Общественная информация

Ретрансляционный модуль является ключевым компонентом программируемого коммутатора, основные функции которого включают:1.
Осуществлять физическое соединение между коммутаторами и другими коммутационными устройствами, обеспечивая межсетевую связь [1] [6];2.
Выполнение цифровой обработки сигналов, включая преобразование кода, извлечение тактовых сигналов и синхронизацию кадров [5];3.
Разделение и вставка коммуникационных сигналов, поддержка различных типов повторяющих линий (например, E1, T1). С развитием цифровизации сетей связи цифровые повторители стали основным оборудованием, их интерфейсные скорости могут превышать 2 Мбит/с, поддерживают стандарт PCM30/32 каналов [5]. Основные функции модуля повторителя для пожарной безопасности включают:1.
Защита с изоляцией шины: при коротком замыкании шины автоматически разъединяется неисправный участок, например, модуль HJ-9503 компании Лунцзян Юньань может защищать цепь шины [2] [4];2.
Усиление сигнала при передаче: увеличение дальности связи за счёт усиления сигнала, повышение устойчивости системы к помехам [7];3.
Расширение совместимости оборудования: поддержка неэлектронных детекторов (например, модуля MBASV-CN) и взрывозащищенного оборудования [3-4].

Технические характеристики типового модуля:
Используется специальная схема изоляции, обеспечивающая электрическую изоляцию между шиной и оборудованием [3];
Поддерживается электронное кодирование, занимает один адресный контакт (например, модуль MBASV-CN) [4];
Диапазон рабочего напряжения: 14–28 В постоянного тока, статическое энергопотребление ≤400 мА [4];
Стандарт подключения: использовать огнестойкий кабель связи площадью ≥1,5 мм², строго запрещается обратная полярность [2];
Способ установки: совместимость с 86-типовой темной коробкой, независимая установка с классом защиты IP55.

Условия эксплуатации: влажность ≤95% без конденсата, защита от электромагнитных помех [3].

Примечание: выбор модуля должен соответствовать топологии системы (кольцевая/деревообразная), а защита кольцевой шины позволяет максимально сократить зону влияния короткого замыкания [2].

1. Обработка аналоговых сигналов
Возможно, самым простым примером обработки аналогового сигнала является известная RC-схема, показанная на рисунке 1.
Эта схема служит низкочастотным фильтром. Она удаляет или фильтрует частотные составляющие выше граничной частоты схемы и пропускает составляющие с более низкими частотами с небольшим затуханием. В данном случае цель обработки сигнала — устранение высокочастотного шума и извлечение нужной части сигнала.

Обратите внимание, что вход и выход являются аналоговыми. Это значительное преимущество, поскольку сигналы, интересующиеся в науке и инженерии, по своей природе аналоговые. Поэтому для обработки аналоговых сигналов вход и выход модуля обработки сигналов не требуют интерфейсных схем (АЦП и ДАЦ).
Недостаток аналоговой обработки сигналов заключается в изменчивости параметров электронных компонентов. Аналоговые схемы зависят от точности активных и пассивных элементов (резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности и усилителей). Например, частота среза (fC) приведённого выше нижешагового фильтра задаётся следующим выражением:
Как видно, характеристика фильтра зависит от значений компонентов. Поскольку электронные компоненты не могут быть изготовлены с идеальной точностью, точность аналоговых схем ограничена. Из-за допусков на компоненты производительность не является 100% воспроизводимой, и мы ожидаем, что параметры различных схем могут немного различаться от платы к плате. Другая недостаток — низкая гибкость аналоговых схем. Например, чтобы изменить частотную характеристику вышеупомянутого фильтра, необходимо корректировать значения компонентов (что требует изменения аппаратного обеспечения). В отличие от этого, цифровая обработка сигналов более гибка. С помощью DSP можно легко преобразовать низкочастотный фильтр в высокочастотный, просто изменив несколько программируемых коэффициентов. Кроме того, аналоговые схемы не подходят для реализации математических функций (умножение, деление и т.д.). Это контрастирует с цифровой областью, где более сложные математические операции легко реализуются.
3 Цифровая обработка сигналов может решить множество проблем. Цифровые схемы не подвержены указанным ограничениям. Например, хотя изменение значений компонентов и паразитных параметров может незначительно изменить задержку инвертора CMOS, общая функциональность элемента останется неизменной. Таким образом, в отличие от аналоговых схем, цифровые схемы менее уязвимы к изменениям компонентов и паразитным эффектам. Кроме того, цифровые схемы более гибкие и лучше подходят для реализации математических функций.

Остается вопрос: какие базовые компоненты нам необходимы для обработки сигналов в цифровой области?

Как показано на рисунке 2, необходимо установить аналого-цифровые (А/Ц) и цифро-аналоговые (Ц/А) преобразователи на входах и выходах модуля обработки сигналов, чтобы соединить нашу цифровую схему с аналоговыми сигналами реального мира.

На рынке представлены различные типы кабелей для передачи видео: одножильные, двухжильные и коаксиальные. Ниже мы кратко рассмотрим преимущества и недостатки видеокабелей при передаче сигналов на большие расстояния. Независимо от типа кабеля, все они служат проводниками для передачи сигналов. Различные виды кабелей обладают разной качеством передачи различных сигналов. За исключением некоторых специальных применений, основными кабелями для передачи аудио- и видеосигналов являются одножильные, двухжильные, коаксиальные и оптоволоконные кабели.

Основная функция DVI-расширителя — передача высококачественных видеоизображений на большие расстояния. По мере растущих требований пользователей к качеству аудио- и видеоданных производители источников сигнала, устройств отображения и промежуточной обработки активно решают сложные задачи, выпуская ряд высококлассных продуктов. После того как основная структура высококачественных аудио- и видеосигналов была усовершенствована, многие компании в индустрии разрабатывают способы обеспечения более стабильной передачи сигналов.

Обычно при монтаже системы дистанция между источником видео, оборудованием обработки сигнала и терминалом отображения не может быть поддержана непосредственно кабелями DVI/HDMI. Многие производители оборудования при установке стремятся к более стабильной работе и снижению затрат на последующий технический обслуживание, поэтому если расстояние между оборудованием обработки сигнала и терминалом отображения превышает 10 метров, они перестают использовать кабели DVI/HDMI напрямую. В связи с этим многие производители вышли на рынок с серией продуктов для удлинения передачи сигналов.

В соответствии с рыночным спросом компания «Трёхмер» выпустила несколько моделей DVI-оптоволоконных расширителей, способных передавать сигналы на расстояния до 500 метров, 10 километров и 15 километров. В индустрии в основном используются двухжильные кабели для передачи сигналов: DVI/HDMI-преобразователи для длинной передачи (усилители), DVI/HDMI оптические конвертеры и модули удлинения сигнала DVI (оптические передатчики сигнала DVI).

Основные принципы

Здесь кратко рассматриваются требования к схеме линейного драйвера усилителя для ADSL, а также практические схемы линейных драйверов.

Спецификация ADSL использует дискретную многоканальную модуляцию частот. Когда фазы модулированных сигналов на различных подчастотах совпадают, возникают пиковые значения сигнала. Чтобы избежать искажений от обрезки, требуется, чтобы линейный драйвер усилителя обладал большой динамическим диапазоном без искажений. Соотношение пикового уровня сигнала к эффективному уровню называется коэффициентом пик-среднего или «коэффициентом пикового уровня». В системе ADSL коэффициент пикового уровня сигнала DMT составляет 5,3. В таблице приведены характеристические параметры системы ADSL и соответствующие электрические требования.

Для достижения заданной выходной мощности требования к выходному току линейного драйвера усилителя соответственно увеличиваются. Поэтому при выборе линейного драйвера усилителя для ADSL следует соблюдать следующие показатели, указанные в вышеупомянутой таблице:

С быстрым ростом рынка xDSL многие полупроводниковые компании выпустили линейные драйверы усилителей, адаптированные для применения в системах xDSL, включая AD815 и AD8016 от Analog Devices, LT1210 от Linear Tech., THS6002 и THS6012 от Texas Instruments. Среди них AD8016 — это двухканальный усилитель с низким энергопотреблением и высоким выходным током, разработанный специально для интерфейсов линейных драйверов в системах xDSL, и является одним из лучших линейных драйверов на рынке для xDSL. AD8016 изготовлен по технологии ADI — сверхвысокоскоростной комплементарной биполярной технологии XFCB с диэлектрической изоляцией, работает по схеме токовой обратной связи, что обеспечивает высокую полосу пропускания, высокий ток драйвинга и низкий уровень искажений, соответствующие требованиям применения в системах xDSL. AD8016 также имеет два вывода управления питанием PWDN1 и PWDN2, которые можно настроить логическими значениями +1 и 0, позволяя работать в четырёх режимах энергопотребления (100%, 60%, 40%, 25%), что обеспечивает гибкое соответствие различным стандартам ADSL от пункта выдачи до конечного пользователя.

Применение и анализ характеристик модуля питания ABB PHARPS3220000 в системе DCS Baley

1. Позиционирование продукта и его основные функции
PHARPS32200000 — это высокопроизводительный блок питания от ABB, разработанный специально для промышленной автоматизации. Он предназначен в первую очередь для серий DCS (распределённых систем управления) Bailey и обеспечивает стабильное электропитание ключевого оборудования, такого как ПЛК, датчики, микропроцессоры и т.д. Основные функции модуля включают:

Многополосная выходная способность: поддержка многополосных выходов 5 В/60 А, ±15 В/3 А, 24 В/17 А и других, что позволяет удовлетворить разнообразные требования к питанию цифровых и аналоговых нагрузок. Подходит для промышленных сценариев, требующих точного управления скоростью и моментом вращения двигателя (например, при прокатке стали, вращающихся цементных печах).
Высокостабильная конструкция: применение передовых схем и технологий производства обеспечивает устойчивость к колебаниям напряжения и электромагнитным помехам в промышленной среде, гарантирует непрерывность электропитания и снижает риск отказов системы.
Гибкие варианты настройки: доступны различные варианты напряжения и мощности, позволяющие пользователю выбирать конфигурацию в соответствии с реальными потребностями, например, через соответствующие варианты обозначений F8-G2B9B3B6 для подбора конкретных технических характеристик.
2. Технические характеристики и преимущества
Резервирование и отказоустойчивость:
Модуль имеет встроенный избыточный дизайн, поддерживает горячее вставку и позволяет заменять неисправные модули без прерывания работы системы, повышая её доступность.
Функция самодиагностики неисправностей в режиме реального времени отслеживает состояние работы, предупреждает о потенциальных проблемах заранее и сокращает время ремонта.
Адаптивность к окружающей среде:
Широкий диапазон рабочих температур (точные параметры см. в инструкции к продукту), способен работать в суровых промышленных условиях, таких как высокие температуры, влажность и пыль.
Уровень защиты соответствует стандарту IEC, эффективно защищает от электромагнитных помех и механических вибраций.
Обеспечение удобства обслуживания:
Модульная конструкция упрощает процесс установки и демонтажа, снижая затраты на обслуживание.
ABB обеспечивает глобальное снабжение запасными частями и сервисное обслуживание, гарантируя долгосрочную надежность.
3. Типичные сценарии применения
Энергетическая отрасль:
В качестве ключевого компонента системы DCS серии Symphony, PHARPS3220000 широко применяется в процессах очистки воды и управления котлами на электростанциях, обеспечивая стабильную работу оборудования.
Например, в системе возбуждения обеспечивается постоянный ток для генератора, что поддерживает стабильность напряжения на выходе и повышает безопасность электросети.
В области управления процессами:
Поддержка автоматизированных производственных линий в нефтехимической, фармацевтической, металлургической и других отраслях для точного контроля температуры, давления и расхода.
В процессе прокатки стали стабильное электропитание обеспечивает точность контроля крутящего момента двигателя, повышая качество продукции.
Инфраструктура и производство:
Используется в таких сценариях, как управление вращением цементных печей и распределение электроэнергии для станков с ЧПУ, оптимизируя производительность и снижая энергопотребление.

Цифровая система управления, также известная как компьютерная система управления, возникла на фоне стремительного развития технологий автоматического управления и вычислительной техники. К середине 1950-х годов классическая теория управления уже достигла высокой степени зрелости и успешно применялась во многих областях инженерных технологий. [1] В частности, цифровая система управления — это автоматическая система управления, реализующая различные функции управления с помощью цифровых технологий. Основные типы таких систем включают системы управления, основанные на компьютерах, такие как системы мониторинга с использованием компьютеров, прямые цифровые системы управления, многоуровневые компьютерные системы управления и распределённые системы управления. [2]

Цифровые системы программного управления (numerical control systems) представляют собой цифровые системы управления, в которых для управления используются цифровые коды, отражающие последовательность операций, методы обработки и параметры обработки. Эти системы часто называют системами числового программного управления (NC). В таких системах обычно используется специализированный электронный компьютер, в котором информация о технологических процессах и этапах обработки заранее записывается в виде цифровых кодов на перфокарты, перфокарты, ленты или диски. Во время работы системы считыватель последовательно передает коды в компьютер и преобразует их в соответствующие электрические импульсы, которые управляют рабочими механизмами, выполняя все операции обработки в заданном порядке. Цифровые системы управления отличаются высокой точностью и эффективностью обработки, что особенно подходит для сложных технологий производства единичных или небольших партий изделий. Они широко применяются в производстве инструментов, механической обработке, автомобилестроении и судостроительной промышленности.
Вначале широко использовались жёсткие системы числового программного управления с фиксированными соединениями, в которых один специализированный компьютер управлял одним оборудованием. Позже стали применять мини-компьютеры вместо специализированных компьютеров, используя разработку различных программных модулей для реализации разных типов управления, что позволило повысить функциональность и гибкость системы. Такие системы получили название компьютерных систем ЧПУ (CNC) или программно-управляемых систем ЧПУ (СУЧ). Впоследствии они развивались до такой степени, когда один компьютер напрямую управлял и контролировал группу оборудования с ЧПУ, что привело к появлению систем группового управления компьютерами (DNC). Дальнейшим развитием стало создание сетей, состоящих из нескольких станков с ЧПУ, оборудования NC и компьютеров DNC, позволяющих осуществлять многоуровневое управление. К 1980-м годам система ЧПУ перешла на интеграцию проектирования и производства в машиностроении, объединив компьютерное проектирование (CAD) и компьютерное производство (CAM), что позволило создать полностью автоматизированную систему проектирования и производства продукции. На более высоком уровне развития системы ЧПУ — это интегрированная система машинного производства, объединяющая множество станков, заготовок, режущих инструментов, зажимных устройств и автоматизированных линий обработки, которые централизованно управляются компьютером, образуя так называемую гибкую производственную систему (FMS).
Система числового программного управления состоит из носителя информации, устройства ЧПУ, сервопривода и управляемого оборудования. Носителем информации служат ленты, магнитные полоски, магнитные карты или диски, которые используются для хранения данных об обработке, таких как параметры, последовательность действий, ход и скорость. Устройство ЧПУ, также называемое интерполятором, генерирует последовательность импульсов на основе вводимых данных об обработке. Каждый импульс представляет собой приращение перемещения. Интерполятор фактически является простым специализированным компьютером, который может быть использован напрямую в виде микрокомпьютера.

Интерполятор выводит импульсы с приращением, которые воздействуют на соответствующие приводные механизмы или системы, управляя движением стола или инструмента. Если приводным механизмом используется шаговый двигатель, система ЧПУ работает в открытом контуре управления. Для точных станков требуется замкнутый контур управления, где сервопривод выполняет роль привода.

Цифровая система управления состоит из компьютера, внешних устройств, пульта управления, входных и выходных каналов, датчиков измерений, исполнительных механизмов, объекта управления и соответствующего программного обеспечения. [1]

1. Компьютер
Компьютер является ядром цифровой системы управления. Через интерфейсы он может передавать различные команды управления различным частям системы, а также осуществлять операции по времени в режиме реального времени по отношению к параметрам объекта управления. Его функции включают хранение программ, численные вычисления, логическое сравнение и обработку данных. [1]

2. Входные и выходные каналы процесса
Входные и выходные каналы процесса являются связующими звеньями для передачи и преобразования информации между компьютером и объектом управления. Входной канал преобразует параметры объекта управления в цифровые коды, понятные компьютеру, что обычно включает три этапа: дискретизацию, квантование и кодирование. Выходной канал преобразует команды управления и данные, выдаваемые компьютером, в сигналы управления, позволяющие управлять объектом управления. Входные и выходные каналы обычно включают аналоговые входные и выходные каналы, цифровые входные и выходные каналы. [1]

3. Внешние устройства
Внешние устройства предназначены для обмена информацией между компьютером и внешним миром и называются периферийными устройствами. Они включают устройства взаимодействия с человеком (И/Г), устройства ввода-вывода и внешнюю память.

Входные устройства: клавиатура, сканер, фотоэлектрический вводный аппарат и т.д., используются для ввода программ и данных.
Выходные устройства: принтер, регистратор, дисплей и т.д., в основном предоставляют оператору информацию и данные, чтобы он мог своевременно отслеживать процесс управления.

Внешняя память: включает магнитные полоски, диски и т.д., используется для хранения системных программ и данных. [1]

4. Датчики измерений
Для управления объектом управления необходимо сначала собирать данные о его параметрах, таких как температура, давление, уровень жидкости, скорость и т.д. Это делается с помощью датчиков измерений, которые преобразуют нематериальные параметры в электрические и передают их в компьютер. [1]

5. Исполнительные механизмы
Исполнительные механизмы являются важной частью системы управления компьютером. Они выполняют задачи управления, например, электродвигатели и т.д. [1]

6. Пульт управления
Пульт управления — это устройство, позволяющее оператору взаимодействовать с системой управления компьютером. Он включает:

(1) Экран отображения: экран, люминесцентный цифровой дисплей, отображают информацию, требующую отображения, и сигналы тревоги.
(2) Функциональные клавиши: клавиша сброса, клавиша запуска, клавиша печати, клавиша отображения, клавиша прерывания.
(3) Цифровые клавиши: используются для ввода определённых данных или изменения параметров системы управления. [1]

7. Программное обеспечение
Программное обеспечение — это набор программ, выполняющих различные функции цифровой системы управления. Оно является центральной нервной системой системы управления компьютером. Под руководством программного обеспечения вся система координированно работает. Программное обеспечение включает системное программное обеспечение и прикладное программное обеспечение. [1]

1. Системное программное обеспечение. Это общее название программ, предназначенных для повышения эффективности использования компьютера, расширения функций, удобства пользовательского взаимодействия, использования, обслуживания и управления компьютером.1. Системное программное обеспечение включает операционную систему, систему обработки языков и диагностическую систему, обладает определенной универсальностью и обычно поставляется вместе с аппаратным обеспечением производителями компьютеров. [1]

2. Прикладное программное обеспечение. Различные программы, созданные пользователями для решения конкретных практических задач. В системах управления компьютерами это означает программы, выполняющие различные функции системы, например, управляющие программы, программы сбора и обработки данных, программы циклического контроля и сигнализации.

Контроллер давления
Регулятор давления — это специальный прибор для контроля давления, используемый в промышленных системах управления и измерения процессов, часто называемый переключателем давления. Он использует давление в качестве управляющего сигнала и автоматически регулирует давление с помощью электрического переключателя. Регулятор давления может срабатывать, когда давление превышает или опускается ниже заданного значения, обеспечивая защиту или автоматическую регулировку.

Датчик регулятора давления выполнен в виде металлической мембраны 316L и может использоваться в нейтральных маслах, газовых средах и воде. Заданные параметры регулятора можно настроить, диапазон регулировки составляет от -0,1 до 40 МПа, выбор диапазона произвольный.

Взрывозащищённая модель имеет маркировку взрывозащиты Exed II CT6.

Управляющий модуль — это логический функциональный модуль, осуществляющий управление устройствами в локальной домашней сети в электроэнергетической системе. Данное определение взято из стандарта электроэнергетической отрасли DL/T 1398.1—2014 «Системы умного дома. Часть 1: Общие положения» [1]. Его основные функции включают преобразование сигналов и управление задержкой, которые можно разделить на первый управляющий блок (ответственный за преобразование и усиление сигналов) и второй управляющий блок (выполняющий операции задержки) [3]. Модуль обеспечивает связь между центральным контроллером и конечными устройствами с помощью беспроводных технологий сетей, таких как ZigBee и LoRa, поддерживая передачу команд и обратную связь состояния в условиях энергоемких сетевых условий [4] [6]. В области применения управляющие модули уже расширились на такие сферы, как системы управления накопителями тепла (с использованием жидкого охлаждения для регулирования температуры элементов), промышленная автоматизация (реализация безопасных блокировок на основе булевой логики и ПЛК) [5], автомобильная электроника (внедрение защиты от полярности и перенапряжения) [4]. Типичные аппаратные решения включают архитектуру сетей на чип-сети CC2530, микроконтроллерные устройства (MCU) и платформу процессоров ARM [6–7]. На данном этапе развитие технологий сосредоточено на повышении производительности процессоров, оптимизации технологии корпусирования (технологии CoC/SiP-интеграции) и тестировании стабильности окружающей среды (включая испытания на замыкание и тестирование на пониженное напряжение).

Термин «распределённая система управления» (distributed control system, DCS) был переведён с учётом названий продукции иностранных компаний. Поскольку производителей продукции многочисленны, а конструкции систем различаются, функции и особенности каждого продукта уникальны, поэтому названия продуктов также имеют свои особенности. В Китае при переводе используются различные термины: наиболее распространённые — распределённая система управления (distributed control system, DCS), общая распределённая система управления (total distributed control system, TDCS), распределённая компьютерная система управления (distributed computer control system, DCCS). [6]

Различия в названиях связаны лишь с намерением и переводом, а по сути система остаётся одинаковой, её внутреннее содержание совпадает. В китайской электроэнергетической отрасли чаще всего используется термин «распределённая система управления». [6]

Описание системы
DCS обычно имеет иерархическую структуру, где каждый уровень состоит из нескольких подсистем, каждая из которых выполняет определённые конкретные задачи, формируя пирамидальную структуру. Надёжность является жизненной силой развития DCS. Для обеспечения высокой надёжности применяются три основных подхода: широкое использование высоконадёжного аппаратного обеспечения и технологий производства; активное применение технологий избыточности; широкое внедрение в программном обеспечении технологий отказоустойчивости, самодиагностики неисправностей и автоматического обработки. Сегодня большинство распределённых систем управления имеют среднее время безотказной работы (MTBF), достигающее десятков тысяч или даже сотен тысяч часов.

Распределённая система управления представляет собой систему, в которой физические и логические ресурсы (множество компьютеров или процессорных модулей, множественные источники данных, множественные источники команд и программ) размещены в распределённом виде, соединены между собой с помощью сети связи или коммуникационной сети. Система обладает высокой степенью автономности локальных ресурсов, способностью к взаимному согласованию ресурсов и комплексной координации и управления ресурсами, что позволяет осуществлять динамическое управление и распределение распределённых ресурсов, параллельный запуск распределённых программ, а также функциональное распределение в компьютерных сетях управления. Значение термина «распределённая система управления» заключается в слове «распределённый», которое охватывает несколько аспектов. [6]

Конфигурация распределена
Географическое расположение управляемых устройств разбросано, соответствующие им системные управляющие устройства также размещаются распределённо. Множество распределённых управляющих модулей на основе микропроцессоров выполняют различные управляющие задачи. [6]

Функциональное распределение
Функции распределённой системы управления не сосредоточены в центральной системе управления, а распределены по всему числу распределённых управляющих модулей. Кроме того, такие функции, как сбор данных, управление процессами, отображение работы, мониторинг операций, автоподстройка параметров, также распределены и относительно независимы. [6]

Отображение распределено
Функции отображения в распределённой системе управления могут быть реализованы не только в центральной операторской станции, но и распределены на местных операторских станциях. Центральная операторская станция обладает возможностью отображать всю информацию о любом точке распределённого процесса всей системы, а также может отображать информацию на различных терминалах. Местные операторские станции не только могут постоянно отображать информацию на местных управляющих модулях, но и могут вызывать информацию с других местных операторских станций или центральной операторской станции для распределённого отображения. [6]

База данных распределена
В современных распределённых системах управления часто используются распределённые базы данных. На местных управляющих модулях и станциях имеются локальные базы данных, которые доступны для всей системы. [6]

Связь распределена
В распределённых системах управления применяется технология локальной сети связи, при которой все процессы в сети обладают равным правом управления и связи, что позволяет осуществлять распределённую связь. [6]

Питание распределено
Распределённая система управления обеспечивает независимые системы электропитания для различных управляющих модулей, что делает питание системы более распределённым и повышает её надёжность. [6]

Нагрузка распределенаВ системах распределённого управления общие задачи рационально распределяются между различными управляющими модулями, при этом один управляющий модуль выполняет управление несколькими локальными контурами или подсистемами. Таким образом, нагрузка на всю систему распределена, а нагрузка на каждый управляющий модуль практически равномерна. [6]
Распределение опасности
Реализация «распределения» означает, что опасность всей системы распределяется.

Выключатель — это коммутационное устройство, способное замыкать, выдерживать и разрывать ток в нормальных условиях цепи, а также автоматически отключать ток при аварийных условиях в заданный срок времени. Выключатели делятся на высоковольтные и низковольтные в зависимости от области применения, хотя граница между ними неочевидна: обычно выше 3 кВ называют высоковольтными. Выключатели могут использоваться для распределения электроэнергии, редкого запуска асинхронных электродвигателей, защиты электрических линий и двигателей. При возникновении серьёзных перегрузок, коротких замыканий или понижения напряжения они автоматически отключают цепь, выполняя функции, аналогичные комбинированному устройству из предохранительного выключателя и реле перегрева или понижения напряжения. Кроме того, после отключения аварийного тока, как правило, нет необходимости в замене компонентов, поэтому такие устройства получили широкое распространение.

В процессе генерации, передачи и использования электроэнергии распределение энергии является крайне важным этапом. Система распределения включает трансформаторы и различные высоковольтные и низковольтные электроприборы, причём низковольтные выключатели являются наиболее широко применяемыми.

Принцип работы
Представляет собой систему с контактами, дугогасящей системой, операционным механизмом, выключателем и корпусом.

При коротком замыкании большой ток (обычно в 10–12 раз) создаётся магнитное поле, преодолевающее противодействие пружины, что заставляет выключатель действовать, мгновенно разъединяя цепь. При перегрузке ток увеличивается, повышая теплообразование, и биметаллическая пластина деформируется до определённой степени, толкая механизм. Чем выше ток, тем короче время действия.

Существуют электронные модели, в которых трансформаторы используются для сбора токов по фазам, которые сравниваются с заданным значением. При отклонении от нормы микропроцессор подаёт сигнал, и электронный выключатель активирует механизм.

Функции выключателя заключаются в отключении и замыкании нагрузочных цепей, а также отключении аварийных цепей, предотвращении усугубления аварий и обеспечении безопасной эксплуатации. Выключатели высокого напряжения должны отключать дугу при напряжении 1500 В и токе 1500–2000 А; даже при длине дуги до 2 м дуга продолжает гореть. Поэтому дугогашение является обязательной задачей для высоковольтных выключателей.

Принцип дугогашения основывается главным образом на охлаждении дуги для ослабления термического разряда, а также на продувке дуги для увеличения длины дуги, усиления рекомбинации и рассеивания заряда частиц, одновременно выбрасывая заряженные частицы из зазора и быстро восстанавливая изоляционную прочность диэлектрика.

Низковольтный выключатель, также известный как автоматический воздушный выключатель, может использоваться для замыкания и размыкания нагрузочных цепей, а также для управления редко запускаемыми электродвигателями. Его функции эквивалентны совокупности функций обычного выключателя, реле перегрузки, реле понижения напряжения, теплового реле, устройства защиты от утечки тока и других устройств, являясь важным защитным элементом в низковольтных распределительных сетях.

Низковольтные выключатели обладают множеством защитных функций (перегрузка, короткий замыкание, защита от понижения напряжения и т.д.), регулируемым значением срабатывания, высокой отключающей способностью, удобством в эксплуатации и безопасностью, поэтому широко применяются.

Конструкция и принцип работы низковольтного выключателя включают механизм, контакты, защитные устройства (различные типы выключателей), дугогасящую систему и другие компоненты.

Основные контакты низковольтного выключателя замыкаются вручную или электрически при срабатывании. После замыкания основные контакты фиксируются свободным выключателем в положении замкнутого. Обмотка реле перегрузки и термическое исполнительное устройство подключены последовательно с основной цепью, а обмотка реле понижения напряжения и источник питания подключены параллельно. При возникновении короткого замыкания или сильной перегрузки в цепи обмотка реле перегрузки притягивает сердечник, заставляя свободный выключатель действовать, разъединяя основные контакты от основной цепи. При понижении напряжения в цепи обмотка реле понижения напряжения размагничивается. Также свободный выключатель действует.

Реле с расцеплением используется для дистанционного управления: в нормальном режиме обмотка не питается, а при необходимости дистанционного управления нажатием кнопки запуска обмотка питается.Диапазон установки тока срабатывания защиты от перегрузки (Ir или Irth) и защиты от короткого замыкания (Im); номинальный ток размыкания при коротком замыкании (Icu для промышленных выключателей; Icn для бытовых выключателей).

Номинальное рабочее напряжение (Ue): это напряжение, при котором выключатель работает в нормальных (непрерывных) условиях.

Номинальный ток (In): это максимальный ток, который выключатель может бесконечно выдерживать при заданной температуре окружающей среды, указанной производителем, без превышения температурного предела узлов, рассчитанных на ток.

Ток срабатывания реле короткого замыкания (Im): ток срабатывания реле короткого замыкания (мгновенного или с коротким запаздыванием), используемый для быстрого отключения выключателя при возникновении высоких значений тока аварии, является предельным током отключения Im.

Номинальная способность к отключению при коротком замыкании (Icu или Icn): номинальный ток размыкания при коротком замыкании — это максимальный (ожидаемый) ток, который выключатель может отключить без повреждений. В стандарте указывается действующее значение среднего квадратичного значения составляющей переменного тока аварии. При расчете стандартного значения постоянная переходная составляющая (всегда присутствующая при коротком замыкании в худшем случае) принимается равной нулю. Номинальные значения промышленных выключателей (Icu) и бытовых выключателей (Icn) обычно выражаются в виде действующего значения в киловольт-амперах (kA).

Способность к отключению при коротком замыкании (Ics): номинальная способность выключателя к отключению подразделяется на номинальную предельную способность к отключению при коротком замыкании и номинальную способность к отключению при эксплуатации. Согласно национальному стандарту «Низковольтное оборудование и устройства управления: низковольтные выключатели» (GB14048.2—94), номинальная предельная способность к отключению при коротком замыкании и номинальная способность к отключению при эксплуатации определяются следующим образом:

1. Номинальная предельная способность к отключению при коротком замыкании: способность выключателя к отключению при заданных условиях испытаний, не включая способность выключателя продолжать выдерживать номинальный ток.

2. Номинальная способность к отключению при эксплуатации: способность выключателя к отключению при заданных условиях испытаний, включая способность выключателя продолжать выдерживать номинальный ток.

3. Процедура испытания предельной способности к отключению при коротком замыкании:
O — t — CO.
Конкретное испытание проводится следующим образом: ток в цепи регулируется до ожидаемого значения тока короткого замыкания (например, 380 В, 50 кА), при этом кнопка испытаний не включена, а выключатель находится в закрытом положении. После нажатия кнопки испытаний выключатель проходит через ток короткого замыкания 50 кА и мгновенно разрывается (открытие, обозначается как O). Выключатель должен быть исправен и иметь возможность повторного включения (закрытие, обозначается как C). Время t представляет собой промежуточное время, обычно составляет 3 минуты, после чего цепь остается в теплом режиме, и выключатель снова включается (закрытие, обозначается как C) и последующим образом разрывается (открытие, обозначается как O). (Испытание включения проверяет электрическую и тепловую стабильность выключателя при пиковых токах.) Эта процедура называется CO. Если выключатель может полностью отключиться, его предельная способность к отключению при коротком замыкании считается соответствующей требованиям.

4. Процедура испытания номинальной способности к отключению при эксплуатации (Icn) — O — t — CO — t — CO. По сравнению с процедурой Icn добавляется этап CO. После испытания, если выключатель может полностью отключаться и гасить дугу, его номинальная способность к отключению при эксплуатации считается соответствующей требованиям.

Таким образом, видно, что номинальная предельная способность к отключению при коротком замыкании Icn означает, что низковольтный выключатель может нормально работать после отключения максимального трехфазного тока короткого замыкания на выходе выключателя и еще раз отключить этот ток. Что касается возможности дальнейшего нормального включения и отключения, выключатель не гарантирует.

Номинальная способность к отключению при коротком замыкании Ics означает, что выключатель может несколько раз нормально отключать ток короткого замыкания на выходе при возникновении максимального трехфазного тока короткого замыкания.

Стандарт IEC947—2 «Низковольтное оборудование и устройства управления: низковольтные выключатели» предусматривает, что Ics для выключателей класса A (только с защитой от перегрузки с длительным запаздыванием и защитой от короткого замыкания с мгновенным срабатыванием) может быть равен 25 %, 50 %, 75 % и 100 %.Ics для выключателей класса B (выключателей с защитой от перегрузки с длительным запуском, короткого замыкания с коротким запуском и короткого замыкания с мгновенным отключением) может составлять 50%, 75% или 100% от Icu. Таким образом, можно сделать вывод, что номинальная способность к отключению при коротком замыкании представляет собой значение тока отключения, меньшее по сравнению с номинальным предельным током отключения. [1]

Как правило, выключатели с функциями защиты от перегрузки с длительным запуском, короткого замыкания с коротким запуском и короткого замыкания с мгновенным отключением обеспечивают выборочную защиту и используются в качестве основных защитных устройств на большинстве главных линий (включая выходные концы трансформаторов). Выключатели без функции короткого замыкания с коротким запуском (только с защитой от перегрузки с длительным запуском и короткого замыкания с мгновенным отключением) не могут обеспечить выборочную защиту и применяются исключительно на ответвлениях.

Согласно стандарту IEC92 «Электрооборудование судов»: выключатели с защитой трёх ступеней больше ориентированы на их номинальную способность к отключению при коротком замыкании, тогда как выключатели, используемые на ответвлениях, должны обеспечивать достаточную предельную способность к отключению при коротком замыкании.

Независимо от типа выключателя, все они обладают двумя важными техническими параметрами — Icu и Ics. Однако для выключателей, используемых на ответвлениях, достаточно удовлетворительной номинальной предельной способности к отключению при коротком замыкании. Распространённое заблуждение заключается в стремлении к максимальному значению, считая, что чем больше, тем лучше, и что большие значения обеспечивают надёжность. Однако чрезмерно высокие значения приводят к ненужной потере мощности (например, H-тип — высокопрерывной тип стоит в 1,3–1,8 раз дороже S-типа — обычного). Поэтому на ответвлениях нет необходимости строго следовать показателю номинальной способности к отключению при коротком замыкании.

Для выключателей, используемых на главных линиях, необходимо не только соответствовать требованиям номинальной предельной способности к отключению при коротком замыкании, но и номинальной способности к отключению при коротком замыкании. Если оценка качества отключающей способности основывается исключительно на номинальной предельной способности Icu, это создаёт угрозу безопасности для пользователя.

Выключатель — это базовое устройство низковольтной электротехники, которое обладает функциями защиты от перегрузки, короткого замыкания и пониженного напряжения, а также способностью защищать линии и источники питания.

Основными техническими параметрами являются номинальное напряжение и номинальный ток. В зависимости от области применения выключатели различаются по функциональности, выпускаются в различных модификациях и размерах, и имеют множество конкретных технических характеристик.

Свободное расцепление выключателя: если в процессе замыкания выключателя в любой момент времени происходит срабатывание защиты, замыкаясь цепь отключения, выключатель полностью и надёжно разъединится. Это называется свободным расцеплением. Выключатели с функцией свободного расцепления позволяют быстро отключаться при коротком замыкании, предотвращая распространение аварии.

Основные классификации:

По количеству полюсов: одно-, двух-, трёх- и четырёхполюсные;

По способу установки: вставные, фиксируемые и шкафные.

Описание продукта A9/EC65 малогабаритный выключатель: защита от короткого замыкания и перегрузки в осветительных цепях.

A9LE/EPNLE выключатель с защитой от утечки тока: защита от короткого замыкания, перегрузки и утечки тока в заземлённых системах. При нормальной эксплуатации и аварийном отключении выключатель находится в разомкнутом состоянии, и обе фазы и нейтральная линия остаются разомкнутыми, что исключает подачу тока при неисправности нейтральной линии. При операциях включения и отключения приоритет отдается включению нейтральной линии, а отключение происходит позднее. Устройство обладает функцией ограничения тока короткого замыкания, высокой номинальной способностью к отключению при коротком замыкании. Оснащено устройствами защиты от перегрузки, короткого замыкания, утечки тока и пониженного напряжения, имеет полный комплект защитных функций, простое и надёжное подключение.

Выключатель с защитой от утечки тока: автоматический выключатель с задержкой при перегрузке и пониженном напряжении — новое поколение продукции, разработанное по запросам рынка. Данный выключатель имеет продуманную конструкцию и собран из импортных и известных отечественных компонентов. Продукт может быстро и надёжно переключать питание при возникновении ударного воздействия высокого напряжения и пониженного напряжения, обеспечивая защиту бытовых электроприборов. Когда напряжение возвращается к нормальным значениям, после задержки автоматически включается цепь, восстанавливая подачу питания, что эффективно предотвращает распространение аварии.

Все функции работают автоматически, не требуют участия специалиста в управлении, оснащены двусторонними светодиодными индикаторами, безопасны и быстры.EC100 малогабаритный автоматический выключатель: промышленная система распределения электроэнергии, защита от короткого замыкания и перегрузки. Номинальный ток 63 А–125 А, высокая номинальная способность к отключению при коротком замыкании, наличие конструкции ограничения тока при коротком замыкании. Полнофункциональная защита, включает устройства защиты от перегрузки и короткого замыкания, безопасное и надежное подключение по схеме «корпус», простое расширение функций, безопасность и надежность. Может быть оснащен различными дополнительными устройствами: выключателем для защиты от утечки тока, вспомогательными контактами, сигнальным контактом, разъединителем с размагничиванием, выключателем при пониженном напряжении, шиной сбора.

EPD пробковый выключатель: пробковый выключатель с возможностью извлечения работает по тому же принципу и следует тем же критериям выбора, что и фиксированный пробковый выключатель. Защищает от перенапряжений, вызванных косвенными или прямыми воздействиями молний, а также другими мгновенными перенапряжениями.

EIC1 пускатели переменного тока: в основном предназначены для работы на переменном токе частотой 50 Гц или 60 Гц, номинальным напряжением до 660 В и ниже, используются для дистанционного включения и отключения цепей, могут комбинироваться с термореле или электронными защитными устройствами соответствующих параметров в виде электромагнитных или комбинированных электродвигательных стартеров.

ENS пластиковый выключатель: пластиковый выключатель с корпусом — это один из новых типов выключателей, разработанных с использованием передовых международных технологий. Используется в распределительных сетях с номинальным изоляционным напряжением 800 В, предназначен для распределения электроэнергии и защиты линий и источников питания от повреждений, вызванных перегрузкой, коротким замыканием, пониженным напряжением и другими неисправностями, а также может применяться для редкого включения двигателей и защиты от перегрузки, короткого замыкания и пониженного напряжения. Этот выключатель обладает компактными размерами, высокой отключающей способностью, коротким временем сворачивания дуги (или отсутствием дуги), является идеальным продуктом для пользователей. Выключатель может устанавливаться вертикально (стопроходной) или горизонтально (поперечный).

ENSLE пластиковый выключатель с защитой от утечки тока: используется для защиты людей от косвенного контакта, предотвращает возникновение пожароопасного тока при повреждении изоляции оборудования, а также обеспечивает защиту от перегрузки, короткого замыкания и пониженного напряжения в линиях и источниках питания, может применяться для редкого переключения линий и редкого включения двигателей.

EGL-125 разъединитель: разъединитель является наиболее распространённым видом высоковольтных выключателей и выполняет функцию разделения в цепи. Принцип работы и конструкция его самого относительно просты, однако из-за большого объёма использования требуется высокая надёжность работы, что оказывает значительное влияние на проектирование, строительство и безопасную эксплуатацию подстанций и электростанций. Основная особенность разъединителя — отсутствие способности гашить дугу, он может только разъединять и замыкать цепь при отсутствии тока нагрузки.

EGL-125-4000A предназначен для переключения двух низковольтных цепей или двух нагрузочных устройств, а также для безопасного разделения.

EATS3 двойной переключатель питания: обеспечивает надёжность электропитания за счёт двух источников питания, происходит надёжный переключатель между двумя источниками питания. Данный продукт имеет две функции переключения: автоматическое включение и автоматическое отключение, а также ручное включение и автоматическое отключение. Это ручной переключатель. Обладает новым дизайном, высокой безопасностью и надёжностью, высоким уровнем автоматизации, широким диапазоном применения.

EW45 универсальный интеллектуальный выключатель: в основном используется для распределения электроэнергии и защиты линий и источников питания от повреждений, вызванных перегрузкой, коротким замыканием, пониженным напряжением, однофазным заземлением и другими неисправностями. Выключатель обладает множеством интеллектуальных защитных функций, может выполнять выборочную защиту, точные действия, исключают ненужные отключения, повышают надёжность и безопасность электропитания.

[1]

Компоненты
Продолжение
Внутренние комплектующиеВспомогательные контакты: Контакты, механически соединённые с механизмом размыкания и замыкания основной цепи выключателя, предназначены в основном для отображения состояния размыкания и замыкания выключателя. Подключаются к управляющей цепи выключателя и используются для управления или блокировки соответствующих электрических устройств в зависимости от размыкания и замыкания выключателя. Например, передают сигналы на сигнальные лампы, реле и т.д.

Для пластиковых корпусных выключателей:
– Номинальный ток корпуса 100 А — однополюсные контакты;
– Номинальный ток корпуса 225 А и выше — мостовые контакты, допустимый нагревательный ток составляет 3 А;
– Номинальный ток корпуса 400 А и выше — возможны два постоянно разомкнутых и два постоянно замкнутых контакта, допустимый нагревательный ток составляет 6 А.
Количество операций соответствует общему количеству операций выключателя.

Сигнальные контакты: Используются для сигнализации о неисправностях выключателя. Эти контакты активируются только после срабатывания выключателя. Основное назначение — автоматическое срабатывание при перегрузке, коротком замыкании или пониженном напряжении нагрузки выключателя. Сигнальные контакты переходят из исходного положения «разомкнуто» в положение «замкнуто», замыкаясь в вспомогательной цепи индикаторов, динамиков, звуковых сигналов и т.д., что позволяет отобразить или предупредить о неисправности выключателя