ЭЛЕКТРОТЕПЛОВОЕ РЕЛЕ Российский патент 2007 года по МПК H01H61/04 

Предлагаемое электротепловое реле (в дальнейшем реле) относится к электротехнике, в частности к низковольтному аппаратостроению, и может найти применение в устройстве для защиты асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором от токовых перегрузок.

Известно электротепловое реле РТТЗ [1], выпускаемое заводом «Уралэлектро», г. Медногорск. Это реле содержит корпус, три термоэлемента, состоящих из термобиметаллической пластины, закрепленной на держателе, и нагревателя, приваренного с двух сторон к выводным ламелям, имеющим винтовое подсоединение внешних проводников, причем свободный конец каждого термоэлемента входит в паз одной из трех подвижных планок, имеющих второй паз, к противоположным сторонам которого прижаты концы двух рычагов, служащих для передачи перемещения от подвижных планок к контактному механизму; контактный механизм, узел регулировки тока несрабатывания, узел температурной компенсации, кнопку ручного возврата. К недостаткам реле следует отнести ограниченные функциональные возможности, достаточно сложная регулировка реле.

Известно электротепловое токовое реле РТТ5 [2], принятое нами за прототип, выпускаемое Арзамасским приборостроительным заводом, г.Арзамас, содержащее корпус, термоэлементы, подвижные планки, рычаг выделения разности ходов свободных концов термоэлементов, служащий для передачи перемещения от подвижных планок к контактному механизму, контактный механизм, узел регулировки тока несрабатывания, узел температурной компенсации, анкер-указатель срабатывания и кнопку ручного возврата, рычаг изменения способа возврата, кнопочный ползун. К недостаткам реле следует отнести недостаточные функциональные возможности, недостаточную надежность работы из-за невысокой устойчивости к механическим воздействиям.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей реле, повышение устойчивости к механическим воздействиям, удобства монтажа и обслуживания.

Технический результат достигается тем, что в электротепловом реле, содержащем корпус, имеющий в верхней и нижней частях n+1 ячейки (n - число полюсов реле), где в n ячейках верхней части корпуса расположены узлы термоэлементов, причем свободные концы узлов термоэлементов связаны с подвижными планками, соединенными между собой посредством рычага выделения разности ходов свободных концов термоэлементов, а в отдельной ячейке расположен исполнительный механизм, включающий в себя контактный механизм, узел регулировки тока несрабатывания, узел температурной компенсации, кнопку «Возврат», указатель срабатывания и рычаг изменения способа возврата, введено устройство контроля реле, установленное в ячейке исполнительного механизма, каждый узел термоэлемента состоит из термобиметаллической пластины с держателем, выводной ламели и нагревательного элемента, причем нагревательный элемент выполнен в виде фигурного угольника, одна сторона которого соединена с выводной ламелью, а другая сторона соединена с корпусом и имеет отогнутую вертикальную полку, выполняющую функцию выводной ламели для подсоединения внешних проводников, при этом нагревательный элемент связан с термобиметаллической пластиной гибким соединением из материала с высокой теплопроводностью, а держатель выполнен в виде угольника, одна сторона которого соединена с термобиметаллической пластиной, другая сторона соединена с корпусом, причем элементы фиксации в корпусе узлов термоэлементов выполнены в виде отверстий и направляющего паза, расположенного под углом 2-10°, в ячейках нижней части корпуса расположены зажимы для втычного подсоединения внешних проводников, каждый из которых выполнен в виде хомута с винтом, элементом фиксации в виде пластины, имеющей выступы по боковым сторонам и примыкающей к отогнутой вертикальной части нагревательного элемента, а также плоской пружиной, позволяющей увеличить зажимные усилия при подсоединении внешнего проводника, при этом ячейки в основании верхней части корпуса соединены общим пазом, в котором размещены подвижные планки из изоляционного материала, по количеству соответствующие числу полюсов реле и соединенные между собой рычагом выделения разности ходов свободных концов термоэлементов, контактный механизм, состоящий из пары неподвижных контактов, выполненных из ламелей и угольников с контактами, и перекидного мостика, состоящего из колодки из изоляционного материала, с закрепленными на ней с противоположных сторонах двух пластин с контактами и установленными в пазах двух других ламелей, при этом указатель срабатывания расположен на колодке перекидного мостика и выполнен в виде флажка, кнопка "Возврат" состоит из двух элементов: кнопочного ползуна и рычага передачи перемещения, выполненного в виде трехпалого рычага, расположенного между перекидным мостиком и основанием ячейки, что позволяет расширить функцию кнопки "Возврат", добавив функцию останова реле, ячейка исполнительного механизма реле содержит защитную крышку из термопластичного материала, обеспечивающую безопасность обслуживания реле, при этом на защитной крышке имеется выступ, фиксирующий положение рычага изменения способа возврата.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что за счет выполнения нагревательного элемента в виде фигурного угольника, имеющего отогнутую вертикальную полку, которая выполняет функцию выводной ламели для подсоединения внешних проводников, и расположения узла термоэлемента в элементах фиксации, выполненных в корпусе в виде отверстий и направляющего паза, что позволяет одинаково ориентировать свободные концы узлов термоэлементов при их установке в корпусе, в связи с чем отпадает надобность в регулировке свободных концов узлов термоэлементов, упрощается технология изготовления и сборки реле, за счет использования зажимов для подсоединения внешних проводников в виде хомута с винтом, элементов фиксации в виде пластины, имеющей выступы по боковым сторонам, и плоской пружины, повышается удобство монтажа и обслуживания реле, за счет вертикального (относительно основания корпуса) крепления перекидного мостика повышается надежность к механическим воздействиям внешней среды, за счет введения устройства контроля реле расширяются функциональные возможности реле.

На фиг.1 показана верхняя часть реле (вид сверху), содержащая узел термоэлемента и контактный механизм; на фиг.2 - узел температурной компенсации; на фиг.3 - устройство контроля; на фиг.4 - нижняя часть реле (вид сверху); на фиг.5 - вид сверху, где приняты следующие обозначения:

1 - корпус;

2 - узел термоэлемента;

3 - термобиметаллическая пластина;

4 - держатель;

5 - выводная ламель;

6 - нагревательный элемент;

7 - зажим;

8 - винт;

9 - пластина;

10 - плоская пружина;

11 - гибкая связь;

12 - подвижная планка;

13 - рычаг выделения разности ходов свободных концов термоэлементов;

14 - неподвижный контакт;

15 - неподвижный контакт;

16 - перекидной мостик;

16.1 - указатель срабатывания;

17 - ламель;

18 - ламель;

19 - ось;

20 - тяга;

21 - пружина сжатия;

22 - рычаг изменения способа возврата;

23 - кнопочный ползун;

24 - рычаг передачи перемещения;

24.1 - выступ;

24.2 - выступ;

24.3 - выступ;

25 - устройство контроля;

25.1 - выступ;

25.2 - выступ;

26 - скоба;

27 - термобиметаллическая компенсационная пластина;

28 - платина;

29 - Г-образный рычаг;

30 - ось;

31 - калибровочный винт;

32 - опорная пластина;

33 - эксцентрик;

34 - пружина растяжения;

35 - крышка;

35.1 - выступ;

36 - основание корпуса;

37 - верхняя часть корпуса;

38 - нижняя часть корпуса.

Реле содержит корпус 1 (фиг.1), состоящий из верхней части корпуса 37 и нижней части корпуса 38 (фиг.5), в трех ячейках верхней части корпуса 37 которого расположены узлы термоэлементов 2, каждый из которых состоит из термобиметаллической пластины 3, соединенной с держателем 4, выводной ламели 5 и нагревательного элемента 6. Держатель 4 выполнен в виде угольника, одна сторона которого соединена с термобиметаллической пластиной 3, при этом на другой стороне угольника имеются два отверстия, одно из которых предназначено для винтового соединения с корпусом, другое - для фиксации на штыре корпуса, причем эта сторона угольника находится в направляющем пазу корпуса 1, выполненного для дополнительной фиксации держателя 4, что обеспечивает одинаковое расположение свободных концов термобиметаллических пластин 3, позволяющее исключить регулировку их положения. Нагревательный элемент 6 выполнен в виде фигурного угольника, одна сторона которого соединена с выводной ламелью 5, имеющей два винтовых отверстия, предназначенных - одно - для крепления к корпусу 1, а другое - для подсоединения внешних проводников, другая сторона угольника имеет отверстие для крепления к корпусу 1 и отогнутую вертикальную полку, выполняющую функцию выводной ламели и пропущенную через образованные в корпусе 1 прямоугольные отверстия в ячейки нижней части корпуса 38, где расположены зажимы 7 (фиг.4) для втычного подсоединения внешних проводников. Каждый зажим 7 выполнен в виде хомута с винтом 8 и элементом фиксации в виде пластины 9, имеющей выступы по боковым сторонам, примыкающей к отогнутой вертикальной полке нагревательного элемента 6 и удерживающей зажим 7 от выпадания, а также плоской пружины 10, позволяющей увеличить зажимные усилия на внешний проводник, причем для улучшения теплопередачи от нагревательного элемента 6 к термобиметаллической пластине 3 используется гибкое соединение 11 из материала с высокой теплопроводностью, присоединенное одним концом к нагревательному элементу 6, а другим концом - к термобиметаллической пластине 3 со стороны активного слоя, при этом ячейки в основании 36 верхней части корпуса 37 соединены общим пазом, в котором размещены три подвижные планки 12 из изоляционного материала, соединенные между собой рычагом выделения разности ходов свободных концов термоэлементов 13, с помощью которого передается их перемещение к контактному механизму. Контактный механизм (фиг.1) состоит из пары неподвижных контактов 14 и 15, выполненных из ламелей и угольников, изготовленных из упругих материалов, с серебросодержащими контактами, и перекидного мостика 16, состоящего из колодки, выполненной из термопластичного материала с закрепленными на ней с противоположных сторон двух пластин с серебросодержащими контактами, каждая из которых взаимодействует с соответствующим ей неподвижным контактом, при этом имеется указатель срабатывания реле 16.1, расположенный на колодке перекидного мостика и выполненный в виде флажка, который служит механическим указателем для определения сработавшего реле в многодвигательном приводе. Перекидной мостик 16 установлен в пазах двух ламелей 17 и 18, горизонтальные полки которых имеют отверстия для крепления к корпусу 1, а вертикальные полки - отверстия для подсоединения проводников цепи управления, причем ламель 17 на горизонтальной полке имеет отверстие для установки оси 19, на которой крепится узел температурной компенсации, а в нижней своей части имеет выемку для зацепа тяги 20, соединенной с пружиной сжатия 21, которая, в свою очередь, другим своим концом связана с перекидным мостиком 16. Раздельное выполнение тяги 20 и пружины сжатия 21 обеспечивает четкость перекидывания перекидного мостика 16 без зависания. Ламель 18 на своей горизонтальной полке имеет выступ, на котором вращается рычаг изменения способа возврата 22, имеющий переменной высоты площадку, являющуюся опорой для неподвижного контакта 15, причем за счет перемены высоты площадки изменяется зазор между неподвижным контактом 15 и перекидным мостиком 16 в исходном состоянии реле. Реле имеет кнопку «Возврат», состоящую из двух элементов, кнопочного ползуна 23 и рычага передачи перемещения 24, установленного в основании ячейки корпуса 1 и выполненного с тремя выступами 24.1, 24.2, 24.3. При нажатии на кнопочный ползун 23 после срабатывания реле ползун воздействует на выступ 24.1 и рычаг передачи перемещения 24, вращаясь, выступом 24.3 воздействует на перекидной мостик 16 и возвращает реле в исходное положение. При нажатии на кнопочный ползун 23 в исходном состоянии реле ползун воздействует на выступ 24.1 и рычаг передачи перемещения 24, вращаясь, выступом 24.2 воздействует на угольник неподвижного контакта 14 и размыкает контакт, размыкая цепь управления. Устройство контроля 25 (кнопка «Тест») реле (фиг.3) выполнено в виде рычага с выступами 25.1 и 25.2, направленными в разные стороны, при этом при нажатии на выступ 25.1, рычаг, вращаясь на выступе корпуса 1, выступом 25.2 воздействует на свободный конец термобиметаллической компенсационной пластины 27, который, в свою очередь, преодолевая усилие тяги 20 с пружиной сжатия 21, приводит в движение перекидной мостик 16, имитируя срабатывание реле, таким образом обеспечивается возможность контроля функционирования реле у потребителя. Узел температурной компенсации (фиг.2) состоит из скобы 26, вращающейся на оси 19, установленной в отверстии ламели 17 контактного механизма, термобиметаллической компенсационной пластины 27, пластины 28, на одном конце которой имеются выступы по бокам, на которых она вращается в отверстиях скобы 26, а к другому концу присоединена термобиметаллическая компенсационная пластина 27 и Г-образный рычаг 29, взаимодействующий с рычагом выделения разности ходов свободных концов термоэлементов 13, на свободном конце термобиметаллической компенсационной пластины 27 находится ось 30, которая через тягу 20 воздействует на перекидной мостик 16, причем на другом конце скобы 26 расположен калибровочный винт 31 с опорной пластиной 32, опирающейся на эксцентрик 33. Эксцентрик 33 выполнен из трех цилиндров разного диаметра, средний - большего диаметра цилиндр - является опорным и расположен в пазу корпуса 1, два других цилиндра смещены относительно друг друга на расстояние 0,6 мм, причем на меньший по диаметру цилиндр опирается опорная пластина 32 с калибровочным винтом 31, при этом надежность соприкосновения достигается пружиной растяжения 34, расположенной между боковой стенкой корпуса 1 и скобой 26. Сверху ячейка (фиг.5), в котором расположен исполнительный механизм, закрыта крышкой 34 из термопластичного материала, обеспечивающей безопасность обслуживания реле, при этом на крышке имеется выступ, фиксирующий положение рычага изменения способа возврата 22.

При протекании тока по полюсам реле (выводная ламель + нагревательный элемент) под действием тепла, передаваемого нагревательными элементами 6 через гибкие соединения 11, термобиметаллические пластины 3 изгибаются и перемещают подвижные планки 12 совместно с рычагом выделения разности свободных концов термоэлементов 13, при этом рычаг 13 поворачивает Г-образный рычаг 29 и пластину 28, вращающуюся в отверстиях скобы 26 совместно с термобиметаллической компенсационной пластиной 27, которая своим свободным концом с осью, преодолевая усилие тяги 20 с пружиной сжатия 21, перебрасывает перекидной мостик 16, вследствие чего перекидной мостик 16 размыкается с неподвижным контактом 14 и замыкается с неподвижным контактом 15, т.е. реле срабатывает, при этом указатель срабатывания 16.1, находящийся на колодке перекидного мостика 16 в виде флажка, служит для определения сработавшего реле в многодвигательном приводе. Чтобы привести реле в исходное положение, необходимо нажать на кнопочный ползун 23, который, опираясь на выступ 24.1, поворачивает рычаг передачи перемещения 24 вокруг оси и выступом 24.3 возвращает перекидной мостик 16 в первоначальное положение. Для обеспечения возможности контроля функционирования реле у потребителя реле имеет устройство контроля 25 (кнопка «Тест»).

Источники информации

1. Электротехника. Промышленный каталог 07.24.03-99. Инфорэлектро. 1999 г.

2. Электротехника. Отраслевой каталог 07.24.12-95. Инфорэлектро. 1995 г.

Изобретение относится к низковольтному аппаратостроению и может найти применение в устройстве для защиты асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором от токовых перегрузок. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей реле и достигается он тем, что известное электротепловое реле снабжено устройством контроля реле, установленным в ячейке исполнительного механизма, каждый узел термоэлемента состоит из термобиметаллической пластины с держателем, нагревательного элемента и выводной ламели. Элементы фиксации выполнены в виде отверстий и направляющего паза, расположенного под углом 2-10°. В ячейках нижней части корпуса расположены зажимы для втычного подсоединения внешних проводников, выполненные в виде хомута с винтом, элемента фиксации и плоской пружины. Все верхние ячейки в основании корпуса соединены общим пазом, в котором размещены подвижные планки из изоляционного материала. Ячейка исполнительного механизма реле содержит защитную крышку из термопластичного материала, на которой имеется выступ, фиксирующий положение рычага изменения способа возврата. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Электротепловое реле, содержащее корпус, имеющий в верхней и нижней частях n+1 ячейки (n - число полюсов реле), где в n ячейках верхней части корпуса расположены узлы термоэлементов, причем свободные концы узлов термоэлементов связаны с подвижными планками, соединенными между собой посредством рычага выделения разности ходов свободных концов термоэлементов, в отдельной ячейке - исполнительный механизм, включающий в себя контактный механизм, узел регулировки тока несрабатывания, узел температурной компенсации, кнопку «Возврат», указатель срабатывания и рычаг изменения способа возврата, отличающееся тем, что оно снабжено устройством контроля реле, установленным в ячейке исполнительного механизма, каждый узел термоэлемента состоит из термобиметаллической пластины с держателем, выводной ламели и нагревательного элемента, одна сторона которого соединена с выводной ламелью, а другая сторона соединена с корпусом и имеет отогнутую вертикальную полку, выполняющую функцию выводной ламели для подсоединения внешних проводников, при этом нагревательный элемент связан с термобиметаллической пластиной гибким соединением, а держатель выполнен в виде угольника, одна сторона которого соединена с термобиметаллической пластиной, а другая сторона соединена с корпусом, причем элементы фиксации в корпусе узлов термоэлементов выполнены в виде отверстий и направляющего паза, расположенного, по крайней мере, под углом 2-10°, в ячейках нижней части корпуса расположены зажимы для втычного подсоединения внешних проводников, каждый из которых выполнен, по крайней мере, в виде хомута с винтом, элементом фиксации и плоской пружины, позволяющей увеличить зажимные усилия при подсоединении внешнего проводника, элемент фиксации выполнен в виде пластины, имеющей выступы по боковым сторонам и примыкающей к отогнутой вертикальной части нагревательного элемента, при этом ячейки в основании верхней части корпуса соединены общим пазом, в котором размещены упомянутые подвижные планки из изоляционного материала, по количеству соответствующие числу полюсов реле, и соединенные между собой рычагом выделения разности ходов свободных концов термоэлементов, контактный механизм состоит из пары неподвижных контактов, выполненных из ламелей и угольников с контактами, и перекидного мостика, состоящего из колодки с закрепленными на ней с противоположных сторон двух пластин с контактами и установленными в пазах двух других ламелей, при этом указатель срабатывания расположен на колодке перекидного мостика и выполнен в виде флажка, кнопка "Возврат" состоит из двух элементов - кнопочного ползуна и рычага передачи перемещения, выполненного, по крайней мере, в виде трехпалого рычага, расположенного между перекидным мостиком и основанием ячейки, что позволяет расширить функцию кнопки "Возврат", добавив функцию останова реле, причем ячейка исполнительного механизма реле содержит защитную крышку с выступом, фиксирующим положение рычага изменения способа возврата.2. Электротепловое реле по п.1, отличающееся тем, что нагревательный элемент выполнен в виде фигурного угольника.