ТЕРМОРЕЛЕ Российский патент 1994 года по МПК H01H37/54 H01H61/06 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к защитным тепловым устройствам, и предназначено для пуска и защиты от перегрева и короткого замыкания двигателей бытовых электроприборов.

Известны термовыключатели, содержащие термочувствительный элемент из биметалла с регулировочным винтом, перекидной подвижный контакт с подпружиненными элементами и соединительную деталь с упором (1).

Недостатком указанного устройства являются сложность конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является термореле, содержащее термочувствительный элемент из биметалла, контактодержатель с подпружиненным язычком, соединительную деталь с упором для язычка, который выполнен подпружиненным и заодно с рамкой, при этом изгиб соединительной рамки выполнен за пределами траектории движения рамки (2).

В указанном устройстве недостатками являются сложность конструкции и ненадежность термочувствительного элемента из биметалла, который требует калибровки на заданную температуру из-за неоднородности материала по толщине пластины, а при перегреве теряет заданные ему свойства.

Простая замена термочувствительного элемента из биметалла, например, на материал с памятью формы не решает задачи, так как для возврата термочувствительного элемента в исходное (холодное) состояние его необходимо подпружинить, т. е. ввести дополнительный пружинящий элемент, что усложнит конструкцию. Кроме того, повысится стоимость термореле, так как стоимость материала с памятью формы значительно выше биметалла. Если уменьшить размеры термочувствительного элемента с целью удешевления термореле, сложность конструкции сохранится, но термочувствительный элемент при этом будет несоизмеримо мал по сравнению с другими элементами термореле и не сможет выполнить свою функцию.

Для устранения указанных недостатков необходимо использовать термочувствительный элемент значительно меньших размеров, чем биметаллическая пластина, а в качестве пружинящего элемента, приводящего термочувствительный элемент в исходное (холодное) состояние, использовать контактодержатель (сервопружину).

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности термореле.

Поставленная цель достигается тем, что в известном термореле, содержащем термочувствительный элемент, контактодержатель с подпружиненным язычком, корпус с пазами для опирания язычка и контактодержателя, неподвижный контакт и регулировочный винт, контактодержатель выполнен U-образным, при этом один его конец с контактом прижимается к неподвижному контакту, а второй - упирается в паз с контактной пластиной в корпусе, расположенный в боковой стенке корпуса, а на противоположной стенке корпуса на уровне контактодержателя расположен паз, в который упирается язычок, а термочувствительный элемент выполнен в виде дуги из материала с термомеханической памятью формы и одним концом закреплен в корпусе, а вторым проходит в паз контактодержателя и упирается в него. Для предохранения электрической цепи от короткого замыкания оно дополнительно содержит контактную пластину, связанную с закрепленным в корпусе концом термочувствительного элемента. А для увеличения теплопроводности корпуса и дополнительного упрощения конструкции термореле его корпус выполнен из электропроводного материала, а неподвижный контакт электроизолирован от корпуса.

Выполнение контактодержателя изогнутым до принятия U-образной формы так, что один его конец и язычок упираются каждый в паз в корпусе, а другой - в неподвижный контакт позволит использовать контактодержатель как пружинящий элемент для возврата термочувствительного элемента в исходное после охлаждения состояние, повысить его упругость в состоянии, близком к состоянию неустойчивого равновесия, и, следовательно, скорость разрыва контактов, а также упростить конструкцию.

Выполнение термочувствительного элемента в виде дуги из материала с термомеханической памятью формы и закрепленной одним концом в корпусе, а другим - проходящей сквозь паз контактодержателя и упирающейся в него, при нагреве термочувствительного элемента и в результате этого генерировании им усилия позволит быстро (с щелчком) отводить подвижный контакт от неподвижного.

Введение дополнительной контактной пластины, связанной с закрепленным в корпусе концом термочувствительного элемента, позволит включать термореле в электрическую цепь для разрыва ее не только от перегрева, но и в случае возникновения короткого замыкания.

Выполнение корпуса из электропроводного материала и изоляция неподвижного контакта позволит упростить конструкцию термореле, повысить теплопроводность корпуса и, следовательно, скорость срабатывания термореле.

Указанные отличия обуславливают соответствие заявляемого технического решения критерию "новизна".

Признаки, отличающие заявленное техническое решение, неизвестны, они ранее не использовались в полной их совокупности. При этом свойства каждого отличительного признака сами по себе не обуславливают свойства всего объекта в целом. Действительно, основное свойство предложенного технического решения в целом заключается в том, что оно позволяет повысить надежность, упростить конструкцию и расширить функциональные возможности термореле по сравнению с базовым объектом (прототипом). Каждый из отличительных признаков сам по себе таким свойством не обладает, т. е. совокупность всех признаков проявляет свойство, отличное от свойств неизвестных признаков. Следовательно, признаки вступили во взаимодействие, а заявленное техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид термореле.

Термореле состоит из корпуса 1, неподвижного контакта 2, контактодержателя 3 с язычком 4, контактной пластины 5, термочувствительного элемента 6, упирающегося в паз 7 в контактодержателе 3, и закрепленного в пазу 8, в котором закреплена вторая контактная пластина 9, пазы 10 и 11, в которые упирается конец контактодержателя 3 и язычка 4. Для изменения границ температуры срабатывания термореле имеет регулировочный винт 12.

Контактодержатель 3 с язычком 4 изготавливается из пластины из латунной бронзы, а затем пластина изгибается до придания ей U-образной формы. При изгибе пластины увеличивается жесткость и упругость контактодержателя 3, что способствует более резкому проходу через состояние неустойчивого равновесия.

Термочувствительный элемент выполняется из проволоки или из пластин из материала с термомеханической памятью формы, например, на основе сплава никеля с титаном (50 ат. % Ni, остальное титан). Заготовки из проволоки или пластин предварительно отжигаются в муфельной или вакуумной печи при температуре 550-600^оС в течение 30 мин с последующим охлаждением вместе с печью до комнатной температуры. Заготовки могут быть также обработаны кратковременным отжигом, путем пропускания электрического тока через проволоку. При отжиге заготовкам придается прямолинейная форма. Перед установкой термочувствительного элемента в термореле из проволоки или пластин нарезаются заготовки длиной 4-8 мм, которая фиксируется в пазу 8 (для термореле, работающего на короткое замыкание, в паз 8 устанавливается контактная пластина 9) и изгибается до придания ей формы, изображенной на чертеже.

Термореле работает следующим образом.

Для работы термореле, разрывающего электрическую цепь при повышении температуры окружающей среды, оно включается в цепь через неподвижный контакт 2 и контактную пластину 5. Перед включением термореле в цепь с помощью регулировочного винта 13 устанавливается заданная температура срабатывания термореле. При повышении температуры выше температуры, равной температуре начала обратного мартенситного превращения - А_н, термочувствительный элемент 6 начнет изменять свою форму и давить на кромки паза 7 контактодержателя 3 за счет генерации механического усилия (В. Н. Хачин. Память формы. Серия "Знание", "Физика", 1984 г. , М. , 1984 г. , с. 35-37). После повышения температуры среды до заданной - равной температуре конца обратного мартенситного превращения - А_к, термочувствительный элемент 6 примет прямолинейную форму и создаст усилие, которое превысит усилие сопротивления контактодержателя 3, который, выбирая частично свою упругость, подойдет к точке с состоянием неустойчивого состояния и резко отойдет от неподвижного контакта 2, разрывая электрическую цепь без образования электродуги.

После снижения температуры окружающей среды до температуры начала прямого мартенситного превращения - М_н, термочувствительный элемент 6 начнет терять упругость за счет эффекта пластического превращения, эффекта обратимой памяти формы и под действием пружинящего действия контактодержателя 6 будет возвращать свою исходную "холодную" форму. При достижении температуры выше или равной температуре конца прямого мартенситного превращения - М_к произойдет замыкание контактодержателя 6 с неподвижным контактом 2. Далее цикл может вновь повториться.

Изменяя зазор между нижним основанием корпуса и контактодержателем 3 с помощью регулировочного винта 12, будет изменяться упругость контактодержателя положением точки неустойчивого равновесия и, следовательно, температура срабатывания термореле.

При включении термореле в электрическую цепь с целью предотвращения короткого замыкания оно подключается через контактную пластину 9 и неподвижный контакт 2. В случае повышения тока в цепи произойдет разогрев термочувствительного элемента 6 и при достижении температуры, равной температуре конца обратного мартенситного перехода - А_к, он изменит свою форму с дугообразной до прямолинейной, в результате чего произойдет разрыв цепи. После охлаждения до температуры М_к<11<М_н контактодержатель 3 замкнет неподвижный контакт 2 и ток вновь потечет по цепи. Далее при повышении температуры цикл повторится вновь.

Экспериментальное испытание модели термореле показало ее надежность в работе и более резкий отход контактодержателя 3 от неподвижного контакта 2 при достижении заданной температуры.

Использование предлагаемого термореле в народном хозяйстве по сравнению с прототипом (авт. св. N 1072132) позволит упростить конструкцию и повысить надежность путем дополнительного подпруживания контактодержателя 3 при придании ему U-образной формы и использования материала с памятью формы. Кроме того, повышаются функциональные возможности термореле, заключающиеся в возможности его использования в цепи для предотвращения короткого замыкания. (56) Авторское свидетельство СССР N 612305, кл. Н 01 Н 37/54, 1978.

Авторское свидетельство СССР N 1072132, кл. Н 01 Н 37/52, 1982.

Изобретение относится к защитным тепловым устройствам. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности термореле. Термореле содержит термочувствительный элемент из материала с памятью формы в виде дуги, закрепленный на корпусе, V-образный контактодержатель с подпружиненным язычком. Один конец контактодержателя закреплен в пазу корпуса, а на противоположной стороне корпуса в пазу закреплен язычок. Для защиты от короткого замыкания реле имеет контактную пластину, а для изменения температуры срабатывания имеется регулировочный винт, изменяющий упругость контактодержателя. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ТЕРМОРЕЛЕ, содержащее термочувствительный элемент, контактодержатель с подпружиненным язычком и подвижным контактом, корпус с пазами, в которые упираются подпружиненный язычок и контактодержатель, неподвижный контакт и регулировочный винт, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, оно снабжено контактной пластиной с пазом, закрепленной в боковой стенке корпуса, контактодержатель выполнен U-образным, и в одной из его ветвей выполнен паз, один конец контактодержателя прижат к неподвижному контакту, а другой конец упирается в паз контактной пластины, расположенной в боковой стенке корпуса, подпружиненный язычок упирается в паз, расположенный на другой боковой стенке корпуса, а термочувствительный элемент выполнен из материала с памятью формы в виде дуги и одним концом закреплен в корпусе, а другой его конец расположен в пазу контактодержателя. 2. Термореле по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительной контактной пластиной, связанной с закрепленным в корпусе концом термочувствительного элемента. 3. Термореле по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что корпус выполнен из электропроводного материала, а неподвижный контакт электроизолирован от корпуса.