ТЕРМОБИМЕТАЛЛИЧЕСКОЕ РЕЛЕ Российский патент 1995 года по МПК H01H37/40 

Изобретение относится к электрическим устройствам автоматического контроля и регулирования и предназначено для включения или выключения электрической цепи при отклонении температуры контролируемой среды от заданного значения.

Известно термореле, содержащее корпус, крышку, основание, термочувствительный элемент в виде термобиметаллического хлопающего диска, толкатель и контактную систему [1] Недостатком устройства является сложность его конструкции, так для настройки его на заданную температуру срабатывания на торце основания выполнены бобышки, а на соприкасающемся с ним торце корпуса соответствующие гнезда различной глубины.

Наиболее близким по конструкции является тепловое реле, содержащее металлический корпус, на дне которого размещен термобиметаллический чувствительный хлопающий элемент, основание с закрепленными на нем внешними выводами, контактную пружину с прикрепленным к ней подвижным контактом и закрепленную на внешнем выводе, неподвижный контакт, прикрепленный к второму внешнему выводу, толкатель, регулировочный винт, крышку основания [2] Недостатком указанного реле является его низкая надежность, особенно проявляющаяся в термореле работающих при повышенных напряжениях в значительных коммутируемых токах.

Плавное изменение прогиба термобиметаллического чувствительного хлопающего элемента, вызванное изменением температуры до хлопка прямого срабатывания в реле с малым зазором между толкателем и контактной пружиной является причиной размножения контактов до хлопка, в результате возникает дребезг, залипание и подгорание контактов.

То же плавное изменение прогиба термобиметаллического чувствительного хлопающего элемента, но уже вызванное изменением температуры от "хлопка" прямого срабатывания до "хлопка" обратного срабатывания в реле с большим зазором между толкателем и контактной пружиной является причиной замыкания контактов до хлопка обратного срабатывания в результате возникает дребезг, залипание и подгорание контактов.

Кроме того, это же плавное изменение прогиба термобиметаллического чувствительного хлопающего элемента, вызванное изменением температуры от хлопка прямого срабатывания до хлопка обратного срабатывания как в реле с малым зазором, так в реле с большим зазором между толкателем и контактной пружиной является причиной уменьшения межконтактного зазора. Это уменьшение особенно опасно во всех реле с повышенным рабочим напряжением и при повышенном зазоре между толкателем и контактной пружиной, так как приводит к пробою межконтактного зазора.

Задачей изобретения является повышение надежности с одновременным улучшением параметров реле.

Поставленная задача в термореле, содержащем корпус, термобиметаллический чувствительный хлопающий элемент, основание из электроизоляционного материала, на котором закреплены внешние выводы, контактную пружину с подвижным контактом, закрепленную на одном из внешних выводов, неподвижный контакт, расположенный на другом внешнем выводе, толкатель, регулировочный винт, достигается тем, что оно снабжено изогнутой пластиной из термобиметалла, указанная пластина установлена между дном корпуса и термобиметаллическим чувствительным хлопающим элементом, соприкасается с ним разноименными слоями, причем она выполнена длиной больше его и радиусом кривизны того же знака.

При таком выполнении реле в исходном состоянии термобиметаллический чувствительный хлопающий элемент опирается на изогнутую пластину из термобиметалла в центре ее впадины. Так как пластина и чувствительный элемент имеют радиусы кривизны одного знака и соприкасаются разноименными слоями, то при изменении температуры от исходной до температуры хлопка прямого срабатывания, пластина разгибается, уменьшая свой прогиб, и не препятствует уменьшению прогиба чувствительного элемента и толкатель остается неподвижным.

При хлопке прямого срабатывания термобиметаллический чувствительный хлопающий элемент мгновенно изменяет свой прогиб на обратный (изменяет знак радиуса кривизны), перемещает толкатель, а он нажимает на контактную пружину и размыкает контакты.

При этом термобиметаллический чувствительный хлопающий элемент изменяет точку опоры теперь он опирается краями на пластину, для чего она выполнена длиннее его.

Последующее изменение температуры от хлопка прямого срабатывания до хлопка обратного срабатывания вызывает уменьшение прогиба термобиметаллического чувствительного хлопающего элемента и на такую же величину вызывает увеличение прогиба пластины она поднимает за края термобиметаллический чувствительный хлопающий элемент прогибы взаимно компенсируют друг друга нет перемещения толкателя, следовательно, межконтактный зазор остается постоянным. При хлопке обратного срабатывания термобиметаллический чувствительный хлопающий элемент мгновенно изменяет свой прогиб на обратный, переходит в исходное состояние, толкатель перемещается под действием контактной пружины и контакты замыкаются. Таким образом, в предлагаемом реле плавное изменение прогиба термобиметаллического чувствительного хлопающего элемента, вызванное изменением температуры до хлопка прямого и обратного срабатываний, не передается на толкатель и контактную пружину, как при нормальном зазоре между толкателем и контактной пружиной, так и при малом зазоре, как при отсутствии зазора, так и при большом зазоре. В связи с этим размыкание контактов происходит только при хлопке прямого срабатывания, замыкание контактов происходит только при хлопке обратного срабатывания изменение температуры от хлопка прямого срабатывания до хлопка обратного срабатывания не изменяет межконтактного зазора, т.е. достигается поставленная задача: повышена надежность исключены дребезг, залипание и подгорание контактов, повышено рабочее напряжение без изменения габаритов и массы реле.

Такое реле отличается новизной, полезностью, а сами отличия от всех известных реле существенны.

На фиг. 1 показано реле в разрезе до прямого срабатывания; на фиг. 2 то же, после прямого срабатывания; на фиг. 3 реле в разрезе перед обратным срабатыванием; на фиг. 4 термобиметаллический чувствительный "хлопающий" элемент в разрезе; на фиг. 5 изогнутая пластина из термобиметалла, в разрезе.

Термореле содержит корпус 1, основание из электроизоляционного материала 2, внешний вывод 3 с прикрепленной к нему контактной пружиной 4, подвижный контакт 5, закрепленный на контактной пружине 4, внешний вывод 6 с закрепленным на нем неподвижным контактом 7, регулировочный винт 8, толкатель 9, термобиметаллический чувствительный хлопающий элемент 10, изогнутую пластину из термобиметалла 11, крышку основания 12.

Радиусы кривизны термобиметаллического чувствительного хлопающего элемента 10 (R_кр2) и изогнутой пластины из термобиметалла 11 (R_крп) имеют один и тот же знак. Длина термобиметаллического чувствительного хлопающего элемента 10 (L₂) меньше длины (L_п) изогнутой пластины из термобиметалла 11.

В реле (фиг. 1) термобиметаллы чувствительного хлопающего элемента 10 и изогнутой пластины 11 соприкасаются разноименными слоями. В исходном состоянии вершина термобиметаллического чувствительного хлопающего элемента 10 упирается во впадину пластины 11. Регулировочный винт 8 предназначен для компенсации размеров деталей реле (отклонений в размерах). Зазор между толкателем 9 и контактной пружиной 4 не обязателен.

Работает реле следующим образом: (исходное состояние контакты реле замкнуты прямое срабатывание при нагревании) при нагревании пластина 11 разгибается и не препятствует разгибаться термобиметаллическому чувствительному хлопающему элементу 10 и до хлопка прямого срабатывания толкатель 9 неподвижен.

При хлопке прямого срабатывания термобиметаллический чувствительный хлопающий элемент 10 мгновенно изменяет направление прогиба на обpатный, опирается краями на пластину 11 и через толкатель 9 перемещает контактную пружину 4 и размыкает контакты 5 и 7. При последующем охлаждении прогиб термобиметаллического чувствительного хлопающего элемента 10 уменьшается, а прогиб пластины 11 увеличивается, она за края поднимает элемент 10 и полностью компенсирует изменение его прогиба зазор между контактами 5 и 7 не изменяется, т.к. толкатель 9 неподвижен. При хлопке обратного срабатывания термобиметаллический чувствительный хлопающий элемент 10 мгновенно изменяет направление своего прогиба на обратный, контактная пружина 4 перемещает толкатель 9, а контакты 5 и 7 замыкаются, реле переходит в исходное состояние (фиг. 1).

В реле, в которых прямое срабатывание и размыкание контактов 5 и 7 должно происходить при охлаждении, активные слои термобиметаллов чувствительного хлопающего элемента 10 и пластины 11 располагаются со стороны корпуса.

Изобретение предназначено для включения и выключения электрической цепи при отклонении температуры объекта от заданного значения. Целью изобретения является повышение надежности и улучшение параметров термобиметаллического реле. Благодаря тому, что устройство снабжено дополнительной изогнутой биметаллической пластиной, которая установлена между дном корпуса и термобиметаллическим чувствительным хлопающим элементом и соприкасается с ним разноименными слоями, при изменении температуры от исходной до температуры хлопка прямого срабатывания пластина, уменьшая свой прогиб, не препятствует прогибу чувствительного хлопающего элемента и толкатель остается неподвижным. 5 ил.

ТЕРМОБИМЕТАЛЛИЧЕСКОЕ РЕЛЕ, содержащее корпус, термобиметаллический чувствительный "хлопающий" элемент, основание из электроизоляционного материала, на котором закреплены внешние выводы, контактную пружину с подвижным контактом, закрепленную на одном из внешних выводов, неподвижный контакт, расположенный на другом внешнем выводе, толкатель и регулировочный винт, отличающееся тем, что оно снабжено изогнутой пластиной из термобиметалла, указанная изогнутая пластина установлена между дном корпуса и термобиметаллическим чувствительным "хлопающим" элементом, соприкасается с ним разноименными слоями и выполнена длиной больше длины термобиметаллического чувствительного "хлопающего" элемента и радиусом кривизны того же знака.