МОДУЛЬ ГРУППОВОЙ ЗАЩИТЫ КОММУТАТОРА ДЛЯ ТЕЛЕФОННЫХ СИСТЕМ

Полезная модель относится к устройствам групповой защиты по току и напряжению, со световой индикацией наличия перенапряжения, для коммутаторов с размыкающимися контактами на 8 или 10 пар одновременно для стандартных телефонных систем.
Известен модуль защиты коммутатора для телефонных систем (патент на изобретение РФ №2140685), включающий корпус из двух разъемных частей, цепи защиты по напряжению, содержащие металлокерамический газонаполненный трехэлектродный разрядник, обычно применяемый в цепях защиты АТС, а именно: цилиндрической формы с функциональными торцевыми (крайними) электродами и средним электродом, для подсоединения к цепям заземления. В известном модуле крайние электроды разрядника подключены к абонентским цепям, а средний электрод предназначен для отвода перенапряжений на общестанционный контур заземления, причем, он выполнен с
возможностью контактирования с шиной заземления и индикатором состояния. При этом крайние электроды разрядника подключены к абонентскому входу через коммутирующие напряженно подпружиненные размыкатели, обеспечивающие размыкание цепи после расплавления плавкого элемента и перемыкания их на шину заземления, либо на область отверстия в шине без контакта с ней. При этом другой средний вывод выполнен фиксирующим положение пальчикового индикатора и разрушающим его стопорную планку с возможностью выталкивания сигнальной части индикатора под воздействием упругого элемента.
Недостатками указанного устройства являются:
- узкий диапазон защиты из-за выгорания кабелей при длительном воздействии перенапряжения и протекании тока через размыкатели, замкнутые на шину заземления;
- низкая информативность состояния из-за применения индикации срабатывания защиты в виде механически выбрасываемой сигнальной части индикатора, не указывающей на наличие или отсутствие перенапряжения в линии, на момент начала
аварийных работ;
- низкая надежность из-за нахождения точек крепления легкоплавким элементом подпружиненных размыкателей, под воздействием постоянно действующей силы упругости, нарушающей со временем указанное крепление и целостность линии абонент-станция в безаварийной ситуации, ввиду обладания легкоплавким элементом свойства текучести при температуре эксплуатации;
- низкая технологичность и конструктивность из-за большого количества переходных деталей, используемых в цепях отвода перенапряжения, включая размыкатели, индивидуальный и групповой контакты заземления.
Предлагаемая полезная модель вышеуказанных недостатков прототипа не имеет, и, кроме того, имеет следующие преимущества в достижении технических результатов:
- повышение надежности и диапазона защиты за счет исключения возможности выгорания кабелей при длительном воздействии тока перегрузки, что обеспечивается срабатыванием термозащиты, выполненной за счет крепления каждого из двух
крайних электродов подвешенного разрядника в двух, гальванически не связанных на плате, точках, для обеспечения разрыва линии абонент-станция, при выпадении разрядника, расплавляющего точки крепления к плате, от нагрева при длительном воздействии тока перегрузки;
- повышение надежности в процессе эксплуатации, за счет использования размыкания, не основанного на воздействии сил упругости подпружиненных размыкателей, нарушающих крепления и целостность линии абонент-станция в безаварийной ситуации;
- высокая технологичность и удобство при проведении восстановительных работ после срабатывания защиты, за счет доступности места установки и использования того же разрядника;
- высокая технологичность и конструктивность, за счет снижения трудоемкости изготовления и количества деталей, используемых при осуществлении кратковременного отвода перенапряжения на общестанционный контур заземления (отсутствие размыкателей и группового контакта заземления).
Дополнительные преимущества заключаются в оптимизации указанных технических результатов и осуществляются при следующем конструктивном выполнении:
- повышение эксплуатационных качеств и срока службы модуля, за счет включения в цепи защиты элементов вторичной защиты по напряжению на быстродействующих, в пико- и наносекундном диапазоне, полупроводниковых устройствах, ограничивающих напряжение перегрузки до 5-300 В, не отражающееся на параметрах работы модуля;
- высокая информативность аварийного состояния и, связанное с этим, повышение безопасности персонала АТС, а также дополнительное повышение надежности, за счет обеспечения световой индикации наличия перенапряжения синусоидальной формы на входе модуля после размыкания аварийной линии абонент-станция (срабатывания защиты), до момента устранения аварийного перенапряжения;
- расширение функциональных возможностей за счет использования платы, рассчитанной на защиту либо восьми линий абонент - станция, либо десяти, и, соответственно, с возможностью
установки либо на восьмипарный коммутатор, либо на десятипарный, с размыкающимися контактами для стандартных телефонных систем.
Сущность полезной модели:
модуль групповой защиты коммутатора для телефонных систем включает корпус из двух разъемных частей, цепи защиты по напряжению, содержащие металлокерамические газонаполненные трехэлектродные разрядники для протекания тока перегрузки при возникновении перенапряжения. Включенные в цепи защиты вышеуказанные разрядники расположены на общей горизонтально установленной печатной плате, подвешенными в отверстиях прямоугольной формы на этой плате на 0,55-0,7 части диаметра с зазором 0,01-0,5 мм по торцам разрядников, с касанием цилиндрической поверхности разрядников боковых граней отверстий, и закреплены в них в 5-6 точках каждый. Средние электроды разрядников закреплены в одной или двух точках платы каждый. Все точки крепления средних электродов гальванически соединены между собой и предназначены для отвода перенапряжения на общестанционный контур заземления через
закрепленные на противоположных краях платы контакты, до срабатывания термозащиты, выполненной за счет крепления каждого из двух крайних электродов подвешенного разрядника, по крайней мере, в двух, гальванически не связанных на плате точках, для обеспечения разрыва линии абонент-станция при выпадении разрядника, расплавляющего вышеуказанные 5-6 точек крепления к плате, при длительном воздействии тока перегрузки.
Модуль групповой защиты коммутатора может включать в цепи защиты элементы вторичной защиты по напряжению на быстродействующих, в пико- и наносекундном диапазоне, полупроводниковых устройствах, ограничивающих напряжение перегрузки до 5-300 В.
Модуль групповой защиты коммутатора может содержать цепи защиты по току, включающие самовосстанавливающиеся терморезисторы с положительным температурным коэффициентом и скачкообразным переходом позистора в высокоимпедансное состояние при достижении током 1,1-100 рабочего значения.
Предпочтительно в модуль групповой защиты коммутатора включать цепи световой индикации, содержащие элементы,
обеспечивающие индикацию наличия перенапряжения синусоидальной формы на входе модуля, в том числе, после размыкания аварийной линии абонент - станция.
Модуль групповой защиты коммутатора может содержать плату, для совмещения со стандартными коммутаторами АТС, рассчитанную на защиту либо восьми линий абонент - станция, либо десяти, и, соответственно, с возможностью установки либо на восьмипарный коммутатор, либо на десятипарный, с размыкающимися контактами для телефонных систем.
Полезная модель поясняется чертежами, где изображены:
на фиг.1 - модуль групповой защиты коммутатора без верхней части корпуса - крышки, так как последняя не имеет каких-либо, создающих технические результаты, особенностей;
на фиг.2 - часть платы модуля групповой защиты коммутатора с указанием мест крепления средних электродов и одного из контактов, предназначенных для отвода перенапряжений на общестанционный контур заземления;
на фиг.3 - часть платы модуля групповой защиты коммутатора с указанием мест крепления крайних электродов разрядника;
на фиг.4 - разрез части платы модуля групповой защиты коммутатора с подвешенным в отверстии разрядником.
В нижнюю часть корпуса 1 модуля групповой защиты коммутатора (фиг.1) фиксировано, любым стандартным способом, например, в пазах, на штырях, или с помощью клея, вставлена общая горизонтально установленная печатная плата 2 с подвешенными в отверстиях 3 прямоугольной формы на этой плате на 0,55-0,7 части диаметра трехэлектродными разрядниками 4, закрепленными, например, в шести точках 7 и 10, наиболее предпочтительным способом - пайкой.
На фиг.2 показано, что средние электроды 5 разрядников, крепятся, например, в двух точках 7 платы 2 каждый, все точки крепления средних электродов гальванически соединены между собой и с закрепленными, также предпочтительным стандартным способом, например, пайкой на противоположных краях платы 2, контактами 8.
На фиг.3 показано крепление каждого из двух крайних электродов 9 разрядника в двух гальванически не связанных на плате точках 10.
В цепи могут быть включены показанные на фиг.2 элементы 11 вторичной защиты по напряжению на быстродействующих, в пико- и наносекундном диапазоне, полупроводниковых устройствах, ограничивающих напряжение перегрузки до 5-300 В, например, трисилы типа TVB170SA.
На фиг.1 также показаны самовосстанавливающиеся терморезисторы 12 с положительным температурным коэффициентом и скачкообразным переходом позистора в высокоимпедансное состояние при достижении током 1,1-100 рабочего значения. Например, терморезисторы типа ТРП-27М-27 Ом, номинальный ток - 0,055А, номинальное сопротивление - 27 Ом.
Элементами, обеспечивающими световую индикацию наличия перенапряжения синусоидальной формы на входе модуля, в том числе, после размыкания аварийной линии абонент-станция, могут быть последовательно соединенные, ограничительные резисторы 13 и светодиоды 14, показанные на фиг.1, а также диоды 15 - на фиг.2, подключенные параллельно светодиодам, в обратной полярности для защиты светодиода от напряжения
обратной полярности.
На фиг.4 - в разрезе платы 2 - показан подвешенный на 0,55-0,7 части диаметра разрядник 4 в прямоугольном отверстии 3 с касанием 16 цилиндрической поверхности разрядника боковых граней отверстия 3.
Пример 1.
Плату выполняют из стеклотекстолита марки DURABER толщиной - 1 мм с двухсторонним печатным монтажом;
оптимальными являются следующие размеры отверстий в плате:
длина - 8,5 мм, ширина - 5,6 мм;
Пример 2.
В отверстия платы вставляют подвешенными и подпаивают трехэлектродные разрядники, например, GTCN36-231M-P10, с напряжением пробоя - 230 В; длиной - 8 мм, диаметром - 6 мм, зазор по торцам разрядников составляет 0,25 мм;
при максимальной длине разрядника - 8,3 мм, зазор - 0,1 мм;
при минимальной длине разрядника - 7.9 мм, зазор - 0,3 мм.
За счет влияния допусков на размеры отверстий в плате достигается разброс значений зазоров по торцам разрядника указанный в
формуле.
Пример 3.
Разрядник диаметром 6 мм подвешивают в отверстии шириной 5,6 мм, при этом выступающий за плату размер нижней части подвешенного разрядника составляет 4,08 мм или 0,68 часть диаметра;
при максимальном диаметре разрядника - 6,1 мм, выступающий за плату размер нижней части подвешенного разрядника - 4,25 мм или 0,7 часть диаметра;
при минимальном диаметре разрядника - 5,9 мм, выступающий за плату размер нижней части подвешенного разрядника - 3,88 мм или 0,65 часть диаметра.
За счет влияния допусков на размеры отверстий в плате достигается разброс значений указанный в формуле.
Пример 4.
Цепи световой индикации наличия перенапряжения на входе модуля групповой защиты коммутатора включают следующие элементы: ограничительные резисторы типа - чип-резистор 2010-100 кОм, светодиоды типа - КИПД36А2-К, диоды - LL4148
- 150 мА, 100 В.
Пример 5.
Изображенный на фиг.1 модуль групповой защиты для десяти линий абонент-станция предназначен для установки на десятипарный коммутатор с размыкающимися контактами и имеет присоединительный размер - 93,6 мм; количество разрядников - 10 штук.
Модуль групповой защиты для восьми линий абонент-станция предназначен для установки на восьмипарный коммутатор с размыкающимися контактами и имеет присоединительный размер - 74,4 мм; количество разрядников - 8 штук.
Описание работы устройства.
При кратковременном, импульсном воздействии перегрузки, разрядник отводит воздействие на общестанционный контур заземления через средние электроды 5, закрепленные в одной или двух точках 7 платы 2 каждый, и гальванически соединенные с ними контакты 8. При этом разрядник не успевает разогреться, расплавить точки 7 и 10 крепления и выпасть из отверстия 3 платы, разрывая цепь. Разрыва линии абонент-станция не происходит и
для восстановления работоспособности, соответственно, не требуется вмешательство оператора АТС, то есть система -самовосстанавливающаяся.
При продолжительном воздействии тока перегрузки происходит разогрев разрядника 4 и расплавление точек 7 и 10 крепления его к плате. Происходящий при этом разрыв линии абонент - станция, обусловлен выпадением подвешенного в отверстии 3 прямоугольной формы на плате на 0.55-0.7 части диаметра с зазором 0,01-0,5 мм по торцам разрядника, крайние электроды 9 которого, фактически, служат перемычками, соединяющими каждые две, гальванически не связанные на плате, точки 10 крепления крайних электродов.
Для восстановления работоспособности линии после ликвидации подобной аварийной ситуации достаточно заменить модуль на работоспособный и произвести ремонт сработавшего. Для этого необходимо снять верхнюю часть корпуса - крышку, вынуть плату 2 установить разрядник 4 в отверстие 3 на плате и произвести пайку 5-6 точек крепления 7 и 10. Отсюда следует высокая технологичность и удобство при проведении
восстановительных работ после срабатывания защиты, за счет доступности места установки и использования того же разрядника.
Данные технические результаты достигаются при одновременном выполнении совокупных признаков п.1 формулы, так как технические аспекты их взаимосвязаны с основным аспектом - выпадением подвешенного разрядника при длительном воздействии перенапряжения из отверстия в плате, что позволяет быстро и надежно разомкнуть аварийную линию.
За счет включения в защищаемые цепи элементов вторичной защиты по напряжению, снижающих воздействие импульсной перегрузки до 5-300 В в быстродействующем, пико- и наносекундном диапазоне, не отражающееся на параметрах работы модуля, повышаются эксплуатационные качества и срок службы модуля группового.
В аварийной ситуации влияние опасных перенапряжений в линии абонент-станция вызывает срабатывание защиты и включает цепи световой индикации, подключенные параллельно цепям протекания полезного сигнала и содержащие элементы, в частности, светодиоды, обеспечивающие индикацию наличия
перенапряжения синусоидальной формы на входе модуля, в том числе, после размыкания аварийной линии абонент-станция, когда как минимум, одна полуволна перенапряжения является источником протекания тока через светодиод и внутреннее сопротивление платы абонентского комплекта.
В результате высокой информативности работы световой индикации, то есть, обеспечения визуальной фиксации наличия на входе модуля перенапряжения синусоидальной формы после срабатывания защиты и размыкания аварийной линии абонент-станция (цепи прохождения полезного сигнала), например, повышается безопасность персонала АТС.
Использование неразрывной суммы предлагаемых технических решений повышает надежность, быстродействие и диапазон защиты телефонных систем. Например, исключает возможность выгорания кабелей при длительном воздействии перенапряжения.
В результате проделанной работы, достигнуты высокие экономические показатели, за счет снижения трудоемкости изготовления и количества деталей, используемых в конструкции модуля групповой защиты коммутатора. Например, исключены
размыкатели и групповой контакт заземления.
Повышена надежность модуля групповой защиты коммутатора в процессе эксплуатации, за счет осуществления размыкания, не основанного на воздействии сил упругости подпружиненных размыкателей, нарушающих крепления и целостность линии абонент-станция в безаварийной ситуации. Например, размыкание аварийной цепи происходит при выпадении подвешенного разрядника, разогревающегося под воздействием протекающего тока перегрузки.
Расширен диапазон функциональных возможностей модуля групповой защиты коммутатора за счет возможности его установки либо на восьмипарном коммутаторе, либо на десятипарном - с размыкающимися контактами, стандартно применяемых в сетях телефонных станций.
Расширен диапазон функциональных возможностей модуля групповой защиты коммутатора, за счет возможности установки в телефонных линиях в виде комбинации раздельной защиты по току и защиты по напряжению на станционной и линейной сторонах кроссового оборудования АТС, или защиты комплексной
по току и напряжению на линейной стороне кросса, при сохранении световой индикации наличия перенапряжения.
Например, для электронных АТС, расположенных в промышленной зоне, где велика вероятность аварийного попадания сетевого напряжения 220/380 вольт на телефонные линии, наряду с использованием защиты по напряжению, обязательным является применение защиты по току, функции которых выполняет предлагаемый модуль групповой защиты коммутатора.
Все выполненные в модуле групповой защиты коммутатора контактные соединения, при условии соблюдения указанных в п.1-5 формулы значений признаков, являются вибро- и ударостойкими и обеспечивают надежную защиту телефонных систем от опасных перенапряжений и токов.