Реле для цепей переменного тока с применением ионного прибора Советский патент 1934 года по МПК H01H47/30 

В настоящее время уже известен целый ряд реле, в которых применяются приборы с ионным разрядом, например тиратроны, анодная цепь которых питается от цепи переменного тока. Последнее диктуется тем, что в случае питания анодной цепи постоянным током ионное реле теряет способность многократно включаться и выключаться. Кроме того, ионное реле, питаемое полностью от сети переменного тока, весьма выгодно из экономических соображений, так как такое реле не требует ни батарей, ни выпрямителей, ни каких-либо других источников питания.

Однако, почти все существующие теперь типы ионных реле при питании их переменным током обнаруживают целый ряд недостатков. Основным из этих недостатков является то обстоятельство, что текущий в анодной цепи ионного реле ток не постоянен, а имеет вид отдельных импульсов (это верно даже и в том случае, когда нагрузка реле обладает значительной индуктивностью).

Во многих случаях наличие разрывов в токе, отдаваемом ионным реле, может служить серьезным препятствием к применению последнего.

Весьма часто ионные приборы используются в качестве вспомогательных реле, т. е. отдаваемый ими ток питает какое-то более мощное, например, электромагнитное реле, которое уже, в свою очередь,

(387)

выполняет необходимые переключение в цепи.

В этом случае наличие пульсации в токе ионного реле влечет за собою нечеткую работу электромагнитного реле (якорь последнего не притягивается с постоянной силой, а вибрирует, чувствительность реле падает и т; д.). Равным, образом наличие этих пульсаций тока вредно отзывается на работе, если ионное реле служит непосредственно для питания таких приемников, как обмотки возбуждения динамомашины или электромагнита выключателя (например, масляного).

Для устранения пульсаций тока обычно применяются различные сглаживающие устройства, фильтры и т. д., однако по существу ни одно из них реальных результатов не дает. Предлагаемое изобретение состоит в особой форме выполнения упомянутого выше реле и имеет целью добиться сглаживания пульсаций тока в нем без применения каких бы то ни было специальных устройств.

На чертеже фиг. 1 изображает схему включения предлагаемого реле; фиг. 2- осциллограмму токов реле по фиг. 1; фиг. 3 и 4-различные формы конструктивного выполнения ионного прибора;, фиг. 5-схему включения реле в случае использования его в качестве фото-реле.

Реле снабжено накаливаемым катодом 3, управляющей сеткой 2, одним

управляемым анодом / и одним вспомогательным анодом 4. Согласно изобрению источник б переменного тока включен между главным 7 и вспомогательным 4 анодом, а нагрузка 5 включена между катодом 3 и вспомогательным анодом 4. В качестве нагрузки может служить, например, обмотка электромагнитного реле, катушка возбуждения динамомашины и т. д.

Управляющее (сеточное) напряжение подводится к зажимам 13.

Из рассмотрения осциллограммы на фиг. 2, где 6-кривая напряжения в сети переменного тока, 7-ток через главный анод, 7, 8 - ток через вспомогательный aHQR,4, 9-кривая тока через нагрузку, видно, что ток через нагрузку проходит как в течение положительного, так и в течение отрицательного полупериода, питаюш,его реле переменного тока.

При этом в течение положительного полупериода ток проходит через главный анод 7 и в индуктивности нагрузки запасается электромагнитная энергия.

В течение же отрицательного полупериода нагрузочный ток замыкается через вспомогательный анод 4. В эту часть периода нагрузочный ток течет за счет запасенной в индуктивности энергии.

Опыт показывает, что ужа-при LOJ R ток через нагрузку не будет иметь разрывов (L-индуктивность нагрузки, R-ее активное сопротивление, со-частота питающего реле тока).

В большинстве случаев легко получить индуктивное сопротивление нагрузки Z.jt, в 5 -1,0 раз превышающее ее активное сопротивление R. В этом случае пульсации нагрузочного тока будут совершенно ничтожны.

На фиг. 3 и 4 показаны возможные формы выполнения предлагаемого ионного реле.

При конструктивном оформлении ионного реле приходится принимать во внимание следующие весьма важные соображения.

Управляющий электрод (сетка) только в том случае может контролировать момент начала прохождения тока через главный анод, если в пространстве вокруг сетки нет положительных ионов. В противном случае сетка покрывается

как бы футляром из положительных ионов и теряет полностью свои управляющие свойства.

В описываемом ионном реле в течение отрицательной части полупериода ток через главный анод не течет и единственным источником положительных ионов в эту часть периода является дуга, горящая между катодом и вспомо-гательным анодом. Поэтому, для обеспечения управляемости сетки достаточно как-то локализовать дугу, горящую между катодом 3 и вспомогательным анодом 4, с тем, чтобы ионы не могли диффундировать из нее к сетке.

В предлагаемых формах выполнения ионного реле эта локализация вспомогательной дуги достигается благодаря применению экранов 9 и W. Экран может быть сделан из любого проводящего вещества, применяемого в вакуумной технике, например, его можно сделать из никеля, молибдена, графита и т. д.

Экран целесообразно электрически соединить с катодом. При этом его можно присоединить или к средней точке катода или к одному из концов последнего. Иногда может показаться более рациональным сделать от экрана отдельный вывод и приложить между экраном и катодом смещение порядка нескольких вольт.

Вне экрана помещаются управляющая сетка и главный анод. На чертеже они обозначены соответственно цифрами 2 и 7. Та часть экрана, которая находится против управляющей сетки и главного анода, должна иметь отверстие для того, чтобы во время положительных полупериодов питающего реле напряжения могла гореть дуга между катодом и главным анодом. На чертеже эта часть экрана обозначена цифрой W. Ее можно выполнить, например, в виде металлической сетки, металлического листка с отверстиями и т. п.

На фиг. 5 изображено включение предлагаемого реле в качестве фотореле. Здесь, так же как и в схеме по фиг. 1, /-главный анод, 2 - управляющая сетка, 5-катод, 5-электромагнитное реле, питаемое током ионного реле, 6-сеть переменного тока, 7-фотоэлемент. Цифрами 19, 77 и 72 обозначены соответственно фотоэлемент, активное сопротивление и батарея смещения.

Пока фотоэлемент 19 затенен, напряжение на сетке ионного реле ниже потенциала зажигания и реле тока не пропускает. Когда же на фотоэлемент упадет луч света, по сопротивлению 11 будет проходить фото-ток, напряжение на сетке станет выше потенциала зажигания и ионное реле начнет пропускать ток. При первом затемнении фотоэлемента ионное реле выключается.

Предмет изобретения.

1. Реле для цепей переменного тока с применением ионного прибора, снабженного накаливаемым катодом, управляющей сеткой, одним управляемым и

одним вспомогательным анодом, отличающееся тем, что источник переменного тока включен между главным 7 и вспомогательным 4 анодами, а нагрузка 5 включена между катодом 3 и вспомогательным анодом 4 (фиг. 1).

2. В реле по п. 1 применение ионного прибора, в котором катод 5 и вспомогательный анод 4 помещены внутри экрана 9 из проводящего материала, электрически соединенного с катодом, управляющая же сетка 2 и главный анод 7 помещены снаружи экрана, причем в наиболее отдаленной от вспомогательного анода части экран снабжен отверстиями для пропускания разряда (фиг. 3 и 4).