Устройство для контроля раствора и провала контактов электромагнитного коммутационного аппарата Советский патент 1990 года по МПК H01H49/00 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для контроля раствора и провала контактов магнитных пускателей, контакторов и других электромагнитных коммутационных аппаратов (ЭМКА).

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - электрическая схема устройства; на фиг. 3 - электромагнит постоянного тока с упорным фланцем переменного сечения; на фиг. 4 - противодействующая характеристика исследуемого ЭМКА; на фиг. 5 - стоп электромагнит с упорным фланцем переменного сечения, на фиг. 6 - зависимость усилия, развиваемого электромагнитом, от зазора Q F(S); на фиг. 7 - зависимость усилия, развиваемого электромагнитом, от тока в обмотке Q F(i).

Устройство (фиг. 1) включает блок 1 питания, имеющий выводы постоянного напряжения, переменною напряжения и общий вывод, регулируемый источник 2 постоянного тока, датчик 3 тока, усилитель 4 постоянного тока, выпрямитель 5, регистрирующий блок 6, исполнительный элемент 7.

Блок питания (фиг. 2) состоит из транс- Форматора 8 напряжения, один конец вторичной обмотки которого соединен с общей

&

шиной устройства, а к другому подключен выпрямитель (диод 9 и емкость 10), выход которого является выводом 11 постоянного напряжения блока 1 питания. Вывод 12 переменного напряжения блока 1 питания через резистор, соединенный с отводом от вторичной обмотки трансформатора 8 напряжения, соединены с обмоткой исполнительного элемента 7. Регулируемый источник постоянного тока состоит из транзистора 13, коллектор которого подключен к выводу 11 блока 1 питания, а эмиттер через последовательно соединенные датчик 3 тока, представляющий собой резистор сопротивлением 1-2 Ом,обмотку исполнительного элемента 7 соединен с общей шиной устройства. Цепь управления транзистором состоит из интегратора на усилителе 14, конденсаторе 15 и резисторе 16 и механически связанных между собой контактов 17 и 18, причем контакт 18 подсоединен к выводу 19 для подключения внешнего источника постоянного напряжения.

Усилитель 4 постоянного тока представляет собой суммирующий усилитель 20, инвертирующий вход которого через резистор 21 обратной связи соединен с выходом сумматора. На входы сумматора подключены резисторы 22-24, резистор 22 одним концом подключен к инвертирующему входу усилителя 20, а другим соединен с делителем напряжения на резисторах 25 и 26, включенным между эмиттером транзистора 13 и общей шиной. К прямому входу усилителя 20 подключены резисторы 23 и 24, причем другой конец резистора 24 соединен с общей шиной, а резистора 23 - с делителем напряжения на резисторах 27 и 28, включенным параллельно обмотке исполнительного элемента.

Выпрямитель 5 состоит из фильтра на конденсаторе 29 и резисторе 30 и выпрямителя на диоде 31 и конденсаторе 32. Вход фильтра соединен с делителем на резисторах 27 и 28. Исполнительный элемент (фиг. 3) представляет собой электромагнит 33 постоянного тока со стопом, упорный фланец 34 которого выполнен с переменным сечением. Якорь 35 электромагнита 33 посредством штока 36 может кинематически воздействовать на подвижную систему 37 (якорь) исследуемого ЭМКА 38 (например, магнитного пускателя). Зазор S между якорем 37 и сердечником 39 равен сумме раствора контактов Sp и провала контактов

Snp. .

Измерения величины 40 растворов и провалов контактов осуществляются косвенно по характеристике 41 противодействующих сил (фиг. 4), приведенных к якорю

37 ЭМКА 38. Противодействующая контактная характеристика 41 составлена из сил возвратной и контактной пружин, имеет характерные точки 42-45, по которым можно

определить величины провалов S Пр и растворов Sp контактов ЭМКА 38.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда питание

не поступает на устройство (фиг. 1), а шток 36 электромагнита 33 упирается в подвижную систему 37 ЭМКА 38, величина зазора электромагнита 33 устанавливается равной Si (фиг. 5), что соответствует началу горизонтального участка тяговой характеристики электромагнита 33. Втяжной электромагнит 33 на рабочем участке S 1 - S о S имеет горизонтальную тяговую характеристику, не зависящую от величины

зазора (фиг. 6), а электромагнитная сила на этом рабочем участке линейно зависит от тока в обмотке исполнительного элемента 7 (фиг. 7). Индуктивность L на этом же участке Si - So S линейно зависит от величины

зазора, так как при неизменной электромагнитной силе производная остается постоянной (-TO- const )

vdS

при перемещении якоря

35.

При подаче переменного напряжения U (фиг. 2) на первичную обмотку трансформатора 8 напряжения, постоянного напряжения на вывод 19 и замыкании контакта 18

5 управления контакт 17 размыкается, на базу транзистора 13 поступает линейно нарастающее напряжение. Поскольку регулируемый источник постоянного тока собран по схеме эмиттерного повторителя, то по мере

0 нарастания напряжения на базе транзистора 13 ток в обмотке элемента 7 нарастает по линейному закону.

Одновременно на обмотку элемента 7 через резистор подается переменный ток

5 малой амплитуды (по сравнению с постоянным током), усилие, которое создает переменный ток, небольшое и им можно принебречь.

Усилие Оэ , создаваемое штоком 36, на0 растает по такому же закону, как и ток в обмотке 7, якорь 35 (фиг. 3) остается неподвижным, пока сила на штоке 36 не станет равной Q Пр 1 (фиг.-4). В этот момент якорь 35 начинает двигаться, перемещая подвиж5 ную систему 37. Точка 43 на кривой 41 соответствует начальному положению подвижной системы 37. По мере увеличения тока в обмотке элемента 7 якорь 35 перемещает подвижную систему 37 до точки 42 (которая соответствует моменту касания по-.

движного контакта ЭМКА 38 неподвижного, а сила Q пр 2 соответствует критической). Расстояние Sp по горизонтали между точками 43 и 42 равно раствору контактов. В точке 42 якорь 35 останавливается, т.к. Qnp 2 Q э и остается неподвижным до тех пор, тока электромагнитная сила, увеличиваясь, не преодолеет начальное усилие контактных пружин ЭМКА 38, сила Оэ нарастает до значения Qnp з , затем якорь 35, преодолевая усилия сжимаемых пружин, выбирает провал контактов, в момент, когда сила Оэ достигает значения Qnp 4 . шток 36 прижимает подвижную систему 37 к сердечнику 39. Провал контактов Snp равен расстоянию между точками 44 и 45 вдоль оси S.

Обеспечение горизонтального (фиг. 6) и прямолинейного (фиг. 7) участков характеристики обеспечивается за счет формы образующей фланца электромагнита 33. По мере продвижения якоря 35 (фиг. 5) вглубь упорного фланца 34 увеличивается боковой нерабочий поток Ф|за счет увеличения сечения фланца, а рабочий поток Ib на участке So S Si остается неизменным .

Выделение сигнала, пропорционального силе Qnp , осуществляется с помощью двух делителей напряжения (резисторы 26, 25 и 27, 28), у которых одинаковые коэффициенты деления С помощью первого из них выделяется сигнал, кратный полному напряжению на обмотке элемента 7 плюс падение напряжения на резисторе 3. а с помощью второго делителя напряжения - сигнал, кратный напряжению на обмотке элемента 7. Результирующее выходное напряжение сумматора 20, равное разности входных сигналов, соответствует сигналу, пропорциональному силе относительно общего вывода.

При выделении сигнала,- пропорционального перемещению якоря 35, используется также делитель из резисторов 27 и 28 и фильтр из конденсатора 29 и резистора 30, которые позволяют выделить из сигнала, кратного полному напряжению на обмотке элемента 7, его переменную составляющую, пропорциональную зазору S, а с помощью диода 31 и конденсатора 32 обеспечивают выпрямление этого напряжения. Так как зависимости между током и тяговой силой Оэ электромагнита 33 и между индуктивностью

обмотки 7 и зазором S линейны, то шкала регистрирующего прибора 6 (например, электронного осциллографа) линейная.

Величины Qnp и S могут быть отдельно 5 поданы на электронный осциллограф. В этом случае на экране получается непосредственно противодействующая характеристика, по характерным точкам 42-45 которой можно определить раствор и про0 вал контактов.

Формула изобретения Устройство для контроля раствора и провала контактов электромагнитного коммутационного аппарата(ЭМКА},содержащее

5 исполнительный элемент, установленный с возможностью кинематического воздействия на подвижную систему исследуемого ЭМКА,блок питания, усилитель постоянного тока, блок регистрации, отличающее0 с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, в него введены регулируемый источник постоянного тока, датчик тока и выпрямитель, при этом использован блок питания с выводами посто5 янного переменного напряжения и общим выводом, а исполнительный элемент выполнен в виде электромагнита постоянного то- ка с подмагничиванием, причем фланец стопа электромагнита выполнен в форме

0 усеченного конуса, вершиной направленного внутрь обмотки электромагнита и имеющего центральное отверстие для прохода штока и сопряженный с указанным центральным отверстием паз, предназначенный

5 для введения якоря электромагнита при срабатывании, при этом вывод постоянного напряжения блока питания соединен с входом регулируемого источника постоянного тока, выход которого соединен с первым

0 входом усилителя постоянного тока и с входом датчика тока, выход которого соединен с выводом переменного напряжения блока питания, вторым входом усилителя постоянного тока, входом выпрямителя, выход кото5 рого соединен с первым вхфдом блока регистрации, второй вход которого соединен с выходом усилителя постоянного тока, а третий вход блока регистрации соединен с общим выводом блока питания, при этом

0 обмотка указанного электромагнита постоянного тока подключена между выводом переменного напряжения и общим выводом блока питания.

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля раствора и провала контактов магнитных пускателей, контакторов и других электромагнитных коммутационных аппаратов (ЭМКА). Цель изобретения - повышение надежности работы устройства. Величины провала и раствора контактов определяются косвенно по характерным точкам полной механической характеристики исследуемого ЭМКА. В устройстве для контроля растворов и провалов контактов электрических аппаратов, содержащем исполнительный элемент, имеющий возможность кинематической связи с подвижной системой исследуемого ЭМКА, блок питания, усилитель постоянного тока, регистрирующий прибор, исполнительный элемент содержит электромагнит постоянного тока со стопом, регулируемый источник постоянного тока, датчик тока и выпрямитель. За счет подмагничивания обмотки электромагнита переменным током удается совместить в нем функции датчика давления и перемещения, а за счет фланца переменного сечения линеаризовать тяговые характеристики, благодаря чему появляется возможность наблюдать реальную тяговую характеристику исследуемого ЭМКА в реальном масштабе времени. 7 ил.

Г | П139 J7 38

Л

JJ

Фиг.з

a.

г

30S,

Фиг.6

JJ

/

Фиг 5

О i

о

ч

ФигЛ