Промежуточное реле назначение: Промежуточное реле: назначение, принцип действия

Информация

Промежуточное реле электромагнитное достаточно часто используется в электрических сетях. Оно замыкает, размыкает цепь, может производить управление довольно мощными устройствами. Принцип действия реле заключается в том, что оно может изменять высокие нагрузки в цепях. Используются такие реле, как П-21, РЭК и другие подобные.

Принцип действия

Рассмотрим принцип действия на промежуточном реле (далее РП) – 341.

Промежуточные реле (рис. 1), как правило, выполняются на электромагнитном принципе и предназначены для увеличения числа контактов основного реле, когда при его срабатывании требуется замкнуть и разомкнуть несколько цепей. Кроме того, промежуточные реле имеют значительно более мощные контакты по сравнению с контактами основного реле. Поэтому, если необходимо замыкание или размыкание цепей такой мощности, на которую контакты основного реле не рассчитаны, то они сначала замыкают цепь катушки промежуточного реле, которое своими контактами замыкает соответствующие цепи основного реле. При прохождении тока по катушке 1, превышающего ток нормального режима, срабатывает якорь 3 магнитной системы 2. С помощью рычага 6 замыкаются контакты 4 и 5.

рис. 1

Сфера применения

Электромагнитное реле напряжения имеет достаточно широкую сферу использования. Его применяют для контроля множества производственных систем. Например, станков. Кроме того, реле может одновременно производить несколько действий в разных электрических цепях (в одной включить систему, а в другой – завершить ее работу).

Реле промежуточного типа используется для:

• замыкания и размыкания отдельных друг от друга электрических цепей;
• замедления защиты при высоких нагрузках в системе;
• контроля системы при высоком напряжении.

На рынке продукции представлено множество производителей. Конструкция реле может разниться в зависимости от марки товара. Описание самого простого варианта (классического) далее:

1. Электромагнитная катушка с сердечником, к которой подключается постоянный либо переменный ток (зависит от конкретной сети).
2. Подвижные и неподвижные контакты, которые устанавливаются на корпусе над колодкой. Происходит замыкание контактов, когда в катушке возникает напряжение. Управление контактами полностью производит катушка. Принцип питания напрямую зависит от положения контактов.

Главное предназначение промежуточного реле – это расцепление и размножение контактов. Например, при подключении к устройству трехфазного электродвигателя произойдут такие изменения: запуск, сработает пускатель, а также последняя пара контактов замкнется, в результате чего запустится двигатель. Кроме того, реле производит выключение двигателя при разрыве реверса.

Классификация

Реле может быть оснащено сразу несколькими группами контактов. Все зависит от целей и предназначения устройства. Существует классификация реле. Для покупателей и специалистов типы устройства обозначены буквенными символами для большего понимания. Например, купить промежуточное реле можно с символьным обозначением ПЭ46-1. Каждая буква и цифра несут смысловую нагрузку.

• П – промежуточное;
• Э – электромагнитного типа;
• 46 – серия;
• 1 – импульсное.

Кроме того, можно получить и продукцию с дальнейшей маркировкой. Это может означать: количество замыкающих контактов, климатическая разновидность. Часто производители не указывают эти данные, но они обязательно заносятся в паспорт устройства, а также сертификат качества к ней.

Технические характеристики

У каждого промежуточного реле есть свои характеристики. Покупателям стоит подбирать продукцию в соответствии со своими целями. Например, промежуточное реле ПЭ-46 обладает такими характеристиками:

1. Тип – электромагнитное двухпозиционное.
2. Нижний ток срабатывания (напряжение 24/110 А) – 0,02/0,01.
3. Количество циклов включения и выключения – 150 тысяч.
4. Степень защиты – IP40.
5. Климатические условия использования – от -40 до +50.

В то время как для реле РК-4Р срабатывание составляет до 16, напряжение – от 12 В, а температурный режим работы – от -40 до +40. Важно подобрать продукцию, которая будет подходить конкретным целям и решению определенных задач. Все характеристики обязательно необходимо учитывать при покупке.

РПГ – это особенный вид продукции. Эти промежуточные реле называют герконовыми. Применяются в промышленных условиях. Чаще всего используются при напряжении сети от 16 до 42 Вольт. Способны производить контроль микропроцессорного производства. Существует различные виды герконов, количество контактов составляет от 1 до 10. Бывают однообмоточными и двухобмоточными.

МКУ является нейтральным двухпозиционным устройством для электрических сетей и контроля процессов. Эти реле использовались одними из первых для коммутации проводов на автоматизированных роботах. В корпусе устройства используется дополнительная магнитная полоса. Сердечник по-особенному изогнут так, что он делится на две части. В сердечник устанавливается катушка с пластмассовым корпусом. Сама деталь разделяется на группы контактов. С правой стороны устанавливается магнитный виток, замкнутый накоротко, а с левой – плоский якорь и ограничитель (из стали). В устройстве достаточно сильная магнитная система. Конструкция работает в таких условиях:

1. Напряжение катушки – от 12 до 220 Ватт постоянного тока.
2. Номинальный ток – 5 А.
3. От двух контактов.

Приобрести реле можно в любом специализированном магазине электротехники. Цена зависит от такого, какой тип устройства покупателю необходим. При выборе важно помнить об учете всех характеристик реле.

Ознакомиться с нашей продукцией и купить можно на стр. http://www.ect.ru/catalog.phtml?menu=5/36

Состояние склада на 27.10.2015 в формате Microsoft Excel скачать можно по этой ссылке

Промежуточные реле. Виды и устройство. Работа и применение

Промежуточные реле занимают особое место среди множества электротехнических изделий. Они предназначены для обеспечения выполнения дополнительных функций, применяются, когда основные реле не могут справиться с поставленной задачей. Также, число цепей выхода в основном реле значительно меньше, по сравнению с цепями управления.

Главная задача промежуточного реле – подключение потребителей в электрических цепях. Такие устройства могут функционировать как на переменном, так и на постоянном токе. Они приобрели свою популярность в разных типах релейной защиты, в промышленной аппаратуре, аварийных системах и других объектах энергетики.

Разновидности

Промежуточные реле классифицируются по признакам и характеристикам. Рассмотрим основные разновидности таких реле.

Тип переключения:

• Минимальные – действуют на снижение некоторого параметра до определенного порога.
• Максимальные – работают на возрастание некоторого параметра до определенной границы.

По назначению:

• Комбинированные – группа нескольких реле, соединенных общей логической связью.
• Логические – действуют по единому уровню, чаще всего в дискретных электрических цепях.
• Измерительные – имеют регулировку в определенном диапазоне срабатывания.

По методу работы:

• Косвенные – работают не напрямую, а через цепи других устройств.
• Прямые – сразу выполняют отключение или подключение цепи.

По месту присоединения:

• Первичные – подключены непосредственно в рабочую цепь.
• Вторичные – подключены через емкостную, индуктивную или иную связь.

Также существуют реле защиты, которые имеют аналогичное назначение, и делятся:

• Полупроводниковые – наиболее популярные виды реле на основе полупроводниковых элементов.
• Индукционные – действуют по методу асинхронных моторов. В замкнутой обмотке ток возникает от другой обмотки, подключенной к напряжению.
• Магнитоэлектрические – работают по принципу электромагнита. Магнит является неподвижным, а обмотка с рамкой могут вращаться вместе с контактом.
• Поляризационные – аналогичны электромагнитным, отличие только в том, что работа зависит от полярности подключенного тока.
• Электромагнитные – их работа основана на эффекте поведения проводника с током по отношению к стрелке компаса. Подвижным элементом является сердечник из ферромагнитного материала.

Промежуточные реле бывают с различным принципом работы. Раньше в основном такие реле работали на электромагнитном принципе.

Особенности конструкции

Такие устройства выпускаются разных размеров и видов. Однако структура устройства у них практически одна и та же.

Конструкция промежуточного реле включает в себя электромагнитную управляющую катушку, группу контактов, пружинный механизм, сердечник. Производится большое количество моделей для разных напряжений. Они рассчитываются на постоянное и переменное напряжение.

По внешнему виду такие реле мало чем отличаются. Их отличие состоит лишь в магнитопроводе. В реле, предназначенном для переменного тока, сердечник выполнен из пластин электротехнической стали, а для постоянного тока такой сердечник изготовлен в виде цельного куска металла. Такая конструкция позволяет снизить потери энергии на нагревание сердечника при протекании переменного тока.

Технические характеристики

Основными характеристиками реле являются:

• Род тока.
• Габаритные размеры.
• Вид и количество контактов.
• Допустимый длительный ток контактов.
• Ток коммутации.
• Мощность потребления.
• Напряжение питания.
• Интервал эксплуатационных температур.
• Влажность рабочей среды.
• Взрывоопасность среды.
• Концентрация пыли.
• Уровень вибрации.

Промежуточные реле, служащие для выполнения промышленных задач, оснащены колодками для монтажа на дин-рейку. Колодки и реле для такой монтажной рейки изготавливаются с широким интервалом размеров разъемов. Это позволяет удобно эксплуатировать реле внутри одного устройства, когда есть модели для различного напряжения, и по ошибке не заменили один вид на другой.

Важной характеристикой является время перехода контактов в разные положения. По этой информации можно определять уровень защищенности аппаратуры от действия отрицательных факторов. Например, для реле РП-25 время перехода составляет не более 0,06 с. Реле на основе электронных ключей работают с большей скоростью.

При необходимости повышенного быстродействия применяют реле РП-220. Для уменьшения инерции использован шихтованный сердечник, состоящий из тонких металлических пластин, склеенных специальным лаком.

Реле чаще всего может работать в некоторых пределах. Это границы температуры, при которой механизм может выполнять свои задачи. Также к факторам, влияющим на работу реле, можно отнести устойчивость сплавов к условиям погоды, степень защиты корпуса.

Для электромагнитного вида реле габаритные размеры играют важную роль. Для повышенных напряжений механические устройства также популярны. Цепи высокого напряжения всегда нуждаются в использовании мощных контакторов. Полупроводниковые ключи не способны выдержать подобного температурного режима.

Фактор механических нагрузок важен при использовании реле на железной дороге, самолетах, военной технике. Поэтому реле проектируются для различных нагрузок: ударов, вибраций, ускорений.

Принцип действия

При возникновении напряжения на катушке появляется электромагнитная сила, которая притягивает якорь. Вследствие этого под воздействием якоря замыкаются подвижные и неподвижные контакты. Подвижные контакты закреплены на якоре, а неподвижные на корпусе реле.

Эти контакты включены в цепь управления. Они управляют работой защиты или сигнализации, подключают и отключают питание катушки контактора электрического двигателя. Вариантов различных схем подключения может быть много.

Реле могут быть оснащены несколькими группами контактов различного назначения. Это зависит от поставленных задач при проектировании определенной конструкции реле.

Применение

Промежуточные реле играют роль вспомогательных дополнительных устройств коммутации различных цепей, и используются в следующих случаях:

• Создание замедленного функционирования релейной защиты.
• Управление другим более мощным реле, подключающего цепи с мощными нагрузками. Для примера можно рассмотреть подключение привода масляного выключателя, выполненного на мощном соленоиде. Ток его запуска доходит до 60 А. Одним реле его подключить не получится, так как реле не выдержит такой нагрузки. Поэтому промежуточные реле и служат в качестве промежуточного звена. На катушку реле подается напряжение, якорь замыкает контакты, которые включают в работу более мощное коммутирующее устройство, например, пускатель, который и подключает мощный соленоид.
• Подключение и отключение одновременно нескольких отдельных цепей. Например, одна группа контактов отключает какое-либо оборудование, а другие контакты включают аварийную сигнализацию. Пример схемы управления двигателем.

Похожие темы:

Промежуточное реле: назначение, классификация, характеристики

Промежуточное реле – автоматический прерыватель цепи, функционирующий в дискретных схемах, выполняя роль вспомогательного устройства. Более точное определение будет дано ниже по тексту, поскольку содержит сложные термины, неподготовленному читателю незнакомые.

Зачем человеку промежуточное реле

Промежуточные реле используют, когда возникает необходимость усиления сигнала, требуется гальваническая развязка цепей. Термостат выдает напряжение единицы вольт, отопление питается стандартной промышленной сетью 230 (400) вольт. Идеальным решением бывает для установленного оборудования усилить сигнал, используя реле. Актуально для больших площадей, мощность стандартного термостата сильно ограничена, производительный стоит денег.

Схожая ситуация при обилии приборов. Десятках, сотнях конвекторов, развешенных вдоль стен. Дорогой термостат физически неспособен управлять уймой техники. Ставится промежуточное реле. Вослед включают иные типы силовых реле, связка управляет обогревателями по единому сигналу термостата на всей площади объекта.

Тривиальный пример, объясняющий назначение промежуточных реле. Используются, где возможны наводки, огрубляя требования к входному сигналу. Импульсное реле с порогом срабатывания 1 мВ легко обманывается возникающими в сети 230 вольт наводками. Актуально для линий значительной протяженности.

Китайский прерыватель цепи

Определения, классификация

Промежуточные реле послужат для разгрузки главных контакторов. Иначе требования к гашению дуги станут строгими, обусловив невыгодность производства. Мощные источники электроэнергии, ТЭС строятся близ месторождений природных ресурсов, имеют блоки мощностью сотни-тысячи МВт. Эксплуатация подобных сооружений немыслима без цепей релейной защиты. В состав последних входит объект рассмотрения обзора.

Под реле в электротехнике понимается устройство, скачкообразно изменяющее проводимость от бесконечности до нуля и обратно под действием определенного фактора. Фактор принято называть воздействующей величиной, как правило, ток, напряжение, мощность (включая реактивную), сдвиг фаз, сопротивление цепи, частота, последовательности гармоник. Параметр образуется сложенный несколькими другими, называемыми входными. Классификацию реле принято вести следующим образом:

• По месту подключения:

1. Первичные – непосредственно составляют защищаемую цепь.
2. Вторичные – подключаются через индуктивную, емкостную связь.

• По способу действия:

1. Прямые – непосредственно размыкают защищаемую цепь.
2. Косвенные – действуют опосредованно.

• По назначению:

1. Измерительные – с регулировкой в некоторых пределах уровня срабатывания.
2. Логические – срабатывают по одному уровню, в дискретных цепях.
3. Комбинированные – несколько измерительных, объединенных логической связью.

• По характеру переключения:

1. Максимальные – работают на подъем параметра до некоторого лимита.
2. Минимальные – работают на падение параметра до некоторого лимита.

Согласно этой классификации даем следующее определение:

Важно. Промежуточные реле – логические реле, предназначенные для дискретных цепей, расширяющие функции других реле, имеющихся на участке электрической сети.

Помимо промежуточных в семейство логических также входят: указательные (сигнализируют о срабатывании прочих реле, присутствующих на участке цепи), реле времени (для отсчета задаваемых обслуживающим персоналом интервалов), замедленные (срабатывают с задержкой). Принято классифицировать реле защиты по принципу действия:

• Электромагнитные работают по закону действия проводника с током на стрелку компаса, открытому Эрстедом в первой половине XIX века. Движется ферромагнитный сердечник.
• Поляризационные отличаются от электромагнитных зависимостью состояния контактов от направления протекания тока.
• Магнитоэлектрические эксплуатируют аналогичный принцип, магнит из специального сплава неподвижен, рамка с обмоткой вращается, приводя в действие контакт.
• Индукционные принципом действия напоминают асинхронные двигатели, в замкнутой обмотке ток наводится обмоткой, питающейся током.
• Полупроводниковые реле являются наиболее распространенными, построены на элементной базе с p-n-переходами, переходами металл-полупроводник.

Промежуточные реле могут быть любого принципа действия. Ранее в основном были электромагнитными. Часто применяются для размножения, усиления сигнала других реле. Например, исполнительных устройств много, соответственно, сверх меры управляющих линий. Очевидно, одно реле с задачей коммутации не справится. Тогда ставится промежуточное, каждый выход управляет одним исполнительным. Число конечных реле значительно возрастает, вместе справляются с задачей.

Аналогичным образом при большом токе через линию можно разбить на несколько веток, каждая заведена на исполнительное реле. Управляет охапкой промежуточное. Служит для одновременного срабатывания, уберегая отдельные контакторы от непомерно большой дуги, непременно возникающей, если на один каскад ляжет тяжесть нагрузки. Неконтролируемый процесс ионизации легко может сжечь переключающую, защитную аппаратуру. Потребуется ремонт. Промежуточное реле, обеспечивая согласованную работу прочих, защищает систему от аварии.

Автоматическое реле

Электромагнитные промежуточные реле

Реле серии РП изготавливаются по модификациям для переменного, постоянного тока. Конструкционные отличия весьма специфичны, понятны не каждому, не представляют великого интереса. Реле переменного тока РП-25 аналогично структурой РП-23. Якорь расположен сбоку, не сверху. Переменный ток создает поле, придающее магниту большее ускорение. Следовательно, нет нужды, чтобы срабатыванию реле помогал собственный вес якоря.

Сообразно конструктивным особенностям отличается процесс настройки изделия. Для каждого типа реле идет по своей схеме, описываемой инструкцией. Сведения отыщем в справочниках. Одно реле способно функционировать при различных напряжениях. Обеспечивается намоткой соответствующего числа витков на рабочую катушку и варьированием диаметра жилы. Напряжение выше – больше берется витков, тем они тоньше. Необходимо для снижения протекающего тока, уменьшения напряженности магнитного поля. Позволит не затрагивать модернизацией якорь.

Для мастеров в справочниках небезынтересными станут сведения о марке провода намотки. Для РП-25 одножильный ПЭВ-2 с двухслойной винифлексовой изоляцией.

В одном электромагнитном реле часть контактов замыкающая, часть размыкающая. Позволительно использовать опосредованно, для управления запуском асинхронных двигателей. Совместная работа большого объема технологического оборудования невозможна без промежуточных реле. Простые действенные средства обеспечат синхронность системы.

Характеристики электромагнитных реле

Главными характеристиками являются род тока (постоянный/переменный), долговечность, условия срабатывания. Для РП-25 переменное напряжение частотой 50 Гц, средним действующим значением 100, 127, 220 В. Реле служит для отключения цепи при падении вольтажа до 85% номинала. Толщина петли гистерезиса составляет 3%. Долговечность характеризуется числом циклов срабатывания и возвращения в первоначальное состояние. У реле РП-25 слабым местом назовем металл контактов. Механизм прослужит на порядок дольше.

Промежуточный прерыватель

Важным параметром является время перехода из одного положения контактов в другое. Руководствуясь критерием, оценим защищенность аппаратуры от воздействия нежелательных факторов. Для РП-25 параметр не превышает 0,06 с. Что касается современных дискретных цепей, электронные ключи способны действовать намного быстрее. Меньшим является время восстановления в прежнее состояние.

Иногда даже специально стоят требования максимального быстродействия. Нецелесообразно использовать реле РП-23, уместнее поставить РП-220. Конструкция для снижения инерции, обусловленной действием индукционных вихревых токов, содержит шихтованный сердечник. Сталь нарезается тонкими пластинами, склеиваемыми изолирующим лаком. Разрезы идут поперек магнитного поля, в результате блокируется образование вихревых токов. Вес якоря максимально снижен для исключения инерции движения, меж полюсами расположена немагнитная пластинка, ускоряющая разъединение контактов в момент переключения. Время срабатывания уменьшено до 0,011 с.

Реле способно функционировать в неких пределах. Температурные границы, внутри которых механическая часть изделия способна выполнять функции. К задействованным факторам отнесем: стойкость сплавов к капризам погоды, предусмотрительность конструкторов, защиту корпуса по IP. В каждом отдельном случае оговаривается: при изменении значащего фактора в тех или иных пределах. Например, изменение частоты сети на 3% приводит к уходу рабочей точки примерно на 10%. Такие нюансы нужно учитывать, избегая уходить за допустимые для защищаемой аппаратуры пределы.

Ценой ускорения является снижение долговечности. Количество переключений до отказа снижается, составляет у РП-220 порядка 1000 (для механизма – 5000). На удержание якоря тратится энергия поля. В характеристиках реле можно прочитать о задействованной мощности. У РП-25 – 8 Вт. Понятно, современные силовые транзисторы затратят на работу меньше усилий. Полупроводниковая техника планомерно вытесняет другие элементные базы.

Для электромагнитных реле важны габариты. Справедливости ради, нужно сказать, для высоких напряжений механические конструкции по-прежнему актуальны. До открытия явления сверхпроводимости при комнатных температурах высоковольтные цепи не смогут обойтись без мощных контакторов. p-n-переход сильно разогревается проходящим током. И не всегда будет возможно подобрать радиатор столь больших габаритов, чтобы обеспечить температурные режимы. Перегрев полупроводников недопустим, приводит к необратимым изменениям.

В военном деле, на самолетах, космических кораблях, железных дорогах, автотранспорте важен фактор механических нагрузок. Многие реле разрабатываются под линейные ускорения, вибрации, удары, прочие разрушающие атрибуты длительной и жесткой эксплуатации. Одновременно оговаривается допустимое положение изделия в пространстве. Понятно, влияет на быстродействие, значение управляющего параметра, при котором произойдет срабатывание.

Каждый контактор характеризуется отключающей способностью. Максимальное значение тока, при котором система способна совершить цикл. Лимит является разрушающим фактором, превосходит на порядок-на два рабочие значения системы. Иногда отключающая способность может выражаться в ваттах, что при заданном напряжении опять приводит к значению тока в амперах.

Устройство и назначение вспомогательных реле

К вспомогательным реле относят указательные (сигнальные), промежуточные и реле времени.

Реле времени

Реле времени (ЭВ) применяют для создания независимых от тока требуемых выдержек времени, обеспечивая, таким образом, селективную работу отдельных защит. Реле времени конструктивно имеют много разновидностей. Разберем работу реле времени на примере электромагнитных реле с часовым механизмом серий ЭВ – 100 и ЭВ – 200.

Реле серии ЭВ – 100 применяют в цепях оперативного постоянного тока на напряжения в 24, 48, 110 и 220 В, а ЭВ – 200 для работы в оперативных цепях переменного тока на напряжения 127, 220 и 380 В.

На рисунке ниже показано устройство реле времени ЭВ – 100:

Работа реле осуществляется следующим образом. Когда обмотка электромагнита 1 обесточена, рычаг часового механизма 17 отведен вверх до упора и удерживается на месте якорем 23 действием пружины якоря 22, при этом ведущая пружина 8 растянута (заведена). При замыкании контакта основного (пускового) реле по обмотке электромагнита ЭВ, включенной в оперативную цепь последовательно, потечет ток. Под действием электромагнитных сил якорь 23 втянется, и рычаг часового механизма опустится вместе с якорем, при этом зубчатый сегмент 13 под действием пружины 8 начнет вращаться по часовой стрелке, а ведущая шестерня 12 вместе с подвижным контактом 11 – против часовой стрелки. С помощью фрикционного сцепления на одном валу посажен часовой механизм (детали 2, 3, 4, 5, 6, 7, 14, 15, 16), который обеспечивает постоянную частоту вращения подвижного контакта 11. Когда подвижной контакт доходит до неподвижных контактов 10 и замыкает их, оперативная цепь тоже замкнется и реле даст импульс на отключение выключателя.

Изменение уставок реле (выдержки времени) осуществляют путем изменения расстояния между подвижными и неподвижными контактами (увеличением или уменьшением расстояния). Время срабатывания реле устанавливается на шкале 9, отградуированной в секундах. Контакты 18, 20, 21и поводок 19 используются тогда, когда требуется мгновенное срабатывание реле (без выдержки времени).

При исчезновении тока в катушке (линия отключена) якорь под действием пружины 22 поднимается вверх, а с ним и рычаг часового механизма и реле будут готовы для работы.

Промежуточные реле

Промежуточные реле (РП) благодаря наличию в них большого количества нормально замкнутых и разомкнутых контактов применяются в релейной защите, когда необходимо одновременно замыкать и размыкать несколько независимых цепей (цепи управления сигнализации, выключателей и другие), подключаемые к разным контактам реле. Кроме того, наличие у них мощных контактов дает возможность использовать их для разгрузки маломощных контактов основных реле от больших токов (для замыкания цепей электромагнитных приводов выключателей).

Промышленностью выпускается большое количество промежуточных реле, работающих на электромагнитном принципе. Основным элементом промежуточных реле является электромагнит с подвижным якорем и подвижная система комбинированных контактов (нормально закрытых и открытых), связанных с якорем. Промежуточные реле изготавливаются для работы в оперативных цепях переменного и постоянного тока. Реле РП – 23 и РП – 24 работают в оперативных цепях постоянного напряжением 12, 24, 48, 110 и 220 В, а реле РП – 25, РП – 26 – в цепях переменного тока напряжением 100 и 220 В.

На рисунке ниже показаны устройство и принцип действия реле РП – 23:

Реле состоит из катушки 12, размещенной на сердечнике 11, якоря 9 неподвижных контактов 4, подвижной контактной системы 5, разделенной изоляционными втулками 6, возвратной пружины 3, скобы 2, на которой закреплен сердечник упора 7, ограничителя хода якоря 10 и основания реле 1.

При подаче напряжения на катушку реле якорь, втягиваясь, хвостовиком 8 перемещает подвижную контактную систему вниз. При этом замыкаются нормально открытые контакты и размыкаются нормально закрытые контакты. Реле имеет четыре нормально открытых контакта и один нормально закрытый. При исчезновении тока в катушке реле под действием пружины 3 контактная система возвращается в исходное положение.

Указательные (сигнальные) реле

Сигнальные (указательные) реле служат для подачи сигналов (световых, звуковых, указательных и других)  о возникновении не нормальных режимов работы на каком-то участке электрической цепи. Реле типа РУ – 21, работающие на электромагнитном принципе, является одним из наиболее распространенных. Принцип его действия заключается в том, что при прохождении тока по его обмотке якорь притягивается к сердечнику, флажок, ранее удерживаемый якорем, теряет упор, под действием собственного веса поворачивается по оси и устанавливается  своей окрашенной поверхностью напротив застекленного окна в крышке реле. Это служит сигналом о срабатывании защиты. При повороте флажка одновременно замыкаются контакты цепи сигнализации. Флажок возвращается в первоначальное положение при повороте рукоятки.

ПРОМЕЖУТОЧНОЕ РЕЛЕ И ЕГО НАЗНАЧЕНИЕ

Схемотехнические решения устройств релейной защиты и автоматики сдержат различные типы релейной аппаратуры, каждый из которых выполняет свои функции.

Основными «органами чувств» автоматики служат специальные релейные устройства, реагирующие на изменение значений контролируемых параметров – тока, напряжения, частоты, сопротивления, температуры и других величин. Обычно это достаточно тонкие механизмы, обладающие возможностью точной настройки.

Количество контактов в таких устройствах невелико и они рассчитаны на малые токи. При срабатывании устройства РЗА происходит одновременный запуск нескольких типов процессов по разным электрическим цепям.

Рассмотрим работу простейшей защиты по максимальному току высоковольтного электродвигателя.

Реагирующим органом такой защиты обычно служит максимальное реле тока типа РТ – 40. Якорь этого прибора в целях уменьшения инерционности очень лёгкий и удерживается мягкой спиральной пружинкой. Имеется только один контакт замыкающегося типа, рассчитанный на небольшую мощность.

В то же время, срабатывание этой защиты должно вызывать следующие последствия:

• отключение высоковольтного выключателя путём подачи напряжения на мощный соленоид отключения;
• подача электрического напряжения на специальные указательные релейные устройства (блинкеры), выпадение флажков которых сигнализирует о факте срабатывания защиты;
• включение световых сигнальных табло и звуковой сигнализации различного типа;
передача сигнала в систему диспетчерского управления (при наличии).
• включение световых сигнальных табло и звуковой сигнализации различного типа;

Для выполнения перечисленных действий используются вспомогательные реле, называемые промежуточными. Промежуточное реле имеет несколько контактных групп замыкающегося и размыкающегося типа. Катушка этого прибора подключена в цепь контактов токового релейного органа (в случае токовой защиты).

При срабатывании реле тока, срабатывает и промежуточное, каждая контактная группа которого выполняет одну из перечисленных выше функций.

Таким образом, главным назначением релейного органа промежуточного типа является увеличение числа и коммутирующей способности контактов для обеспечения работы всех цепей релейной защиты.

Несмотря на развитие систем РЗА микропроцессорного типа, электромагнитные приборы (в том числе промежуточные) продолжают широко использоваться. Появились серии модульного типа промежуточных реле для установки на дин рейку.

ТИПЫ ПРОМЕЖУТОЧНЫХ РЕЛЕ

Питание схем защиты и автоматики осуществляется от специальных цепей оперативного тока. По типу оперативный ток может быть переменным или постоянным.

Источниками напряжения постоянного оперативного тока могут служить аккумуляторные батареи, батареи конденсаторов или выпрямительные устройства, шинки переменного опертока питаются напряжением от трансформаторов собственных нужд.

Поскольку работают промежуточные реле в цепях оперативного напряжения, в зависимости от его типа они производятся с катушками на постоянный и переменный ток.

РП – 23.

Данный тип промежуточного реле предназначен для работы в цепях постоянного напряжения. РП – 23 состоит из катушки напряжения с магнитным сердечником. Подвижной частью магнитной системы является якорь, который при подаче напряжения на катушку притягивается к сердечнику.

С якорем механически связана траверса, на которой закреплены четыре контактных мостика. Притягиваясь к сердечнику, якорь опускает траверсу, сжимая пружину, на которой она установлена. При этом происходит замыкание нормально разомкнутых контактов и размыкание нормально замкнутого.

Неподвижные контакты РП – 23 выполнены в форме уголков из тонких медных пластин. Каждый из уголков может быть установлен одним из двух способов. Благодаря этому можно получить четыре типа комбинаций вариантов контактных групп (р – группа на размыкание, з – группа на замыкание):

• 1 р, 4 з;
• 2 р, 3 з;
• 3 р, 2 з;
• 4 р, 1 з.

Такая инвариантность позволяет приспособить этот прибор к работе в составе любой схемы.

При размыкании создаётся два воздушных промежутка на каждый контакт, благодаря чему повышается их дугогасительная способность.

Это свойство важно при работе релейного аппарата в цепях отключения высоковольтных выключателей, соленоиды которых обладают большой индуктивностью и поддерживают напряжение электрической дуги при разрыве цепи.

РП – 23 выпускается в различных модификациях для работы в оперативных цепях напряжением 24 В, 48 В, 110 В и 220 В.

РП – 25.

Внутренняя схема электрических соединений промежуточного реле этого типа аналогична РП – 23. Катушка РП – 25 предназначена для работы на переменном напряжении. Варианты исполнения оснащаются катушками на напряжение 100 В, 127 В или 220 В.

Рабочий ресурс электромагнитного механизма промежуточных реле РП – 23 и РП – 25 составляет 100000 срабатываний. Контактная группа выдерживает 10000 циклов замыкания – размыкания с полной электрической нагрузкой по току и напряжению.

РЕЛЕЙНЫЕ УСТРОЙСТВА С ЗАДЕРЖКОЙ НА СРАБАТЫВАНИЕ И ВОЗВРАТ

В некоторых схемах защиты и автоматики для обеспечения надёжности работы устройства требуется определённая задержка при срабатывании или возврате промежуточного релейного органа.

Эта задержка носит технологический характер, её не следует путать с задержкой работы защиты, обеспечиваемой реле времени в целях соблюдения селективности.

Необходимость задержки может быть проиллюстрирована следующим примером. Контакт выходного промежуточного реле подаёт команду управления электромагниту отключения выключателя.

Если при этом не обеспечить задержку возврата промежуточного релейного устройства, его контакты не справятся с размыканием цепи тока отключения и сгорят.

Задержка возврата на доли секунды необходима для того, чтобы выключатель успел отключиться и своими мощными блок – контактами разорвал цепь тока электромагнита. После этого происходит безопасный возврат реле.

РП – 251.

Этот тип реле применяется в цепях постоянного оперативного напряжения. Особенность РП – 251 заключается в том, что его срабатывание происходит с задержкой по времени. Замедление создаётся за счёт медных демпфирующих шайб, расположенных на магнитном сердечнике вместе с катушкой напряжения.

Время задержки срабатывания в соответствии с потребностями конкретной схемы может регулироваться. Регулирование производится путём изменения количества демпферных шайб и доступно в пределах от 0,07 с до 0,11 с.

Модификации промежуточных реле этого типа, кроме 220 В рассчитаны на стандартные варианты величин постоянного оперативного напряжения – 24, 48, 110 вольт.

РП – 252.

Также относится к промежуточным реле постоянного тока. Обеспечивает замедление при возврате. Конструкция РП – 252 похожа на РП – 251. Замедление также обеспечено медными шайбами. Но расположены они иначе. В релейной конструкции типа РП – 251 шайбы установлены ближе к цоколю, в РП – 252 – с другой стороны катушки, ближе к рабочему зазору.

СХЕМЫ ЗАЩИТ С ДЕШУНТИРОВАНИЕМ

Наличие оперативного тока позволяет строить схемы защиты и автоматики, несущие в себе ряд преимуществ:

• возможность применения релейных органов вторичного действия, обладающих высокой точностью настройки;
• использование различных средств сигнализации.

На объектах, удалённых от дислокации обслуживающего персонала часто используются защиты без оперативного тока. Идея таких устройств заключается в следующем. Отключение выключателя при срабатывании защиты максимального тока осуществляется энергией короткого замыкания.

Выключатели оборудуются токовыми катушками отключения – электромагнитами с подвижными сердечниками, непосредственно воздействующими на привод отключения.

Катушка отключения связана с первичной сетью через трансформатор тока. В рабочем режиме цепь тока катушки зашунтирована контактами специального промежуточного реле.

При появлении сверхтоков короткого замыкания срабатывает токовое реле. Контакты токового релейного органа подключают к вторичной токовой цепи катушку промежуточного реле. При срабатывании, оно своими контакты дешунтирует электромагнит отключения выключателя.

Указанные функции реализуются при подключении промежуточных реле типов РП – 321 и РП – 341. Отличительной особенностью этих приборов является то, что их контакты работают в токовых цепях защит.

Токовые цепи запрещается разрывать, поэтому контакты РП – 321 и РП – 341 имеют особую конструкцию. В процессе дешунтирования вначале срабатывает замыкающийся контакт, и только после него размыкающийся.

Подобные системы защиты отличаются простотой и надёжностью и могут длительное время функционировать без вмешательства оперативного персонала. Схемы с дешунтированием электромагнитной катушки отключения используются в электроустановках 6 – 35 кВ. К минусу таких конструкций можно отнести невозможность реализации более сложных устройств РЗА.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

принцип действия, сферы применения и технические параметры

Разновидности и назначения устройств

Современное оборудование делают таким образом, чтобы оно срабатывало при определенных значениях тока, который поступает на входные зажимы. Для того, чтобы разобраться с этим оборудованием, мы рассмотрим различные виды приборов.

Реле постоянного тока

Эти устройства могут быть электромагнитными, где происходит движение якоря к сердечнику из-за образования электромагнитного поля в катушке. Кроме того, они могут быть индукционными, где магнитное поле формируется в движущемся элементе.

Из плюсов такого оборудования следует отметить отличную устойчивость к колебаниям напряжения, прочим помехам. Главным минусом является необходимость установки питающего блока, из-за чего увеличивается цена прибора и его становится сложнее подключить.

Реле постоянного тока

Такие переключатели чаще всего требуются для управления автоматикой транспорта (в основном железнодорожного).

Реле переменного тока

В данном случае уже не требуется установка специального питающего блока, ведь устройство подсоединяется в сеть с переменным током, над которой будет осуществляться контроль. Тем не менее, у них тоже имеются некоторые отрицательные стороны:

• во время работы часто возникают вибрации, которые приходится устранять;
• эти приборы уступают предыдущим по степени восприимчивости.

Миниатюрное реле, которое предназначено для работы в сети при напряжении 220 В

Цены на реле напряжения

Реле тока

Из-за вышеперечисленных недостатков, переключатели в основном используют в бытовых электрических приборах и промышленном оборудовании с минимальной мощностью.

Электромагнитные

Это самый популярный вид из всех существующих на рынке устройств. Такое распространение обуславливается некоторыми преимуществами:

1. Возможность коммутации электрических сетей мощностью до четырех кВт, но при этом переключатель имеет минимальные габариты.
2. Высокая степень устойчивости к высокому напряжению и другим помехам, которые возникают во время работы.
3. Безопасность использования. Так, между катушкой с обмоткой и контактами имеется надежный изоляционный слой, который соответствует стандартам безопасности.
4. Минимальный уровень выделения тепла.

Тем не менее, такие устройства тоже имеют определенные недостатки:

• низкая скорость функционирования;
• наличие ограниченного ресурса электромагнитной катушки;
• при срабатывании контактов возникают помехи;
• возникают проблемы при коммутации токов большой нагрузки.

Первое вычислительное устройство с переключателем

Как выбрать электромагнитное реле

Электронные устройства

За последние годы взамен стандартным, начали выпускать электронные устройства. Их главным положительным качеством является точность определения напряжения, нагрузки, мощности и прочих параметров. Поэтому устройства часто используют при подключении мощных электроустановок. Тем не менее, они не вытеснили с рынка аналогичные приборы только из-за чрезмерной стоимости и меньшего срока эксплуатации.

Электронное реле, которое предназначается для управления насосом

Переключатель времени

Здесь принцип работы основывается на постепенном замедлении. Происходит это с помощью маятника, электрических двигателей или магнитного поля. Выдержка времени замедления тоже отличается, она бывает от нескольких секунд до суток. Применяются подобные реле как для автоматизации бытового оборудования, так и промышленного.

Реле времени с двумя каналами

Тепловые переключатели

Принцип работы тепловых приборов основан на воздействии тепла на контакты, которые изготавливаются из различных сплавов металлов. В зависимости от типа оборудовании, эти контакты отличаются степенью расширения. Тепло при этом выделяется как от тока, так и от нагревательного элемента. Чаще всего такие устройства используются с целью предотвращения перегрева приборов.

Модель цифрового теплового реле

Задачи промежуточного реле

Промежуточные реле выступают посредником в цепях с отличающимися токами или напряжениями. Например, вы нажимаете кнопку «старт» на панели стиральной машины. Кнопка располагается на низковольтной электронной плате, где напряжение не превышает 24 В. При нажатии кнопки «старт» плата управления выдает сигнал напряжением 12 В на катушку промежуточного реле. Оно замыкает силовые контакты и подает напряжение 220 В на двигатель.

Реле в стиральной машине Samsung

В данном случае устройство на 12 В выступает посредником между низковольтной цепью управления (электронная плата) и высоковольтным двигателем на 220 В.

Промежуточные реле часто применяют в роли умножителя контактов. По аналогии со стиральной машиной нажатие кнопки «пуск» приводит к включению и двигателя, и нагревательного элемента. Таким образом, реле позволяет одновременно включить десятки электрических цепей.

Из вышесказанного выделяются 2 основных назначения:

1. Согласование между силовыми и слаботочными цепями. Повышает электробезопасность.
2. Увеличение числа выходных контактов. Подав сигнал в 1 провод, возможно передать его по множеству других линий.

Промежуточное реле — конструкция прибора

Прибор содержит сердечник, группу соединений, катушку, пружину. При этом промежуточное реле, которое предназначается для электрических цепей переменного тока, имеет сердечник, изготовленный из стальных пластин. Такая конфигурация экономит энергию при прохождении через него переменного тока. А промежуточное реле для цепей, имеющих постоянный ток, обладает сердечником, сделанным из куска металла.

Прибор имеют клеммы для подсоединения проводов, а также подвижную пластину, посредством которой смещаются контакты подвижной группы.

В настоящее время выпускаются модели, имеющие схожую конструкцию, для различных параметров напряжения.

Классификация

В свою очередь устройства разделяются на несколько типов измерения: первичное и вторичное. Первый тип подключается к аппарату непосредственно своими выводами. Такое подключение распространено в сетях до 1000 Вольт.

Второй тип РМТ (на фото ниже) подключается через трансформатор тока, измеряя вторичный ток, который прямо пропорционален первичному и на порядок меньше, чем в измеряемой цепи. Применяют данный тип подключения в высоковольтных сетях.

В свою очередь, реле вторичного тока подразделяются на индукционные и электромагнитные, дифференциальные, электронные. Принцип работы дифференциального типа исполнения заключается в сравнении силы тока до потребителя и после него. В нормальных условиях эта величина должна быть одинаковой. Если же параметры отличаются (например, при коротком замыкании), РМТ замыкает контакты, благодаря чему происходит отключение поврежденной линии от сети.

Примером дифференциального реле является устройство защитного отключения, которое широко применяется как в быту, так и на производстве.

дрель III[править]

В Викиданных есть лексема дрель (L107630).

Морфологические и синтаксические свойстваправить

падеж	ед. ч.	мн. ч.
Им.	дре́ль	дре́ли
Р.	дре́ли	дре́лей
Д.	дре́ли	дре́лям
В.	дре́ль	дре́ли
Тв.	дре́лью	дре́лями
Пр.	дре́ли	дре́лях

дрель

Существительное, неодушевлённое, женский род, 3-е склонение (тип склонения 8a по классификации А. А. Зализняка).

Корень: -дрель-.

Семантические свойстваправить

Значениеправить

1. устар. тонкая льняная или хлопчатобумажная ткань; газ, тюль ◆ Полотна льняные и пеньковые шире двенадцати вершков: полотно парусное, полотно фламское, равендук, дрель, дебурет, пестрядь, каламенки полотняные, канаваты или шарканасы, затрапезы, мухояр, тик, канифас, салфетки, платки полотняные, нахтиши, скатерти и всякие другие льняные и пеньковые ткани, также смешанные с бумагою, белые, цветные и пёстрые, без узоров и с узорами ткаными, заткаными и вышитыми, клеймить таким таким же образом, как сказано о шёлковых и бумажных изделиях, наблюдая те же правила и о присылке образцов клейм. «Свод законов Российской Империи», 1842 г. ◆ Единственной защитой является комарник; он сшивается из белой дрели, через которую воздух легко проникает. В. К. Арсеньев, «По Уссурийскому краю», 1917 г. (цитата из Национального корпуса русского языка, см. ) ◆ Гольд рассказывал мне о том, как в верховьях реки Санда-Ваку зимой он поймал двух соболей, которых выменял у китайцев на одеяло, топор, котелок и чайник, а на оставшиеся деньги купил китайской дрели, из которой сшил себе новую палатку. В. К. Арсеньев, «Дерсу Узала», 1923 г. (цитата из Национального корпуса русского языка, см. ) ◆ Мы, действительно, имеем примеры возникновения некоторых гильдий одновременно с приходом в Китай европейцев; таковы, например, гильдии торговцев опиумом, хлопчатобумажными товарами, дрелью и шертингом; точно также, с воцарением манчжурской династии и введением косы, появилась гильдия цирюльников, ― корпорация в Китае очень влиятельная между прочим. В. Д. Черевков, «По китайскому побережью», Исторический вестник г. // «1898» (цитата из Национального корпуса русского языка, см. )

Гипонимыправить

Список переводов

Способы включения устройства

Как подключить механизм в систему? Подключение приспособления в электрическую цепь происходит по двум вариантам:

1. Параллельно подключенные. При таком способе устройства бывают основные выходные и быстродействующие. У последних время срабатывания составляет 0,02 секунды. Как правило, у механизма стандартное время срабатывания колеблется между 0,02 и 0,1 секундой.
2. Последовательно подключенные. Используется в случаях мгновенного кратковременного срабатывания.

Когда есть нормальное стабильное напряжение источника питания, то промежуточное реле должно надежно срабатывать. Помимо этого, предусмотрена надежная их работа при аварийном понижении напряжения до 40–60%. По особенности в конструкции такой элемент преобразования может быть с одной обмоткой, двумя или тремя (последние встречаются крайне редко).

Подключение промежуточного реле является важным для любого оборудования или прибора. Ведь это позволяет не только автоматически прерывать цепь, но и с его помощью можно расширять функциональные способности других реле, которые расположены в этой электрической цепи.

Долговечность устройства зависит от количества его срабатывания. То есть она характеризуется численностью циклов срабатывания и возвратом в свое первоначальное положение. Степень защищенности аппаратуры от различных нежелательных факторов, что окружают конструкцию, оценивается по такому критерию, как время перехода контактов из одного положения в другое.

Основные виды реле и их назначение

Производители настраивают современные коммутационные устройства таким образом, чтобы срабатывание происходило только при определенных условиях, например, при увеличении силы тока, поступающего на входные клеммы КУ. Ниже мы вкратце рассмотрим основные виды соленоидов и их назначение.

Электромагнитные реле

Электромагнитное реле – это электромеханическое коммутационное устройство, принцип действия которого основан на воздействии магнитного поля, созданного током в статичной обмотке, на якорь. Этот вид КУ разделяется собственно на электромагнитные (нейтральные) устройства, которые реагируют лишь на значение тока, подаваемого на обмотку, и поляризованные, работа которых зависит как от токовой величины, так и от полярности.

Принцип работы электромагнитного соленоида

Используемые в промышленном оборудовании электромагнитные реле находятся на промежуточной позиции между сильноточными устройствами (магнитными пускателями, контакторами и т.д.) и слаботочным оборудованием. Наиболее часто данный вид реле применяется в цепях управления.

Реле переменного тока

Срабатывание этого вида реле, как видно из названия, происходит при подаче на обмотку переменного тока определенной частоты. Данное коммутирующее устройство для переменного тока с контролем перехода фазы через ноль или без такового, представляет собой блок из тиристоров, выпрямительных диодов и управляющих схем. Реле переменного тока могут быть выполнены в виде модулей на основе трансформаторной или оптической развязки. Данные КУ применяются в сетях переменного тока с максимальным напряжением 1,6 кВ и средним током нагрузки до 320 A.

Промежуточное реле 220 В

Иногда работа электросети и приборов не возможна без использования промежуточного реле на 220 В. Обычно КУ данного типа применяется, если необходимо разомкнуть или разомкнуть разнонаправленные контакты цепи. К примеру, если используется осветительный прибор с датчиком движения, то один проводник присоединяется к сенсору, а другой подводит электроэнергию к светильнику.

Реле переменного тока широко применяются в промышленном оборудовании и бытовой технике

Работает это таким образом:

1. подача тока на первое коммутационное устройство;
2. от контактов первого КУ ток поступает на следующее реле, которое имеет более высокие характеристики, чем у предыдущего и способно выдерживать токи с высокими значениями.

С каждым годом реле становятся эффективней и компактней

Функции малогабаритного реле переменного тока с напряжением 220 В весьма разнообразны и широко используются в качестве вспомогательного устройства в самых различных областях. Данный вид КУ применяется в тех случаях, когда основное реле не справляется со своей задачей или же при большом количестве управляемых сетей которые уже не в состоянии обслужить головное устройство.

Промежуточное коммутационное устройство применяется в промышленном и медицинском оборудовании, транспорте, холодильном оборудовании, телевизорах и прочей бытовой технике.

Реле постоянного тока

Реле постоянного тока делятся на нейтральные и поляризованные. Отличие между ними состоит в том, что поляризованные КУ постоянного тока чувствительны к полярности подаваемого напряжения. Якорь коммутационного устройства меняет направление движения в зависимости от полюсов питания. Нейтральные электромагнитные реле постоянного тока не зависят от полярности напряжения.

Электромагнитные КУ постоянного тока в основном используют, когда нет возможности подключения к электрической сети переменного тока.

Четырехконтактное автомобильное реле

К недостаткам соленоидов постоянного тока относят необходимость использования блока питания и более высокую стоимость в сравнении с КУ переменного тока.

Данное видео демонстрирует схему подключения и объясняет принцип работы 4 контактного реле:

Watch this video on YouTube

Электронное реле

Электронное реле управления в схеме прибора

Разобравшись с тем, что такое токовое реле, рассмотрим электронный тип этого устройства. Конструкция и принцип действия электронных реле практически те же, что и в электромеханических КУ. Однако, для выполнения необходимых функций в электронном устройстве используется полупроводниковый диод. В современных транспортных средствах большинство функций реле и переключателей выполняют электронные релейные блоки управления и на данный момент невозможно полностью от них отказаться. Так, например, блок электронных реле позволяет контролировать расход энергии, величину напряжения на клеммах аккумуляторных батарей, управлять системой освещения и т.д.

Похожие документы

23 августа 2012 г.
Реле максимального тока без оперативного питания РСТ-40М
Реле тока применяется в схемах релейной защиты и противоаварийной автоматики в качестве органа, реагирующего на повышение тока в контролируемой цепи.

23 августа 2012 г.
Реле максимального тока РСТ без оперативного питания с выдержкой времени на срабатывание: РСТ-40, РСТ-40В
Реле максимального тока применяется в схемах релейной защиты и противоаварийной автоматики в качестве органа, реагирующего на повышение тока в контролируемой цепи.

Реле тока РСТ представляет собой комбинированное реле, сочетающее преимущества электромеханических и электронных реле тока и времени.

Реле максимального тока РСТ сертифицированы.

23 августа 2012 г.
Серия однофазных и двухфазных реле максимального тока с питанием от токовых цепей, с функцией дешунтирования: РСТ-140,РСТ-140М,РСТ-140У,РСТ-140Д,РСТ-140ДУ,РСТ-142,РСТ-142У,РСТ-142Д,РСТ- 142ДУ.
Реле предназначены для применения в схемах релейной защиты и противоаварийной автоматики в качестве органа, реагирующего на повышение тока в контролируемой цепи. Реле не требуют питания от цепей оперативного тока — питаются от входного тока, вследствие чего обладают высокой помехоустойчивостью.

Реле выполнены на микроэлектронной элементной базе, поэтому в отличие от электромеханических реле обладают высокой виброустойчивостью и ударопрочностью, у них принципиально отсутствует вибрация контактов.

Реле имеют дискретную регулировку уставок тока срабатывания.

23 августа 2012 г.
Серия однофазных и двухфазных реле максимального тока с питанием от токовых цепей, независимой выдержкой времени, отсечкой и функцией дешунтирования: РСТ-80АВ,РСТ-80У,РСТ-80Д,РСТ-80ДУ,РСТ-82АВ,РСТ-82У,РСТ-82Д,РСТ-82ДУ
Реле применяются в цепях переменного тока релейной защиты и противоаварийной автоматики в качестве органа, реагирующего на повышение тока в контролируемой цепи и срабатывающего с выдержкой времени, зависящей от кратности входного тока относительно тока срабатывания, и предназначены для использования в различных комплектных устройствах, от которых требуется повышенная устойчивость к механическим воздействиям. Реле не требуют питания от цепей оперативного тока.

23 августа 2012 г.
Серия однофазных и двухфазных реле максимального тока с питанием от токовых цепей, независимой выдержкой времени, отсечкой и функцией дешунтирования РСТ-40ВО, РСТ-40ВУ, РСТ-40ВД, РСТ-40ВДУ, РСТ-42ВО, РСТ-42ВУ, РСТ-42ВД, РСТ-42ВДУ.
Реле предназначены для применения в схемах релейной защиты и противоаварийной автоматики в качестве органа, реагирующего на повышение тока в контролируемой цепи и срабатывающего с независимой выдержкой времени. Предназначены для использования в различных комплектных устройствах, от которых требуется повышенная устойчивость к механическим воздействиям. Реле не требуют питания от цепей оперативного тока.

Принцип работы промежуточного реле

Реле, имеющее замыкающие контакты, состоит из обмотки, магнитопроводов герконов и корпусных деталей. Реле промежуточное, оборудованное размыкающими контактами, содержит постоянные магниты. Сверху каркаса реле приспособлены скобы, которые предназначены для присоединения под винты внешних проводов. Нижняя часть корпуса необходима для выполнения крепления реле на плите. Подача на обмотку напряжения приводит к замыканию герконов в реле, которое не содержит постоянного магнита, и к размыканию герконов в реле, содержащем постоянные магниты. После снятия с обмотки реле напряжения герконы возвращаются в первоначальное положение.

Способы по включению промежуточных реле

Существует два способа по включению промежуточного реле:

• Шунтовый — обмотку реле включают на полное напряжение сети, при этом она будет называться обмоткой напряжения;
• Сериесный – обмотку реле включают с отключающей катушкой привода выключателя последовательно, при этом она будет называться токовой обмоткой.

Промежуточные реле могут выполняться с одной обмоткой, двумя обмотками и реже — тремя, исходя из особенностей конструкции.

Срабатывать реле должны надежно при нормальном напряжении в источнике оперативного питания, и в случае аварийного понижения напряжения до 20-40%.

Подключение промежуточного реле

Подключение реле — задача несложная. Обычно достаточно учесть 4 параметра:

Напряжение катушки управления. Величина и род тока. В отдельных случаях этот параметр можно слегка нарушить. Например, реле с напряжением срабатывания 24 В включится и от 16 В. А может и от 12. Но желательно не экспериментировать и подавать именно требуемый производителем вольтаж.
Токовые характеристики управляемых контактов. Здесь необходимо сделать некоторый запас. Если вам требуется включать потребителя с током 5 А, то реле понадобится минимум на 6-10 А.
От какого тока работает катушка. Реле во время работы потребляет электроэнергию. Заранее следует продумать, хватит ли у источника напряжения мощности, чтобы управлять им.
Положение в пространстве

На это редко обращают внимание. Производители указывают, как необходимо устанавливать их устройство (стоя, лежа, на стене).

Промежуточные реле активно использовались в советское время. Данная технология постепенно уступает место приборам с цифровым управлением. Однако в мощных силовых цепях и сейчас не обойтись без промежуточных реле. В некоторых устройствах отказ от них технически нецелесообразен.

Перед тем как подключить реле, следует обратить внимание на корпус. От этого зависит, как устройство крепится в щит

Важно учесть и электрические параметры прибора: напряжение и токи управляющей катушки, контактов

Устройство

Данные аппараты бывают всевозможных типов и размеров. От миниатюрных реле на два контакта, до нескольких десятков в реле-повторителе. Во всех их конструктивный принцип одинаков. Устройство промежуточного реле представлено электромагнитной катушкой управления, магнитопроводом, пружинным механизмом и группой контактов. Подробно узнать о конструкции аппарата вы можете, просмотрев картинку ниже:

Промышленность выпускает широкий спектр устройств на разнообразное управляющее напряжение от 5 вольт и до 220. Они могут быть рассчитаны на переменное «АС» напряжение и постоянное «DC».

Внешне они ни чем, практически, не отличаются. Разница только в конструкции магнитопровода. Для переменного тока он набран из группы пластин, а постоянного тока цельный. Это сделано для уменьшения потерь на нагрев в магнитопроводе при прохождении переменного тока.

Что касается технических характеристик устройств, для каждого типа они разные. К примеру, для серии RE они будут иметь вид:

Для промышленных целей, изготавливаются колодки для промежуточных реле с установкой на DIN рейку. Реле и колодки для них также выпускаются с широким спектром видов разъемов. Это сделано для удобства эксплуатации в пределах одного устройства, когда присутствуют модели разного напряжения, и по невнимательности не произошла замена одного типа на другой.

Оцените статью:

назначение устройства, особенности конструкции и принцип работы

Реле представляет собой прибор, способный работать в автоматическом режиме. Сегодня в продаже можно найти классическое промежуточное реле 220 В электромагнитного типа, а также современные электронные устройства. Эти приборы нашли широкое распространение в промышленности и быту. Они активно применяются для коммутации электроцепей, управления электромоторами и так далее.

Область применения и назначение

Трудно найти отрасль промышленности, где не использовались бы промежуточные реле. Эти устройства сегодня устанавливаются в различное электротехническое оборудование и бытовые приборы. Можно выделить три случая применения этих приборов в сложных электротехнических системах:

• Переключение участков в независимых друг от друга электросетях.
• Увеличение времени задержки срабатывания защитных элементов в цепях с большими токами нагрузки.
• Контроль различных параметров, а также режимов функционирования отдельных элементов во вторичных электроцепях с высоким напряжением.

Следует заметить, что одно устройство способно выполнять последовательно либо одновременно несколько переключений в цепях. В качестве примера можно рассмотреть работу реле в системе водоснабжения и отопления. Во время включения насосной станции на обмотку прибора подается питающее напряжение. В результате замыкается контактная группа, активирующая систему контроля работы насоса.

На дисплее показываются наиболее важные параметры работы установки. Их количество зависит от сложности управляемой системы. Одновременно замыкается другая контактная группа, подавая тем самым напряжение на обмотку магнитного пускателя.

Во время срабатывания этого пускового прибора питающее напряжение подается на электронасос. Так как в отопительных системах слабый импульс не позволяет активировать катушки магнитных пускателей, рассчитанных на высокий ток, то с помощью реле промежуточного типа можно усилить управляющий сигнал.

Особенности конструкции и принцип работы

Прибор по конструкции напоминает магнитный пускатель небольших размеров. Следует заметить, что реле не может использоваться во всех схемах для переключения электроцепей, так как его главное назначение заключается в передачи управляющих импульсов. Это обусловлено тем, что контактные пластины изготовлены из тонкого материала. В продаже нечасто встречаются модели, которые могут на протяжении длительного временного отрезка пропускать токи более 10 А.

Конструкция классического реле промежуточного типа содержит:

• Основание, на котором смонтированы все остальные детали.
• Электромагнитную катушку и сердечник.
• Подвижную пластину, оснащенную рычагом для управления контактной группой.
• Пружину для возвращения рычага в начальное состояние, когда напряжение снимается.
• Контактную группу.
• Клеммы для подсоединения проводников к контактам и обмотке катушки.

Технические параметры и расшифровка маркировки

Опытный электрик сможет извлечь из маркировки изделия практически всю нужную информацию. В качестве примера расшифровки можно взять модель РЭП26−004А526042−40УХЛ4. Это реле электромагнитное промежуточное, 26-й серии. Прибор оснащен 4 переключаемыми контактами, имеющими класс износостойкости «А».

Реле предназначено для работы в цепях постоянного тока. Проводники крепятся с помощью пайки, а в конструкции также предусмотрен ручной переключатель. Класс защиты изделия от попадания внутрь влаги и пыли — 40. Реле предназначено для работы в условиях средних и северных широт.

Что касается наиболее важных технических характеристик прибора, то стоит отметить следующие:

• Минимальная сила тока переключения.
• Диапазон напряжений на обмотке электромагнита.
• Время размыкания контактных групп.
• Показатель коммутируемого напряжения.
• Максимально допустимая мощность подключаемой к изделию нагрузки.
• Показатель допустимого кратковременного тока, проходящего через контакты.

Способы классификации

Реле промежуточного типа принято делить на группы в соответствии с различными параметрами. Однако рассматривать стоит только основные виды приборов. В соответствии с типом переключения устройства могут быть минимальными и максимальными. Они предназначены для снижения или повышения определенного параметра до нужного значения соответственно.

В зависимости от функционального назначения принято выделять три типа реле:

• Комбинированные — для решения конкретной логической задачи объединяется группа приборов.
• Логические — функционируют с аналогичными параметрами в дискретных электроцепях.
• Измерительные — предназначены для изменения определенных показателей в заданном диапазоне значений.

Следующий вид классификации приборов определяется способом управления нагрузкой. Прямое воздействие предполагает подсоединение контактов реле непосредственно к нагрузке. Также возможно косвенное воздействие, когда нагрузка подключается через электроцепи вторичных элементов.

В соответствии с конструктивными особенностями выделяют следующие виды реле:

• Полупроводниковые — коммутация производится не с помощью механических контактов, а благодаря подаче управляющего импульса на p — n — p и n — p — n переходы полупроводниковых элементов, например, тиристоров.
• Индукционные — управляющий сигнал представляет собой напряжение, наведенное в соседней обмотке, которая не связана прямым электрическим соединением.
• Магнитоэлектрические — магнит в конструкции прибора является неподвижным элементом, а обмотка с контактной группой вращается, замыкая либо размыкая при этом цепь.
• Поляризационные — переключение нужных контактов определяется полярностью подключения на обмотке.

Благодаря применению реле в быту можно автоматизировать работу различных систем. Например, эти устройства можно использовать для управления освещением или отоплением. Выполнить подключение прибора будет несложно даже начинающему домашнему мастеру.

Что такое промежуточные реле и как они реализованы? – Блог Dwyer Instruments

Промежуточные реле имеют решающее значение для правильного функционирования и работы нескольких разновидностей силового оборудования, будь то мобильное холодильное оборудование или простые насосы. Но что такое промежуточные реле и как они реализованы?

Промежуточные реле обеспечивают схему управления малой мощностью, чтобы активировать процесс или нагрузку более высокой мощности в цепи. Одним из примеров является схема освещения в автомобиле.На современных автомобилях выключатель света, встроенный в переключатель указателя поворота или приборную панель, не активирует цепь фар напрямую. В большинстве современных автомобилей используется модуль управления освещением (LCM) или какой-либо другой модуль распределения электроэнергии. Этот модуль реагирует на входы, поступающие от различных переключателей, датчиков и цепей освещения в транспортном средстве, и выдает соответствующий выходной сигнал, который предварительно запрограммирован в модуле. В этом примере, когда переключатель фар установлен в положение «включено», LCM получает это действие в качестве входного сигнала для переключения фар, габаритных огней и задних фонарей в положение «включено».Для выполнения этой задачи LCM активирует выходную цепь, которая управляет каждой из этих цепей освещения, запитывая реле. Этот небольшой переключатель на переключателе указателей поворота или приборной панели не может управлять мощностью, необходимой для включения всех трех цепей; ни один переключатель не может обрабатывать логику, чтобы дать команду определенным цепям «включить», а другим – «выключить». Вот почему LCM активирует реле своим выходным сигналом.

Промежуточные реле также используются в приложениях с более высокой мощностью, например, при использовании водоотливного насоса для удаления воды из подвала.В этой гипотетической ситуации переключатель обнаружения утечек активирует большой промышленный насос для удаления воды из подземного центра управления двигателями (MCC). Переключатель обнаружения утечек не может обрабатывать ни ток, ни напряжение, необходимые для питания насоса. В этом случае замыкание контактов, обеспечиваемое переключателем обнаружения утечек, используется для подачи питания на управляющее реле 24 В переменного тока. Контакты этого реле подключены к линии 120 В переменного тока, которая затем включает контактор для запуска двигателя насоса. В этом приложении используется реле для преобразования управляющего сигнала 24 В переменного тока в линию питания 120 В переменного тока для контактора.Этот контактор затем обеспечивает трехфазный источник 480 В переменного тока для двигателя насоса.

Промежуточные реле предлагаются в нескольких вариантах в зависимости от требований технологической мощности. Помимо электромеханических реле, другие типы реле включают твердотельные реле, которые можно использовать для быстрого или непрерывного переключения для управления нагревом на электронагревательных элементах. Импульсный сигнал позволяет нагревательному элементу регулировать температуру.

Чтобы узнать больше об электромеханических и твердотельных реле, прочтите нашу отраслевую статью «Когда следует выбирать твердотельное реле вместо электромеханического?»

% PDF-1.4 % 1 0 obj > эндобдж 5 0 obj /Заголовок /Предмет / Автор /Режиссер / CreationDate (D: 20210222061440-00’00 ‘) / Appligent (StampPDF, партия 5.1, 18 января 2010 г., 9.0.1) / ModDate (D: 20100513224819-04’00 ‘) >> эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 объект > транслировать 2010-04-27T06: 34: 04Z TeX output 2010.04.27: 06292010-05-13T22: 48: 19-04: 002010-05-13T22: 48: 19-04: 00 Пакет Appligent StampPDF, версия 5.1StampPDF Batch 5.1 18 января 2010, 9.0.1uuid: 089d1d8a-1dd2-11b2-0a00-000058b7c1bfuid: 2abe4e3d-1dd2-11b2-0a00-3000b84f96bfapplication / pdf конечный поток эндобдж 6 0 obj > эндобдж 7 0 объект > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > эндобдж 13 0 объект > эндобдж 14 0 объект > эндобдж 15 0 объект > эндобдж 16 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageB / ImageI] >> эндобдж 17 0 объект > транслировать x ڥ XɎG + Ԯb 퀠 C8HnF0 \ b> åXv | Eyß_ ,%; ~ _ | \ C̰WbBsvz

Совместное назначение реле и распределение мощности и скорости для нескольких трактов в кооперативных сетях

1.

Сюй, Х., Хуан, Л., Цяо, К., Чжан, Ю., и Сун, К. (2012). Совместная многопутевая маршрутизация с учетом пропускной способности для беспроводных мультимедийных сенсорных сетей. Транзакции IEEE для беспроводной связи , 11 (4), 1532–1543.

Артикул Google ученый

2.

Брох, Дж., Джонсон, Д. Б., & Мальц, Д. А. (1999). Протокол динамической маршрутизации от источника для мобильных одноранговых сетей. проект-ietf-manet-dsr-03.текст.

3.

Суурбалле, Дж. У., и Тарьян, Р. Э. (1984). Быстрый метод поиска пар кратчайших непересекающихся путей. Сети, 14 , 325–336.

MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google ученый

4.

Хоу, Ю. Т., Ши, Ю., и Шерали, Х. Д. (2004). Распределение скорости в беспроводных сенсорных сетях с учетом срока службы сети. В Proceeding of ACM MobiHoc (стр.67–77).

5.

Лин, С., Чжоу, Г., Уайтхаус, К., Ву, Ю., Станкович, Дж. А., и Хе, Т. (2009). На пути к стабильной работе сети в беспроводных сенсорных сетях. В материалах Труды 30-го симпозиума по системам реального времени IEEE (РЦС’09) .

6.

Шринивасан В., Кьяссерини К. Ф., Нуггехалли П. С. и Рао Р. Р. (2004). Оптимальное распределение скорости для энергоэффективной многопутевой маршрутизации в беспроводных одноранговых сетях. IEEE Transaction on Wireless Communications , 3 (3), 891–899.

Артикул Google ученый

7.

Чжу, Дж., Хунг, К.-Л., Бенсау, Б., Наит-Абдесселам, Ф. (2006). Компромисс между сроком службы сети и справедливым распределением скорости в беспроводных сенсорных сетях с многолучевой маршрутизацией. В IEEE Mswim .

8.

Чоу Дж. И Линь Б. (2009). Оптимальная многопутевая маршрутизация и распределение полосы пропускания при максимальном – минимальном равноправии утилит.В IWQoS (стр. 1–9).

9.

Zhang, L., Chen, S., Jian, Y., Fang, Y., & Mo, Z. (2013) Максимальное увеличение срока службы беспроводных сенсорных сетей. Транзакции IEEE / ACM в сети , 21, (4), 1187–1200.

Артикул Google ученый

10.

Чжан, Л., Ло, В., Чен, С., и Цзянь, Ю. (2012). Сквозная справедливость maxmin в беспроводных сетях с несколькими переключениями: теория и протокол. Журнал параллельных и распределенных вычислений, 72 (3), 462–474.

Артикул МАТЕМАТИКА Google ученый

11.

Ши, Ю., Шарма, С., Хоу, Ю. Т., и Компелла, С. (2008). Оптимальное назначение реле для совместной связи. В MobiHoc’08 .

12.

Элхавари, М., и Хаас, З. Дж. (2011). Энергоэффективный протокол для кооперативных сетей. Транзакции IEEE / ACM в сети, 19 (2), 561–574.

Артикул Google ученый

13.

Луо, К., Мин, Г., Ю, Ф. Р., Чен, М., Ян, Л. Т., и Люн, В. К. М. (2013). Энергоэффективное распределенное реле и управление мощностью в когнитивной радиосвязи. Журнал IEEE по избранным областям коммуникаций, 31 (11), 2442–2452.

Артикул Google ученый

14.

Се, К., Цао, Дж., Ван, X., и Вэнь, Дж. (2013). Оптимальное распределение ресурсов для надежных и энергоэффективных совместных коммуникаций. Транзакции IEEE по беспроводной связи, 12 (10), 4994–5007.

Артикул Google ученый

15.

Чжоу, З., Чжоу, С., Цуй, Дж.-H., & Cui, S. (2008). Энергоэффективная совместная связь на основе управления мощностью и селективного одиночного реле в беспроводных сенсорных сетях. Транзакции IEEE по беспроводной связи, 7 (8), 3066–3078.

Артикул Google ученый

16.

Вен, К., Гуань, К., Цзян, С., Ю, Ф. Р., и Ши, Дж. (2013). Выбор энергоэффективного совместного реле и управление мощностью для надежной совместной связи.В Международная конференция IEEE / CIC по коммуникациям в Китае (ICCC) (стр. 414–419).

17.

Zhou, Z., Zhou, S., Cui, S., & Cui, J.-H. (2008). Энергоэффективная совместная связь в кластерной беспроводной сенсорной сети. Транзакции IEEE по автомобильным технологиям, 57 (6), 3618–3628.

Артикул Google ученый

18.

Блецас, А., Хисти, А., Рид, Д., и Липпман, А. (2006). Простой метод кооперативного разнесения, основанный на выборе сетевого пути. Журнал IEEE по избранным областям коммуникаций, 24 (3), 659–672.

Артикул Google ученый

19.

Чжао Ю., Адве Р. С. и Лим Т. Дж. (2006). Улучшение сетей ретрансляции с усилением и прямой передачей: оптимальное распределение мощности по сравнению с выбором. В Известиях международного симпозиума IEEE по теории информации (стр.1234–1238). Сиэтл.

20.

Khandani, A. E., Abounadi, J., Modiano, E., & Zheng, L. (2007). Кооперативная маршрутизация в статических беспроводных сетях. Транзакции IEEE для связи, 55 (11), 2185–2192.

Артикул Google ученый

21.

Скаглионе, А., Геккель, Д. Л., и Ланеман, Дж. Н. (2006). Совместная связь в мобильных специальных сетях. Журнал обработки сигналов IEEE, 23 (5), 18–29.

Артикул Google ученый

22.

Хунли, X., Хуанг, Л., Ганг, В., Тао, X., и Лю, Г. (2010). Назначение совместного реле и распределение мощности для совместной связи. Беспроводные сети, 16 (8), 2209–2219.

Артикул Google ученый

Прикладные науки | Бесплатный полнотекстовый | Схема эффективной модуляции для промежуточных релейных сетей IoT

В этом разделе мы подробно рассмотрим численный подход к вычислению матрицы входных затрат для задачи квадратичного назначения и предоставим эффективный алгоритм для получения численного решения.Мы также пролили свет на традиционный эвристический подход к решению проблемы.

3.1. Предлагаемое решение по минимизации BER

Предположим, что информационный индекс p следует равномерному распределению; тогда BER с использованием парной вероятности ошибки (PEP) [46] может быть записан как

PBER = ∑p = 0Q − 1∑q = 0Q − 1PPEP (q | p) B [p, q] Q,

(3)

где PPEP (q | p) обозначает вероятность того, что декодер ML предпочтет q перед p, когда p фактически передается; B [p, q] представляет собой расстояние Хэмминга, нормированное на log2Q.Согласно (2) имеем

PPEP (q | p) = Ph0, h2, h3, v1, v2 {ϑ (p, q, λ1, λ2) <0}.

(4)

в котором для заданных случайных каналов и случайных шумовых величин h0, h2, h3, v1, v2, ϑ определяется как

ϑ = | h0 (λ0 [p] −λ0 [q]) + v1 | 2− | v1 | 2+ | h2 (λ1 [p] −λ1 [q]) + h3 (λ2 [p] −λ2 [q] ) + v2 | 2− | v2 | 2.

(5)

Другими словами, при заданных индексах p, q и схеме переотображения λ1, λ2 событие попарной ошибки эквивалентно <0. Чтобы сформулировать квадратичную задачу о назначениях, введем двоичные переменные

xpij = 1, если λ1 [p] = λ0 [i] и λ2 [p] = λ0 [j] 0, в противном случае.

Обозначим x = {xpij | p, i, j = 0,…, Q − 1} и ограничение, заданное как

P = x: ∑p = 0Q − 1xpij = 1, xpij∈ {0,1}.

(6)

Обозначим далее I и J, как в (6), заменив индекс суммирования p на i и j соответственно. Тогда из (3) – (5) схема разнесения модуляции минимизации BER minλ1, λ2PBER становится

minx∑p = 0Q − 1∑i = 0Q − 1∑j = 0Q − 1xpij∑l = 0Q − 1∑q = 0Q − 1∑k = 0Q − 1cp, i, j, q, k, l × xqkl, stx∈P∩I∩J.

(7)

в котором

cp, i, j, q, k, l = B [p, q] QPh0, h2, h3, v1, v2 {ϑ (p, i, j, q, k, l) <0}, ϑ = | h2 (λ0 [i] −λ0 [k]) + h3 (λ0 [j] −λ0 [l]) + v2 | 2

(8)

+ | h0 (λ0 [p] −λ0 [q]) + v1 | 2− | v1 | 2− | v2 | 2.

(9)

Из выражения в (8) можно заметить, что ключ к нахождению cp, i, j, q, k, l заключается в оценке Ph0, h2, h3, v1, v2 {ϑ (p, i, j, д, к, л). Проще говоря, это кумулятивная функция распределения (CDF) случайной величины ϑ (p, i, j, q, k, l) из (5). Определим производящую функцию момента (MGF) как

Φϑ (ρ) = Eϑ [exp (−ρϑ)].

(10)

В рамках хорошо известной модели рисовского канала, hm∼CN (μhm, σhm2), m = 0,1,2, мы можем расширить метод, предложенный в [46,47], для вычисления Ph0, h2, h3, v1, v2 {ϑ (p, i, j, q, k, l) <0}:

Ph0, h2, h3, v1, v2 {ϑ (p, i, j, q, k, l) <0} ≈12v∑t = 1vℜΦϑ (ξ + jξτt) + τtℑΦϑ (ξ + jξτt),

(11)

куда

τt = tan ((t − 1/2) π / v),

(12)

а ℜ {·} и ℑ {·} обозначают действительную и мнимую части соответственно.Параметр ξ выбран так, чтобы обеспечить сходимость интегрирования, ξ = 1/4 предложено в [47]. Размер v разложения (11) должен быть большим, когда Ph0, h2, h3, v1, v2 {ϑ (p, i, j, q, k, l) <0} мал, чтобы поддерживать приемлемый числовой точность. Для вычисления Φϑ (ρ) обозначим гауссовские случайные векторы z1 = [h0, v1] T, z2 = [h2, h3, v2] T, такие что zm∼CN (μm, Σm), m = 1,2, куда

Σ2 = diagσh22, σh32, σv2.

(16)

Тогда (5) можно переписать в виде ϑ = z1HA1z1 + z2HA2z2, где

A1 = | epq | 2epq * epq0, A2 = | eik | 2eik * ejleik * eikejl * | ejl | 2ejl * eikejl0,

(17)

в котором обозначение eab дано как

eab = λ0 [a] −λ0 [b].

(18)

Таким образом, MGF задается как

Φϑ (ρ) = ∑m = 1,2exp (−ρμmHAm (I + ρΣmAm) −1μm) det (I + ρΣmAm).

(19)

Обратите внимание, что для любого случая задачи квадратичного присваивания необходимо вычислить общее количество коэффициентов Q6. К счастью, конструкция разнесения модуляции основана на статистической CSI, которая не требует онлайн-вычисления коэффициентов Q6 в реальном времени. Фактически, оптимизированное разнесение модуляции может быть предварительно вычислено и сохранено априори в наших сетевых узлах.В нашем моделировании мы реализовали описанную выше процедуру для 16-QAM и 32-QAM в C ++ на рабочей станции с 48 ядрами и завершили вычисления за несколько дней для случая Q = 32 и через несколько часов для случая 16-QAM. Однако для более крупного созвездия, такого как 64-QAM, временная и пространственная сложность все еще может быть непрактичной. В будущих работах мы обратимся к новым средствам уменьшения этой сложности путем введения правил, ограничивающих схемы переназначения.

Применение больших и сложных алгоритмов, таких как методы ветвления и границы, для решения относительно небольшого размера совокупности 16-QAM и 32-QAM, неосуществимо.Кроме того, это может привести к некоторым проблемам с симметрией, что сделает его непрактичным. Здесь мы стремимся найти решение, используя технику итеративного поиска. Этот алгоритм работает следующим образом. Он начинается со случайного отображения λ1 (0), λ2 (0). Затем он выполняет процесс локального поиска, и всякий раз, когда целевая функция уменьшается, выполняется изменение отображения индексов. Этот процесс продолжает снижать цель, и локальное отображение обновляется для каждого сокращения. Когда приближается локальный минимум, алгоритм выполняет шаг возмущения, изменяя отображение индексов kp.Обратите внимание, что индексы kp адаптивно изменяются с kp, min на kp, max. После возмущения локальный поиск снова запускается до тех пор, пока не будет выполнен предварительно заданный критерий остановки.

3.2. Схема разнесения с эвристической модуляцией

Для каналов с замираниями Rician существует сильная компонента LOS в h2 и h3. Решение нашей задачи о квадратичном назначении имеет два разных преимущества. Во-первых, допуская λ1 λ0 и λ2 ≠ λ0, мы достигаем выигрыша от пространственного разнесения сигнала, как и существующие схемы разнесения модуляции.Во-вторых, совместное проектирование λ1 и λ2 и допуск λ1 ≠ λ2 позволяет достичь кооперативного усиления между источником и реле. Однако, когда каналы являются независимыми Рэлеевскими, имеется небольшой выигрыш от совместной работы, и мы можем значительно упростить проблему проектирования разнесения модуляции, принудительно применяя равное отображение HARQ; т.е. λ1 = λ2. Хотя мы можем строго решить результирующую задачу квадратичного присваивания, исходя из (5), мы можем воспользоваться простым эвристическим подходом, заметив, что два индекса, сопоставленные с двумя символами, расположенными рядом друг с другом на этапе 1, должны отображаться на два символа, находящихся далеко друг от друга на этапе 2. .На основе такой эвристики λ1 = λ2 может быть разработано для 16-QAM и 64-QAM. Для созвездия 32-QAM аналогичная схема эвристического разнесения модуляции может быть расширена путем переназначения трех старших битов (MSB) и двух младших значащих битов (LSB) по отдельности. В следующем разделе мы покажем, что, когда каналы испытывают глубокое замирание, такой эвристический метод переназначения предлагает прирост производительности сопоставимый с таковым из нашего разнесения модуляции, основанного на квадратичной задаче назначения.

Введение в реле IR – tvm 0.8.dev0 документация

Эта статья знакомит с Relay IR – вторым поколением NNVM. Мы ожидаем читателей с двумя уровнями подготовки – тех, кто имеет опыт работы с языком программирования и глубокого обучения. разработчики фреймворка, знакомые с представлением вычислительного графа.

Мы кратко резюмируем цель дизайна здесь и коснемся этих моментов в более поздней части статьи.

• Поддержка традиционного программирования и преобразования в стиле потока данных.

• Поддержка определения области действия в функциональном стиле, привязки let и превращения его в полнофункциональный дифференцируемый язык.

• Возможность позволить пользователю смешивать два стиля программирования.

Постройте вычислительный график с помощью реле

Традиционные фреймворки глубокого обучения используют вычислительные графы в качестве промежуточного представления. Вычислительный граф (или граф потока данных) – это ориентированный ациклический граф (DAG), который представляет вычисление.Хотя графики потоков данных ограничены с точки зрения вычислений, которые они могут выразить из-за из-за отсутствия потока управления их простота упрощает реализацию автоматической дифференциации и компилировать для гетерогенных сред выполнения (например, выполнение частей графа на специализированном оборудовании).

Вы можете использовать Relay для построения вычислительного графа (потока данных). В частности, приведенный выше код показывает, как построить простой двухузловой граф. Вы можете обнаружить, что синтаксис примера не сильно отличается от существующих вычислительный граф IR как NNVMv1, с той лишь разницей в терминологии:

• В существующих фреймворках обычно используются граф и подграф

• Реле использует функцию e.грамм. – fn (% x) , для обозначения графика

Каждый узел потока данных является CallNode в Relay. Relay Python DSL позволяет быстро построить граф потока данных. Одна вещь, которую мы хотим выделить в приведенном выше коде, – это то, что мы явно создали узел Add с оба входа указывают на % 1 . Когда фреймворк глубокого обучения оценивает указанную выше программу, он вычисляет узлы в топологическом порядке, и % 1 будет вычисляться только один раз. Хотя этот факт вполне естественен для разработчиков фреймворков глубокого обучения, он может удивить исследователя PL.Если мы реализуем простого посетителя, чтобы распечатать результат и обрабатывать результат как вложенное выражение Call, он становится log (% x) + log (% x) .

Такая неоднозначность вызвана разными интерпретациями семантики программы, когда в группе DAG есть общий узел. В нормальном функциональном программировании IR вложенные выражения рассматриваются как деревья выражений, без учета факт, что % 1 фактически повторно используется дважды в % 2 .

Relay IR учитывает эту разницу.Обычно пользователи фреймворка глубокого обучения создают вычислительную граф таким образом, где часто происходит повторное использование узла DAG. В результате, когда мы распечатываем программу Relay в текстовый формат, мы печатаем по одному CallNode в каждой строке и назначаем временный идентификатор (% 1,% 2) каждому CallNode, чтобы каждый общий на узел можно ссылаться в более поздних частях программы.

Модуль

: поддержка нескольких функций (графиков)

Итак, мы представили, как построить график потока данных как функцию.Возникает естественный вопрос: можем ли мы поддерживать несколько функции и дать им возможность звонить друг другу? Relay позволяет группировать несколько функций вместе в модуле; код ниже показывает пример функции, вызывающей другую функцию.

 def @muladd (% x,% y,% z) {
  % 1 = mul (% x,% y)
  % 2 = добавить (% 1,% z)
  % 2
}
def @myfunc (% x) {
  % 1 = @muladd (% x, 1, 2)
  % 2 = @muladd (% 1, 2, 3)
  % 2
}
 

Модуль можно рассматривать как карту . Здесь GlobalVar – это просто идентификатор, который используется для представления функций в модуле. @muladd и @myfunc являются GlobalVars в приведенном выше примере. Когда CallNode используется для вызова другой функции, соответствующая GlobalVar сохраняется в поле op CallNode. Он содержит уровень косвенности – нам нужно найти тело вызываемой функции из модуля с использованием соответствующей GlobalVar. В этом конкретном случае мы могли бы также напрямую сохранить ссылку на функцию как op в CallNode. Итак, зачем нам вводить GlobalVar? Основная причина в том, что GlobalVar отделяет определение / объявление и включает рекурсию и отложенное объявление функции.

 def @myfunc (% x) {
  % 1 = равно (% x, 1)
   if (% 1) {
      %Икс
   } еще {
     % 2 = sub (% x, 1)
     % 3 = @myfunc (% 2)
      % 4 = добавить (% 3,% 3)
      % 4
  }
}
 

В приведенном выше примере @myfunc рекурсивно вызывает себя. Использование GlobalVar @myfunc для представления функции позволяет избежать циклическая зависимость в структуре данных. На этом этапе мы ввели основные концепции в Relay. Примечательно, что Relay имеет следующие улучшения по сравнению с NNVMv1:

• Краткий текстовый формат, упрощающий отладку проходов записи.

• Первоклассная поддержка подграфов-функций в объединенном модуле, это дает дополнительную возможность совместной оптимизации, такой как встраивание и спецификация соглашения о вызовах.

• Наивное интерфейсное языковое взаимодействие, например, вся структура данных может быть просмотрена в Python, что позволяет быстро создавать прототипы оптимизаций в Python и смешивать их с кодом C ++.

Привязка Let и области действия

Итак, мы рассказали, как построить вычислительный граф старым добрым способом, используемым в средах глубокого обучения.В этом разделе будет рассказано о новой важной конструкции, представленной Relay – привязках let.

Привязка Let используется во всех языках программирования высокого уровня. В Relay это структура данных с тремя поля Пусть (var, value, body) . Когда мы оцениваем выражение let, мы сначала оцениваем часть значения, назначаем его в var, а затем вернуть результат оценки в теле выражения.

Последовательность привязок let можно использовать для создания логически эквивалентной программы программе потока данных.В приведенном ниже примере кода показана одна программа с двумя формами рядом.

Вложенная привязка let называется A-нормальной формой и обычно используется как IR в языках функционального программирования. Теперь внимательно посмотрите на структуру AST. Хотя две программы семантически идентичны (как и их текстовые представления, за исключением того, что A-нормальная форма имеет префикс let), их структуры AST различны.

Так как программы оптимизации берут эти структуры данных AST и преобразуют их, две разные структуры будут повлиять на код компилятора, который мы собираемся написать.Например, если мы хотим обнаружить шаблон , добавьте (log (x), y) :

• В форме потока данных мы можем сначала получить доступ к узлу добавления, а затем напрямую посмотреть на его первый аргумент, чтобы увидеть, является ли он журналом

• В A-нормальной форме мы больше не можем напрямую выполнять проверку, потому что первый ввод, который нужно добавить, – это % v1 – нам нужно будет сохранить карту от переменной до ее связанных значений и искать эту карту, чтобы чтобы знать, что % v1 – это лог.

Различные структуры данных будут влиять на то, как вы можете писать преобразования, и мы должны помнить об этом.Итак, теперь, как разработчик фреймворка глубокого обучения, вы можете спросить: зачем нам нужны привязки let? Ваши друзья по PL всегда будут говорить вам, что let важна, поскольку PL – довольно устоявшаяся сфера, за этим должна быть какая-то мудрость.

Зачем нам может понадобиться переплет

Одним из ключевых применений привязки let является то, что она определяет объем вычислений. Давайте посмотрим на следующий пример, который не использует привязки let.

Проблема возникает, когда мы пытаемся решить, где мы должны оценивать узел % 1 .В частности, хотя текстовый формат кажется чтобы предположить, что мы должны оценить узел % 1 вне области действия if, AST (как показано на рисунке) этого не предполагает. Фактически, граф потока данных никогда не определяет объем оценки. Это вносит некоторую двусмысленность в семантику.

Эта неоднозначность становится более интересной, когда у нас есть замыкания. Рассмотрим следующую программу, которая возвращает замыкание. Мы не знаем, где нам вычислить % 1 ; он может быть как внутри, так и снаружи укупорочного средства.

 fn (% x) {
  % 1 = журнал (% x)
  % 2 = fn (% y) {
    добавить (% y,% 1)
  }
  % 2
}
 

Привязка let решает эту проблему, поскольку вычисление значения происходит в узле let. В обеих программах если мы изменим % 1 = log (% x) на let% v1 = log (% x) , мы четко укажем место вычисления на быть вне области действия if и закрытия. Как видите, let-binding дает более точную спецификацию сайта вычислений. и может быть полезно, когда мы генерируем внутренний код (поскольку такая спецификация есть в IR).

С другой стороны, форма потока данных, не определяющая объем вычислений, имеет свои преимущества. – а именно, нам не нужно беспокоиться о том, куда поместить let при генерации кода. Форма потока данных также дает больше свободы к последним проходам, чтобы решить, где поставить точку оценки. В результате было бы неплохо использовать поток данных. форма программы на начальных этапах оптимизации, когда вы сочтете это удобным. Многие оптимизации в Relay сегодня написаны для оптимизации программ потока данных.

Однако, когда мы понижаем IR до реальной исполняемой программы, нам нужно быть точными в отношении объема вычислений. В частности, мы хотим явно указать, где должна происходить область вычислений, когда мы используем подфункции и закрытия. Let-binding может использоваться для решения этой проблемы на более поздних этапах оптимизации выполнения.

Влияние на ИК-преобразования

Надеюсь, теперь вы знакомы с двумя видами представлений. Большинство языков функционального программирования проводят анализ в A-нормальной форме, где анализатору не нужно помнить, что выражения являются DAG.

Relay поддерживает как формы потока данных, так и привязки let. Мы считаем, что важно позволить разработчик фреймворка выбирает представление, с которым он знаком. Однако это влияет на то, как мы пишем проходы:

• Если вы пришли из фона потока данных и хотите обработать let, сохраните карту переменных для выражений, чтобы вы могли выполнять поиск при обнаружении переменной. Вероятно, это означает минимальное изменение, поскольку нам в любом случае уже нужна карта от выражений к преобразованным выражениям.Обратите внимание, что это эффективно удалит все пустые места в программе.

• Если вы пришли из фона PL и вам нравится A-нормальная форма, мы предоставим поток данных для прохода A-нормальной формы.

• Для PL-специалистов, когда вы что-то реализуете (например, преобразование потока данных в ANF), помните, что выражения могут быть группами DAG, и это обычно означает, что мы должны обращаться к выражениям с Map и вычислять преобразованный результат только один раз, поэтому результирующее выражение сохраняет общую структуру.

Существуют дополнительные расширенные концепции, такие как вывод символической формы, полиморфные функции. которые не рассматриваются в этом материале; Приглашаем вас ознакомиться с другими материалами.

% PDF-1.3 % 5423 0 объект > эндобдж xref 5423 442 0000000016 00000 н. 0000009215 00000 н. 0000009363 00000 п. 0000037708 00000 п. 0000037870 00000 п. 0000037957 00000 п. 0000038045 00000 п. 0000038140 00000 п. 0000038292 00000 п. 0000038358 00000 п. 0000038498 00000 п. 0000038652 00000 п. 0000038793 00000 п. 0000038974 00000 п. 0000039152 00000 п. 0000039210 00000 п. 0000039357 00000 п. 0000039523 00000 п. 0000039581 00000 п. 0000039715 00000 п. 0000039881 00000 п. 0000039939 00000 н. 0000040073 00000 п. 0000040245 00000 п. 0000040303 00000 п. 0000040440 00000 п. 0000040608 00000 п. 0000040665 00000 п. 0000040801 00000 п. 0000040971 00000 п. 0000041028 00000 п. 0000041164 00000 п. 0000041330 00000 п. 0000041387 00000 п. 0000041519 00000 п. 0000041640 00000 п. 0000041696 00000 п. 0000041829 00000 п. 0000041885 00000 п. 0000041993 00000 п. 0000042137 00000 п. 0000042246 00000 п. 0000042354 00000 п. 0000042486 00000 п. 0000042588 00000 п. 0000042758 00000 п. 0000042875 00000 п. 0000042993 00000 п. 0000043162 00000 п. 0000043295 00000 п. 0000043448 00000 н. 0000043645 00000 п. 0000043759 00000 п. 0000043879 00000 п. 0000044069 00000 п. 0000044208 00000 п. 0000044381 00000 п. 0000044490 00000 н. 0000044613 00000 п. 0000044748 00000 п. 0000044866 00000 п. 0000045043 00000 п. 0000045170 00000 п. 0000045279 00000 п. 0000045444 00000 п. 0000045589 00000 п. 0000045708 00000 п. 0000045888 00000 п. 0000046045 00000 п. 0000046155 00000 п. 0000046321 00000 п. 0000046451 00000 п. 0000046570 00000 п. 0000046766 00000 п. 0000046911 00000 п. 0000047079 00000 п. 0000047218 00000 п. 0000047399 00000 п. 0000047516 00000 п. 0000047649 00000 п. 0000047824 00000 п. 0000047959 00000 п. 0000048177 00000 п. 0000048297 00000 п. 0000048440 00000 п. 0000048583 00000 п. 0000048746 00000 н. 0000048893 00000 п. 0000049058 00000 н. 0000049237 00000 п. 0000049337 00000 п. 0000049483 00000 п. 0000049610 00000 п. 0000049755 00000 п. 0000049895 00000 п. 0000050060 00000 п. 0000050214 00000 п. 0000050370 00000 п. 0000050495 00000 п. 0000050618 00000 п. 0000050813 00000 п. 0000050936 00000 п. 0000051059 00000 п. 0000051191 00000 п. 0000051344 00000 п. 0000051474 00000 п. 0000051595 00000 п. 0000051735 00000 п. 0000051866 00000 п. 0000051992 00000 п. 0000052126 00000 п. 0000052265 00000 п. 0000052405 00000 п. 0000052552 00000 п. 0000052685 00000 п. 0000052864 00000 п. 0000052991 00000 п. 0000053129 00000 п. 0000053270 00000 п. 0000053403 00000 п. 0000053550 00000 п. 0000053656 00000 п. 0000053764 00000 п. 0000053891 00000 п. 0000053948 00000 н. 0000054141 00000 п. 0000054198 00000 п. 0000054309 00000 п. 0000054434 00000 п. 0000054565 00000 п. 0000054744 00000 п. 0000054845 00000 п. 0000054946 00000 п. 0000055123 00000 п. 0000055239 00000 п. 0000055347 00000 п. 0000055525 00000 п. 0000055636 00000 п. 0000055748 00000 п. 0000055876 00000 п. 0000056002 00000 п. 0000056129 00000 п. 0000056267 00000 п. 0000056382 00000 п. 0000056498 00000 п. 0000056614 00000 п. 0000056733 00000 п. 0000056848 00000 п. 0000056968 00000 п. 0000057083 00000 п. 0000057202 00000 п. 0000057317 00000 п. 0000057434 00000 п. 0000057549 00000 п. 0000057672 00000 п. 0000057789 00000 п. 0000057903 00000 п. 0000058023 00000 п. 0000058141 00000 п. 0000058255 00000 п. 0000058370 00000 п. 0000058484 00000 п. 0000058598 00000 п. 0000058716 00000 п. 0000058831 00000 п. 0000058946 00000 п. 0000059060 00000 н. 0000059179 00000 п. 0000059298 00000 п. 0000059412 00000 п. 0000059527 00000 н. 0000059644 00000 п. 0000059760 00000 п. 0000059885 00000 п. 0000060015 00000 п. 0000060139 00000 п. 0000060263 00000 п. 0000060388 00000 п. 0000060511 00000 п. 0000060635 00000 п. 0000060760 00000 п. 0000060883 00000 п. 0000061001 00000 п. 0000061119 00000 п. 0000061294 00000 п. 0000061410 00000 п. 0000061527 00000 п. 0000061674 00000 п. 0000061810 00000 п. 0000061976 00000 п. 0000062122 00000 п. 0000062255 00000 п. 0000062386 00000 п. 0000062514 00000 п. 0000062644 00000 п. 0000062775 00000 п. 0000062985 00000 п. 0000063109 00000 п. 0000063250 00000 п. 0000063308 00000 п. 0000063470 00000 п. 0000063528 00000 п. 0000063630 00000 п. 0000063783 00000 п. 0000063944 00000 п. 0000064069 00000 п. 0000064191 00000 п. 0000064325 00000 п. 0000064456 00000 п. 0000064605 00000 п. 0000064741 00000 п. 0000064876 00000 п. 0000065012 00000 п. 0000065167 00000 п. 0000065298 00000 п. 0000065452 00000 п. 0000065589 00000 п. 0000065742 00000 п. 0000065899 00000 п. 0000066052 00000 п. 0000066195 00000 п. 0000066348 00000 п. 0000066512 00000 п. 0000066667 00000 п. 0000066810 00000 п. 0000066964 00000 н. 0000067122 00000 п. 0000067275 00000 п. 0000067422 00000 п. 0000067576 00000 п. 0000067724 00000 п. 0000067879 00000 п. 0000068006 00000 п. 0000068160 00000 п. 0000068353 00000 п. 0000068492 00000 п. 0000068640 00000 п. 0000068795 00000 п. 0000068979 00000 п. 0000069109 00000 п. 0000069261 00000 п. 0000069415 00000 п. 0000069565 00000 п. 0000069761 00000 п. 0000069869 00000 п. 0000070027 00000 н. 0000070181 00000 п. 0000070324 00000 п. 0000070477 00000 п. 0000070607 00000 п. 0000070760 00000 п. 0000070981 00000 п. 0000071118 00000 п. 0000071242 00000 п. 0000071397 00000 п. 0000071546 00000 п. 0000071758 00000 п. 0000071867 00000 п. 0000071976 00000 п. 0000072185 00000 п. 0000072295 00000 п. 0000072404 00000 п. 0000072609 00000 п. 0000072718 00000 п. 0000072827 00000 п. 0000072980 00000 п. 0000073142 00000 п. 0000073296 00000 п. 0000073422 00000 п. 0000073547 00000 п. 0000073672 00000 п. 0000073777 00000 п. 0000073912 00000 п. 0000074059 00000 п. 0000074215 00000 п. 0000074322 00000 п. 0000074456 00000 п. 0000074604 00000 п. 0000074727 00000 п. 0000074897 00000 п. 0000075012 00000 п. 0000075137 00000 п. 0000075306 00000 п. 0000075407 00000 п. 0000075511 00000 п. 0000075691 00000 п. 0000075794 00000 п. 0000075952 00000 п. 0000076079 00000 п. 0000076172 00000 п. 0000076316 00000 п. 0000076450 00000 п. 0000076631 00000 н. 0000076741 00000 п. 0000076860 00000 п. 0000077001 00000 п. 0000077130 00000 п. 0000077265 00000 п. 0000077391 00000 п. 0000077511 00000 п. 0000077639 00000 п. 0000077780 00000 п. 0000077902 00000 п. 0000078065 00000 п. 0000078243 00000 п. 0000078357 00000 п. 0000078464 00000 п. 0000078577 00000 п. 0000078749 00000 п. 0000078857 00000 п. 0000078985 00000 п. 0000079162 00000 п. 0000079277 00000 п. 0000079440 00000 п. 0000079579 00000 п. 0000079750 00000 п. 0000079909 00000 н. 0000080075 00000 п. 0000080240 00000 п. 0000080401 00000 п. 0000080538 00000 п. 0000080720 00000 п. 0000080846 00000 п. 0000080953 00000 п. 0000081126 00000 п. 0000081223 00000 п. 0000081395 00000 п. 0000081509 00000 п. 0000081631 00000 н. 0000081764 00000 п. 0000081901 00000 п. 0000082030 00000 н. 0000082088 00000 п. 0000082244 00000 п. 0000082302 00000 п. 0000082439 00000 п. 0000082559 00000 п. 0000082707 00000 п. 0000082860 00000 п. 0000083011 00000 п. 0000083179 00000 п. 0000083363 00000 п. 0000083572 00000 п. 0000083754 00000 п. 0000083938 00000 п. 0000084113 00000 п. 0000084304 00000 п. 0000084479 00000 п. 0000084670 00000 п. 0000084870 00000 п. 0000085085 00000 п. 0000085196 00000 п. 0000085321 00000 п. 0000085463 00000 п. 0000085654 00000 п. 0000085807 00000 п. 0000085929 00000 п. 0000086063 00000 п. 0000086197 00000 п. 0000086332 00000 п. 0000086482 00000 п. 0000086706 00000 п. 0000086903 00000 п. 0000087067 00000 п. 0000087201 00000 п. 0000087335 00000 п. 0000087468 00000 п. 0000087602 00000 п. 0000087747 00000 п. 0000087884 00000 п. 0000088033 00000 п. 0000088179 00000 п. 0000088300 00000 п. 0000088435 00000 п. 0000088580 00000 п. 0000088745 00000 п. 0000088908 00000 н. 0000089093 00000 п. 0000089245 00000 п. 0000089441 00000 п. 0000089636 00000 н. 0000089836 00000 п. 0000089970 00000 н. 00000

00000 п. 00000 00000 н. 00000

00000 п. 0000090579 00000 н. 0000090754 00000 п. 0000090949 00000 п. 0000091072 00000 п. 0000091207 00000 п. 0000091357 00000 п. 0000091487 00000 п. 0000091632 00000 п. 0000091819 00000 п. 0000091934 00000 п. 0000092048 00000 н. 0000092167 00000 п. 0000092294 00000 п. 0000092420 00000 н. 0000092568 00000 н. 0000092668 00000 п. 0000092771 00000 п. 0000092946 00000 н. 0000093042 00000 п. 0000093271 00000 п. 0000093353 00000 п. 0000093545 00000 п. 0000093630 00000 п. 0000093815 00000 п. 0000093899 00000 п. 0000094017 00000 п. 0000094134 00000 п. 0000094250 00000 п. 0000094365 00000 п. 0000094482 00000 п. 0000094596 00000 п. 0000094707 00000 п. 0000094919 00000 п. 0000095033 00000 п. 0000095143 00000 п. 0000095257 00000 п. 0000095367 00000 п. 0000095425 00000 п. 0000095561 00000 п. 0000095970 00000 п. 0000096256 00000 п. 0000096874 00000 п. 0000097154 00000 п. 0000100546 00000 н. 0000100963 00000 н. 0000104605 00000 н. 0000105266 00000 п. 0000105692 00000 п. 0000106115 00000 п. 0000106827 00000 н. 0000107512 00000 н. 0000107646 00000 н. 0000108073 00000 н. 0000108758 00000 н. 0000009505 00000 н. 0000037683 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 5424 0 объект > эндобдж 5425 0 объект M0 {CΠ) / U (|] p @ fŐv \ r ۿ Ɵ;

Руководство для преподавателя: создание реле, вдохновленное космическими коммуникациями

Обзор

В этом упражнении по программированию среднего уровня студенты узнают о свете, зеркалах и оптике, моделируя новую технику, которую НАСА использует для связи с космическими кораблями.Учащиеся будут использовать микроприборы вместе со светом и зеркалами для создания реле, которое может отправлять информацию на удаленный детектор и программировать свой детектор, чтобы указывать, когда данные получены.

Материалы

Лазерная указка любого цвета (по 1 на группу)

Плоские зеркала (2-4 на группу)

Микроконтроллеры с датчиками света (LEGO EV3, Raspberry Pi, Cubit и др.)

Ноутбук или планшет ( По 1 на группу)

Инженерная рубрика - Скачать PDF

(Необязательно) выпуклые или вогнутые линзы

Менеджмент

• Это упражнение требует знания языков программирования на среднем уровне.Студенты должны быть знакомы с тем, как блокировать код внешних датчиков или импортировать библиотеки для внешних датчиков с помощью Python.
• Повторите меры безопасности при использовании лазерных указок со студентами. Применение такого правила, как «Лазерные указки никогда не должны покидать стол», может помочь предотвратить проблемы с поведением. Достаточно маломощных лазеров.
• Рассмотрите возможность создания групп меньшего размера, чем обычно, для этого задания - не более трех учеников в группе - если материалы позволяют это. Это сохранит интерес всех студентов.Четко определенные роли учащихся, такие как программист, инженер-оптик и конструктор / позиционирование реле, также могут помочь с участием.

Предпосылки

Связь с космическими кораблями через Солнечную систему означает отправку данных на огромные расстояния, время прохождения которых ограничено скоростью света. В настоящее время мы общаемся с космическими кораблями с помощью света в виде радиоволн. Для отправки и сбора данных космического корабля - таких как команды, изображения, измерения и отчеты о состоянии - мы используем систему под названием Deep Space Network - массив антенн, расположенных в Соединенных Штатах, Испании и Австралии.Эти массивы, расположенные на расстоянии около 120 градусов друг от друга, позволяют нам поддерживать постоянную связь с удаленными космическими кораблями во время вращения Земли. Сеть дальнего космоса - одна из двух сетей в программе НАСА SCaN, или космической связи и навигации.

Эксперты НАСА рассказывают о системе антенн, из которых состоит Сеть дальнего космоса, и о том, как она используется для связи с удаленными космическими кораблями и сбора научных данных. | Смотрите на YouTube

На этой диаграмме показаны длины волн света в электромагнитном спектре и их использование в различных приложениях.Изображение предоставлено НАСА | + Увеличить изображение

Эта концепция художника показывает, как будет выглядеть новая антенная тарелка, способная поддерживать как радиоволновую, так и лазерную связь, после завершения строительства в комплексе Deep Space Network в Голдстоуне, Калифорния. Изображение предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт | + Увеличить изображение

Однако по мере продвижения освоения космоса сети Deep Space Network необходимо взаимодействовать с постоянно растущим числом активных миссий, собирающих все больше и больше данных. Растущий объем и сложность данных опережает количество радиоантенн в сети.Поэтому инженеры Лаборатории реактивного движения НАСА изучают возможность использования другой частоты света для связи космических кораблей.

Хотя скорость света постоянна, можно изменить частоту света, с которой принимаются данные, чтобы в секунду передавалось больше информации. С годами НАСА увеличило частоту отправки данных с космических кораблей. Это связано с тем, что на более высоких частотах луч, который исходит от антенны космического корабля, уже, и большая часть передаваемой энергии фокусируется на земной антенне.

Фактически, переключение с более длинных волн радио на более короткие длины волн инфракрасного света (ИК) усиливает этот эффект. При использовании инфракрасного света частота увеличивается в 10 000 раз, что может привести к передаче в 100 раз больше данных. Эта новая форма связи космического корабля, называемая оптической связью в глубоком космосе, будет использовать сфокусированный луч света для передачи информации.

Хотя оптический луч более эффективен в сохранении своей силы на больших расстояниях, чем радиоволны, для точного достижения цели требуется очень точное позиционирование по направлению.Система ретрансляции, состоящая из небольших спутников, или CubeSat, может помочь, выступая в качестве пути для промежуточных узлов, направляя луч к его цели. НАСА уже провело экспериментальную оптическую связь между Землей и Луной в дальнем космосе, и есть планы снова протестировать ее во время миссии Psyche, запуск которой состоится в 2022 году.

Процедуры

Настройка и программирование

1. Использование желаемого микропроцессора (LEGO, Raspberry Pi , Cubit и т. Д.), Чтобы ученики начали со сборки простого светового датчика.В зависимости от базовых знаний ваших студентов это может повлечь за собой использование блочного кода или языка программирования Python.
2. Прикрепите и запрограммируйте индикатор, который показывает, когда датчик принимает сигнал от исходного светового луча. Примеры кодов как для Python, так и для блочного кода приведены ниже, но будут различаться в зависимости от устройства.

   Пример Python

   Пример блочного кода

Учащиеся запрограммируют микроустройство, чтобы указать, когда луч света принимается датчиком, и поэкспериментируют с добавлением нескольких зеркал в систему.Изображение предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт | + Увеличить изображение

Незначительные движения лазерной указки могут затруднить получение успешных показаний индикатора. Изображение предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт | + Развернуть картинку

3. Проверить код обнаружения и порог срабатывания приемника. Измените код, чтобы убедиться, что сигнал принимается выше базовой линии света только в классе.

Конструирование реле

1. Используйте только одно зеркало, которое действует как отражающее реле между световым лучом и приемником.Попросите учащихся познакомиться с тем, как даже легкие движения лазерной указки затрудняют наведение луча на датчик.
2. Убедитесь, что порог светового датчика по-прежнему в норме. При необходимости исправьте.
3. Установите в систему второе и третье реле-зеркало. Попросите учащихся задокументировать, как меняется интенсивность света, если вообще изменяется, по мере того, как в них включается все больше и больше реле. Увеличьте расстояние между реле и повторите эти наблюдения. Улавливает ли устройство с большим количеством реле, расположенных ближе друг к другу, или с меньшим количеством реле, расположенных дальше друг от друга, больше света?

Обсуждение

• В чем преимущества и недостатки радиоволн и сфокусированных световых лучей? Как эти проблемы проявились при разработке реле?
• Каковы преимущества и недостатки наличия нескольких реле между источником луча и датчиком? Рассмотрите больше, чем просто эксперимент.