ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ МНОГОКОНТАКТНОЕ РТУТНОЕУСТРОЙСТВО Советский патент 1970 года по МПК H01H29/22 H01H50/72 

Известны электромеханические многоконтактные ртутные устройства для ступенчатого автоматического регулирования емкости конденсаторной батареи, например, преобразователя числа фаз, содержащие коммутационный элемент в виде замкнутого сосуда с ртутью п инертным газом, количество замкнутых контактов которого зависит от углового положения сосуда, а также измерительный и исполнительный элементы.

Целью изобретения является получение астатических характеристик, уиропдеиие схемы и повышение надежности устройства. Для этого измерительный и исполнительный элементы устройства совмендены в одном звене, выполненном в виде заторможенного момеитного двигателя с двумя обмотками на статоре.

Ротор жестко связан с комрлутационным элементом, угол поворота которого изменяется таким образом, чтобы коэффициент асимметрии напряжения или приращение напрял-геиия были минимальными независимо от мощности нагрузки.

В качестве заторможенного момеитного двигателя иснользуют асинхронный двигатель с двумя многофазными симметричными взаимно несвязанными обмотками на статоре. Одна из обмоток включена иа заданное симметричное стабилизированное напряжение, а другая - на выходное напряжение многофазной нагрузки.

В качестве затормол енного моментного двигателя используют также двухфазный асинхронный двигатель, одна из обмоток которого включена на заданное стабилизированное напряжение, а на другую подается сигнал, проиорциональный коэффициенту асимметрии или нриращению напряжения на нагрузке.

На фиг. 1 схематически изображено электромеханическое многоконтактное ртутное реле, общий внд; на фиг. 2 - ртутный переключатель; иа фиг. 3 Я(Ьиведена схема моментного двигателя; на фиг. 4 - схема управляемого двухфазного двигателя с симметричными обмотками; на фиг. 5 - схема управляемого

асинхронного двигателя с несимметричными обмотками; на фиг. 6 - схема управления двухфазным двигателем с помощью полупроводникового усилителя; на фиг. 7 - схема управления двухфазным двнгателем с помощью

магнитных усилителей.

Предлол енное ртутное реле представляет собой комплексиое электромеханическое устройство, состоящее из ртутного многоконтактного переключателя / и приводного устррйства 2.. ;; .

Ртутный многоконтактный переключатель представляет собой сосуд из термостойкого стекла в виде тора 3, на внещней или внутренней поверхности которого равномерно распоты 4. Для замыкания контактов используют ртуть 5, заполняющую объем тора примерно наполовину. Другая часть тора заполнена инертным газом, способствующим гашению дуги. Сечеиие ртутного контакта (внутреннее сечение тора), сечение металлических контактов и промежуток между ними зависят от ком мутируемых токов и напряжений. Переключатель более целесообразен для переключений в цепи больших токов при малом напряжении.

Регулируемое емкостное, индуктивное нли активное сопротивленне присоединяется к внешней части металлических электродов с помощью гибкого проводника или с помощыс скользящего токосъемника.

Многоконтактный переключатель с помощьи, специального держателя крепят на горизон тально расположенном валу приводного дви гателя таким образом, чтобы ось вала прохо дила через центр тора перпендикулярно егь плоскости. Если необходимо получить какой-то другой закон замыкания и размыкания коитактов (отличный от линейиого), осп двигателя н тора могут быть смещены на какой-то эксцентриситет.

Приводное устройство выполняет функции чувствительного элемента и исполнительного механизма. В качестве приводного устройства многоконтактного ртутного реле используют моментный асинхронный двигатель с двумя электрически несвязанными многофазными обмотками на статоре. Одна из обмоток включается на симметричное многофазное нанряжение, а другая - на напряжение, которое используется в качестве регулируе.мого нараметра (см. фиг. 3). При включении на номинальные напряжения каждая из обмоток создает одинаковые вращающие момеиты, нротивополол ные по направленню. Если одна обмотка двигателя питает номинальным симметричным напряжением, а другая несимметричиым напряжением, то на валу моментного двигателя возникает результирующий момент, пропорциональный квадрату коэффициента асимметрии, вращающий ротор с утным иереключателем в таком направлении, чтобы произведенные переключения привели к уменьшению коэффициента асимметрии регулируемого напряжения.

Реле находится в уравновещенном положении (ротор неподвижен) при симметричном номинальном напряжении на обеих обмотках моментного двигателя.

Для ослабления электромагнитного влияния (друг на друга) многофазные обмотки выполнены симметричными с различным числом полюсов, выбранным таким образом, чтобы можно было устранить их электромагнитное взаимодействие.

В качестве приводного устройства может быть использован также двухфазный управляемый асинхронный двигатель (серводвигатель), одна из обмоток которого (обмотка возбуждения) через конденсатор включена на

сеть, а на другую подается управляющее напряжение (см. фиг. 4).

Управление ириводным двигателем реле осуществляется путем изменения управляющего напряжения при постоянном напряжении возбуждения. Если нанряжение управления равио нулю, то ротор двигателя неподвижен. При подаче сигнала одного знака ротор поворачивается в одну сторону. Если напряжение

управления изменяет фазу, ротор двигателя отклоняется в другую сторону.

В качестве приводного устройства может быть использован однофазный двигатель с обмотками, смещеиными в пространстве на

угол 0 90° (см. фиг. 5). В этом случае ротор двигателя реле будет заторможен при величине управляющего напрял ения, не равной нулю.

Параметры ротора двигателя выбирают таКИМ образом, чтобы отсутствовал самоход.

Зона нечувствительности многоконтактного ртутного реле определяется моментом сопротивления на валу привода. Повыщепие чувствительности реле достигается умеиьшением

противодействующего момента и улучшением коиструкции токосъемника переключателя.

Значительное повышепие чувствительности достигается также включением обмотки управления двигателя через усилительное устройства. Схема управления двухфазным двигателем (см. фиг. 6) при питании цепи управления исполпительного двигателя через полупроводниковый усилитель обладает высоким к. п. д., так как питание цепи управления выпрямленным напряжением потери на выходных триодах.

Ртутные многоконтактные реле с более мощными двигателями целесообразнее включать через магнитиые усилители (см. на фиг. 7).

В этом случае нулевой сигнал на обмотке управления приводного двигателя может быть иолучеи прн сигнале на входе усилителя, равном величине нредварительпо выбранного напряжения.

Это позволяет получить высокочувствительное реле напряжения.

Описанное многоконтактное ртутное устройство- астатично. Установившееся положение устройства не зависит от углового положения

переключателя, т. е. от количества замкнутых контактов. Это свойство многоконтактного ртутного устройства является весьма существенным прп прнменении его в качестве регулятора симметрии трехфазной системы напряжений.

PianpHMep, в преобразователе числа фаз симметричная система помипальпых напряжений может быть достнгпута при разлнч юй мощности токоприемников и при различном числе

замкнутых контактов.

Однако многоконтактное ртутное переключающее устройство может быть выполнено также со статическими характерисгиками. Для этого необходимо в качестве противодействуюнальиый углу поворота ротора. Наиболее просто это достигается jipn использовании противодействующей иружины.

Выполпеиие ртутного переключателя в виде тора с равиоыерпым сечепием и увеличение рабочего угла позволяют значительно уменьшить чувствительность реле по отношению к горизонтали.

Предмет изобретения

1, Электромеханическое многоконтактное ртутное устройство для стуиенчатого автоматического регулирования емкости конденсаторной батареи, иреимуществеино преобразователя числа фаз, содержаш,ее коммутационный элемент в виде замкнутого сосуда с ртутью и инертным газом, количество замкнутых контактов которого зависит от углового положения сосуда, измерительный и исполнительный элементы, отличающееся тем, что, с целью получения астатических характеристик, упрощения схемы и иовышения надежности устройства, измерительный и исполиительиый элементы устройства совмещены в одном звене, вынолнениом в виде затормол енного моментного двигателя с двумя обмотками на статоре, а ротор жестко связан с коммутационным элементом, угол поворота которого изменяется таким образом, чтобы коэффициент асимметрии ианрял ения или приращения нанряясения были миннмальными независимо от мощности нагрузки.

2.Устройство но и. 1, отличающееся тем, что в качестве заторможеиного моментного двигателя нсиользуется асинхронный двигатель с двумя многофазными симметричными взаимно несвязанными обмотками на статоре, одна из которых включена иа заданное снмметричиое стабилизироваиное напряжение, а другая- на выходное напряжение многофазно нагрузки.

3.Устройство по и. 1, отличающееся тем, что в качестве заторможеииого моментиого двигателя иснользуется двухфазный асинхроииый двигатель, одна из обмогок которого включеиа иа заданное стабилизироваииое напряжеиие, а на другую иодается сигнал, ироиорцноиальиый коэффициенту асимметрии или

ириращеиию нанряжения на нагрузке.

VceinU Vcf.r:i

Фиг. 7