РЕЗЕРВИРОВАННОЕ РЕЛЕЙНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2019 года по МПК H02H3/00 H01H47/00 

Изобретение относится к устройствам автоматики и может найти применение в аппаратуре, имеющей повышенные требования к надежности, например в устройствах управления ракетно-космической техники.

Известен трехканальный релейный коммутатор (патент РФ №543555, Н03К 17/00), содержащий три входа, первый из которых через параллельно соединенные обмотки первого и второго реле подключен к источнику питания, второй вход через обмотку третьего реле подключен к источнику питания, третий вход также через обмотку четвертого реле подключен к источнику питания, три выхода, которые через контакты электромагнитных реле подключены к источнику питания, первый выход через нормально открытые первые контакты первого и третьего реле подключены к источнику питания, первый выход через нормально открытый первый контакт четвертого реле подключен ко второму выходу, а также через второй контакт третьего реле подключен к третьему выходу, третий выход через нормально открытый второй контакт первого реле и второй контакт четвертого реле подключен к источнику питания, второй выход через нормально открытый первый контакт второго реле подключен к третьему выходу, при этом средняя точка последовательно соединенных нормально открытых первых контактов первого и третьего реле подключена к нормально закрытому второму контакту первого реле.

Недостатком указанного устройства является связь шины управления с шиной питания нагрузки. Кроме того, устройство предназначено для работы только на общую нагрузку и не позволяет коммутировать либо основную, либо резервную нагрузку.

Известен мажоритарный элемент (авторское свидетельство СССР №1338058, Н03K 19/23), содержащий первое, второе, третье электромагнитное реле и соответственно первый, второй, третий замыкающие контакты и переключающую контактную группу второго реле, дополнительную шину, которая подключена к первому выходу третьего замыкающего контакта и к замыкающему контакту переключающей контактной группы, размыкающий контакт которой подключен ко вторым выводам второго и третьего замыкающих контактов, а второй вывод первого замыкающего контакта подключен к переключающему контакту переключающей контактной группы; первые выводы обмоток реле подключены к общей шине, а вторые выводы подключены соответственно к входам устройства, первые выводы первого и второго замыкающих контактов подключены к выходу устройства. Техническое решение также справедливо в случае использования дистанционных переключателей с двумя контактными группами вместо реле.

В данном устройстве контактная группа включена таким образом, что не позволяет коммутировать нагрузку разделенную на основную и резервную. В случае разделения выходной шины на две шины для подключения основной и резервной нагрузки устройство не будет парировать отказ одного любого элемента, т.е. не будет выполнять свое функциональное назначение.

Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является резервированное релейное устройств (авторское свидетельство СССР №1365170, Н01H 47/00), содержащее основное и резервное управляемые электромагнитные реле, блок управления и шины питания, в качестве элементов управления используются три электромагнитные реле, контакты которых собраны по схеме мажорирования, причем первые выводы обмоток основного и резервного управляемых реле соединены с первой шиной питания через замыкающие контакты первых переключающих контактных групп первого и второго электромагнитных реле управления соответственно, вторая шина питания соединена со вторым выводом обмотки основного управляемого реле через замыкающий контакт первой переключающей контактной группы третьего электромагнитного реле управления, а со вторым выводом обмотки резервного управляемого реле - через последовательно соединенные замыкающие контакты вторых переключающих контактных групп первого и второго электромагнитных реле управления, размыкающий контакт первой переключающей контактной группы первого электромагнитного реле управления соединен с первым выводом обмотки резервного управляемого реле, а размыкающий контакт первой переключающей контактной группы второго электромагнитного реле - с первым выводом обмотки основного управляемого реле, размыкающий контакт первой переключающей контактной группы третьего электромагнитного реле управления - со вторым выводом обмотки резервного управляемого реле, размыкающий контакт второй переключающей контактной группы второго электромагнитного реле управления - со вторым выводом обмотки основного управляемого реле, кроме того, параллельно замыкающему контакту второй переключающей контактной группы первого электромагнитного реле управления включен замыкающий контакт второй переключающей контактной группы третьего электромагнитного реле управления, первые выводы трех электромагнитных реле управления соединены с первой шиной питания, а вторые выводы соединены соответственно с блоком управления.

Описанное устройство принято за прототип изобретения.

Недостатками указанного устройства являются: связь шины управления с шиной питания нагрузки, отсутствие возможности включать отдельно основное или резервное реле (например, для проверки).

Задача изобретения направлена на устранение вышеуказанных недостатков, в том числе на увеличение контролеспособности устройства без введения дополнительных технологических выводов.

Данная задача решается за счет того, что в резервированное релейное устройство, содержащее блок управления, первую и вторую шины питания, первое, второе и третье электромагнитные реле управления, первые выводы обмоток которых соединены с соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока управления, а вторые выводы соединены с шиной питания блока управления, основной и резервный дистанционные переключатели (двухобмоточные электромагнитные реле), нормально разомкнутый контакт первой переключающей контактной группы первого и второго реле управления соединены с первой шиной питания, введены вторые основной и резервный дистанционные переключатели, первое, второе и третье дополнительные реле управления, переключающий контакт первой переключающей контактной группы первого и третьего реле управления объединены с нормально разомкнутым контактом второй переключающей контактной группы второго реле управления, нормально разомкнутый контакт первой и второй переключающей контактной группы третьего реле управления объединены с переключающим контактом второй переключающей контактной группы первого реле управления; переключающий контакт второй переключающей контактной группы второго реле управления соединен с первыми выводами включающих обмоток основных дистанционных переключателей, а переключающий контакт второй переключающей контактной группы третьего реле управления соединен с первыми выводами включающих обмоток резервных дистанционных переключателей; первые выводы обмоток дополнительных реле управления соединены соответственно с первым, вторым и третьим дополнительными выходами блока управления, а вторые выводы соединены с шиной питания блока управления, контакты дополнительных реле управления включены по аналогичной схеме с основными, причем переключающий контакт второй переключающей контактной группы второго дополнительного реле управления соединен с первыми выводами отключающих обмоток первых основных и резервных дистанционных переключателей, а переключающий контакт третьего дополнительного реле управления соединен с первыми выводами обмоток вторых основных и резервных дистанционных переключателей, вторые выводы обмоток основных и резервных дистанционных переключателей соединены со второй шиной питания; контакты основных и резервных дистанционных переключателей соединены по схеме параллельно-последовательного резервирования. В блок управления введены первый, второй и третий входы отключения соответственно первых, вторых и третьих основных и дополнительных реле управления.

Технический результат заключается в обеспечении гальванической развязки между шиной управления и шиной питания нагрузки, возможности включать отдельно основные или резервные дистанционные переключатели, в увеличении контролеспособности устройства без введения дополнительных технологических выводов.

Резервированное релейное устройство (фиг. 1) содержит блок управления 1, первый 2, второй 3 и третий 4 входы отключения реле управления, первое 5, второе 6 и третье 7 электромагнитные реле управления, шину питания 8 блока управления 1, первую 9 и вторую 10 шины питания, основной 11 и резервный 13 дистанционные переключатели, вторые основной 12 и резервный 14 дистанционные переключатели, вход 15 контактной группы устройства, выход 16 контактной группы устройства, первое 17, второе 18 и третье 19 дополнительные электромагнитные реле управления.

Первое 5, второе 6 и третье 7 электромагнитные реле управления имеют соответственно 5.1, 6.1, 7.1 первые контактные группы и 5.2, 6.2, 7.2 вторые контактные группы, первое 17, второе 18 и третье 19 дополнительные электромагнитные реле управления имеют соответственно 17.1, 18.1, 19.1 первые контактные группы и 17.2, 18.2, 19.2 вторые контактные группы.

Блок управления 1 состоит из трех каналов, отключение которых осуществляется подачей потенциала соответственно на первый 2 или второй 3 или третий 4 входы управления относительно шины питания 8 блока управления. Управление отключением каналов может осуществляться и другим способом, например, кратковременной подачей сигнала соответственно на первый 2 или второй 3 или третий 4 входы управления относительно шины питания 8 блока управления. В этом случае в блок управления 1 необходимо ввести соответственно первый, второй и третий дистанционные переключатели для отключения каналов, а также вход управления для установки этих дистанционных переключателей в исходное состояние.

На функциональной схеме резервированного релейного устройства диоды, шунтирующие обмотки дистанционных переключателей, условно не показаны.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии нормально разомкнутые контакты дистанционных переключателей разомкнуты, проверить это возможно путем измерения сопротивления между входом 15 и выходом 16 контактной группы устройства.

Для замыкания контактов 11.1, 12.1 и 13.1, 14.1 контактной группы резервированного релейного устройства блок управления 1 через первый, второй и третий выходы включает соответственно первое 5, второе 6 и третье 7 электромагнитные реле управления, замыкание контактов которых 5.1, 6.1, 7.1 и 5.2, 6.2, 7.2 подает напряжение (кратковременный сигнал) от шины 9 на включающие обмотки дистанционных переключателей 11, 12, 13, 14, контакты которых 11.1, 12.1, 13.1, 14.1 замыкаются и соединяют вход 15 с выходом 16 контактной группы устройства.

Установка в исходное состояние дистанционных переключателей осуществляется следующим образом: блок управления 1 через первый, второй и третий дополнительные выходы выдает соответственно сигнал на включение первого 17, второго 18 и третьего 19 дополнительных электромагнитных реле управления, замыкание контактов которых подаст напряжение (кратковременный сигнал) от шины 9 на отключающие обмотки дистанционных переключателей 11, 12, 13, 14, срабатывание последних размыкает контакты 11.1, 12.1, 13.1, 14.1, то есть разъединяет вход 15 с выходом 16 контактной группы устройства.

Резервированное релейное устройство позволяет изменять степень резервирования, т.е. замыкание входа 15 с выходом 16 контактной группы устройства можно осуществить отдельно только от основных дистанционных переключателей 11 и 12 или только от резервных дистанционных переключателей 13 и 14. При таком управлении число срабатываний контактной группы устройства увеличивается в два раза.

Для включения только основных дистанционных переключателей 11 и 12 резервированного релейного устройства необходимо подать потенциал на третий вход 4 блока управления 1, при этом третье реле управления 7 и третье дополнительное реле управления 19 будет заблокировано. Контактные группы 7.1 и 7.2 третьего реле управления 7 не будут замыкаться и поэтому дистанционные переключатели 13 и 14 не включатся. Включение (замыкание входа 15 с выходом 16 контактной группы устройства) будет осуществляться дистанционными переключателями 11 и 12, которые включатся через контакты 5.1 и 6.2. Отключение устройства в данном случае будет осуществляться дистанционными переключателями 11 и 13 через контакты 17.1 и 18.2.

Для включения только резервных дистанционных переключателей 13 и 14 резервированного релейного устройства необходимо подать потенциал на второй вход 3 блока управления 1, при этом второе реле управления 6 и второе дополнительное реле управления 18 будет заблокировано. Контактные группы 6.1 и 6.2 второго реле управления 6 не будут замыкаться и поэтому дистанционные переключатели 11 и 12 не включатся. Включение (замыкание входа 15 с выходом 16 контактной группы устройства) будет осуществляться дистанционными переключателями 13 и 14, которые включатся через контакты 5.1, 7.1 и 7.2. Отключение устройства в данном случае будет осуществляться дистанционными переключателями 12 и 14 через контакты 17.1, 19.1 и 19.2.

Резервированное релейное устройство позволяет парировать один отказ любого элемента (несрабатывание реле, обрыв выводов обмоток или контактов, залипание контактов). Более подробно функционирование устройства при наличии отказов показано в таблице 1. Кроме того, с помощью входов отключения реле управления, устройство позволяет контролировать резерв на любом этапе жизненного цикла устройства.

При использовании данного резервированного релейного коммутатора в качестве размыкающего устройства (то есть для размыкания входа 15 с выходом 16 контактной группы) контакты дистанционных переключателей в контактной группе необходимо включить согласно схеме изображенной на фиг. 2.

Схема соединения контактов дистанционных переключателей в контактной группе может быть выполнена и по другой схеме, например, для автономной коммутации основного или резервного комплекта нагрузки по схеме изображенной на фиг. 3.

Данное устройство используется в аппаратуре управления космических аппаратов. Реле управления выполнено на малогабаритных реле РЭК81, а дистанционные переключатели выполнены на РПС45-1.

Из известных авторам источников информации и патентных материалов совокупность признаков, сходных с совокупностью признаков заявляемого объекта неизвестна.

где:

Х_iв - сигнал блока управления на включение/отключение контактной группы устройства;

0 - сигнал на отключение (размыкание) контактной группы, 1 - сигнал на включение (замыкание) контактной группы.

Z_11.1, Z_12.1, Z_13.1, Z_14.1 - состояние контактов соответственно первого, второго, третьего, четвертого дистанционного переключателя; 0 - контакт разомкнут, 1 - контакт замкнут, - неисправность (обрыв), - неисправность (не размыкается контакт).

x₁, x₂, x₃ - входные сигналы отключения соответственно первого, второго, третьего канала блока управления; 0 - отсутствие сигнала, 1 - наличие сигнала.

x₅, x₆, x₇ - состояние обмоток соответственно первого, второго, третьего реле управления; 0 - реле отключено (в исходном состоянии), 1 - реле включено.

x₁₇, x₁₈, x₁₉ - состояние обмоток соответственно первого, второго, третьего дополнительных реле управления; 0 - реле отключено (в исходном состоянии), 1 - реле включено.

Уi - состояние контактной группы устройства; 0 - разомкнута, 1 - замкнута, -неисправность (обрыв), - неисправность (не размыкается контактная группа).

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат, заключающийся в обеспечении гальванической развязки между шиной управления и шиной питания нагрузки, возможности включать отдельно основные или резервные дистанционные переключатели, увеличение контролеспособности устройства без введения дополнительных технологических выводов, достигается путем введения в резервированное релейное устройство вторых основных и резервных дистанционных переключателей, первого, второго и третьего дополнительных реле управления, первого, второго и третьего входов отключения соответственно первых, вторых и третьих основных и дополнительных реле управления; причем переключающий контакт первой переключающей контактной группы первого и третьего реле управления объединен с нормально разомкнутым контактом второй переключающей контактной группы второго реле управления, нормально разомкнутый контакт первой и второй переключающей контактной группы третьего реле управления объединен с переключающим контактом второй переключающей контактной группы первого реле управления, переключающий контакт второй переключающей контактной группы второго реле управления соединен с первыми выводами включающих обмоток основных дистанционных переключателей, а переключающий контакт второй переключающей контактной группы третьего реле управления соединен с первыми выводами включающих обмоток резервных дистанционных переключателей; первые выводы обмоток дополнительных реле управления соединены соответственно с первым, вторым и третьим дополнительными выходами блока управления, а вторые выводы соединены с шиной питания блока управления, контакты дополнительных реле управления включены по аналогичной схеме с основными, причем переключающий контакт второй переключающей контактной группы второго дополнительного реле управления соединен с первыми выводами отключающих обмоток первых основных и резервных дистанционных переключателей, а переключающий контакт третьего дополнительного реле управления соединен с первыми выводами обмоток вторых основных и резервных дистанционных переключателей, вторые выводы обмоток основных и резервных дистанционных переключателей соединены со второй шиной питания; контакты основных и резервных дистанционных переключателей соединены по схеме параллельно-последовательного резервирования. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

1. Резервированное релейное устройство, содержащее блок управления, первую и вторую шины питания, первое, второе и третье электромагнитные реле управления, первые выводы обмоток которых соединены с соответственно с первым, вторым и третьим выходами блока управления, а вторые выводы соединены с шиной питания блока управления, основной и резервный дистанционные переключатели (двухобмоточные электромагнитные реле), нормально разомкнутый контакт первой переключающей контактной группы первого и второго реле управления соединены с первой шиной питания, отличающееся тем, что введены вторые основной и резервный дистанционные переключатели, первое, второе и третье дополнительные реле управления, переключающий контакт первой переключающей контактной группы первого и третьего реле управления объединены с нормально разомкнутым контактом второй переключающей контактной группы второго реле управления, нормально разомкнутый контакт первой и второй переключающей контактной группы третьего реле управления объединены с переключающим контактом второй переключающей контактной группы первого реле управления, переключающий контакт второй переключающей контактной группы второго реле управления соединен с первыми выводами включающих обмоток основных дистанционных переключателей, а переключающий контакт второй переключающей контактной группы третьего реле управления соединен с первыми выводами включающих обмоток резервных дистанционных переключателей; первые выводы обмоток дополнительных реле управления соединены соответственно с первым, вторым и третьим дополнительными выходами блока управления, а вторые выводы соединены с шиной питания блока управления, контакты дополнительных реле управления включены по аналогичной схеме с основными, причем переключающий контакт второй переключающей контактной группы второго дополнительного реле управления соединен с первыми выводами отключающих обмоток первых основных и резервных дистанционных переключателей, а переключающий контакт третьего дополнительного реле управления соединен с первыми выводами обмоток вторых основных и резервных дистанционных переключателей, вторые выводы обмоток основных и резервных дистанционных переключателей соединены со второй шиной питания; контакты основных и резервных дистанционных переключателей соединены по схеме параллельно-последовательного резервирования.

2. Резервированное релейное устройство по п. 1 отличающееся тем, что в блок управления введены первый, второй и третий входы отключения соответственно первых, вторых и третьих основных и дополнительных реле управления.