ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ОДНОРАЗОВОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 2010 года по МПК H01H37/76 

Переключатель относится к области электротехники и может быть использован для одноразового переключения электрических цепей в различных эксплуатационных условиях, в том числе в невесомости и вакууме, при значительных механических нагрузках.

Известны поляризованные двустабильные реле, работоспособные в аналогичных условиях, например, типа РПС (1) - это герметичные реле, заполненные инертным газом, рассчитанные на небольшие токи и напряжения.

Герметизация реле повышенной мощности усложняет конструктивную схему, значительно увеличивает габариты и массу.

Известны негерметичные электромеханические поляризованные двустабильные реле типа РЭП (РЭП32-280, РЭП33-200), обеспечивающие коммутацию токов в десятки ампер (2, 3), но они имеют значительные габариты и массу (за счет наличия электромагнитного привода). Кроме того, в ряде конкретных случаев не требуется многократных переключений, а достаточно одного. Например, в схемах электропитания космических аппаратов для отключения деградирующего аккумулятора (банки) и организации обходной цепи на соответствующем последовательном элементе аккумуляторной батареи.

Известны малогабаритные короткозамыкатели одноразового действия (4, 5, 6), в которых замыкание нормально-разомкнутых контактов проводится медным подвижным контактом, предварительно впаянным в один из двух выводов, находящихся внутри нагревателя. При необходимости срабатывания на обмотку нагревателя подается напряжение, по команде (4, 5) или в автоматическом режиме (6) при нагревании припой, удерживающий подвижный контакт, плавится, контакт под воздействием пружины перемещается и замыкает цепь. К недостаткам такой конструктивной схемы следует отнести ограниченную область применения - она не может быть использована как переключатель.

Наиболее близкими по технической сущности является переключатель одноразового действия (7), включающий в себя одну пару нормально-замкнутых и одну пару нормально-разомкнутых контактов. После подачи напряжения на обмотку управления переключателя и расплавления удерживающей пайки пружина перемещает траверсу с подвижными контактами и происходит переключение.

В процессе переключения должна сохраняться целостность внутренней цепи аккумуляторной батареи, поэтому вначале должна быть организована обходная цепь вокруг деградирующего аккумулятора, т.е. необходимо обеспечить сначала замыкание нормально-разомкнутых контактов, а затем размыкание нормально-замкнутых, что гарантирует отключение аккумулятора.

К недостаткам данного переключателя следует отнести повышенное переходное сопротивление нормально-замкнутых контактов. При использовании таких переключателей в составе батареи аккумуляторов все нормально-замкнутые пары контактов (по числу переключателей с аккумуляторами) включены последовательно, поэтому данная схема приводит к заметному снижению выходного напряжения батареи.

Кроме того, при размыкании “сухих” контактов, при больших токах возможно образование дуги, для гашения которой используется “магнитное дутье”, что усложняет конструкцию переключателя, увеличивает его габариты и массу.

Целью данного технического решения (чертеж) является снижение переходного сопротивления нормально-замкнутых контактов, упрощение конструкции, снижение габаритов и массы. Указанная цель достигается тем, что в корпус (1) встроена только одна пара (нормально-замкнутых) “сухих” контактов (8), а вторая пара заменена на плавкую вставку (7).

Приводом для замыкания контактов является сердечник (4) с пружиной (5), предварительно впаянные в нагреватель (3) с наружным сердечником (2). При подаче напряжения на обмотку нагревателя пайка плавится и сердечник с пружиной перемещает траверсу (6) с подвижными контактами, нормально-разомкнутые контакты замыкаются, организуется цепь в обход деградирующего аккумулятора и образуется замкнутый контур по схеме: аккумулятор-замкнувшиеся “сухие” контакты - плавкая вставка. Под воздействием тока короткого замыкания от оставшегося заряда аккумулятора плавкая вставка плавится и аккумулятор отключается. Для исключения сбоя в выходном напряжении аккумуляторной батареи и питании подключенной к ней аппаратуры, деградирующий аккумулятор не доводится до полного разряда, а отключается ранее, еще при наличии в нем энергии, достаточнй для разрушения плавкой вставки током короткого замыкания. Достаточная длина нити плавкой вставки и сравнительно низкое напряжение аккумулятора исключает вероятность возникновения дуги, поэтому специальные меры дугогашения не требуются.

Литература

1. Томас Р.К. Коммутационные устройства. М.: Радио и связь, 1984.

2. Чунихин А.А. Электрические аппараты. М.: Энергоатомиздат, 1988.

3. ГОСТ В 221-70.

4. Свидетельство на полезную модель №5287 / Короткозамыкатель одноразового действия / Мирютов А.В., Станько Э.Д., Цыганов О.А. Бюл. №10, 1997.

5. Свидетельство РФ на полезную модель №10286 / Короткозамыкатель одноразового действия / Цыганов О.А., Мирютов А.В. Бюл. №6, 1999.

6. Свидетельство РФ на полезную модель №10940 / Короткозамыкатель одноразового действия / Мирютов А.В., Цыганов О.А., Гейнц Э.Р. Бюл. №8, 1999.

7. Патент РФ на полезную модель №80708 / Переключатель одноразового действия. Мирютов А.В., Фомин К.Н., Абакумова Г.В., Сусенкова К.И., Кашин П.И. Бюл. №5 2009 г.

Устройство относится к области электротехники и предназначено для одноразового переключения электрических цепей различных электротехнических устройств, в том числе для организации цепи в обход деградирующего аккумулятора аккумуляторной батареи космической аппаратуры и последующим его отключением. Техническим результатом является снижение переходного сопротивления нормально-замкнутых контактов, упрощение конструкции, снижение габаритов и массы. Переключатель содержит корпус (1), нагреватель (3) с наружным сердечником (2), привод, включающий сердечник (4) с пружиной (5), траверсу (6), плавкую вставку (7) и нормально-разомкнутую контактную пару (8). При подаче напряжения на обмотку нагревателя (3), траверса (6) замыкает контактную пару (8), образуя контур: источник питания (аккумулятор), контактная пара (8) и плавкая вставка (7). Под воздействием тока к.з. от оставшегося заряда отключаемого аккумулятора плавкая вставка плавится, и аккумулятор отключается ранее, чем произойдет его полный разряд. 1 ил.

Переключатель одноразового действия содержит одну нормально замкнутую цепь и одну пару нормально разомкнутых "сухих" контактов, замыкание которых происходит после подачи напряжения на обмотку нагревателя привода, отличающийся тем, что в нормально замкнутой цепи в качестве контактов используется плавкая вставка, разрушающаяся после замыкания нормально разомкнутых контактов током короткого замыкания от оставшегося заряда отключаемого аккумулятора.