Электромагнитное реле с нормированным коэффициентом возврата Советский патент 1992 года по МПК H01H50/24 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к низковольтным электрическим аппаратам, и может найти применение при создании электромагнитных реле управления.

Известны электромагнитные реле тока и напряжения с высоким значением коэффициента возврата, содержащие магнито- провод с установленной на них катушкой управления, якорь, связанный с подвижными контактами и спиральной противодействующей пружиной. Эти реле характеризуются относительно высокой стабильностью параметров и находят применение в устройствах противоаварийной защиты и автоматики .

Однако они имеют малые тяговые усилия, низкую коммутационную способность и износостойкость, что ограничивает их применение в схемах управления электроприводами.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является электромагнитное реле с нормированным коэффициентом возврата.

Реле работает следующим образом.

При возрастании тока в катушке до определенной величины электромагнитное усилие, действующее на якорь, преодолевает усилие возвратной пружины и якорь перемещается в сторону сердечника, что приводит к переключению контактов. Кон- такто держатель неподвижного контакта является жестким, а конструкция реле выполнена так, что после касания подвижного контакта с неподвижным контактом между якорем и сердечником остается воздушный зазор. При снижении тока в катушке якорь реле отпадает, подвижный контакт возвращается в исходное состояние. Из-за наличия в притянутом положении якоря остаточного воздушного зазора между якорем и сердечником, ток отпадания якоря незначительно отличается оттока срабатывания, т.е. обеспечивается высокое значение коэффициента возврата (равного отношению тока отпускания к току срабатывания реле).

Существенным недостатком рассматриваемого реле является сложность регулирования тока (напряжения) срабатывания, сохраняя при этом высокий коэффициент возврата. Эта регулировка осуществляется изменением воздушного зазора между якорем и сердечником (в исходном состоянии реле), хода якоря и натяжения возвратной пружины. Воздушный зазор регулируется путем ввинчивания или вывинчивания кон; такта в контактодержатель. При его ввинчивании увеличивается воздушный зазор между сердечником и якорем, в связи с чем

ток срабатывания реле возрастает. Ток отпадания при этом остается прежним, а значение коэффициента возврата снижается. Для сохранения коэффициента возврата необходимо вывинчивать контакт из контакто- держателя, увеличивая величину воздушного зазора между якорем и сердечником в притянутом положении якоря. При этом уменьшается натяжение возвратной

0 пружины, что приводит к снижению устойчивости реле и внешним механическим воздействиям. Кроме того, при ввинчивании и вывинчивании подвижного и неподвижного контактов нарушается их соосность с по5 движным контактом, что приводит к уменьшению износостойкости perte. Для восстановления соосности контактов в конструкции реле предусмотрена возможность перемещения изоляционной детали вместе

0 с подвижным контактом путем предварительного ослабления затяжки винтов.

Так, м образом, для регулированимя тока срабатывания реле, при сохранении высокого значения коэффициента возврата, а

5 также требуемой устойчивости к внешним механическим воздействием (ударам, вибрации) и электрической износостойкости, необходимо воздействие поочередно, на несколько регулировочных элементов: кон0 такты, гайку, винты. Наличие такого большого количества регулировочных элементов приводит к повышенной трудоемкости процесса регулирования тока срабатывания реле и обусловливает невысокую точность

5 регулирования.

Для обеспечения возможности изменения начального состояния якоря при регулировке тока срабатывания реле путем перемещения контакта должно быть пре0 дусмотрено свободное пространство, которое обуславливает повышенные габаритные размеры реле.

Наличие между якорем и сердечником реле остаточного воздушного зазора не по5 зволяет использовать реле с управлением на переменном токе и ограничивает его функциональные возможности.

Целью изобретения является сохранение высокого значения коэффициента воз0 врата в широком диапазоне регулирования тока срабатывания, плавное регулирование этого тока, снижение трудоемкости регулирования, расширение функциональных возможностей, повышение стабильности

5 параметров срабатывания и снижения габаритных размеров.

Обеспечение высокого значения коэффициента возврата в широком диапазоне регулирования тока срабатывания, сниже- трудоемкости регулирования и расширение функциональных возможностей реле достигается тем, что в электромагнитном реле, содержащем электромагнит клапанного типа, включающий в себя ярмо с угольником и отверстием, сердечник, ось которого параллельна оси ярма подпружиненный поворотный якорь намагничивающую катушку, подвижные контакты, связанные с подпружиненным поворотным якорем, неподвижные контакты, располо- женные на электроизоляционной колодке, а также винтовой механизм для регулирования тока срабатывания, содержащий вин г с головкой, установленный в отверстие угольника ярма, сердечник выполнен из двух ча- стей, разделенных зазором, одна из которых установлена на электроизоляционной колодке, подпружиненный поворотный якорь также установлен на электроизоляционной колодке, при этом электроизоляцион- ная колодка установлена на ярме с возможностью перемещения в направлении, параллельном оси сердечника с помощью винтового механизма для регулирования тока срабатывания.

При таком выполнении реле резко снижается количество регулировочных элементов, что снижает трудоемкость регулирования При регулировании тока срабатывания воздушный зазор изменяет- ся сразу на двух участках магнитной системы, что обуславливает эффективность регулирования и малые габариты реле. Возможность выполнения реле с весьма малым воздушным зазором между сердечником и якорем позволяет выполнять на базе предлагаемой конструкции реле с нормированным коэффициентом возврата как пОсто- янного, так и переменного тока.

Плавное регулирование тока срабаты- вания как в сторону его увеличения, так и в сторону уменьшения достигается тем, что реле снабжено П-образной скобой, электроизоляционная колодка выполнена с гнездом с отверстием и пазами, головка винта снабжена цилиндрическим буртом, в отверстии угольника выполнена резьба, цилиндрический бурт винта размещен в гнезде электроизоляционной колодки, при этом паз П-образной скобы охватывает головку винта.

Такое сочленение подвижной и неподвижной частей обеспечивает плавное изменение воздушных зазоров в магнитной системе.

Повышение стабильности параметров срабатывания реле достигается тем,Что электроизоляционная колодка снабжена по крайней мере двумя участками с С-образ- ным профилем, охватывающими ярмо и плоскими пружинами, установленными с натягом между ярмом и участками с С-образным профилем Такое выполнение конструкции предотвращает появление люфтов между подвижным и неподвижным частями магнитной системы, дестабилизирующих магнитное сопротивление магнитной системы и пара-метры реле.

На фиг 1 изображено реле, главный вид; на фиг 2 - фрагмент главного вида с увеличенными зазорами в магнитной системе; на фиг 3 - разрез А-А на фиг 1; на фиг 4 - вид на участки электроизоляционной колодки с С-образным профилем; на фиг.5 и 6 - разрез Б-Б на фиг 4; на фиг,7 - элементы установки винта

Реле содержит электромагнитный клапан, который состоит из ярма 1, сердечника, выполненного из двух частей (2а и 26), намагничивающей катушки 3, подпружиненного поворотнопоГякоря 4. Подвижный контакт реле 5 установлен на якоре 4 с помощью изоляционной детали б и крепежных деталей (винтов или заклепок) 7. Неподвижные контакты 8 и 9 установлены на электроизоляционной колодке 10. Между якорем 4 и элементом электроизоляционной колодки 10 размещена возвратная пружина 11 Винт 12 механизма для регулирования установки реле ввинчен в скобу 13, жестко закрепленную на ярме 1. Скоба 14, являющаяся осью якоря 4, и часть сердечника 26 установлены с натягом в соответствующих отверстиях, выполненных на электроизоляционной колодке 10. Для установки колодки 10 на ярмо 1 на ней предусмотрены два удаленных друг от друга участка 10а и 106 с Сообразными профилями (фиг.4-6). На этих участках предусмотрены плоские пружины 10в, На фиг.5 данный участок колодки показан для случая установки на ярмо 1, а на фиг.б - в исходном положении.

Винт 12 механизма для регулирования тока срабатывания содержит участок 12а в виде бурта, расположенного у основания его головки (подробно показан на фиг.7). Этот бурт одной плоскостью упирается на выступы iOr, предусмотренные в гнезде колодки 10, а второй поверхностью - на поверхность П-образной скобы 5, установленной в пазах Юд этой колодки.

Реле работает следующим образом.

При подаче на катушку напряжения (тока) в магнитной системе, состоящей из сердечника 2, якоря 4, ярма 1. наводится магнитный поток. В случае достаточной величины напряжения (тока), якорь 4, преодолевая усилие возвратной пружины 11, притягивается к части сердечника 26, переключая подвижный контакт 5. Снижение тока в катушке до определенной величины приводит к возврату якоря 4 и контакта 5 в исходное состояние. Реле имеет минимальную установку тока срабатывания в положении, когда воздушный зазор между частями сердечника 2а и 26 минимален (фиг.1), и максимальную уставку, когда этот зазор максимален (фиг,2). Наличие на минимальной уставке реле воздушного зазора между якорем и торцом ярма 1, а также между частями 2а и 26 сердечника обеспечивает высокие значения тока опускания и коэффициента возврата.

При повороте винта 12 против часовой стрелки усилие через бурт 12а и пластину 15 передается на колодку 10, Эта колодка с установленными на ней деталями перемещается по ярму 1, увеличивая воздушные зазоры между частями сердечника 2а и 26, а также между якорем 5 и рабочим торцом ярма 1. Магнитное сопротивление системы возрастает, что приводит к одновременному увеличению как тока срабатывания, так и тока отпускания реле, В связи с этим высокое значение коэффициента возврата сохраняется в широком диапазоне токов срабатывания реле. В случае вращения винта 12 по часовой стрелке, усилие через диск 12а и выступы Юг паза в колодке 10 передается на эту колодку и приводит к ее перемещению, уменьшая воздушный зазор между частями сердечника 2а и 26. Так срабатывание реле уменьшается.

В предложенном реле в процессе регулирования тока срабатывания не изменяется ни натяжение возвратной пружины, ни соосность контактов. Поэтому какой-либо другой регулировки, кроме вращения винта 12, не требуется. Отсутствие дополнительных регулировочных элементов упрощает процесс регулирования реле при повышении точности регулирования. В данной конструкции при движении колодки 10 в магнитной системе воздушный зазор изменяется одновременно с двух местах: между частями сердечников 2а и 26, а также между торцом ярма 1 и якорем 4, чем достигается изменение тока срабатывания реле в широких пределах при сравнительно небольших перемещениях колодки 10, т.е. для перемещения колодки 10 требуется незначительное дополнительное пространство, что приводит к снижению габаритных размеров реле.

Кроме того, в предложенном реле воздушный зазор между сердечником 26 и якорем 4 в притянутом положении якоря 4 может быть весьма малой величины (вызывается только технологическими погрешностями). В связи с этим, с использованием данной конструкции может быть выполнено

реле переменного тока с нормированным коэффициентом возврата Для этого достаточно на сердечнике 26 предусмотреть ко- роткозамкнутый виток, В известной

конструкции реле такой короткозамкнутый виток будет неэффективен из-за наличия большого воздушного зазора между сердечником и якорем, Таким образом, предложенная конструкция позволяет выполнять

реле с высоким значением коэффициента возврата как постоянного, так и переменного тока, т.е. имеет расширенные функциональные возможности.

Упомянутое выше соединение колодки

10 с винтом 12 и угольником 13, жестко закрепленным на ярме 1, обеспечивает плавное изменение воздушного зазора в магнитной системе при вращении винта 12, а тем самым - плавное регулирование тока

срабатывания реле в широких пределах как в сторону его увеличения, так и в сторону уменьшения. Сочленение колодки 10 с ярмом 1 пэсредством плоских пружин 10в, установленных в выполненных на удаленных

друг от друга участках 10а и 106 с С-образ- ными профилями, устраняют люфты колодки 10 относительно ярма 1, а тем самым самопроизвольные изменения воздушных зазоров магнитной системы, что обеспечивает стабильность параметров срабатывания реле.

Предлагаемое техническое решение используется ВНИИРом при разработке реле с нормированным коэффициентом возврата, типов РЭ13 и РЭ15, предназначенных для замены реле типов РЭВ310 и РЭ571Т. При этом достигнута унификация исполнений реле РЭ13 с упраелением на постоянном и переменном токе. Коэффициент

возврата в рабочем диапазоне уставок срабатывания указанных реле не менее 0,65 для исполнений переменного тока и не менее 0,7 для исполнений постоянного тока сохраняется в широком диапазоне (более

трехкратном) регулирования параметров срабатывания, а сама регулировка параметров срабатывания предельно упрощена. Формула изобретения 1. Электромагнитное реле с нормированным коэффициентом возврата, содержащее электромагнит клапанного типа, включающий в себя ярмо с угольником и отверстием, сердечник, ось которого параллельна оси ярма, подпружиненный поворотный якорь, намагничивающую катушку, подвижные контакты, связанные с указанным подпружиненным поворотным якорем, неподвижные контакты, расположенные на электроизоляционной колодке, а также винтовой механизм, предназначенный для регулирования тока срабатывания, содержащий винт с головкой, установленный в отверстии угольника ярма, отличающее- с я тем, что, с целью сохранения высокого значения коэффициента возврата в широком диапазоне регулирования тока срабатывания, снижения трудоемкости регулирования, расширения функциональных возможностей, повышения стабильности параметров срабатывания и снижения габаритных размеров, сердечник выполнен из двух частей, разделенных зазором, одна из которых установлена на указанной электроизоляционной колодке, указанный подпружиненный поворотный якорь также установлен на электроизоляционной колодке, при этом электроизоляционная колодка установлена на ярме с возможностью перемещения в направлении,параллельном оси указанных частей сердечнике, с помощью упомянутого винтового механизма для регулирования тока срабатывания

2Реле поп 1,отличающееся тем, что с целью обеспечения плавного регулирования тока срабатывания, оно снабжено П-образной скобой, указанная электроизоляционнэя колодка выполнена с гнездом с отверстием и пазами, головка указанного винта снабжена цилиндрическим буртом, в отверстии угольника выполнена резьба, цилиндрический бурт винта размещен в гнезде указанной электроизоляционной колодки, при этом паз П-образной скобы охватывает головку винта.

3реле по пп.1 и 2, отличающее - с я тем что, с целью повышения стабильности параметров срабатывания, указанная электроизоляционная колодка снабжена по крайней мере двумя участками с С-образ- ным профипем, охватывающими ярмо, и

плоскими пружинами, установленными с натягом между ярмом и указанными участками с С-образным профилем.

Использование: при создании электромагнитных реле управления. Сущность изобретения: содержит электромагнит клапанного типа, сердечник которого выполнен из двух частей 2а, 26, подвижные контакты 5 кинематически связаны с якорем т 6. 1 п 4 электромагнита, якорь и одна из частей 26 сердечника установлены на изоляционной колодке 12, которая установлена на ярме 1 и имеет возможность плавного пер емеще- ния с помощью механизма для регулирования установок срабатывания в направлении, параллельном оси сердечника Головка винта механизма регулирования уставок срабатывания снабжена буртом у основания и установлена в гнезде колодки с помощью П-образной скобы, охватывающей головку винта внутренними гранями, а винт ввернут в резьбовое отверстие скобы, жестко связанной с ярмом. Изоляционная колодка содержит не менее двух удаленных друг от друга участков с С-образным профилем, охватывающим ярмо электромагнита, а также плоские пружины, соприкасающиеся с ярмом 2 з.п.ф-лы, 7 ил. (Л С vj СЛ Os Ю СЬ Ч) TIL,

12

ФигЗ

Фие.1

Фиг.5

tf

6-6

106 уо$

Фие.б