ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ Российский патент 2007 года по МПК H01H67/06 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах для проверки сопротивления электроизоляции, преимущественно многопроводных жгутов по принципу "одна цепь относительно всех остальных и корпуса".

Известен высоковольтный переключатель по авт. св. 368666, принятый за прототип, содержащий два ротора со щетками и контактными кольцами, и механизмом фиксации, причем на одном роторе по окружности укреплена одна отдельная щетка, щетки электрически соединены между собой, общее число которых равно числу ламелей, и дополнительная щетка, а на другом роторе укреплены щетка, электрически соединенная с разомкнутым контактным кольцом, и изолированная ламель, контактирующая с дополнительной щеткой первого ротора.

Недостатки конструкции состоят в том, что для перехода на следующий шаг необходимо перемещать все щетки с трением по всем ламелям, что приводит к повышенному износу всех контактных пар, требует большого крутящего момента и ограничивает многократное увеличение переключаемых контактов без существенного увеличения диаметра статора.

Известен коммутатор по авт. св. 486392, содержащий статор с расположенными по спирали вдоль образующей цилиндра магнитоуправляемыми контактами и ротор-гайку с закрепленным на нем постоянным магнитом, причем ротор-гайка навернут на винт, направление резьбы и шаг которого совпадают с направлением и шагом спирали, образованной магнитоуправляемыми контактами на статоре.

Недостатком конструкции является большой шаг спирали, который не может быть меньше длины колбы магнитоуправляемого контакта плюс промежутки между колбами, что для коммутатора с большим числом магнитоуправляемых контактов приведет соответственно к большой длине статора и винта.

Предлагаемый электромагнитный переключатель не имеет указанных недостатков.

Целью изобретения является многократное увеличение числа переключаемых контактов без существенного увеличения габаритов переключателя, уменьшение износа контактных пар от истирания и уменьшение крутящего момента вращения ротора при переходе на следующий шаг.

Поставленная цель достигается тем, что в электромагнитном переключателе, содержащем корпус, дискообразный статор с контактами, размещенными по его окружности, и ротор, корпус снабжен ходовым винтом, расположенным по оси статора, и контактом, установленным на боковой стенке корпуса и предназначенным для соединения с первым полюсом измерителя сопротивления изоляции, по окружности дискообразного статора расположены две группы контактов, причем одна группа включает в себя неподвижные контакты, а вторая группа - переключаемые контакты, контакты первой группы электрически соединены между собой, корпусом переключателя и первым полюсом измерителя сопротивления изоляции, контакты второй группы, к которым подсоединены испытуемые цепи, все, кроме какого-либо одного, замкнуты на контакты первой группы, а ротор состоит из вильчатой гайки, на которой размещены переключающий и скользящий контакты, и ведущей рамки, состоящей из двух продольных стержней и токосъемной шины, механически связанных с двумя муфтами, на одной из которых имеется токосъемное кольцо, электрически соединенное с токосъемной шиной, причем посредством упомянутых контактов на вильчатой гайке, токосъемной шины и токосъемного кольца один какой-либо из переключаемых контактов в любом фиксированном положении ротора соединен с контактом, предназначенным для соединения со вторым полюсом измерителя сопротивления.

Контакты на статоре расположены по винтовой спирали, причем шаг резьбы ходового винта равен шагу винтовой спирали на статоре, ходовой винт своими концами свободно продет во втулки, вмонтированные в боковые стенки корпуса, а муфты ведущей рамки надеты на втулки, как на оси.

Перечисленные признаки, отличающие заявленное техническое решение от прототипа, отсутствуют в других технических решениях при изучении данной области техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного изобретения критерию "новизна".

Анализ уровня техники по всем видам необходимых и доступных источников информации показал, что предлагаемое техническое решение не следует из известного на сегодняшний уровень техники и, следовательно, можно сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен поперечный разрез электромагнитного переключателя (далее переключатель), где показан статор 1, собранный из контактных блоков 2 и вильчатой гайки 4.

На фиг.2 - продольный разрез контактного блока 2 с переключаемыми контактами 6.

На фиг.3 - продольный разрез переключателя, на котором показано множество его составных компонентов, в том числе контактные блоки 2, ходовой винт 3, вильчатая гайка 4, ведущая рамка 5.

На фиг.4 - вид сбоку с изображением двух электромагнитов 21, 52, храпового механизма и счетчика шагов.

На фиг.5 - вид сбоку на храповые колеса 32, 33, ходовой винт 43 счетчика шагов.

На фиг.6 - показан вид сбоку на электромагнит 21 с рычагом 19 и концом 12 ходового винта 3.

На фиг.7 - электрическая принципиальная схема переключателя.

На фиг.8 - электрическая схема, поясняющая принцип обнаружения дефектов изоляции.

Переключатель состоит из дискообразного статора 1, собранного из контактных блоков 2, ходового винта 3 с навернутой на него вильчатой гайкой 4, ведущей рамки 5, реверсивного храпового механизма и счетчика шагов.

Контактный блок 2 представляет собой продолговатую коробку с поперечным сечением в виде трапеции, состоящую из металлического желоба 6, прикрепленного к диэлектрическому основанию 7, в которое под углом к его продольной оси вставлены переключаемые контакты 8 с шагом, равным шагу резьбы ходового винта 3.

В основании желоба 6 имеются неподвижные контакты 9 с тем же шагом, на которые под действием сил упругости оперты длинные части переключаемых контактов 8. К внутренним стенкам желоба 6 прикреплены изолирующие пластины 10, между которыми пропущены длинные части переключаемых контактов 8.

К внешним коротким концам переключаемых контактов 8 присоединяются испытуемые элементы (провода).

Контактные блоки 2 сдвинуты относительно друг друга вдоль продольной оси статора 1 на 1/n-ую часть шага ходового винта, где: n - число контактных блоков 2 в статоре, вследствие чего переключаемые 8 и неподвижные контакты 9 в статоре 1 оказываются расположенными на статоре 1 по винтовой спирали.

Желоба 6 всех контактных блоков 2 электрически соединены между собой, корпусом и внешней клеммой 11 для присоединения к ней одного из полюсов измерителя сопротивления изоляции (не показан).

В торцевые части ходового винта 3 ввернуты шпильки 12, 13, которыми он свободно вставлен во втулки 14, 15, вмонтированные в стенки 16, 17 корпуса переключателя.

На головку шпильки 13 воздействует пружина 18, благодаря чему ходовой винт 3 перемещен до внешнего торца втулки 15, а к торцу шпильки 12 подведен конец рычага 19, на другом конце которого укреплен якорь 20 электромагнита 21.

Вильчатая гайка 4, выполненная из диэлектрика, содержит две ведомые вилки, вилку со скользящим контактом 22 и бобышку с укрепленным на ней переключающим контактом 23.

Ведущая рамка 5 состоит из двух продольных стержней и двух муфт, которыми она надета на втулки 14, 15, как на оси.

К левой муфте прикреплена шестерня 24, а к правой - токосъемное кольцо 25, отделенное от металлической части муфты изолятором 26.

На обеих муфтах посредством изоляторов 27, 28 укреплена токосъемная шина 29, которая посредством токосъемного кольца 25 и контакта 30 соединена со второй внешней клеммой 31 для присоединения к ней второго полюса измерителя сопротивления изоляции.

Стержни рамки 5 продеты в пазы ведомых вилок вильчатой гайки 4, в пазы третьей вилки продета токосъемная шина 29.

Вильчатая гайка 4 и ведущая рамка 5 в совокупности образуют ротор.

Реверсивный храповой механизм состоит из блока храповых колес 32, 33 с противоположно направленными зубьями, конического колеса 34, прикрепленного к храповому колесу 32, жестко насаженному на вал 35, свободно продетому во втулку 36.

На внутренний конец вала 35 надета шестерня 37, входящая в зацепление с шестерней 24, прикрепленной к левой муфте рамки 5.

На левый конец вала 35 и втулку 36 как на ось свободно надет поводок 38, к одному концу которого прицеплена пружина 39, а на другом имеется переключаемая собачка 40. К этому же концу присоединена тяга 41 от якоря электромагнита 52.

Счетчик числа шагов состоит из ходового винта 43, конического колеса 34, конической шестерни 44, насаженной на конец ходового винта 43, ползуна 45 с показывающей стрелкой, навернутого на ходовой винт 43, прямой шкалы 46 и круглой шкалы 47 на храповом колесе 33.

Число делений на круглой шкале 47 соответствует числу контактных блоков 2 в статоре 1, а одно деление на прямой шкале 46 соответствует одному обороту ротора.

На электрической принципиальной схеме показаны во взаимосвязи электрокомпоненты и элементы кинематики переключателя.

Обмотка электромагнита 21 одним концом посредством размыкающей контактной пары 48 подключена к плюсовой шине 49, а другим - через аноднокатодный переход тиристора 50 - к минусовой шине питания 51.

Якорь этого электромагнита укреплен на конце рычага 19, опертого на стенку корпуса переключателя, а другой конец рычага оперт на левую шпильку 12 ходового винта 3.

Обмотка электромагнита 52 одним концом присоединена к минусовой шине 51, а другим - посредством замыкающей контактной пары 53, находящейся в пределах досягаемости правой шпильки 13, с пружиной 18, присоединена к плюсовой шине 49.

Якорь этого электромагнита при помощи тяги 41 связан с поводком 38 реверсивного храпового механизма, под толкающим концом которого размещена размыкающая контактная пара 48.

Переключатель работает следующим образом.

Подачей импульса тока на управляющий электрод переключается тиристор 50, срабатывает электромагнит 21, который своим якорем 20 с рычагом 19 перемещает ходовой винт 3 с ротором и переключающим контактом 23 на бобышке вильчатой гайки 4, ставит переключаемый контакт 8 на неподвижный контакт 9 и отходит от переключаемого контакта 8 на некоторое расстояние, одновременно взводится пружина 18.

В конце движения ходовой винт 3 шпилькой 13 посредством пружины 18 замыкает контактную пару 53, благодаря чему срабатывает электромагнит 52, который, воздействуя тягой 41 на поводок 38 реверсивного храпового механизма, поворачивает блок храповых колес 32, 33 на один зуб, а ротор посредством шестеренной пары 37, 24 - на один шаг.

Одновременно растягивается пружина 39, и в конце движения размыкается контактная пара 48 и ток в цепи: катушка электромагнита 21, переход анод-катод тиристора 50 прекращается, в результате чего тиристор 50 и электромагниты 21, 52 отключаются, поводок 38 и ходовой винт 3 с ротором под действием пружин 39 и 18 соответственно занимают свои исходные положения.

При этом переключаемый контакт 8 переключающим контактом 23 отводится от неподвижного контакта 9 и оказывается подключенным к нему практически без трения и износа, т.е. так же, как в замыкающей релейной контактной паре.

В случае, если проверенное сопротивление изоляции оказывается в норме, то с измерителя (не показан) на управляющий электрод тиристора 50 поступает импульс тока, который переключается, и далее процесс повторяется.

Для реверса собачку 40 на поводке 38 поворачивают в другое крайнее положение.

В этом варианте при срабатывании электромагнита 52 и повороте поводка 38 до упора происходит переход собачки 40 на следующий зуб другого храпового колеса, и при отключении электромагнита 52 поворот блока храповых колес 32, 33 и ротора в другом направлении происходит за счет энергии растянутой пружины 39.

Для установки переключающего контакта 23 в любое промежуточное положение собачку 40 устанавливают в среднее положение, включают электромагнит 21 и рукояткой 54 вращают колесо 34 счетчика, а соответственно и ротор, в определенном направлении до установки ротора на необходимый шаг по делениям на шкалах 46, 47.

Поворот блока храповых колес 32, 33 на один зуб в ту или иную сторону сопровождается поворотом ходового винта 43, т.к. насаженная на него коническая шестерня 44 сцеплена с коническим колесом 34, а оно с храповым колесом 32, при этом ползун 45 перемещается по ходовому винту 43.

Отсчет числа шагов ведется по делениям на круглой шкале 47 на храповом колесе 33 и по делениям на прямой шкале 46, как сумма показаний по прямой и круглой шкалам.

На фиг.8 представлены варианты дефектов, например, цепей жгута и их обнаружение.

Цепи "а" и "б" замкнуты между собой дефектной перемычкой или имеют заниженное сопротивление изоляции: цепь "б" замкнута на экранную оплетку, нормально соединенную с корпусом, или имеет заниженное сопротивление изоляции относительно корпуса.

Как видно из схемы, в первом варианте измерительный ток от прибора течет по шине 29, переключающему контакту 23, переключаемому контакту 8, дефектной перемычке между цепями "а" и "б" и статорным контактом 9.

На следующем шаге переключаемый контакт 8 от цепи "а" соединится с неподвижным контактом 9, а переключаемый контакт 8 цепи "б" - с переключающим контактом 23.

Следовательно, дефект пары цепей при контроле, например жгута, обнаруживается дважды, при этом по показаниям счетчика шагов становится известно, между какими цепями произошло замыкание или оказалось заниженным сопротивление изоляции.

Аналогичным образом определяются дефекты в большем числе замкнутых между собой цепей (линий).

Во втором варианте принцип обнаружения дефектов такой же. Таким образом, при обходе всех подключенных к переключателю испытуемых цепей (проводов) выявляются все дефектные цепи.

Электромагнитный переключатель предназначен для проверки многопроводных изделий, например жгутов, на сопротивление изоляции. Техническим результатом является увеличение числа контактов, быстродействия, технического ресурса, а также уменьшение габаритов. Устройство состоит из цилиндрического статора с множеством неподвижных и переключаемых контактов, размещенных на его внутренней поверхности по винтовой спирали, ротора с переключающим контактом на вильчатой гайке ротора, навернутой на ходовой винт, двух электромагнитов, реверсивного храпового механизма и счетчика шагов. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Электромагнитный переключатель, содержащий корпус, дискообразный статор с контактами, размещенными по его окружности, и ротор, отличающийся тем, что корпус снабжен ходовым винтом, расположенным по оси статора, и контактом, установленным в боковой стенке корпуса и предназначенным для соединения со вторым полюсом измерителя сопротивления изоляции, по окружности дискообразного статора расположены две группы контактов, причем одна группа включает в себя неподвижные контакты, а вторая группа - переключаемые контакты, контакты первой группы электрически соединены между собой, корпусом переключателя и первым полюсом измерителя сопротивления изоляции, контакты второй группы, к которым подсоединены испытуемые цепи, все кроме какого-либо одного, замкнуты на контакты первой группы, ротор состоит из вильчатой гайки, на которой размещены переключающий и скользящий контакты, и ведущей рамки, состоящей из двух продольных стержней, механически связанных с двумя муфтами, на одной из которых имеется токосъемное кольцо с токосъемной шиной, причем посредством упомянутых контактов на вильчатой гайке, токосъемной шины и токосъемного кольца, один какой-либо из переключающих контактов в любом фиксированном положении ротора соединен с контактом, предназначенным для соединения со вторым полюсом измерителя сопротивления изоляции.2. Электромагнитный переключатель по п.1, отличающийся тем, что контакты на статоре расположены по винтовой спирали, а шаг резьбы ходового винта равен шагу винтовой спирали на статоре.3. Электромагнитный переключатель по п.1, отличающийся тем, что ходовой винт своими концами свободно продет во втулки, вмонтированный в боковые стенки корпуса, а муфты ведущей рамки надеты на втулки, как на оси.