ПОЛЯРИЗОВАННОЕ РЕЛЕ С МАГНИТНОЙ СИСТЕМОЙ, РЕАГИРУЮЩЕЙ НА ТОК ОДНОЙ ПОЛЯРНОСТИ Российский патент 1997 года по МПК H01H51/22 H03K17/61 H03K17/66 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах автоматики, телеуправления и телеконтроля.

Известны поляризованные реле с магнитной системой, реагирующей на ток одной полярности, далее именуемые реле, содержащие разветвленный магнитопровод, на стержнях которого размещены обмотки, подключенные к источнику управляющего сигнала постоянного тока и к вспомогательному источнику питания (Н. Ф. Котляренко, В. А. Пельменев. Рельсовые цепи на железных дорогах мира. Oписание путевого реле высоковольтной импульсной рельсовой цепи.- Автоматика, телемеханика и связь, N 8, 1978, с. 39-40, патенты Франции N 1188783, опубликован 25.09.1959, В61 и N 79024, опубликован 11.04.1963, В61).

Недостатками этих реле являются ограниченная описанными рельсовыми цепями область применения, а также малая надежность, обусловленная применением в конструкции реле подвижных частей и их шарнирного закрепления.

Известны также реле ПлЗ, ПлЗМ, БПЗ, БПЗМ, содержащие разветвленный магнитопровод, на одном из стержней которого размещена управляющая обмотка, подключенная к управляющему сигналу постоянного тока, а на другом стержне размещена вспомогательная (поляризующая) обмотка, подключенная к вспомогательному источнику питания (В.С.Аркатов, Х.Г.Офенгейм. Новое поколение электромагнитных реле для систем железнодорожной автоматики. Экспресс-информация ЦНИИТЭИ Министерства путей сообщения СССР, Железнодорожный транспорт, серия: Автоматика и связь, выпуск 3, с. 13-19, М. 1985).

Это реле принято в качестве прототипа как более близкое к предложенному по своему функциональному назначению.

Недостатками реле-прототипа являются:
возможность его кратковременного ложного срабатывания от сигнала обратной полярности в случае обрыва цепи питания вспомогательной (поляризующей) обмотки;
ложное срабатывание реле от сигнала обратной полярности в случае изменения полярности напряжения питания вспомогательной (поляризующей) обмотки;
малая надежность, обусловленная применением в конструкции реле подвижных частей и их шарнирного закрепления.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является устранение перечисленных недостатков известных реле.

Это достигается тем, что реле снабжено выходной обмоткой и постоянным магнитом, магнитопровод имеет -форму и состоит из трех стержней, расположенных параллельно друг другу и соединенных между собой участками ярма, в качестве источника управляющего сигнала использован источник постоянного тока, в качестве вспомогательного источника питания использован источник питания переменного тока, выходная обмотка размещена на третьем стержне магнитопровода, а указанный постоянный магнит расположен между участками ярма таким образом, что его ось намагничивания параллельна стержням магнитопровода.

В предложенном реле исключено кратковременное ложное срабатывание при поступлении в обмотку управляющего сигнала обратной полярности в случае обрыва цепи питания вспомогательной обмотки, так как в этом случае в выходной обмотке не возбудится напряжение из-за отсутствия тока во вспомогательной обмотке.

В предложенном реле исключено ложное срабатывание от сигнала обратной полярности при изменении полярности вспомогательного источника питания, так как питание вспомогательной обмотки реле осуществляется не постоянным, а переменным током, а поляризация магнитопровода осуществляется не поляризующей обмоткой, как у известного реле, а постоянным магнитом.

В предложенном реле нет подвижных частей и их шарнирного закрепления.

Преложенное техническое решение является новым, так как из уровня техники не известно реле, которое снабжено выходной обмоткой и постоянным магнитом, магнитопровод имеет -форму и состоит из трех стержней, расположенных параллельно друг другу и соединенных между собой участками ярма, в качестве источника управляющего сигнала использован источник постоянного тока, в качестве вспомогательного источника питания использован источник питания переменного тока, выходная обмотка размещена на третьем стержне магнитопровода, а указанный постоянный магнит расположен между участками ярма таким образом, что ось его намагничивания параллельна стержням магнитопровода.

Предложенное техническое решение обладает изобретательским уровнем, так как оно явным образом не следует из уровня техники, что подтверждается изложенным выше сопоставительным анализом известных и предложенного реле.

Предложенное техническое решение является промышленно применимым, так как оно может быть реализовано на основе использования производимых в настоящее время магнитных материалов и освоенных промышленностью методов производства магнитопроводов и их обмоток и при его использовании достигается получение технического результата в виде повышения надежности вследствие исключения ложных срабатываний реле, а также вследствие упрощения реле из-за исключения из его конструкции подвижных частей и шарнирных соединений.

На чертеже изображен вариант выполнения предлагаемого реле. Реле состоит из магнитопровода 1 с участками ярма 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 и участками стержня 1.5, на котором размещена обмотка управления 2, подключенная к источнику управляющего сигнала U_у постоянного тока, стержня 1.6, на котором размещена вспомогательная обмотка 3, подключенная к вспомогательному источнику питания переменного тока U_всп стержня 1.7, на котором размещена выходная обмотка 3, на выходах которой при срабатывании реле возбуждено выходное напряжение U_вых, и постоянного магнита 5, размещенного между участками ярма 1.1 и 1.4.

Работа реле происходит следующим образом.

В исходном состоянии при отсутствии управляющего сигнала U_у в обмотке 2 магнитный поток магнита 5 происходит с одной стороны по участкам ярма 1.1, 1.4 и замыкается через стержень 1.5, а с другой стороны поток магнита 5 проходит по участкам ярма 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 и замыкается через стержни 1.6, 1.7, при этом поперечное сечение стержней 1.5, 1.6, 1.7 выбрано такой величины, что стержни 1.6, 1.7 насыщены, а стержень 1.5 не насыщен. К обмотке 3 подведено переменное напряжение U_всп, но вследствие насыщенности стрежней 1.6, 1.7 на выходе обмотки 4 переменное напряжение U_вых практически отсутствует. Из-за насыщенности стержня 1.6 практически не трансформируется напряжение и в обмотку 2.

Направление магнитных потоков постоянного магнита 5 показано на чертеже стрелками на пунктирной линии.

При поступлении в обмотку 2 управляющего сигнала U_у прямой полярности, указанной на фиг. 1, под воздействием магнитодвижущей силы (МДС) обмотки 2 в стержне 1.5 возбудится управляющий магнитный поток, направление которого указано на фиг. 1 стрелками на штрих-пунктирной линии. Направление управляющего магнитного потока в стержне 1.5 совпадает с направлением магнитного потока постоянного магнита, отчего стержень 1.5 войдет в состояние магнитного насыщения.

В стержнях 1.6, 1.7 управляющий магнитный поток имеет направление, противоположное направлению магнитного потока постоянного магнита, отчего стержни 1.6, 1.7 выйдут из состояния магнитного насыщения, вследствие чего под воздействием переменного напряжения U_всп, подведенного к обмотке 3, в обмотку 4 трансформируется переменное напряжение U_вых, т.е. произойдет срабатывание реле.

В обмотку 2 переменное напряжение из обмотки 3 не трансформируется из-за состояния магнитного насыщения стержня 1.5 под воздействием управляющего сигнала U_у.

В случае поступления управляющего сигнала U_у, полярность которого будет обратной полярности, указанной на чертеже, направление возбужденного этим сигналом магнитного потока будет обратным указанному стрелками на штрих-пунктирной линии на чертеже, т.е. направление управляющего магнитного потока будет противоположным направлению магнитного потока постоянного магнита в стержне 1.5 и совпадать с направлением магнитного потока постоянного магнита в стержнях 1.6, 1.7, вследствие чего степень магнитного насыщения этих двух стержней увеличится, отчего вспомогательное напряжение U_всп практически не трансформируется ни в обмотку 2, ни в обмотку 4, т.е. реле от напряжения U_у обратной полярности не срабатывает.

При включении управляющего сигнала U_у в обмотке 2 состояние реле возвратится к описанному выше исходному состоянию.

Реле может иметь на стержне 1.5 несколько обмоток управления 2 и управляться несколькими источниками управляющих сигналов, при этом возможно выполнять логические операции "И" и "ИЛИ" с этими управляющими сигналами, а также несколько выходных обмоток 4 на стержне 1.7 и управлять в этом случае несколькими цепями.

Экономический эффект предложенного реле можно охарактеризовать следующими показателями:
снижением затрат при эксплуатации реле высокой надежности, обусловленной исключением возможности ложного срабатывания реле и применением простой конструкции без подвижных частей и шарнирных закреплений;
снижением затрат на изготовление простой конструкции реле без применения подвижных частей и шарнирных закреплений.

Использование: в электротехнике, в системах автоматики, телеуправления и телесигнализации. Сущность изобретения: магнитопровод реле выполнен -образной формы и состоит из участков ярма и участков стержней, на одном из которых размещена обмотка управления, подключенная к источнику управляющего сигнала постоянного тока, на другом стержне размещена вспомогательная обмотка, подключенная к вспомогательному источнику питания переменного тока, а на третьем стержне размещена выходная обмотка, при этом между противоположно расположенными участками ярма магнитопровода размещен постоянный магнит. Повышение надежности предлагаемого реле обеспечивается за счет исключения возможности ложного срабатывания реле от управляющего сигнала обратной полярности при обрыве цепи питания вспомогательной обмотки или изменении полярности напряжения питания вспомогательной обмотки, а также за счет исключения в конструкции реле применения подвижных частей и их шарнирного закрепления. 1 ил.

Поляризованное реле с магнитной системой, реагирующей на ток одной полярности, содержащее разветвленный магнитопровод, на первом из стержней которого размещена обмотка управления, подключенная к источнику управляющего сигнала, на втором стержне размещена вспомогательная обмотка, подключенная к вспомогательному источнику питания, отличающееся тем, что оно снабжено выходной обмоткой и постоянным магнитом, магнитопровод имеет -форму и состоит из трех стержней, расположенных параллельно друг другу и соединенных между собой участками ярма, в качестве источника управляющего сигнала использован источник постоянного тока, в качестве вспомогательного источника питания использован источник питания переменного тока, выходная обмотка размещена на третьем стержне магнитопровода, а указанный постоянный магнит расположен между участками ярма таким образом, что его ось намагничивания параллельна стержням магнитопровода.