ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ РЕЛЕ ВРЕМЕНИ Советский патент 1974 года по МПК H01H43/10 

1

Изобретение касается электромеханических реле времени с синхронным двигателем и редуктором для уменьшения числа оборотов.

Реле времени, в котором имеется привод синхронного двигателя с редуктором для регулировки колеса выдержки времени, широко известно. Применение синхронного двигателя в качестве звена выдержки времени представляет особое преимущество, так как подобные двигатели имеют постоянное число оборотов и сравнительно нечувствительны к колебаниям напряжения сети. Однако синхронные двигатели обладают высокой скоростью вращения, так что число оборотов шестерни на выходной стороне необходимо снизить надлежащим образом € помощью одного или нескольких редукторов.

Известные применяемые для реле времени редукторы большей частью сконструированы таким образом, что отдельные зубчатые колеса редуктора со своими валами расположены на одной круговой линии, т. е. размещены концентрически вокруг центрального регулировочного вала. У реле, которое снабжено одной ручкой для переключения различных диапазонов времени, регулировочный вал несет на себе на стороне, противоположной регулировочной ручке, двойное зубчатое колесо, с помощью которого возможно выборочно включить больше или .меньше шестерен редуктора к

колесу выдержки времени. Благодаря этому возможно расширить и непрерывно выбираемую задержку времени в зависимости от того или иного процесса на несколько дискретных

ступеней, причем это расширение для известных реле времени производится преимущественно подекадно.

Известные реле времени с синхронным двигателем могут быть с непрерывным вращением

двигателя или с дискретным, т. е. синхронный двигатель может непрерывно вращаться при подаче напряжения также за пределами выбранной задержки времени, или же синхронный двигатель может быть так включен, что он начинает вращаться с момента начала установленной задержки времени. В этом случае после возбуждения электромагнитов, что вызывает коммутацию внутри реле времени, необходимо произвести сцепление выходной шестерни редуктора с шестерней выдержки времени. Этот процесс сцепления вызывает нежелательную ошибку во времени срабатывания реле. Эта ошибка во времени обусловлена тем, что в процессе соединения названной выходной

шестерни или зубчатого колеса редуктора их зубья не всегда мгновенно сцепляются с зубчатым колесом задержки времени, часто при этом зубья обоих зубчатых колес ударяются друг о друга и только затем образуют взаимкое сцеплепие без скольжения. Эта ошибка,

3

вызванная процессом сцепления, создает неточность всей задержкп времени и вновь возникает при каждом процессе включения. Эта ошибка, кроме того, не зависит от той или иной уставки времени, так что она оказывает влияние и при малых выдержках.

Были сделаны попытки уменьшить эту ошибку тем, что у зубчатого колеса задержки времени предусматривалось особенно большое число зубьев при возможно малых размерах последних. Эта мера, однако, нашла ограниченное применение, с одной стороны, из-за возможности применения того или иного модуля, с другой стороны, вообще из-за размеров реле времени. Ввиду того, что реле времени пе должно иметь большие размеры, колесо задержки времеии нельзя выбирать произвольно большим, оно должно иметь как можно меньший диаметр. Весь редуктор также должен быть сконструирован наиболее компактиьш и расположен внутри реле времени.

В устанавливаемых диапазонах времени абсолютная ошибка для уставки составляет в среднем +0,5% по измерению относительно полного диапазона шкалы. При значении уставки времени, которая меньше полного отклонения по шкале и особенно при таких уставках, которые находятся в нижнем диапазоне шкалы, ошибка включения, которая сохраняет абсолютное значение, оказывает значительно большее влияние, чем в диапазонах времени, выбираемых приблизительно в пределах всей шкалы. Например, ошибка времени, определяемая относительно всего значения шкалы в пределах ±0,5%, будет составлять уже ±5% при уставке времени в 1/10 от полного отклонения шкалы или далее ±10% при уставке времени в 1/20 от максимального значения шкалы. Следовательно, ошибка времени имеет не линейную зависимость от отдельиых значений шкалы при уставке, а ближе к экспоненциальной зависимости, причем неточность времени особенно сильно возрастает при уставках времени на малые значения.

Известны реле времени, в которых имеется возможность производить уставку по двум различным диапазонам шкалы. Для этого на передней панели реле времени кроме регулировочной ручки, позволяющей производить главный выбор значений уставки в заданном диапазоне, предусмотрена вторая ручка уставки времени, которая позволяет переключать реле времени с одного диапазона на другой. Для этого на передней панели реле предусмотрены также две шкалы, которые соответствуют диапазонами устанавливаемого времени. Диапазоны времени перекрываются таким образо.м, что единственный заранее заданный диапазон времени может быть расширен частично в своей нижней части в результате переключения ручки переключателя диапазонов.

Однако реле времени работают только в одном единственном диапазоне времени, лишь частично расширяемом на своем нижнем участке.

4

Цель изобретения - уменьшить ошибку времени путем включения (сцепление зубчатой передачи) колеса выдержки времени с синхронным двигателем и понизительным редуктором, у которого можно расширить непрерывную последовательность времени, выбираемую с помощью первой регулировочной ручки на передней панели соответственно указательног шкале, посредством второй регулировочной

ручки на несколько декадных ступеней. При этом в особенности в нижнем диапазоне времени возможно уменьшение ошибки на 1/3.

Решение этой задачи достигается тем, что предусмотрены дополнительные зубчатые колеса и дополнительная указательная шкала, сопряженная с основной шкалой для неирерывного выбора временной носледовательности, что позволяет известным образом расширить диапазон шкалы, причем упомянутые дополнительные зубчатые колеса непосредственно связаны с декадными ступенями времени. Это позволяет получить соответствующие определенные передаточные отношения внутри редуктора и расширить нижний диапазон в пределах каждой ступени времени. Следует отметить, что расширение нижнего участка диапазона может быть одинаковым в пределах каждой декадной ступени времени. Указательная шкала для плавного, непрерывного изменения временной последовательности может быть сопряжена с одной единственной указательной шкалой, соответствующей постоянному расширению диапазона.

С регулировочной ручкой может быть связана известным образом многокрасочная указательная шкала, на которой различно окрашенные сегменты относятся к отдельным диапазонам времени.

Возможно предусмотреть три декадных диапазона времени - одну секунду, 10 секунд и 100 секунд, - с которыми сопряжены интервалы времени в три и тридцать секунд. Благодаря тому, что с декадными ступенями времени сопряжены дополнительные зубчатые колеса внутри редуктора, можно осуществить выгодное расширение особенно нижней части диапазона шкалы времени, т. е. колесо задержки времени, поворачивающееся только на сравнительно небольшой угол при уставке по

малому диапазону времени, вращается на полный угол поворота при одинаковой установке или, но крайней мере, новорачивается на сравнительно большой угол. Постоянная сама но себе ошибка, которая возникает вследствие

включения выходной шестерни редуктора и ее сцепления с колесом задержки времени и оказывает особо сильное влияние на малые диапазоны времени, может быть тем самым уменьшена.

Ввиду того, что расширение нижнего диапазона является одинаковым в пределах каждой декадпой ступени времени, возможно применить только две шкалы времени на передней панели реле времени.

Применение немногих дополнительных зубчатых колес не очень изменяет известные конструкции редукторов, так что серийно изготовляемые до настоящего времени реле времени не подвергаются каким-либо значительным изменениям.

На фиг. 1 схематично изображено реле времени, один из вариантов; на фиг. 2 - диаграмма, абсцисса которой представляет одну компоненту, ордината - ошибку в процентах для различных диапазонов времени.

На передней панели 1 находятся две коаксиально расположенные круговые указательные шкалы 2, 3, которые могут быть разного цвета, причем одна представляет негативное изображение другой. Одна шкала имеет диапазон от О до 30 единиц времени, а другая - диапазон от О до 10 единиц времени. С помош,ыо регулировочной ручки 4 можно выбрать произвольное время задержки для процесса включения реле времени. Это время наглядным образом показывает стрелка 5. На одном шпинделе регулировочной ручки 4 преимуш:ественно в центре торцовой стороны расположена вторая регулировочная ручка 6, которая позволяет переключать (прерывисто) время на различные диапазоны. В описываемом примере соответствующая шкала 3 имеет диапазоны времени в 1 сек, 10 и 100, в то время как указательная шкала 2 имеет диапазоны 3 и 30 сек. Диапазоны времени, принадлежащие соответствующей шкале, повторены с одинаковой окраской на соответствующих сегментах регулировочной ручки б, чтобы обеспечить наглядные показания выбранной уставки, не допускающие ошибки.

Реле времени приводится в действие от синхронного двигателя 7, который работает либо непрерывно, либо с мгновенным запуском с помощью электромагнита, не показанного на чертеже. Высокая начальная скорость синхронного двигателя 7 передается через его выходную птестеоню редуктору 8, который снижает число оборотов надлежащим образом. Для этого на конпе регулировочного шпинделя 9, имеющего жесткое соединение с регулировочной ручкой 6, расположены два зубчатых колеса 10 таким образом, что они могут выборочно входить в заттепление с конт1ентрически расположенными зубчатыми колесами передачи.

В результате включения при помощи электромагнита, не показанного на чертеже, одного из колес 10С колесом 11 задержки времени, последнее начинает вращаться в течение периода времени, установленного на указательной шкало 2 или шкале 3. Этот пропесс включения ошибку, которая обусловлена тем, что лубья одного из колес 10 в пропессе включепия не тотчас же и без скольжения входят в зйгепление с зубьями колеса 11 задержки времени. И только посл окопота ня определенную долю толщины зуба зубчатого колеса вступают в окончательное зацепление. Эта ошибка, об словле:1няя процессом вктю ткия. не зависит от времони, установленного на

указательной шкале 2 пли 3. Она может оказать особенно неблагоприятное влияние при установках времени з нижнем д 1а;азо11е шкалы.

5 Уменьшение ошибки осуществляется благодаря тому, что в случае уставки только малого диапазона времени в нижней части указательной шкалы, когда, следовательно, колесо 11 задержки времени поворачивается лишь

0 на малый угол, применяется вышерасположенная шкала, соответствующая этому диапазону времени, тем самым увеличивая угол поворота колеса задержки времени И. Так, например, при уставке в одну секунду, которая должна бы быть произведена по шкале 3 сек у известных подобных реле времени, иснол1 зуется шкала с диапазоном в одну секунду, вследствие чего колесо задержки времени поворачивается не

0 на угол, равный 1/3 полного поворота, а вращается почти на 300°.

На фиг. 2 показано выгодное уменьшение ошнбкн времетп в виде графика. Кривые, нанесенные сплошными линиями, представляют

5 собой зависимость сременноп ошибки от времени при ступенчатом выборе диапазона, равного или тридцати единицам времени; пунктирные или занттрпхозанные кривые и площади воспроизводят возможные ступени

0 времени. Так как ошибка времени сохраняет постоянное абсолютное значение, она становится особенно сильно заметной для малых выбираемых углов поворота колеса задержки времени.

5 Изображенные на диаграмме кривые представляют экспоненцнальные функции тогда, когда ошибка времени составляет ±0,5% относительно всего диапазона шкалы с максимальным значением 30.

0 Если бы выбор времени был возможен только по этой одной шкале, то абсолютная ошибка, присущая реле времени, как это видно на графике, составляла бы 5% при шкале в одну единицу времени, 3% при шкале 0,5 еди5 НИНЫ времени, около 7,7%-при 0,2 единицы времени и т. д.

Теперь поступают следующим образом. При регулировке зал.ержки времени не выбирают такую кривую, котооая изображена

0 сплошной линией, а прежде всего зоны, отмеченные косо штриховйнннмг -1лощадками. Выбор времени и левом интговале в пределах графика теперь производится таким образом, что для диапазона времени от единицы до

5 трех единиц времени используют черную шкалу 2. Для диапазона времени ниже одной единицы используют указательную шкалу 3. Максимально получаемая ошибка времени в интервале от одной дп трех единиц времени составляет не выше 1,5%, как это следует из графика на диаграмме. Эта ошибка в диапазоне ниже одной единнпь времени при достаточно целесообразном выборе установки около 0,15 единицы времени составляет только 3,5%

5 противоположность 10% в ином С...

Следовательно, ошибка времени может быть снижена больше чем на треть, что имеет место в одинаковой степени согласно изложенному описанию также для более высоких декад диапазонов времени.

В настоящее время стремятся пол)чить линейную зависимость ошибки от выбора времени у известных реле времени. Это идеальное состояние требует, однако, значительно больших затрат и совершенно другой конструкции реле, в конце концов этого можно достигнуть только с помошью полностью электронного реле. Поскольку настоящее изобретение содержит предложение для приближения к этому идеальному состоянию оно может найти применение у известных до сих пор реле времени без больших дополнительных затрат.

Предмет изобретения

Электромеханическое реле времени с синхронным двигателем и редукторной передачей, содержащее основную рукоятку настройки, установленную на лицевой панели, и дополнительную рукоятку настройки, которая расширяет временной диапазон, устанавливаемый первой рукояткой, на несколько декадных ступеней, и соответствующие индикаторные шкалы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования, каждая декадная ступень имеет дополнительные редукторные зубчатые колеса и дополнительные шкалы, причем индикатор основной рукоятки настройки имеет несколько шкал, окрашенных в разные цвета и соответствующих отдельным временным диапазонам.