Реле времени Советский патент 1980 года по МПК H01H47/18 

Изобретение относится к элементам автоматики.

Известны реле времени на основе магнитного усилителя с включением времязадающих элементов в управляющие цепи (обмотки обратной связи, управления, смещения и др.) 1.

Недостатками этих реле являются небольшая выдержка времени, не превосходящая десятков секунд, и сложность .магнитного усилителя.

Наиболее близким к предлагаемому является реле времени, содержащее времязадающие резистор, конденсатор и дроссель насыщения, соединенный последовательно с выходным элементом, и два диода 2.

Недостатками такого реле являются малая выдержка времени, не превыщающая десятков секунд, и сложность схемы, которая кроме вре.мязадающих элементов включает два магнитных сердечника три обмотки и многие другие элементы.

Цель изобретения - увеличение выдержки времени и упрощение схемы реле.

Поставленная цель достигается тем, что времязадающий конденсатор соединен последовательно с одним из диодов, а времязадающий резистор соединен последовательно с другим диодом, причем указанные последовательные цепи соединены между собой параллельно и последовательно с дросселем насыщения, а упомянутые диоды включены встречно относительно точки присоединения параллельных цепей к дросселю.

На фиг. 1 представлена схема реле; на фиг. 2 - кривые перемагничивания дросселя; на фиг. 3 - графики токов и напряжений.

10

Реле времени содержит дроссель 1, соединенный последовательно с выходным элементом 2 и двумя диодами 3 и 4, включенными встречно-параллельно относительно

15 дросселя. Выходным элементом может быть элемент индикации, исполнительное устройство, электромагнитное реле переменного или постоянного тока (в последнем случае катушка реле шунтируется конденсатором). 20 Последовательно с одним из диодов включен времязадающий конденсатор 5, соединенный с разрядным резистором 6. Последовательно с другим диодом включен времязадающий резистор 7. Переключатель 8 подключает схему к источнику питания переменного тока. Кривая намагничивания сердечника дросселя - зависимость магнитной индукции В от напряженности магнитного поля Н - близка к прямоугольной и изображена (фиг. 2) сплошной линией. Индукция Вт дросселя при воздействии на него полного напряжения питания выбирается немногим меньше индукции насыщения Bg. Активное сопротивление выходного элемента 2, например, катущки электромагнитного реле, много меньше индуктивного сопротивления дросселя, но больше его активного сопротивления. Выдержка времени начинается с момента установки переключателя 8 в нижнее положение. С этого момента напряжение переменного тока поступает на схему реле, причем ток условно положительного направления, проходящий через диод 3, увеличивает индукцию дросселя - намагничивает дроссель, а ток орицательного направления, проходящий через диод 4, уменьшает индукцию - размагничивает дроссель. Пока проводит один из диодов, другой диод включиться не может, так как заперт приложенным к нему напряжением цепи проводящего диода. Работа схемы поясняется на фиг. 3, где щтрих-пунктирной линией показано синусоидальное напряжение питания, сплощной жирной линией - ток дросселя, пунктирной линией - напряжение на конденсаторе. Поскольку индуктивное сопротивление дросселя значительно превосходит все остальные сопротивления схемы, то сразу после подключения схемы к источнику питания .положительная и отрицательная полуволны тока дросселя, проходящие соответственно через диоды 3 и 4, примерно равны, и сердечник дросселя полностью перемагничивается - индукция изменяется от +Вт до -Вт. На фиг. 3 показано включение реле в момент t О в середине положительного полупериода питающего напряжения. Индуктивный ток через диод 3 затягивает запирание диода, и продолжается часть отрицательного полупериода. Окончание полуволны тока и запирание диода 3, т. е. интервал его проводимости Л, определяется равенством вертикально заштрихованных площадок - разностей питающего напряжения и напряжения на активном сопротивлении цепи, последнее в масштабе совпадает с током диода 3. После окончания интервала проводимости Л, диода 3 начинается интервал проводимости Л г диода 4. Длительность его определяемости равенством горизонтально заштрихованных площадей - разностей между питающим напряжением с одной стороны и напряжением на конденсаторе 5 (пунктир) и активных сопротивлениях цепи (сплошная линия) с другой стороны. Далее опять начинается интервал проводимости диода 3 и т. д. Как видно из фиг. 3, интервалы Л i и Я г. вначале равны, а затем интервал Я i увеличивается, а Л а сокращается. Импульсы намагничивающего тока возрастают по величине и длительности, а размагничивающего уменьшаются. После того, как начало интервала Я i доходит до начала, положительного полупериода питающего напряжения, намагничивающий ток перестает расти, а импульсы размагничивающего тока продолжают уменьшаться по длительности и величине. Поэтому конденсатор заряжается все более короткими импульсами тока. Следовательно, ток заряда конденсатора уменьшается не только по величине вследствие его заряда, как в обычных RC-цепях, но и по длительности импульсов, что приводит к увеличению выдержки времени. По мере того, как конденсатор 5 заряжается и отрицательная полуволна тока становится все короче и меньше, сердечник дросселя начинает перемагничиваться по частным циклам, два из которых, соответствующие отрицательным индукциям В i и В 2 соседних периодов, показаны на фиг. 2 пунктиром. Разность магнитных энергий двух соседних циклов с индукциями Bi и Ва соответствует накапливаемой в конденсаторе энергии за период. Появляющаяся при этом постоянная составляющая тока через дроссель начинает частично насыщать сердечник. Когда конденсатор 5 заряжается и импульсы размагничивающего тока становятся весьма малы, сердечник полностью насыщается - индукция размагничивания приближается к +BS - т. е. остается насыщенным весь период. При этом индуктивность дросселя резко уменьшается, а так как его активное сопротивление меньше сопротивления выходного элемента 2, последний срабатывает, обозначая окончание выдержки времени. Для подготовки реле к следующему циклу переключатель 8 переводят в верхнее положение, разряжая конденсатор 5 через разрядный резистор 6. Выдержка времени определяется не только емкостью конденсатора 5, но и сопротивлением резистора 7 и индуктивностью дросселя 1. Увеличение сопротивления резистора 7 приводит к увеличению выдержки времени из-за уменьшения тока намагничивания при неизменном токе размагничивания, а после насыщения дросселя - из-за уменьшения напряжения на выходном элементе 2 до значения, близкого к порогу срабатывания. Увеличение индуктивности дросселя при водит к увеличению выдержки времени пото му, что уменьшается как намагничивающий ток, так и размагничивающий (ток заряда конденсато{)а), и соответственно уменьшается их разность, обуславливаюшая насыщение дросселя. Предлагаемое реле по сравнению с известным обеспечивает значительно большую

выдержку времени, намного превосходящую ту, которая определяется постоянной времени С цепи заряда конденсатора.

Формула изобретения

Реле времени, содержащее времязадающие резистор, конденсатор и дроссель насыщения, соединенный последовательно с выходным элементом, и два диода, отличающееся тем, что, с целью увеличения выдержки времени и упрощения схемы, времязадающий конденсатор соединен последовательно с одним из диодов, а времязадающий резистор соединен последовательно с другим диодом, причем указанные последовательные цепи соединены между собой параллельно и последовательно с дросселем насыщения, а упомянутые диоды включены встречно относительно точки присоединения параллельных цепей к дросселю.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Шопен Л. В. Бесконтактные электрические аппараты автоматики. М., «Энергия, 1976, с. 265.

2. Авторское свидетельство СССР № 420006, кл. Н О Н 47/18, 1972.

I/ .

6

Фиг, i

Фиг, 2

Фиг.Ъ