de către R. Bosch în 1902, sistemul de scântei a devenit general acceptat.

Principiul aprinderii prin scânteie

În prezent, cel mai comun sistem de aprindere a bateriei conține o sursă de curent sub formă baterie auto la pornire și generator auto când motorul funcționează, o bobină de aprindere, care este un transformator cu o înfășurare secundară de înaltă tensiune, la care este conectată o bujie producătoare de scântei, precum și un distribuitor (comutator) de aprindere. Funcționarea comutatorului constă în întreruperea periodică a circuitului de curent al înfășurării primare a bobinei de aprindere. Cu fiecare astfel de întrerupere a curentului, câmpul său magnetic, existent în punctele spațiului ocupate de firele înfășurării secundare a bobinei de aprindere, scade foarte repede. În același timp, în conformitate cu legea inducției electromagnetice, în aceleași puncte din spațiu apare o tensiune foarte mare, ceea ce creează un EMF mare (până la 25 kV) în înfășurarea secundară a bobinei de aprindere, ruptă de electrozi. a bujiei. Tensiunea dintre ele atinge rapid o valoare suficientă pentru a sparge întrefierul, iar apoi o scânteie electrică sare, aprinzând amestecul combustibil-aer.

Ce este comutat în sistemul de aprindere?

Deci, un comutator de mașină. Ce este și de ce este nevoie? Pe scurt, acesta este un dispozitiv a cărui sarcină este să întrerupă circuitul de curent în înfășurarea primară a bobinei de aprindere în momentul cel mai favorabil pentru aceasta.

Într-un motor cu ardere internă în patru timpi, acest moment are loc la sfârșitul cursei de compresie (a doua cursă a motorului cu ardere internă), cu puțin timp înainte ca pistonul să atingă așa-numitul punct mort superior (PMS), la care distanța de la orice punct al pistonului față de axa de rotație a arborelui cotit al motorului cu ardere internă este maxim. Deoarece arborele cotit face o mișcare circulară, în momentul în care curentul este întrerupt este legat de o anumită poziție înainte ca acesta și pistonul să ajungă în poziția PMS. Unghiul dintre această poziție a arborelui cotit și planul vertical se numește unghi de sincronizare a aprinderii. Acesta variază de la 1 la 30 de grade.

Având în vedere istoricul, întrebarea: „Comutatorul vehiculului: ce este?” - ar trebui să se răspundă că acesta este mai întâi un întrerupător mecanic, iar mai târziu, pe măsură ce tehnologia se dezvoltă, un întrerupător de curent electronic în bobina de aprindere.

Predecesorul mecanic al comutatorului de aprindere

De fapt, acest dispozitiv a început să fie numit comutator doar în anul trecut, după ce a devenit complet electronic. Și înainte de asta, începând cu 1910, când au apărut pentru prima dată mașinile Cadillac sistem automat aprindere, funcția sa, împreună cu alte sarcini, era îndeplinită de un distribuitor-distribuitor (distribuitor). Această dualitate de nume a apărut datorită funcției sale duale în sistemul de aprindere. Pe de o parte, curentul din înfășurarea primară a bobinei de aprindere trebuie întrerupt - prin urmare apare „chopperul”. Pe de altă parte, tensiunea înfășurării de înaltă tensiune a bobinei de aprindere trebuie distribuită alternativ pe bujiile tuturor cilindrilor și cu unghiul drept avans. De aici a doua jumătate a numelui - „distribuitor”.

Cum au lucrat distribuitorii?

Întrerupătorul-distribuitor are un arbore interior antrenat de arborele cotit, pe care este montat la capătul său un rotor-rotor dielectric cu o placă rotativă purtătoare de curent. O perie de cărbune cu arc alunecă de-a lungul plăcii, conectată la o tensiune înaltă contact centralîn capacul distribuitorului, care, la rândul său, este conectat la înfășurarea secundară a bobinei de aprindere. Placa purtătoare de curent se apropie periodic de contactele firelor de înaltă tensiune situate în capacul distribuitorului care merg la bujiile cilindrului. In acest moment, in infasurarea secundara a bobinei, apare un intrefier care sparge doua goluri de aer: intre placa diferenta de curent si contactul firului cu o bujie data si intre electrozii bujiei.

Pe același arbore există came, al căror număr este egal cu numărul de cilindri, iar proeminențele fiecărei came se deschid, simultan cu conectarea unei bujii specifice, contactele întreruptorului de curent conectate la circuitul înfășurării primare. a bobinei de aprindere.

Pentru a preveni apariția unei scântei între contactele întreruptorului la deschidere, un condensator mare este conectat în paralel cu acestea. Când contactele întreruptorului se deschid, fem indusă în înfășurarea primară determină un curent de încărcare al condensatorului, dar datorită capacității sale mari, tensiunea pe acesta și, prin urmare, între contactele deschise, nu atinge valoarea aerului. dărâma.

Dar unghiul de avans?

După cum știți, atunci când viteza de rotație a arborelui cotit scade, amestecul din cilindri trebuie aprins în timpul cursei de compresie mai târziu, chiar înainte de PMS, adică. Timpul de aprindere ar trebui redus. Dimpotrivă, atunci când viteza de rotație crește, amestecul din cursa de compresie trebuie aprins mai devreme, adică. crește unghiul de avans. La distribuitoare, această funcție era îndeplinită de un regulator centrifugal, conectat mecanic la camele întreruptorului de curent. Le-a întors pe arborele distribuitor, astfel încât să deschidă contactele întrerupătorului mai devreme sau mai târziu în cursa de compresie a amestecului.

De asemenea, este necesar să se schimbe unghiul de avans la o frecvență constantă atunci când sarcina motorului se modifică. Această lucrare a fost efectuată dispozitiv special- regulator de aprindere în vid.

Apariția primelor întrerupătoare

Până la sfârșitul anilor 70 ai secolului trecut, a devenit clar că cea mai slabă componentă a distribuitorului erau contactele întrerupătoarelor prin care curgerea curent completînfăşurare primară. Au ars în mod constant și au eșuat. Prin urmare, prima soluție a fost un circuit electronic special de comutare pentru a întrerupe curentul din bobină. Circuitul său de intrare de curent scăzut includea fire de la bornele unui întrerupător de contact tradițional al distribuitorului. Cu toate acestea, acum contactele sale au întrerupt nu întregul curent al bobinei de aprindere, ci un curent mic în circuitul de intrare al comutatorului.

De fapt, comutatorul electronic a fost realizat structural într-un bloc separat și a fost conectat (la cererea șoferului) la un distribuitor clasic. Acest sistem de aprindere se numește electronic de contact. A fost foarte popular în anii 80 ai secolului trecut. Și în zilele noastre încă mai găsești mașini echipate cu el.

Circuitul de comutare al sistemului electronic de contact a fost asamblat folosind tranzistori.

Următorul pas este să abandonați întrerupătorul de contact

Întrerupător de curent de contact, chiar și în versiunea de curent scăzut utilizată la contact sistem electronic aprinderea, a rămas o unitate foarte nesigură. Prin urmare, producătorii auto au făcut eforturi considerabile pentru a-l elimina. Aceste eforturi s-au concretizat odată cu crearea unui senzor de distribuție fără contact bazat pe un senzor cu efect Hall.

Acum, în loc de mai multe came, pe arborele distribuitorului a fost instalat un ecran tubular cilindric cu fante și perdele între ele, iar numărul de perdele și fante a fost egal cu numărul de cilindri ai motorului. Perdelele și fantele de ecran se mișcă într-un câmp magnetic creat de un magnet permanent, pe lângă un senzor Hall miniatural. În timp ce cortina trece pe lângă el, tensiune de ieșire Nu există senzor Hall. Când perdeaua este înlocuită cu o fantă, de la senzorul Hall circuit electronic partea frontală a impulsului de tensiune este îndepărtată, indicând necesitatea întreruperii curentului în înfășurarea primară a bobinei de aprindere. Acest impuls de tensiune este transmis prin fire către unitatea de comutare a curentului din bobina de aprindere, unde este preamplificat și apoi utilizat pentru a controla treapta principală de comutare a puterii.

O altă opțiune pentru un senzor-distribuitor fără contact este o unitate cu senzor optic, în care se folosește un fototranzistor în locul unui senzor Hall și se folosește un LED în locul unui magnet permanent. are același ecran rotativ cu fante și perdele.

Apariția comutatorului în sine

Deci, în sistemul de aprindere fără contact, în loc de un distribuitor de contact, au apărut două unități separate: un senzor-distribuitor fără contact (dar numai pentru joasă tensiune) și un comutator electronic. Funcția de distribuire a tensiunii de înaltă tensiune peste bujiile din senzorul-distribuitor este încă îndeplinită de un rotor-rotor mecanic cu o placă purtătoare de curent.

Ce zici de reglarea unghiului de aprindere? Aceste sarcini sunt încă îndeplinite de regulatoarele centrifuge și de vid ca parte a senzorului-distribuitor. Primul dintre ele întoarce acum camele pe arbore, dar mișcă perdelele ecranului, schimbând astfel unghiul de aprindere. Regulatorul de vid are capacitatea de a deplasa senzorul Hall cu placa de susținere, ajustând și acest unghi.

Având în vedere cele de mai sus, la întrebarea: „Comutator auto modern: ce este?” - răspunsul ar trebui să fie că aceasta este o unitate electronică separată structural a unui sistem de aprindere fără contact.

Refuzul distribuției de înaltă tensiune

Distribuitorul mecanic al tensiunii de înaltă tensiune pe bujiile cilindrului a rămas în comutator cel mai mult timp. Cel mai interesant lucru este că această unitate a fost destul de fiabilă și nu a provocat plângeri majore. Cu toate acestea, timpul nu stă pe loc, iar la începutul acestui secol, schema de conectare a comutatorului a suferit o altă modificare majoră.

ÎN mașini moderneÎn general, nu există o distribuție a tensiunii de înaltă tensiune de la o bobină la diferite bujii. Dimpotrivă, bobinele în sine s-au „înmulțit” în ele și au devenit un accesoriu pentru bujiile fiecărui cilindru. Acum, în loc de comutarea contactelor bujiilor la tensiune înaltă, se realizează comutarea fără contact a bobinelor acestora la tensiune joasă. Desigur, acest lucru complică circuitul comutatorului, dar capacitățile tehnologiei moderne de circuite sunt mult mai largi.

În mașinile moderne cu motoare cu injecție Comutatorul este controlat fie de un motor autonom, fie de computerul de bord al vehiculului. Aceste dispozitive de control analizează nu numai viteza de rotație a arborelui cotit, ci și mulți alți parametri care caracterizează combustibilul și lichidul de răcire, temperatura diferitelor componente și mediu inconjurator. Pe baza analizei lor, setările de sincronizare a aprinderii se modifică și în timp real.

Probleme de comutare

Cea mai frecventă defecțiune a unui distribuitor mecanic este arderea contactelor acestuia: atât contactele bujiilor în mișcare, cât și cele de înaltă tensiune. Pentru a preveni acest lucru (prin macar, nu prea repede), trebuie să le inspectați în mod regulat, iar dacă pe ele s-a format funingine, aceasta trebuie îndepărtată cu o pilă sau șmirghel fin.

Dacă un condensator conectat în paralel cu contactele întreruptorului sau un rezistor din circuitul central al electrodului de înaltă tensiune se defectează, acestea pot fi înlocuite.

Defecțiunile comutatorului electronic cauzate de defecțiunea amplificatorului de impuls al senzorului Hall sau a comutatorului de curent al bobinei, de obicei, nu pot fi reparate, deoarece un astfel de comutator nu este separabil. În acest caz, de regulă, unitate defectă tocmai inlocuit cu unul nou.

Cum se verifică comutatorul?

Dacă turația motorului „plutește” la ralanti sau se blochează în timpul conducerii sau nu pornește deloc, atunci ar trebui să verificați prezența unei scântei pe bujiile conectate la distribuitorul de aprindere cu un senzor Hall. Pentru a face acest lucru, trebuie să le deșurubați, să puneți capetele firelor blindate, să puneți bujiile pe „pământ” și să „întoarceți” arborele cotit cu demarorul. Dacă nu există scânteie sau este slabă, trebuie să mergeți la comutator.

Dar cum se verifică comutatorul? Ar trebui să porniți contactul și să evaluați modul în care acul voltmetrului se deviază. Dacă comutatorul funcționează corect, atunci acesta ar trebui respins în două etape. Mai întâi, săgeata ia o poziție intermediară, în care rămâne timp de 2-3 secunde, apoi trece în poziția finală (standard). Dacă săgeata ajunge imediat în poziția sa finală, atunci puteți încerca să înlocuiți comutatorul.

Comutați conexiunea

Cum se conectează comutatorul la un sistem de aprindere fără contact? Trebuie amintit că blocul său de borne este conectat cu două fire la bornele „B” și „K” ale bobinei de aprindere, cu un cablaj cu trei fire cu un conector - la senzorul Hall de pe senzorul de distribuție și cu un fir - la pamant. Circuitul comutatorului este conectat la borna „+” a bateriei la borna „B” a bobinei.