ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ РЕЛЕ Российский патент 1997 года по МПК H01H51/04 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в коммутационной аппаратуре.

известен аналог [1] электромагнитное реле, содержащее магнитопровод, обмотку возбуждения, контактную систему и расположенный между полосами магнитного провода поворотный якорь, на свободных концах которого закреплены элементы из магнитопроводящего материала
известен аналог [2] электромагнитное реле, содержащее корпус, контактную группу, траверсу, катушку с сердечником, якорь, снабженное дополнительными якорями и траверсами по числу дополнительных якорей, я сердечник выполнен со ступенчато расположенными выступами, число которых равно общему числу якорей, причем в качестве якорей исполненные из двух частей, расположенных под углом друг к другу так, что рабочая часть каждого из них обращена в соответствующему выступу, а нерабочая часть выполнена с прорезью для введения соответствующей траверсы
Недостатками данных технологических решений является: низкое быстродействие из-за инерционности якоря, нижняя величина электромагнитной силы взаимодействия между полюсами ярма и якоря в момент пуска, низкие функциональные возможности [1] низкое быстродействие из-за инерционности якоря [2]
Наиболее близким по технической сущности является электромагнитное реле [3] содержащее магнитопровод, обмотку возбуждения, контактную систему и расположенный между полюсами магнитопровода поворотный якорь, на свободных концах которого закреплены элементы из магнитопроводящего материла, выполненные в виде пластин упруго установленных заподлицо с якорем на его сторонах, обращенных к полюсам магнитопровода, кроме того, пластина из магнитопроводящего материала установлена в углублении якоря. А также пластина из магнитопроводящего материала установлена так, что является продолжением якоря.

Недостатком ближайшего аналога является: низкое быстродействие из-за инерционности якоря, низкая величина электромагнитной силы в момент пуска, т. к. рабочий воздушный зазор между полюсом якоря и полюсом ярма равен рабочему воздушному зазору между полюсом элемента из магнитопроводящего материала и полюсом ярма, кроме того, расположение элемента из магнитопроводящего материала между полюсами ярма и якоря приведет к образованию дополнительных воздушных зазоров, а следовательно, и к повышению сопротивления магнитной цепи, также возможно залипание элемента из магнитопроводящего материала к якорю в обеспеченном состоянии и в момент поддачи напряжения из-за остаточной намагниченности якоря, а при возрастании магнитного потока сила взаимодействия между элементом из магнитопроводящего материала и полюсом якоря возрастает из-за того, что индукция вблизи полюса якоря будет больше, чем индукция в рабочем воздушном зазоре, кроме того, повышенны габаритные размеры и низкие функциональные возможности [3]
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей путем конструкции якоря. Задача решается тем, что в электромагнитном реле, содержащем магнитопровод, обмотку возбуждения, контактную систему и расположенный между полюсами поворотный якорь, в отличие от прототипа якорь магнитопровода разделен вдоль магнитных силовых линий на части, механически связанные между собой упругой связью, рабочие воздушные зазоры между полюсом ярма различны, контактная система раздавлена на контактные группы по числу частей якоря, часть якоря с наибольшим воздушным зазором под полюсом охвачена низкоомной обмоткой, замкнутой через диод.

На фиг. 1 изображено описываемое электромагнитное реле, на фиг. 2 вид сверху.

Электромагнитное реле содержит ярмо 1 с обмоткой возбуждения 2 и якорь 3, разделенный на две части вдоль магнитный силовых линий, представляющие изо себя пластины из магнитопроводящего материала, причем одна из них упругая и расположена ближе к полюсу ярма, чем другая, жесткая и охваченная обмоткой 4, замкнутой через диод, причем каждая часть якоря механически связана со своей контактной группой контактной системы 5, пружина 6 устанавливает якорь в исходное состояние.

Электромагнитное реле работает следующим образом: при подаче напряжения на обмотку возбуждения 2 в ней будет протекать возрастающий по величине ток, согласно которому будет возрастать и магнитный поток в магнитопроводе, который в якоре 3 разделится на две составляющие составляющие по числу частей якоря, причем полярность питающего напряжения выбрана так, что наводимая от возрастающего магнитного потока ЭДС самоиндукции в обмотке 4 будет открывать диод, на который она замкнута, что приведет к понижению магнитной проводимости части якоря, охваченной обмоткой 4, кроме того, различных частей якоря 3 приведет к тому, что основная часть магнитного потока в момент пуска будет замыкаться через часть якоря 3,представляющую из себя упругую пластину, расположенную ближе к полюсу ярма 1 по сравнению с другой частью якоря. Этот поток создает быстро возрастающую индукцию в рабочем воздушном зазоре под полюсом упругой пластины, вследствие возникшей при этом электромагнитной силы упругая пластина перемешается к полюсу ярма 1, проходит ее упругая деформация. Таким образом, срабатывает группа контактов, механически связанная с описываемой частью якоря 3, а возникшая при деформации упругой пластины сила упругости прикладывается к пластине, охваченной обмоткой 4, и направлена к полюсу ярма 1.

Если в этот момент увеличение тока в обмотке возбуждения 2 прекратится, то замкнуты будут только контакты одной группы контактной системы 5. Дальнейшее увеличение тока в обмотке возбуждения2 приведет к магнитному насыщению упругой пластины и увеличению ее магнитного сопротивления, вследствие чего магнитный поток, проходящий через пластину, охваченную обмоткой 4, возрастет, этому будет способствовать и уменьшения тока в обмотке возбуждения 2 приведет к магнитному насыщению упругой пластины и увеличению ее магнитного сопротивления, вследствие чего магнитный поток, проходящий через пластину, охваченную обмоткой 4, возрастет, этому же будет способствовать и уменьшение тока в обмотке 4 от ЭДС самоиндукции. Увеличение магнитного потока через часть якоря 3 с обмоткой 4 вызовет индукции под ее полюсом, а следовательно, увеличится и электромагнитная сила, действующая на описываемую часть якоря 3, направление этой силы совпадает с направлением силы упругости, возникшей при деформации упругой пластины. Под действием этих сил часть якоря 3 с обмоткой 4 переместится в направлении полюса ярма 1, таким образом, срабатывает группа контактов, механически связанная с этой частью якоря, представляющая из себя упругую пластину, упруго деформируется, причем сила упругости от этой деформации, приложенная к части якоря с обмоткой 4, направлена от полюса ярма 1, что будет способствовать повышению быстродействия при снятии напряжения с обмотки возбуждения.

Таким образом, повышение быстродействия реле будет обеспечено за счет понижения массы, а следовательно, и инерционности части якоря 3, представляющей из себя упругую пластину по сравнению массой и инерционностью всего якоря 3, а контактная группа, связанная с этой частью якоря 3, может производить предварительную коммутацию. Обмотка 4 с диодом и соотношение рабочих воздушных зазоров под полюсами различных частей якоря способствуют более быстрому возрастанию магнитного потока в упругой части якоря 3, что также приведет к повышению быстродействия, а возможность срабатывания только одной группы контактов контактной системы 5 при ограничении тока в обмотке возбуждения расширяет функциональные возможности реле.

При отключении обмотки 2 от питающего напряжения магнитный поток в магнитопроводе будет понижаться, в обмотке 4 наведется ЭДС самоиндукции, но возникновению в ней тока будет препятствовать диод, через который она замкнута. Понижение магнитного потока приведет к понижению и электромагнитной силы между полюсами частей якоря 3 и полюсом ярма 1, это приведет к установлению якоря в исходное состояние под действием силы упругости пружины 6 и силы упругости, возникшей при деформации упругой части якоря, которые в момент отключения обмотки возбуждения 2 от питающего напряжения складываются. Таким образом, уменьшается время трогания и увеличивается ускорение якоря 3 при отключении обмотки возбуждения, т е. увеличивается быстродействующее реле. При этом первыми разомкнутся контактны контактной группы 5, связанной частью якоря, охваченной обмоткой 4. Изменение полярности питающего напряжения приведет к уменьшению быстродействия реле из-за обмотки 4 с диодом. Последнее является фактором, позволяющим расширить функциональные возможности реле.

Использование: в области электротехники, в коммутационной аппаратуре. Сущность изобретения заключается в том, что якорь 3 магнитопровода разделен вдоль магнитных силовых линий на части, механически связанные друг с другом упругой связью, рабочие воздушные зазоры между полюсами различных частей якоря 3 и полюсом ярма 1 различны, а контактная система 5 разделена на контактные группы по числу частей якоря 3.Часть якоря 3 с наибольшим воздушным зазором над полюсом может быть замкнута через диод. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Электромагнитное реле, содержащее магнитопровод, обмотку возбуждения, контактную систему и расположенный между полюсами магнитопровода поворотный якорь, отличающееся тем, что якорь магнитопровода разделен вдоль магнитных силовых линий на части, механически связанные между собой упругой связью. 2. Реле по п.1, отличающееся тем, что рабочие воздушные зазоры между полюсами различных частей якоря и полюсом ярма различны. 3. Реле по п.1, отличающееся тем, что контактная система разделена на контактные группы по числу частей якоря. 4. Реле по любому из пп. 1 3, отличающееся тем, что часть якоря с наибольшим воздушным зазором под полюсом охвачена обмоткой, замкнутой через диод. 5. Реле по любому из пп. 1 3, отличающееся тем, что часть якоря с наибольшим воздушным зазором под полюсом охвачена короткозамкнутой обмоткой.