- •Глава 7
- •7.1. Назначение, классификация и основные характеристики
- •7.2. Конструкции переключателей
- •7.3. Выбор материалов при конструировании переключателей
- •7.4. Расчет переключателей
- •5. Определяют радиус площади перекрытия контактов
- •6. Определяют радиусы кривизны контактов:
- •7.1. Разъемы, назначение и область применения
- •7.6. Виды контактных пар
- •7.7. Конструкции разъемов, выбор материалов
- •7.8. Расчет разъемов
- •2. Вычисляют контактное сопротивление
- •1. Соотношение между внутренним диаметром d наружного и наружным диаметром d внутреннего проводника выбирают из условия обеспечения необходимого волнового сопротивления
- •7.9. Предохранители
- •7.10. Электромагнитные реле. Назначение и классификация
- •7.11. Принцип действия основных типов электромагнитных реле
- •7.1 2. Основные параметры и технические требования
- •[Вт] (7.26)
- •7.13. Особенности применения миниатюрных реле
- •7.14. Конструктивный расчет реле
- •21. Находят значение параметра с0у определяемого выражением
- •22. Определяют диаметр провода обмотки
- •7.15. Магнитоуправляемые герметизированные контакты
- •7.16. Электромеханические фильтры
- •7.17. Электродинамические громкоговорители, основные характеристики и классификация
- •7.18. Конструкции громкоговорителей и акустических систем
- •7.19. Расчет громкоговорителя
- •1. Выбираем состав бумажной массы диффузора, ее плотность у и модуль упругости е (табл. 7.6).
- •Расчет конструктивных параметров диффузора
Глава 7
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ДЕТАЛИ И УЗЛЫ
7.1. Назначение, классификация и основные характеристики
переключателей
Для коммутации сигнальных, силовых и других электрических цепей в аппаратуре широко применяются электромеханические переключатели. Основными элементами переключателей являются одна или несколько пар контактов и механический узел, который позволяет замыкать и размыкать контакты. Переключатели классифицируют:
по величине коммутируемой мощности — малой (не более 60 В*А), средней (от 60 до 500 В*А), большой (более 500 В*А);
по роду коммутируемого тока — для постоянного, переменного и т. п.;
по схеме коммутации;
по характеру переключения — с разрывом или без разрыва цепи;
по конструкции— клавишные, барабанные и др.;
по исполнению — обычные, тропические;
по габаритам — нормальные, малогабаритные.
К переключателям в зависимости от вида РЭА предъявляются многочисленные и самые разнообразные требования: электрические, механические, климатические, требования к надежности, долговечности, сохранности и т. п. В электрической схеме РЭА переключатели должны оказывать минимальное воздействие на сигналы, передаваемые по коммутируемым цепям. Для этого они должны иметь:
необходимую схему коммутации, которая оценивается числом направлений Н и положений П каждого направления. На рис. 7.1 показана схема переключателя на два положения и четыре направления (2П4Н);
низкое и стабильное переходное сопротивление, которое зависит от конструкции контактов, контактного усилия, материалов и т. д.;
малую емкость между контактами и малые потери в ней (в высокочастотных переключателях емкость не должна превышать 0,5 ... 3 пФ);
максимальное сопротивление изоляции между контактами (обеспечивается выбором конструкции и изоляционных материалов);
контакты переключателей не должны создавать гальванической пары. Для этого необходимо подбирать материалы контактов с минимальной разностью электродных потенциалов;
переключатели должны обеспечивать коммутацию заданных токов без перегрева контактов и разрушения изоляции. Допустимое значение тока через замкнутые контакты и напряжение на разомкнутых контактах, при которых гарантируется нормальная работа переключателя, определяют мощность контактов.
На переходное сопротивление большое влияние оказывает наличие кислорода или других газов, вызывающих окисление поверхности контактов. Окисленная пленка имеет большее удельное сопротивление, чем металл, а во многих случаях вообще не является проводником.
Контакты, применяемые в различных переключателях, можно разделить на прижимные, притирающиеся и врубающиеся (рис. 7.2). Замыкание в контактах прижимного типа осуществляется приближением и прижатием контактных поверхностей. Прижим-
ные контакты очень чувствительны к загрязнениям и окислам на поверхности. Образующаяся в момент разрыва дуга или искра вызывает окисление той части поверхности, которая затем будет замкнута. Для устранения этого недостатка контакты устанавливают на упругих пружинах. При замыкании происходит некоторое взаимное скольжение соприкасающихся точек контактов, что приводит к зачистке поверхности контактов и удаляет место контактирования от места разрыва. Притирающиеся и врубающиеся контакты обеспечивают эффективное разрушение пленки окислов и удаление грязи с контактных поверхностей. Однако такие методы самоочистки приводят к значительному механическому износу контактов.
где п — коэффициент, зависящий от формы контакта (для точечного контакта п = 0,5; для линейного п = 0,5 ... 0,7; для плоского п 1); K —коэффициент, зависящий от материала и чистоты поверхности контактов (для медных очищенных и луженых неочищенных контактов K = (1 ... 3) * 10-4; для посеребренных контактов К = 0,6 * 10-6; для латуни К = 3 * 10-4; для алюминия К = 8 * 10-4.
Переходное сопротивление зависит также от приложенного напряжения. Это особенно существенно при коммутации сигналов малых уровней (микро- и милливольты). При таких напряжениях окисная пленка на поверхности контактов не пробивается. Поэтому для контактов выбирают неокисляющиеся материалы (золото, платину). Обычно переходное сопротивление в новых переключателях не должно превышать 0,01 Ом; после заданного количества ' переключений допускается возрастание RK до 0,03 Ом. Нестабильность может колебаться в пределах 20 ... 30%.
Механические параметры должны обеспечивать работоспособность переключателя в течение определенного числа переключений или заданного срока . эксплуатации. Для этого механическое устройство переключателя должно обеспечивать:
1. Стабильное контактное усилие, необходимое для создания достаточной площади касания контактов, разрушения окисной пленки и удаления твердых посторонних частиц с поверхности самоочищающихся контактов. Стабилизация контактного усилия достигается снижением механических напряжений в опасном сечении и применением для упругих элементов материалов с высокими допустимыми напряжениями. При выборе контактных усилий исходят из минимально допустимого падения напряжения Up на контакте, при котором наступает размягчение материала. Опытные значения напряжения размягчения приведены в табл. 7.1.
(7.2)
В радиотехнических устройствах минимально допустимое усилие для неокисляющихся контактов (серебро, золото) составляет примерно 0,50 Н. Меньшие контактные усилия приводят к уменьшению надежности контакта и увеличению контактного сопротивления.
Четкость фиксации. Для предотвращения самопроизвольного движения подвижной системы в конструкцию переключателя вводят фиксирующее устройство. Качество работы фиксатора определяется отношением момента, необходимого для вывода переключателя из фиксированного положения, к минимальному моменту, достаточному для движения переключателя в промежуточном положении. Это отношение должно быть не менее 2,5 ... 3.
Повторяемость геометрического положения контактов. Неповторимость приводит к нестабильности реактивных параметров контактного устройства. Наиболее стабильными по реактивным параметрам являются переключатели с точечными притирающимися контактами из серебра, золота и платины.
Высокую износоустойчивость контактов и несущих элементов.
Виброустойчивость. Высокая виброустойчивость обеспечивается жесткостью конструкции и прочностью применяемых материалов.
Влияние климатических факторов на переключатели весьма разнообразно и зависит от вида аппаратуры и условий ее эксплуатации. Поэтому контакты переключателей должны иметь высокую теплопроводность, коррозионную стойкость н~а воздухе и в корродирующих средах. Материалы изоляторов должны иметь высокие электроизоляционные характеристики.