Магнит экстра: конструкция и применение¶

Магнит экстра — это тип электромагнитного реле, применявшийся в телефонных станциях и системах автоматической коммутации для переключения цепей под управлением электрических сигналов. Название происходит от латинского extra («внешний», «дополнительный») и отражает особенность конструкции: магнитная система такого реле вынесена наружу, а якорь с контактными пружинами расположен отдельно от обмотки. Такие реле были распространены в электромеханических АТС, где выполняли функции искателей, реле времени и промежуточных коммутационных элементов.

¶История и происхождение

Электромагнитные реле появились в первой половине XIX века. После изобретения телефона (1876) возникла потребность в автоматическом соединении абонентов без участия телефонистки. Первые автоматические телефонные станции (АТС) построил американский изобретатель Алмон Строуджер в 1889–1891 годах. Его система использовала шаговые искатели — электромеханические устройства, перемещающие щётку по контактам под действием импульсов набора номера.

В начале XX века в Европе и России развернулась разработка собственных типов коммутационных реле. Термин «магнит экстра» закрепился в отечественной и немецкой технической литературе для реле с внешним расположением магнитопровода. В СССР такие реле выпускались для декадно-шаговых и координатных АТС, а также применялись в железнодорожной сигнализации и телеграфии.

¶Устройство

Конструктивно магнит экстра включает несколько основных элементов:

• Магнитопровод — внешняя П-образная или прямоугольная рама из мягкой стали, замыкающая магнитный поток.
• Обмотка (катушка) — намотанный на каркас провод, по которому проходит управляющий ток.
• Якорь — подвижная стальная пластина, притягиваемая к полюсам магнита при подаче тока.
• Контактная группа — набор пружин с серебряными или платиновыми контактами, замыкаемых или размыкаемых якорем.
• Возвратная пружина — обеспечивает отход якоря при снятии сигнала.

В отличие от реле клапанного типа, где катушка охватывает сердечник внутри, у магнита экстра обмотка размещена на отдельном сердечнике, а магнитный поток передаётся через внешнюю раму. Это позволяло увеличить число контактных групп и повысить чувствительность к слабым сигналам линии.

¶Принцип работы

При прохождении тока по обмотке в магнитопроводе возникает магнитный поток. Он притягивает якорь, который поворачивается на оси и переводит контактные пружины из одного положения в другое. После прекращения тока возвратная пружина отводит якорь в исходное состояние.

Быстродействие таких реле составляло от единиц до десятков миллисекунд, что было достаточно для коммутации телефонных цепей. Реле могли работать в режиме удержания, когда после срабатывания ток продолжал подаваться по другой обмотке, фиксируя контакты в замкнутом положении.

¶Применение

Основные области использования магнита экстра:

В телефонных станциях магниты экстра входили в состав искателей, реле-счётчиков и маркёров. В координатных АТС их применяли в многократных соединителях, где требовалась высокая надёжность и одновременное замыкание нескольких цепей.

¶Технические характеристики

Типовые параметры реле этого класса:

• напряжение срабатывания — от 12 до 60 В;
• ток обмотки — десятки миллиампер;
• число контактных групп — от 2 до 12;
• коммутируемый ток контактов — до 0,5 А;
• ресурс срабатываний — сотни тысяч — миллионы циклов;
• сопротивление изоляции — не менее 100 МОм.

Точные значения зависели от конкретной модели и завода-изготовителя. В отечественной практике использовались реле серий РЭС, РКН и специализированные телефонные реле.

¶Достоинства и недостатки

Достоинства:

• высокая чувствительность при слабых управляющих сигналах;
• большое число контактных групп в одном корпусе;
• устойчивость к помехам и перегрузкам;
• ремонтопригодность и простота обслуживания.

Недостатки:

• относительно низкое быстродействие;
• износ механических контактов;
• значительные габариты и масса;
• чувствительность к вибрации и загрязнению.

¶Закат и наследие

С 1970-х годов электромеханические АТС начали вытесняться квазиэлектронными, а затем цифровыми системами коммутации. К 1990-м годам в России и других странах декадно-шаговые и координатные станции массово демонтировались. Магниты экстра уступили место герконовым реле, полупроводниковым ключам и микропроцессорным коммутаторам.

Несмотря на это, реле данного типа сохранили значение в учебных курсах по электротехнике и автоматике, а также в коллекциях радиолюбителей и музеях связи. Их конструкция иллюстрирует классические принципы электромагнитной коммутации, лежащие в основе современной релейной техники.

Источники: технические справочники по автоматической телефонной связи; учебные пособия по электромеханическим реле; материалы музеев связи; отраслевые стандарты на коммутационные реле.