Тяговые и трансформаторные подстанции — схемы вторичной коммутации

Тиристор в цепи постоянного напряжения

При условии питания схемы постоянным напряжением, тиристор эффективен в качестве переключателя мощной нагрузки. Здесь прибор действует подобно электронной защелке, поскольку после активации остается в состоянии «включено», вплоть до сброса этого состояния вручную. Рассмотрим практическую схему.

3CT065E

Схема 1: КН1, КН2 — кнопки нажимные без фиксации; Л1 — нагрузка в виде лампы накаливания 100 Вт; R1, R2 — резисторы постоянные 470 Ом и 1 кОм

Эта простая схема включения/выключения применяется для управления лампой накаливания. Между тем схему вполне допустимо использовать в качестве коммутатора электродвигателя, нагревателя и любой другой нагрузки, рассчитанной на питание постоянным напряжением.

Здесь тиристор имеет прямое смещённое состояние перехода и включается в режим короткого замыкания нормально разомкнутой кнопкой КН1. Эта кнопка соединяет управляющий электрод У с источником питания через резистор R1. Если значение R1 установить слишком высоким относительно питающего напряжения, устройство не сработает.

Стоит только активировать (нажать) кнопку КН1, тиристор переключается в состояние прямого проводника и остаётся в этом состоянии независимо от дальнейшего положения кнопки КН1. При этом токовая составляющая нагрузки показывает большее значение, чем ток фиксации тиристора.

Преимущества и недостатки использования тиристора

Одним из основных преимуществ использования этих полупроводников в качестве переключателя видится очень высокий коэффициент усиления по току. Тиристор — это устройство, фактически управляемое током.

Катодный резистор R2 обычно включается с целью уменьшения чувствительности электрода У и увеличения возможностей соотношения напряжение-ток, что предотвращает ложное срабатывание устройства.

Когда тиристор защелкнется и останется в состоянии «включено», сбросить это состояние возможно только прерыванием питания или уменьшения анодного тока до нижнего значения удержания.

Поэтому логично использовать нормально замкнутую кнопку КН2, чтобы разомкнуть цепь, уменьшая до нуля ток, протекающий через тиристор, заставляя прибор перейти в состояние «выключено».

Однако схема имеет также недостаток. Механический нормально замкнутый переключатель КН2 должен быть достаточно мощным — соответствовать мощности всей схемы.

В принципе, можно было бы просто заменить полупроводник мощным механическим выключателем. Один из способов преодолеть проблему с мощностью — подключить коммутатор параллельно тиристору.

KP2500A

Схема 2: КН1, КН2 — кнопки нажимные без фиксации; Л1 — лампа накаливания 100 Вт; R1, R2 — резисторы постоянные 470 Ом и 1 кОм

Доработка схемы — включение нормально разомкнутого переключателя малой мощности параллельно переходу А-К, даёт следующий эффект:

• активация КН2 создаёт «КЗ» между электродами А и К,
• уменьшается ток фиксации до минимального значения,
• устройство переходит в состояние «выключено».

Проверка коммутатора ВАЗ 2108, ВАЗ 2109, а также УАЗ 31519 Хантер

При помощи несложного метода можно быстро выяснить, подает ли коммутатор управляющие импульсы на катушку зажигания. Итак, отсоединяем коричневый с красной полоской провод от клеммы «К» вывода конца первичной обмотки катушки зажигания, который другим концом связан с контактом «1» коммутатора зажигания.

Провод подключается к 12-вольтовой контрольной лампе мощностью 3 Вт. Второй контакт лампочки идет на освободившуюся клемму «К». После этого включаем зажигание и проворачиваем стартер. Лампа при этом должна замигать. Если мигание не наблюдается, коммутатор необходимо заменить.

Результат

От номинального рабочего тока контактора зависит мощность подключаемой внешней нагрузки, которой можно удалённо управлять посредством модельного ряда устройств IP PDU NetPing.

Таким образом, для включения внешней нагрузки любой мощности по указанной выше схеме необходимо зайти на страницу «УПРАВЛЕНИЕ 220V» web-интерфейса устройства NetPing, выбрать управление реле «Ручное Вкл» и нажать кнопку «Применить изменения». Реле устройства NetPing также можно управлять посредством протокола SNMP или URL-encoded командами:

Для выключения внешней нагрузки любой мощности по указанной выше схеме необходимо зайти на страницу «УПРАВЛЕНИЕ 220V» web-интерфейса устройства NetPing, выбрать управление реле «Ручное Выкл» и нажать кнопку «Применить изменения»:

• Устройство NetPing 8/PWR-220 v3/SMS
• Устройство NetPing 4/PWR-220 v3/SMS
• Устройство NetPing 2/PWR-220 v2/SMS
• Устройство NetPing 2/PWR-220 v3/ETH

Принцип работы Switch’а (коммутатора)

Сетевой коммутатор или свитч (жарг. от англ. switch — переключатель) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента сети.

Коммутатор работает на канальном уровне модели OSI, и потому в общем случае может только объединять узлы одной сети по их MAC-адресам. Коммутаторы были разработаны с использованием мостовых технологий и часто рассматриваются как многопортовые мосты.

Коммутатор хранит в памяти таблицу коммутации (хранящуюся в ассоциативной памяти), в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует кадры (фреймы) и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит кадр, предназначенный для хоста, MAC-адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в таблице. Если MAC-адрес хоста-получателя не ассоциирован с каким-либо портом коммутатора, то кадр будет отправлен на все порты. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется. Стоит отметить малую латентность (задержку) и высокую скорость пересылки на каждом порту интерфейса.

Режимы коммутации

Существует три способа коммутации. Каждый из них — это комбинация таких параметров, как время ожидания и надёжность передачи.

1. С промежуточным хранением (Store and Forward). Коммутатор читает всю информацию в кадре, проверяет его на отсутствие ошибок, выбирает порт коммутации и после этого посылает в него кадр.
2. Сквозной (cut-through). Коммутатор считывает в кадре только адрес назначения и после выполняет коммутацию. Этот режим уменьшает задержки при передаче, но в нём нет метода обнаружения ошибок.
3. Бесфрагментный (fragment-free) или гибридный. Этот режим является модификацией сквозного режима. Передача осуществляется после фильтрации фрагментов коллизий (кадр размером 64 байта обрабатываются по технологии store-and-forward, остальные по технологии cut-through).

Латентность, связанная с «принятием коммутатором решения», добавляется к времени, которое требуется кадру для входа на порт коммутатора и выхода с него и вместе с ним определяет общую задержку коммутатора.

Недостатки классического Ethernet

Классический Ethernet, который использует разделяемую среду для передачи данных обладает существенными недостатками. 

Первый недостаток, когда в сети много ПК и они активно передают данные, то сеть работает очень медленно или становится неработоспособной. ПК большую часть времени тратят на борьбу за доступ к разделяемой среде, чем на передачу данных. 

Безопасность в классическом изернет низкая, все данные, которые поступают в разделяемую среду доступны всем ПК в сети, потому любой, кто подключился к разделяемой среде, может перехватить ваши данные и посмотреть все что в них находится. 

И третий недостаток это разное время доставки кадра. Если компьютеру повезло и коллизий не возникло, то он может отправить кадр сразу, но для передачи другого кадра может понадобится 5-6 попыток. Разное время задержки при передачи кадров очень неудобно для трафика реального времени, такого как голосовой трафик или стриминг видео. 

Схемы сети

• активное оборудование
• интерфейсы/порты активного оборудования

• логические устройства (N7K VDC, Palo Alto VSYS, …)
• VRF
• виланы
• сабинтерфейсы
• туннели
• зоны
• …

• дата-центр
• интернет
• WAN
• удаленный доступ
• офисная LAN
• DMZ
• …

• overlay
• L1/L2 underlay
• L3 underlay

Схема маршрутизации

• какие протоколы маршрутизации и где используются
• основная информация о настройках протокола маршрутизации (area/AS number/router-id/…)
• на каких устройствах происходит редистрибуция
• где происходит фильтрация и агрегация маршрутов
• информация о дефолтном маршруте

L2 схема (OSI)

• какие VLAN
• какие порты являются trunk портами
• какие порты агрегированы в ether-channel (port channel), virtual port channel
• какие STP протоколы и на каких устройствах используются
• основные настройки STP: root/root backup, STP cost, port priority
• дополнительные настройки STP: BPDU guard/filter, root guard…

Вы здесь

Главная › Телефонная техника › 4. Телефония — схемотехника в примерах › 2. Схемотехника телефонных устройств.

Схемы коммутации телефонных аппаратов.

чт, 03/30/2006 — 10:51 — admin

Схемы коммутации телефонных аппаратов

Ключи коммутации телефонных аппаратов (ТА) с линией являются, пожалуй, одним из наиболее сложных элементов сопряжения в микро-АТС.

Различают два вида коммутации:

1) По минусу питания схемы

2) По плюсу питания схемы.

Комбинацией этих двух методов можно реализовать любой способ электронного подключения (коммутирования) ТА к линии. Рассмотрим их в отдельности.

На рис. 1.2-11 приведена простая схема ключа с использованием микросхемы 1014КТ1А по минусу питания. Схема обеспечивает надежную работу при максимальном токе коммутации до 110 мА и импульсном напряжении до 200 В Управляющее напряжение не должно превышать 3.5-5 В.

Достоинства схемы:

• высокое качество коммутации (сопротивление в открытом состоянии не превышает 10 Ом):

• простота схемного решения;

• совместимость с КМОП-логикой,

• сверхнизкое потребление по управляющему входу (устойчиво переключается через сопротивление до 10 МОм) Недостатки схемы

• Невозможность простым схемным решением реализовать контроль за состоянием телефона (снята трубка или положена), что ограничивает применение этого способа коммутаций.

На рис 1.2-12 представлена схема коммутации по плюсу литания. Достоинством такой схемы является возможность увязки в схеме с общим корпусом различных узлов телефонной приставки:

узла подъема трубки (контроля телефона), узлов коммутации, схемы обработки и пр., достаточно простым способом. Коммутационные свойства этой схемы так же высоки, так как в основе лежит токовый ключ 1014КТ1А Принцип работы заключается в следующем.

При подаче на базу VT1 логической единицы напряжение на управляющий вход DA1 не подается. Емкость С1 разряжена, ключ DA1 закрыт, мост VD6-VD9 также закрыт и телефонный аппарат изолирован от линии по плюсу. При подаче на базу VT1 логического нудя напряжение телефонной линии, за счет падения на VD4, VD5 и, частично — диодах моста VD6-VD9. через резисторы Rl, R2 поступает на управляющий вход 1 DA1. Цепочка VD2, С1 обеспечивает стабильность включения ключа при импульсных помехах на линии (например, при наличии импульсов набора номера). Телефон включается по плюсу в линию.

Еще один способ коммутации ТА по плюсу питания схемы с использованием оптопары АОТ101А приведен на рис. 1.2-13. Ди-одно-транзисторный оптрон позволяет осуществить гальваническую развязку цепи управления и ключа коммутации, в качестве которого выступает транзистор КТ972А. Транзистор открывается напряжением с линии через Rl, обеспечивая коммутацию ТА на линию. Следует отметить, что сопротивление в открытом состоянии у транзистора КТ972А несколько выше чем у микросхемы 1014КТ1А, кроме этого, при наличии импульсов в телефонной линии открытое состояние транзистора поддерживается лишь за счет переходных процессов в полупроводнике. Это может несколько ухудшить соответствие схемы коммутации нормам ГОСТ . Для коммутации телефона либо разговорного ключа ТА могут также использоваться схемы импульсных ключей на составных транзисторах, приведенные на рис 1 2-14. 1.2-15. 1.2-16.

Эти схемы применяются в телефонных аппаратах импортного и отечественного производства для формирования импульсов набора номера, но с таким же успехом их можно применять в любых телефонных приставках в качесгве ключей коммутации по плюсу схемы.

Характерные ошибки при проектировании

Характерные ошибки дизайна уровня L1 (OSI)

• недостаточная полоса пропускания
• недостаточный TCAM на оборудовании (или неэффективное его использование)
• недостаточная производительность (часто относится к фаерволам)

Характерные ошибки дизайна уровня L2 (OSI)

• большой STP диаметр сети, что может приводить к бродкастным штормам
• STP root будут определен случайно (на основе mac адреса) и путь трафика будет неоптимальным
• порты, подключаемые к хостам, не будут настроены как edge (portfast), что приведет к пересчету STP при включении/выключении конечных станций
• сеть не будет сегментирована на уровне L1/L2, в результате чего проблемы с любым коммутатором (например, перегрузка по питанию) будет приводить к пересчету STP топологии и остановке трафика во всех VLAN на всех коммутаторах (в том числе и в критичном с точки зрения непрерывности сервиса сегменте)

Примеры ошибок в проектировании L3 (OSI)

• частое использование (или использование только) статического роутинга
• использование неоптимальных для данного дизайна протоколов маршрутизации
• неоптимальная логическая сегментация сети
• неоптимальное использование адресного пространства, что не позволяет производить агрегирование маршрутов
• отсутствие резервных маршрутов
• отсутствие резервирования для default gateway
• ассиметричный роутинг при перестроении маршрутов (может быть критичным в случае NAT/PAT, statefull firewalls)
• проблемы с MTU
• при перестройке маршрутов трафик идет через другие security зоны или даже другие фаерволы, что приводит к тому, что этот трафик дропается
• плохая масштабируемость топологии

Общая характеристика

Назначение коммутационных аппаратов сводится к процессу пропускания электроэнергии благодаря замыканию и размыканию цепи. Сегодня все существующие агрегаты этого типа можно разделить на две категории. К первой группе относятся контактные (механические) приборы, а ко второй – бесконтактные (полупроводниковые или газоразрядные) разновидности.

Самыми часто встречаемыми приборами коммутационного типа являются выключатели, рубильники, контакторы, реле, предохранители. Они обладают определенными особенностями, которые необходимо учитывать при выборе. Приобретать коммутационный прибор необходимо в соответствии с условиями эксплуатации.

Представленные агрегаты могут иметь в своей конструкции несколько полюсов. Их количество может составлять от одного до четырех. В соответствии с этим показателем приборы также разделяют на группы. Чаще всего в продаже представлены двухполюсные изделия. Они имеют два положения – «выключено» или «включено».

Коммутация сетей. Часть 1

Коммутация – важнейший аспект построения любой сети, особенно – корпоративной. Этой публикацией мы открываем цикл статей, посвященных коммутации. В первой ее части мы сосредоточимся на теоретической составляющей и начнем с определения терминов.

Коммутацией в компьютерной сети принято называть процесс объединения ее абонентов с помощью транзитных узлов. В качестве абонентов могут выступать как персональные компьютеры, так и другие офисные устройства (принтеры, факсы и т.д.), а также отдельные сегменты локальных сетей.

Необходимость коммутации сетей возникла в связи с невозможностью соединения двух абонентов в сетях общего доступа с помощью индивидуальной физической линии связи – т.к. таких число таких абонентских пар исторически всегда превышало возможности сетевой инфраструктуры. Потребовались технологии коммутации, позволяющие связывать абонентов, разделяя между ними существующие физические каналы связи. В общем случае эти технологии сводятся к тому, что за каждым абонентом закрепляется личная линия связи, которая обеспечивает его подключение к устройству-коммутатору, а линии связи между несколькими коммутаторами, используются уже совместно.

Коммутаторы делятся на два типа:

• Неуправляемые коммутаторы . Обычные автономные устройства в любой локальной сети, управляющие передачей данных самостоятельно и не имеют возможности дополнительной настройки. В силу своей дешевизны и простоты настройки получили широкое распространение при монтаже в домашних условиях и малом бизнесе.
• Управляемые коммутаторы . Более продвинутые устройства, которые администраторы сетей могу настраивать под заданные задачи.

Также коммутаторы можно разделить на три уровня в зависимости от тех задач, которые они выполняют в структуре локальной сети.

• Уровень доступа сети . Коммутаторы доступа предоставляют точки устройств конечного пользователя. В крупных локальных сетях фреймы коммутаторов доступа не взаимодействуют друг с другом, а передаются через коммутаторы распределения.
• Уровень распределения . Коммутаторы данного уровня пересылают трафик между коммутаторами доступа, но при этом не взаимодействуют с конечными пользователями.
• Уровень ядра системы . Устройства данного типа объединяют каналы передачи данных от коммутаторов уровня распределения в крупных территориальных локальных сетях и обеспечивают высокую скорость коммутации потоков данных.

Теперь рассмотрим некоторые общие термины, важные для понимания процесса коммутации сетей: СКС, ЛВС и IP и широковещательный домен.

Структурированная кабельная система (СКС)

– это физическая часть сети, включающая в себя, в узком смысле, кабели, переключатели, коммутационные панели и т.д., а в широком – совокупность сетей, в которую могут входить локальные вычислительные сети, (ЛВС) телефония, устройства видеонаблюдения и т.д. Как правило для настройки коммутации системному администратору не требуется глубоко погружения в физическую архитектуру сети.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС)

, часто более известна специалистам как Local Area Network (LAN), поскольку слово «вычислительная» уже долгое время является анахронизмом – это сеть конкретной компании. Если углубиться в детали, то термин LAN корректнее использовать для наименования локальной сети, находящейся под управлением одного системного администратора – как правило вся часть IT-инфраструктуры компании, берущая начало от роутера.

IP-адресация

: индивидуальный сетевой адрес узла в компьютерной сети, строящийся на базе стека протоколов TCP/IP. При подключении роутера к сети роутер как правило выдает IP-адрес вида 192.168.1.x. Начальные цифры обусловлены тем, что IP-адреса можно разделить на публичные и приватные. Первые применяются в интернете, они уникальны и распределяются IANA(Internet Assigned Numbers Authority). Вторые – нужны для использования в частных сетях. Они повторяются в разных локальных сетях т.к. не выходят за их пределы.

Широковещательный домен

– логический сектор сети, необходимый для широковещательной передачи данных между устройствами без задействования маршрутизаторов. Подробнее об их функции в контексте теории коммутации мы поговорим в следующих публикациях.

В следующей статье мы расскажем о некоторых характеристиках коммутаторов, определяющихся понятиями, освещенными выше, а также рассмотрим уровни модели стека сетевых протоколов Open Systems Interconnection (OSI/ISO), затрагивающие коммутацию в локальных сетях предприятий.

Тиристоры в цепи переменного тока

При подключении к источнику переменного тока тиристор работает несколько иначе. Это связано с периодическим изменением полярности переменного напряжения. Поэтому применение в схемах с питанием переменным напряжением автоматически будет приводить к состоянию обратного смещения перехода. То есть в течение половины каждого цикла прибор будет находиться в состоянии «отключено».

Для варианта с переменным напряжением схема тиристорного запуска аналогична схеме с питанием постоянным напряжением. Разница незначительная — отсутствие дополнительного переключателя КН2 и дополнение диода D1. Благодаря  диоду D1, предотвращается обратное смещение по отношению к управляющему электроду У.

Положительным полупериодом синусоидальной формы сигнала устройство смещено прямо вперёд. Однако при выключенном переключателе КН1 к тиристору подводится нулевой ток затвора и прибор остается «выключенным». В отрицательном полупериоде устройство получает обратное смещение и также останется «выключенным», независимо от состояния переключателя КН1.

Схема 3: КН1 — переключатель с фиксацией; D1 — диод любой под высокое напряжение; R1, R2 -резисторы постоянные 180 Ом и 1 кОм, Л1 — лампа накаливания 100 Вт

Если переключатель КН1 замкнуть, вначале каждого положительного полупериода полупроводник останется полностью «выключенным». Но в результате достижения достаточного положительного триггерного напряжения (возрастания  тока управления) на электроде У, тиристор переключится в состояние «включено».

Фиксация состояния удержания остаётся стабильной при положительном полупериоде и автоматически сбрасывается, когда положительный полупериод заканчивается. Очевидный момент, учитывая падение тока анода ниже текущего значения. На момент следующего отрицательного полупериода, устройство полностью «отключается» до прихода следующего положительного полупериода. Затем процесс вновь повторяется.

Получается, нагрузка имеет только половину доступной мощности источника питания. Тиристор действует как выпрямляющий диод и проводит переменный ток лишь во время положительных полуциклов, когда переход смещен вперед.

Тиристоры и управление половинной волной

Фазовое управление тиристором является наиболее распространенной формой управления мощностью переменного тока. Пример базовой схемы управления фазой показан ниже. Здесь напряжение затвора тиристора формируется цепочкой R1C1 через триггерный диод D1.

На момент положительного полупериода, когда переход смещен вперед, конденсатор C1 заряжается через резистор R1 от напряжения питания схемы. Управляющий электрод У активируются только тогда, когда уровень напряжения в точке «x» вызывает срабатывание диода D1.

Конденсатор C1 разряжается на управляющий электрод У, устанавливая прибор в состояние «включено». Длительность времени положительной половины цикла, когда открывается проводимость, контролируется постоянной времени цепочки R1C1, заданной переменным резистором R1.

Схема 4: КН1 — переключатель с фиксацией; R1 — переменный резистор 1 кОм; С1 — конденсатор 0,1 мкф; D1 — диод любой на высокое напряжение; Л1 — лампа накаливания 100 Вт; П — синусоида проводимости

Увеличение значения R1 приводит к задержке запускающего напряжения, подаваемого на тиристорный управляющий электрод, что, в свою очередь, вызывает отставание по времени проводимости устройства.

В результате доля полупериода, когда устройство проводит, может регулироваться в диапазоне 0 -180º. Это означает, что половинная мощность, рассеиваемая нагрузкой (лампой), поддаётся регулировке.

Существует масса способов достижения полноволнового управления тиристорами. Например, можно включить один полупроводник в схему диодного мостового выпрямителя. Этим методом легко преобразовать переменную составляющую в однонаправленный ток тиристора.

Однако более распространенным методом считается вариант использования двух тиристоров, соединенных инверсной параллелью. Самым практичным подходом видится применение одного симистора. Этот полупроводник допускает переход в обоих направлениях, что делает симисторы более пригодными для схем переключения переменного тока.

Тиристоры — полный технический расклад на видео

Видеоматериал, представленный здесь — продолжение знакомства с тиристорами непосредственно глазами. Совмещение текстовой и видео информации открывает способ лучшего понимания темы. Поэтому, рекомендовано смотреть «кино» о тиристорах:

По материалам: Electronics-tutorials

Похожие записи:

Принцип работы сервопривода, что такое сервопривод Применение тиристора и симистора: принцип работы и способы управления Как лучше всего соединить медный и алюминиевый провод: все способы надежного соединения проводов из алюминия и меди Разновидности и особенности применения металлических труб для электрических проводов Стандарты напряжения в россии Какой кабель выбрать для проводки: nym или ввгнг?