УКАЗАТЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ РЕЛЕ Российский патент 2016 года по МПК H01H51/04 

Изобретение относится к электротехнике, электрическим аппаратам и переключателям, в частности низковольтным электромагнитным реле, используемым в системах защиты и автоматики и предназначенным для визуальной информации о состоянии срабатывания защитных реле и сигнализации о создании нештатной и опасной ситуации.

Известные конструкции указательных (сигнальных) электромагнитных реле содержат указатель с сигнальной поверхностью, механизмы его перемещения и фиксации [1, стр.652]. Механизм перемещения указателя включает пружину или груз, а механизм фиксации содержит электромагнит. Первый недостаток известных конструкций - слабый визуальный эффект, являющийся следствием малой площади сигнальной поверхности по отношению к площади, занимаемой реле на монтажной панели. Второй недостаток - низкая надежность реле при наличии вибраций и ударных нагрузок. Последний недостаток в основном обусловлен неуравновешенностью якоря.

Известно указательное электромагнитное реле, содержащее корпус, прозрачный кожух, контактные пластины, поворотный указатель с сигнальной поверхностью и элементом ручного переключения, возвратной пружиной и фиксатором, перемещаемым электромагнитом, включающим поворотный якорь с магнитнозамыкающей пластиной и хвостовиком и две обмотки, установленные на прикрепленном к корпусу магнитопроводе с полюсными наконечниками [2] (прототип). Данное изобретение направлено на повышение «помехоустойчивости за счет уравновешивания якоря». По мнению авторов изобретения, эта задача решается путем использования двух противоположно установленных на корпусе реле якорей. Это техническое решение позволяет уравновесить силы, действующие на корпус реле с разных сторон, но при этом не решается задача уравновешивания каждого якоря в отдельности. Якорь реле не может быть статически сбалансирован, поскольку якорь и хвостовик, выполненные как одно целое, расположены под прямым углом. При ударном воздействии на реле на якорь и хвостовик действуют различные силы, зависящие от направления удара. Кроме упомянутого недостатка, данное изобретение, так же как и аналоги, не обеспечивает достаточной визуализации сигнала вследствие относительно малой площади плоской сигнальной поверхности и отсутствия возможности ее объемного восприятия. Переключение реле в исходное состояние осуществляется при вращении рукоятки реле. Это движение не является простым и удобным.

Настоящее изобретение направлено на решение следующих технических задач:

1) улучшение визуального восприятия сигнала реле;

2) повышение надежности реле путем обеспечения стабильной работы в условиях ударных и вибрационных нагрузок;

3) повышение удобства ручного переключения реле.

Новое указательное электромагнитное реле, так же как прототип, содержит корпус, прозрачный кожух, контактные пластины, поворотный указатель с сигнальной поверхностью и элементом ручного переключения, возвратной пружиной и фиксатором, перемещаемым электромагнитом. Последний включает поворотный якорь с рабочей частью и хвостовиком и две обмотки, установленные на прикрепленном к корпусу магнитопроводе с полюсными наконечниками.

Поворотный указатель выполнен в форме части полого цилиндра, ограниченного по оси торцевыми плоскими частями. Он снабжен прикрепленной к нему клавишей, находящейся на границе двух сигнальных поверхностей разного цвета. Указатель установлен с возможностью поворота на пальце, размещенном в отверстиях боковых планок немагнитной скобы. Последняя закреплена на концах магнитопровода, к которым прикреплены также полюсные наконечники, выполненные в форме уголков. Полки уголков образуют магнитную цепь, замыкаемую рабочей частью якоря. Опорная линия якоря расположена параллельно оси поворота указателя в контакте с кромкой скобы. Фиксатор указателя включает выступ на краю рабочей части якоря, паз, выполненный на внутренней поверхности указателя, и пружину, действующую на хвостовик якоря.

Возвратная пружина указателя выполнена в виде размещенной на его пальце пружины кручения, один отогнутый конец которой заведен в отверстие боковой планки скобы, а другой прямой конец находится в пазу, прорезанном на указателе перпендикулярно оси его поворота.

Рабочая часть и хвостовик якоря уравновешены относительно опорной линии якоря. Они выполнены одинаковой толщины в форме прямоугольных пластин, размеры которые связаны следующим соотношением:

где

a₁ и b₁ - ширина и длина рабочей части пластины якоря,

а₂ и b₂ - ширина и длина хвостовика якоря.

Расстояние от верхней кромки до опорной линии якоря равно длине рабочей части якоря, а угол между плоскостями якоря и хвостовика не превышает 10°.

На торцевых частях указателя имеются выступы, воздействующие на контактные пластины.

Кожух содержит прорезь для клавиши, а его наружная поверхность состоит из двух плавно сопряженных частей: цилиндрической и плоской, причем ось цилиндрической поверхности кожуха совпадает с осью поворота указателя, а клавиша имеет скос, находящийся на уровне плоской поверхности кожуха в исходном состоянии реле.

Улучшение визуального восприятия сигнала реле обеспечивается, во-первых, за счет увеличения площади сигнальной поверхности относительно общей площади фронтальной поверхности реле. Во-вторых, по сравнению с плоской поверхностью цилиндрическая поверхность указателя объемно выступает над плоскостью монтажной поверхности, например передней панели шкафа, куда устанавливается реле. Поэтому увеличивается угол обзора сигнальной поверхности реле.

Обеспечение стабильной работы в условиях ударных и вибрационных нагрузок достигается за счет статической уравновешенности якоря путем использования предлагаемой функциональной связи геометрических размеров частей якоря.

Повышение удобства ручного переключения реле обеспечивается, во-первых, за счет замены вращательного движения на более простое поступательное движение. Во-вторых, предложенная форма клавиши и кожуха исключает переключение реле при случайном задевании клавиши.

На фиг. 1 представлен продольный разрез реле, на фиг. 2 - поперечный разрез А-А с фиг. 1, на фиг. 3 - поперечный разрез Б-Б с фиг. 1, на фиг. 4 - поперечный разрез В-В с фиг. 1, на фиг. 5 - фронтальный вид якоря, на фиг. 6 - профильный вид А якоря с фиг. 5.

Указательное электромагнитное реле содержит корпус 1, который состоит из колодки 1а и двух оснований 1б и 1в, которые скреплены винтами 2 (фиг. 1 и 2). Прозрачный кожух 3 прикреплен к основаниям 1б и 1в. Контактные пластины 4 закреплены на колодке 1а. Они электрически связаны с внешним присоединением, включающим крепежные элементы 5 и 6.

Реле содержит также поворотный указатель 7, который выполнен в форме части полого цилиндра, ограниченного по оси торцевыми плоскими частями (фиг. 1). Он снабжен прикрепленной к нему клавишей 7а, находящейся на границе двух сигнальных поверхностей 7б и 7в разного цвета (фиг. 3). Указатель 7 установлен с возможностью поворота на пальце 8, который размещен в отверстиях боковых планок немагнитной скобы 9 (фиг. 1). Последняя закреплена на концах магнитопровода 10 двухкатушечного электромагнита 11. К концам магнитопровода 10 прикреплены также полюсные наконечники 12, выполненные в форме уголков (фиг. 3). Полки уголков образуют магнитную цепь, замыкаемую рабочей частью 13а якоря 13, который имеет хвостовик 13б. Опорная линия 13 в якоря 13, являющаяся осью его поворота, расположена параллельно оси поворота указателя 7 в контакте с кромкой скобы 9. Фиксатор указателя включает выступ 13г, размещенный на краю рабочей части якоря 13, паз 7г, выполненный на внутренней поверхности указателя 7, и плоскую пружину 14, действующую на хвостовик 13б якоря.

Возвратная пружина 15 указателя 7 выполнена в виде размещенной на его пальце пружины кручения, один отогнутый конец которой заведен в отверстие боковой планки скобы 9 (фиг. 1), а другой прямой конец находится в пазу 7д, прорезанном на указателе 7 перпендикулярно оси его поворота (фиг. 4).

Рабочая часть 13а и хвостовик 13б якоря 13 уравновешены относительно опорной линии 13в якоря (фиг. 5 и 6). Они выполнены одинаковой толщины в форме прямоугольных пластин, размеры которые связаны соотношением (1).

Пример геометрических параметров якоря 7, обеспечивающих его равновесие относительно опорной линии:

a₁, мм b₁, мм a₂, мм b₂, мм α° 20 6 4 13,4 10

Расстояние от верхней кромки до опорной линии якоря равно длине рабочей части якоря. В рассмотренном примере b₁=6 мм.

Кожух 3 содержит прорезь 3а для клавиши 7а, а его наружная поверхность состоит из двух плавно сопряженных частей: цилиндрической 3б и плоской 3в, причем ось цилиндрической поверхности 3б кожуха 3 совпадает с осью поворота указателя 7, а клавиша 7а имеет скос 7д, находящийся на уровне плоской части 3в кожуха 3 в исходном состоянии реле (фиг. 3).

На торцевых частях указателя 7 имеются выступы 7д, воздействующие на контактные пластины 4 (фиг. 2).

Реле работает следующим образом. В исходном состоянии указатель 7 занимает положение, показанное на фиг. 2, 3 и 4. При этом электромагнит 11 обесточен. На лицевой поверхности 3а прозрачного кожуха 3 (в поле зрения оператора) находится сигнальная часть 7б указателя 7, которая своим цветом, например зеленым, свидетельствует об исходном положении реле и нормальном состоянии системы защиты (фиг. 3). Клавиша 7а утоплена в прорези 3а кожуха и защищена от случайного нажатия. При срабатывании системы защиты на обмотки электромагнита 11 подается напряжение. Рабочая часть 13а якоря притягивается к полюсным наконечникам 12, и якорь поворачивается вокруг опорной линии 13в. Выступ 13г якоря выходит из паза 7г указателя 7. Последний поворачивается (против часовой стрелки на фиг. 3) под действием возвратной пружины 15. При этом на лицевую поверхность 3а кожуха выводится сигнальная поверхность 7в другого, например красного, цвета. Клавиша занимает положение, доступное для ручного переключения (показано на фиг. 3 штриховой линией).

При отключении напряжения, подводимого к реле, указатель продолжает оставаться в режиме «тревожной» сигнализации. После устранения причины срабатывания системы защиты реле приводится в исходное состояние путем ручного поворота (взвода) клавиши 7а (по часовой стрелке на фиг. 3). При этом выступ 13г якоря заходит в паз 7г указателя под действием пружины 14 и угловое положение указателя 7 фиксируется.

Новое техническое решение позволяет, во-первых, улучшить визуальное восприятие сигнала указательного реле; во-вторых, повысить надежность реле путем обеспечения стабильной работы в условиях ударных и вибрационных нагрузок, в-третьих, повысить удобство ручного переключения реле.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. В.И. Гуревич. Электрические реле. Устройство, принцип действия и применения. Настольная книга электротехника. Серия «Компоненты и Технологии». - М.: СОЛОН-Пресс, 2011. - 688 с.: ил.

2. Патент РФ №2074440 (RU). Электромагнитное реле. Опубликовано 27.02.1997 г. МПК: Н01Н 50/18, Н01Н 51/20.

Электромагнитное реле используется в системах защиты и автоматики и предназначено для визуальной информации о состоянии защитных реле. Реле содержит корпус, прозрачный кожух, контактные пластины, поворотный указатель (7) с сигнальной поверхностью и элементом ручного переключения, возвратной пружиной и фиксатором, перемещаемым электромагнитом. Указатель (7) выполнен в форме части полого цилиндра, ограниченного по оси торцевыми плоскими частями, и снабжен клавишей (7д), находящейся на границе сигнальных поверхностей (7б и 7в) разного цвета. Указатель (7) установлен с возможностью поворота на пальце, размещенном в отверстиях боковых планок немагнитной скобы (9), закрепленной на концах магнитопровода, к которым прикреплены полюсные наконечники (12) в форме уголков. Полки уголков образуют магнитную цепь, замыкаемую рабочей частью якоря (13), опорная линия (13в) которого расположена параллельно оси поворота указателя (7). Фиксатор указателя включает выступ (13г) на краю рабочей части якоря (13), паз (7г) на внутренней поверхности указателя и пружину (14), действующую на хвостовик якоря. Технический результат - создание реле с визуальным восприятием сигнала и ручным переключением, обеспечивающего стабильную работу в условиях ударных и вибрационных нагрузок. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Указательное электромагнитное реле, содержащее корпус, прозрачный кожух, контактные пластины, поворотный указатель с сигнальной поверхностью и элементом ручного переключения, возвратной пружиной и фиксатором, перемещаемым электромагнитом, включающим поворотный якорь с рабочей частью и хвостовиком, и две обмотки, установленные на прикрепленном к корпусу магнитопроводе с полюсными наконечниками, отличающееся тем, что поворотный указатель выполнен в форме части полого цилиндра, ограниченного по оси торцевыми плоскими частями, снабжен прикрепленной к нему клавишей, находящейся на границе двух сигнальных поверхностей разного цвета, и установлен с возможностью поворота на пальце, размещенном в отверстиях боковых планок немагнитной скобы, закрепленной на концах магнитопровода, к которым прикреплены также полюсные наконечники, выполненные в форме уголков, полки которых образуют магнитную цепь, замыкаемую рабочей частью якоря, опорная линия которого расположена параллельно оси поворота указателя в контакте с кромкой скобы, причем фиксатор указателя включает выступ на краю рабочей части якоря, паз, размещенный на внутренней поверхности указателя, и пружину, действующую на хвостовик якоря.

2. Указательное электромагнитное реле по п. 1, отличающееся тем, что возвратная пружина указателя выполнена в виде размещенной на его пальце пружины кручения, один отогнутый конец которой заведен в отверстие боковой планки скобы, а другой прямой конец находится в пазу, прорезанном на указателе перпендикулярно оси его поворота.

3. Указательное электромагнитное реле по п. 1, отличающееся тем, что рабочая часть и хвостовик якоря уравновешены относительно опорной линии якоря и выполнены одинаковой толщины в форме прямоугольных пластин, размеры которые связаны следующим соотношением:

где
a₁ и b₁ - ширина и длина рабочей части пластины якоря,
а₂ и b₂ - ширина и длина хвостовика якоря,
причем расстояние от верхней кромки до опорной линии якоря равно длине рабочей части якоря, а угол между плоскостями якоря и хвостовика не превышает 10°.

4. Указательное электромагнитное реле по п. 1, отличающееся тем, что на торцевых частях указателя имеются выступы, воздействующие на контактные пластины.

5. Указательное электромагнитное реле по п. 1, отличающееся тем, что кожух содержит прорезь для клавиши, а его наружная поверхность состоит из двух плавно сопряженных частей: цилиндрической и плоской, причем ось цилиндрической поверхности кожуха совпадает с осью поворота указателя, а клавиша имеет скос, находящийся на уровне плоской поверхности кожуха в исходном состоянии реле.