Способ измерения контактного нажатия размыкающего контакта электромагнитного нейтрального реле Советский патент 1992 года по МПК H01H49/00 

Изобретение относится к электротехнике и контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения контактного нажатия размыкающих контактов электромагнитных нейтральных реле в условиях производства.

Известны способы измерения контактного нажатия размыкающих контактов элек- тромагнитных реле с помощью динамометров, граммометров и т.п. По данным способам измерение контактного нажатия размыкающих контактов производят при обесточенных обмотках вручную путем оттягивания переключающего (подвижного) контакта от размыкающего контакта. При этом величина контактного нажатия определяется в момент размыкания размыкающим контактом цепи индикатора тока.

Процесс измерения контактного нажатия по данному способу является трудоемким и сопровождается субъективностью и низкой точностью, т.к. направление усилия при оттягивании контакта и точка приложения усилия при оттягивании устанавливаются оператором вручную. Кроме того, измерение по данному способу приводит к загрязнению и микродеформации контактных поверхностей. При этом невозможно измерение контактного нажатия у зачехленных реле без их разрушения (вскрытия).

Известны способы механизированного измерения контактного нажатия размыкающих контактов, основанные на определении контактного нажатия по величине тока в обмотке специального измерительного магнитоэлектрического преобразователя

ОС

-J

SJ

к: сг

давление-ток, который вызывает перемещение подвижного щупа данного преобразователя до момента разрыва цепи размыкающего контакта, или основанные на определении контактного нажатия по сигналу тензодатчика, который перемещается с фиксированной скоростью специальным синхронным электроприводом до момента размыкания цепи рачм; дающего контакта.

Известные способы требуют для своей реализации создания сложных дорогостоящих устройств точной механики, особенно при измерениях в микроминиатюрных герметичных реле, у которых измеряемые нажатия находятся в широком диапазоне or долей грамм до десятков грамм, а перемещения измерительных механизмов при определении данных усилий должны осуществляться в интервалах, которые могут составлять единицы микрон, Кроме того, недостатком известных способов также ч в ляется невозможность измерения контактного нажатия у зачехленных реле.

Известны способы и устройства для измерения контактного нажатия размыкающих контактов электромагнитного реле без доступа во внутренний объем, основанные на определении времени размыкания размыкающего контакта в процессе срабатывания реле при подаче на его обмотку прямоугольного импульса напряжения.

Однако этому способу присуща низкая точность результатов измерения, обусловленная тем, что время размыкания размыкающего контакта отражает не только контактное нажатие размыкающего контакта, но зависит также от нажатия и жесткости возвратной пружины, свободного хода якоря, зазора между якорем и полюсом реле в точке размыкания размыкающего контакта, параметров обмоток и магнитопроводов и др. факторов. Поскольку все перечисленные факторы, от которых зависит время размыкания размыкающего контакта, существенно отличаются у различных экземпляров реле одного типа, то измерение контактного нажатия размыкающих контактов по известному способу сопровождается погрешностями, нередко достигающими значения 100% и более.

Целью изобретения является повышение точности измерения контактного нажатия размыкающего контакта электромагнитного нейтрального реле без доступа во внутренний объем реле

Поставленная цель достигается тем, что о способе измерения контактного нажатия размыкающего контакта электромагнитного неигрального реле при котором подают

ток Б обмотку измеряемого реле и фиксируют момент размыкания размыкающего контакта согласно изобретению, ток в обмотке наращивают ступенчато с длительностью

ступенек, достаточной для размыкания раз мыкающего контакта реле данного типа, в момент размыкания размыкающего контакта прекращают ступенчатое увеличение тока в обмотке и запоминают по количеству

0 ступенек ток, вызвавший размыкание размыкающего контакта, снижают ток в обмотке до нуля, вновь подают в обмотку ток. который меньше ранее определенного тока, вызвавшего размыкание размыкающего

5 контакта, на заранее установленную для данного типа реле величину, при котором обеспечивается установка якоря реле в положение, при котором толкатель подведен к пружине переключающего контакта, но раз0 мыкающий контакт находится в замкнутом состоянии, производят ступенчатое снижение тока обмотки с длительностью ступенек, достаточной для того, чтобы началось движение якоря в направлении к исходному

5 положению при обесточенной обмотке, фиксируют момент начала движения якоря реле в направлении к исходному положению при обесточенной обмотке по возникновению ЭДС самоиндукции обмотки, запоминают

0 по количестпу ступенек ток, при котором началось движение якоря в направлении к исходному положению при обесточенной обмотке, и вычисляют контактное нажатие размыкающего контакта по формуле

5FKOHT. Kl.lp из - К2.1отп нз,

где FKOHT. - контактное нажатие размыкающего контакта, г;

1р нз - ток обмотки, при котором происходит размыкание размыкающего контакта

0 в процессе срабатывания, мА;

lorn нз ток обмотки, при котором начинается при отпускании движение якоря реле из положения, когда толкатель касался пружины переключающего контакта, по размы5 кающий контакт находился в замкнутом состоянии, мА;

1 и К2 - эмпирические коэффициенты, зависящие от конструкции реле и постоянные для данного типа реле, г/мА.

0 В основу известного способа заложено соответствие между временем размыкания размыкающего контакта и контактным нажатием размыкающего контакта. Однако, указанное сответствие носит весьма при5 ближенный характер, т к. на времени раэ- мыкания размыкающего контакта существенно сказываются также нажатие и жесткость возвратной пружины, свободный ход якоря, зазор между якорем и полюсом реле в точке размыкания размыкающего

контакта, параметры обмоток и магнито- проводов и другие факторы. Разброс перечисленных факторов у различных экземпляров реле одного типа вызывает значительную погрешность измерения по известному способу

По предлагаемому способу контактное нажатие размыкающего контакта определяется по разности значений тока обмотки, при котором происходит размыкание размыкающего контакта в процессе срабатывания, и тока обмотки, при котором начинается при отпускании движение якоря из положения, когда толкатель касался пружины переключающего контакта, но размыкающий контакт находился в замкнутом состоянии. Это обеспечивает предлагаемому способу малую погрешность измерения за счет исключения погрешности, обусловленной воздействием возвратной пружины в момент размыкания размыкающего контакта, а также обеспечивает исключение по- грешностей, обусловленных всеми факторами, приводящими к разбросу тяговой характеристики электромагнитного реле на участке размыкания размыкающего контакта.

В предлагаемом способе все перечисленные факторы учитываются за счет соответствующего изменения тока обмотки, при котором начинается при отпускании движение якоря измеряемого реле из положения, когда толкатель касался пружины переключающего контакта, но размыкающий контакт находился в замкнутом состоянии, т.к. указанный ток вычитается с соответствующим коэффициентом пропорциональности из тока обмотки, при котором происходит размыкание размыкающего контакта в процессе срабатывания.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит программно-вычислительный блок 1 (микропроцессорное устройство), первый выход которого подключен ко входу цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) 2, а второй выход - к установочному входу триггера 3, являющегося выходным звено и блока 4 фиксации момента начала движения якоря измеряемого реле.

Выхрд ЦАП 2 соединен со входом управляемого стабилизатора тока 5, к выходу которого подключена обмотка б измеряемого реле. Параллельно обмотке 6 подключен вход дифференцирующего блока 7, который является входным звеном блока А.

Выход блока 7 подключен ко входу усилителя-ограничителя 8, у которого выход соединен со входом запуска трип ера 3 В ыход триггера 3 подключен к первому информационному входу блока 1, второй информационный вход которого соединен с выходом 5 блока 9 контроля состояния контактов измеряемого реле. К выходу источника 10 питания контактов через резистор 11 подключен переключающий контакт 12 измеряемого реле, размыкающий контакт 13 и замыкэю0 щий контакт 14 которого подключен к общей шине.

К переключающему контакту 12 подключен вход блока 9.

Устройство работает следующим обра5 зом.

Вначале измеряется ток обмотки 6, при котором в процессе срабатывания происходит размыкание размыкающего контакта 13 измеряемого реле. Процесс измерения ука0 занного параметра производится путем подачи в обмотку 6 ступенчато нарастающего тока, у которого амплитуда каждой последующей ступени, т.е. приращение величины тока на каждом последующем шаге выбира5 ется из условия обеспечения необходимой точности измерения, а длительность ступенек выбирается достаточной для обеспечения нобходимого времени размыкания размыкающего контакта для данного типа

0 реле. Указанные ступеньки тока подаются в обмотку 6 с выхода управляемого стэбили- зат&ра 5, на управляющий вход которого поступают соответствующие аналоговые сигналы, вырабатываемые ЦАП 2 при появ5 лении на первом выходе блока 1 соответствующего цифрового кода. После подачи каждой очередной ступеньки тока в обмотку 6 блок 1 производит опрос состояния блока 3, который контролирует состояние коитак0 тоз (замкнутое или разомкнутое) проверяемого реле. В момент размыкания размыкающего контакта 13 блок 9 выдает сигнал, по которому блок 1 прекращает наращивание тока в обмотке 6 и запоминает

5 код, соответствующий току обмот и 6, при котором произошло размыкание размыкающего контакта 13, после чего ток в обмотке 6 по команде блока 1 снижается до нуля. Следующим параметром который из0 меряется в описываемом устройстве и необходим для определения величины контактного нажатия, является ток обмотки 6, при котором начинается движение якоря реле в процессе отпускания когда якорь

5 был предварительно установпсн Е) положение, при котором толкатель был подведен к пружине переключающего контакта но размыкающий контакт 13 находится в замкнутом состоянии.

Указанный параметр измеряется следующим образом,

По команде блока 1 в обмотку 6 измеряемого реле подается ток, величина котброго на 5% меньше того значения, при котором было достигнуто размыкание размыкающего контакта 13, В результате этого обеспечивается установка якоря в положение, при котором связанный с якорем толкатель подведен к пружине переключающего контакта, но, в то же время, размыкающий контакт 13 продолжает оставаться в замкнутом состоянии. Затем по командам блока 1 производится ступенчатое снижение тока до значения, при котором якорь измеряемого реле начинает двигаться. Амплитуда и длительность ступенек выбираются по аналогии с предыдущим случаем. В частности, амплитуда ступенек снижения тока выбирается из условия обеспечения необходимой точности измерения, а длительность ступенек - из условия обеспечения необходимого времени для того, чтобы началось движение реле данного типа в направлении к исходному положению при обесточенной обмотке. Момент начла движения определяется блоком 4 по ЭДС самоиндукции обмотки б, возникающей в результате движения якоря. При этом работа блока 4 протекает следующим образом: изменение напряжения на обмотке 6 реле, вызванное появлением ЭДС самоиндукции вследствие движения якоря, дифференцируется блоком 7 и усиленное усилителем-ограничителем 8 поступает на вход запуска триггера 3. Триггер 3, который был установлен в определенное исходное состояние и удерживался в данном состоянии выходным сигналом блока 1 до начала снижения тока обмотки 6, при поступлении на его вход запуска импульса с выхода усилителя-ограничителя 8 переводится в противоположное исходному состояние. Таким образом,при каждом очередном ступенчатом уменьшении тока через обмотку 6 блок 1 производит контроль состояния триггера 3 и при достижении током обмотки б значения, при котором происходит переход триггера 3 в новое состояние, блок 1 прекращает дальнейшее снижение тока и запоминает цифровой код, соответствующий току в обмотку 6, при котором начало осуществляется отмеченное движение якоря.

После измерения описанных выше токов блок 1 производит вычисление величины контактного нажатия размыкающего контакта по алгоритму, реализующему следующую формулу:

Рконт К1.1р..1отп.нэ

где FKOHT.- контактное нажатие размыкающего контакта, г;

1р.нз - ток обмотки, при котором происходит размыкание размыкающего контакта в процессе срабатывания, мА;

отп.нз. - ток обмотки, при котором при

отпускании начинается движение якоря реле из положения, когда толкатель касался пружины переключающего контакта, но размыкающий контакт находился в замкнутом состоянии, мА;

Ki и К2 - эмпирические коэффициенты, зависящие от конструкции реле и постоянные для данного типа реле, г/мА.

После этого результаты вычисления величины контактного нажатия в граммах выводится на экран блока 1 и используется в процессе регулировки или контроля качества реле.

П р и м е р. По предлагаемому способу производилось измерение контактного нажатия размыкающего контакта у микроминиатюрных герметичных реле типа РЭС-49.

Для данных реле эмпирически определенные коэффициенты Ki и К2 составили:

К-| 2,6г/мА;

К2 5,95 г/мА.

При этом для реле данного типа при контактном нажатии размыкающего контакта, равном 5 г, ток р.Нз для различных экз емпляров реле составляет в среднем 6,5 мА, а ток 10тп.нз для этих же реле в среднем составляет 2 мА. При контактном нажатии, равном 7,5 г, ток 1р.нз составляет в среднем 7 мА, а ток 10тп.нз- 1,8мА.

Измерение токов р.Нз и 0тп.нз с точностью ±1 % обеспечивало погрешность измерения величины контактного нажатия размыкающего контакта, не превышающую ±15%.

Значения измеряемых нажатий находились в широком диапазоне от 1,5 г до 11 г. Перепроверка действительных значений нажатий производилась с помощью специальной лабораторной установки, созданной

с применением весов типа В.Л КТ-50, обеспечивающих точность измерения ±10 мг.

Измерение величины контактного нажатия размыкающего контакта, основанное на определении разности значений тока обмотки, при котором происходит размыкание размыкающего контакта в процессе срабатывания, и тока обмотки, при котором начинается при отпускании движение якоря реле из положения, когда толкатель касался пружины переключающего контакта, но размыкающий контакт находился в замкнутом состоянии, обеспечивает предлагаемому способу малую погрешность измерения (не более ±15%), которая меньше существующей для прямых способов измерения, постр снных с использованием ручных грам- м гетров, применяемых в производстве. При этом погрешность измерения по пред- лчт немому способу не возрастает при изменении в широких пределах различных рргулировочных параметров реле, взаимо- .рязанных с измеряемой величиной. Таким образом, измерение по предлагаемому способу контактного нажатия размыкающего контакта позволяет создавать высокопроиз- яодительные автоматические приборы для измерения регулировочных параметров герметичных реле без их вскрытия на при- емо-сдаточных испытаниях в условиях производства. Это позволяет избежать разрушения значительного количества реле (порядка 2% от общего объема выпуска).

Формула изобретения Способ измерения контактного нажатия размыкающего контакта электромагнитного нейтрального реле, при котором подают ток в обмотку измеряемого реле и фиксируют момент размыкания размыкающего контакта, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения без доступа во внутренний объем реле, ток в обмотке наращивают ступенчато с длительностью ступенек, достаточной для размыкания размыкающего контакта реле данного типа, в момент размыкания размыкающего контакта прекращают ступенчатое увеличение тока в обмотке и запоминают по количеству ступенек ток, вызвавший размыкание размыкающего контакта, снижают ток в обмотке до нуля, вновь подают в обмотку ток, который меньше ранее определенного тока, вызвавшего размыкание размыкающего контакта, на заранее установленную для данного типа реле величину, при котором обеспечивается установка якорч

реле в положение, при котором толкатель подведен к пружине переключающего контакта, но размыкающий контакт находится в замкнутом состоянии, производят ступенчатое снижение тока обмотки с длительностью ступенек, достаточной для того, чтобы началось движение якоря в направлении к исходному положению при обесточенной обмотке, фиксируют момент начала движения якоря реле в направлении к исходному

положению при обесточенной обмотке по возникновению ЭДС самоиндукции обмотки, запоминают по количеству ступенек ток, при котором началось движение якоря в направлении к исходному положению при обесточенной обмотке, и вычисляют контактное нажатие размыкающего контакта по формуле

1конт.К1.1р.нз К2.1ОТП.НЗ,

где FKOHT. - контактное нажатие

размыкающего контакта, г;

1р нз ток обмотки, при котором происходит размыкание размыкающего контакта о процессе срабатывания, мА;

1отп.нз - ток обмотки, при котором намнется при отпускании движение якоря реле из положения, когда толкатель касался пружины переключающего контакта, но размыкающий контакт находился в замкнутом состоянии, мА;

Ki и KZ - эмпирические коэффициенты, зависящие от конструкции реле и постоянные для данного типа реле, г/мА.

У&Тлг «

Использование: в электротехнике и контрольно-измерительной технике. Сущность изобретения: способ заключается в подаче тока в обмотку реле и фиксации момента размыкания размыкающего контакта. Величина контактного нажатия определяется по разности значений тока обмотки, при котором происходит размыкание размыкающего контакта в процессе срабатывания, и тока обмотки, при котором начинается при отпускании движение якоря реле из положения, когда толкатель касался пружины переключающего контакта, но размыкающий контакт находился в замкнутом состоянии. 1 ил. С/ С