Термобиметаллическое реле Советский патент 1982 года по МПК H01H37/52 H01H61/02 H01H71/16 

Изобретение относится к электротехнике, к низковольтному электрооборудованию, а именно к устройствам защиты электрических потребителей.

Известны тепловые реЛе, содержащие биметаллическую пластину щелчкового действия, один конец которой неподвижно закреплен и электрически связан с первой клеммой, а на свободном конце со стороны активного слоя закреплен контакт, замкнутый с неподвижным контактом, которйдй связан электрически с второй клеммой. Между клеммами включен нагревательный элемент, размещенный на корпусе Ci.

При прохождении через теря ореле тока, не превышаклцего номингшьное значение, биметаллическая пружина нагревается незначительно, контакты остаются Зс1мкнуты и шунтируют нагревательный .элемент, сопротивление которого на несколько порядков больше сопротивления биметаллической пластины и переходного сопротивления контактов .

Когда ток через термореле превышает установленное значение, биметаллическая пластина нагревается свыше температуры срабатывания, ее свободный конец перемещается, контакты размыкаются, ток проходит по нагревательному элементу, в котором выделяется тепло/ подогревающее биметаллическую пластину, что препятствует возврату контактов в замкнутое состояние.

Недостатком устройства является то, что для быстрого щелчкового размьжания контактов биметаллическая пластина выполняется, сложной формы

10 с радиусами кривизны, менякхцими при срабатывании (биметаллической пластины свою величину и знак. Это обуславливает размещение нагревательного элемента не на бипластине непосредствен15но, а на некотором расстоянии от нее. При этом для подогрева биметаллической пластины и удержания контактов .в разомкнутом состоянии нагреватель, ный элемент должен выделять значитель20ную мощность, вследствии чего имеет место повы{иенное потребление тока тепловым реле, а также значительный нагрев корпуса и других деталей конструкции.

25

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является термобиметаллическое реле, содержащее биметаллическую пластину, один конец которой неподвижно закреплен на корпу30се через токоведущий элемент, а на другом свободном конце установлен по вижный контакт, имеющий возможность взаимодействия с неподвижны контактом, расположенным на корпусеf нагре вательный элемент, размещенный на биметаллической пластине и соедир1енный одним своим выводом с неподвижным концом биметаллической пластины, а другим - с неподвижным контактом, и два дополнительных контакта, один .из которых закреплен на биметалличес кой пластине 2. Недостатком -известного устройства является возможность повторного замы кания и искрения контактов, что снижает надежность срабатывания. Целью изобретения является повышение надежности срабатывания. Поставленная цель достигается благодаря тому, что термобиметаллическое реле снабжено дополнительным нагревательным элементом, размещенны на биметаллической пластине, и упругим элементом, размещенным на корпусе, второй вспомогательный контакт pasMeuieH на указанном упругом элемен те с возможностью взаимодействия с п ервым дополнительнЕлм контактом , а дополнительный нагревательный элемент соединен одним своим выводом с вторым дополнительным контактом, а другим выводом - с неподвижным контактом., На фиг.1 представлена электрическая схема подключения предлагаемо го термобиметаллического реле; на фиг. 2 -3.- конструкция гермобиметаллического реле. Схема (,фиг,1) содержит источник 1 питания, к которому через выключатель 2 присоединена одна ,из клем14 термобиметаллического реле 2, другая его клемма -присоединена к защищаемому потребителю 4. Термобиметаллическое реле (, фиг. 2 содержит термобиметаллическую пластину 5 прямоугольной формы, один конец которой неподвижно закреплен на корпусе б с помощью токоведущей стойки 7, связанной с первой клеммой 8, а на свободном конце закреплен контакт 9, замкнутый с- неподвижным контактом 10, который установлен на корпусе б и связан с втсрой клеммой 11, вспомогательные контакты 12 и 13, один из которых 12 закрепле на биметаллической пластине 5 в сред ней ее части, а второй 13 закреплен на упругом элементе 14, установленном на корпусе 6, нагревательный эл мент 15, расположенный на биметаллической пластине 5 и соединенный одним выводом с1 биметаллической плас тиной 5, а другим - с неподвижным контактом 10, дополиительньий нагревательный элемент 16, размещенный на биметаллической пластине 5 между контактом 9 и вспомогательным конта том 12 и полключенний одним выводом к второму вспомогательному контакту 13, а другим - к неподвижному контакту 10, Контакты 9 и 12 расположены со стороны активного слоя 17 биметаллической пластины 5. Устройство работает следующим образом. Цепь замыкается выключателем 2, ток проходит от источника 1 питания через контакты выключателя 2 по термобиметаллическому реле 3 через его клемму 8, стойку 7, биметаллическую пластину 5, контакт 9, неподвижный контакт 1Q, клемму 11 и через потребитель 4 на массу. Поскольку сопротивление названных токоведущих элементов термобиметаллического реле 3 значительно в 50-100 раз } меньше сопротивления .потребителя 4, напряжение, приложенное к клеммам 8 и 11 термобиметаллического реле 3 мало и нагревательные элементы 15 и 16, к которым прикладывается часть этого напряжения, практически не нагреваются. При токе, не превышающем номинальное значение, биметаллическая пластина 5 нагревается ниже температуры срабатывания, ее свободный конец не , перемещается, контакты 9 и 10 остаются замкнутыми, шунтируя нагревательные элементы 15 и 16. При токах перегрузки или короткого замыкания би.1еталлическая пластина 5 нагревается вьше температурдл срабатывания, свободный конец ее пер,емещается и контакты 9 и 10 размыкаются. Вспомогательные контакты 12 и 13 (фиг.З) остаются некоторое время в замкнутом состоянии за счет того, что упругий элемент Д4 перемещается вслед за биметаллической пластиной 5 на расстояние, определяемое его упругой деформацией. Ток проходит через клемму 8, стойку 7, биметаллическую пластину 5, и далее по двум параллельным цепям, по первой - через йагревательный элемент 15, не0ОДВИЖНЫЙ контакт 10, клемму 11 и по второй - через вспомогательные контакты 12 и 13, дополнительный нагревательный элемент 16, неподвижный контакт 10, клемму 11. К нагревательным элеме нтам 15 и 16, сопротивление которых значительно больше суммы сопротивлений всех остальных участков цепи, прикладывается большая часть напряжения источника 1 питания (для термобиметаллического реле на 12 в сопротивление нагревательного элемента составляет 30 Ом, дополнительного нагревательного элемента 15-20 Ом ), в них выделяется тепло, которое передается биметаллической пластине 5, поддерживая ее темп-ературу выше температуры срабатывания. Одновременное включение обоих нагревательных элементов 15 и 16 обеспечивает быстрое без повторного замыкания и искрения разделение контактов 9 и 10 в диапазоне рабочи значений напряжений источника 1 пит НИН и температуры окружающей cpejb. .Биметаллическая пластина перемёщается в крайнее положение (обознач но на фиг,3 пунктиром). Вспомогательные контакты 12 и 13 размыкаютса (положение, при котором происход это размыкание регулируется подгибк упругого элемента 14, вследствие чего дополнительный нагревательный элемент 16 обесточивается. Биметаллическая пластина 5 удерж вается в этом положении за счет тепла выделяемого нагревательным эл ментом 15. Ток в цепи ограничен сопротивлением нагревательного элемента 15 (для термореле на 12 В ,4 А и не опасен для потребителя 4. Для возвращения контактов 9 и 10 в замкнутое положение, необходимо разомкнуть цепь выключателем 2. Сопр тивление нагревательного элемента 15 подобрано таким образом, чтобы . обеспечить подогрев биметаллической пластины 5, достаточный для удержания ее в крайнем положении при номинальном значении напряжения источника питания температуре окружаю щей среды -t +20-+30°С. При максимальных значениях напряжения сети и температурь окружающей среды биметаллическая пластина 5 не будет перегреваться, при минимальных же значениях этих параметров, когда мощности нагревательного элемента 15 недостаточно для удержания биметалли ческой пластины 5, последняя начнет перемещаться из крайнего положения в исходное, однако, прежде чем замкнутс.я контакты 9 и 10, замыкаются вспомогательные контакты 12 и 13, вследствие чего включается дополнительный нагревательный элемент 16, сообщая, дополнительное тепло биметал лической пластине 5 и препятствуя тем самым замыканию контактов 9 и 10. Технико-экономический эффект изобретения достигается за счет повышения надежности и увеличения срока службы путем исключения перегрева биметаллической пластины и устранения замыкания и искрения контактов. Формула изобретения Термобиметаллическое реле, содержащее биметаллическую пластину, один конец которой неподвижно закреплен на корпусе через токоведущий зглемент, а на другом, свободном конце, установлен подвижный контакт, имеющий возможность взаимодействия с неподвижным контактом, расположенным на корпусе, нагревательный элемент, размещенный ,на биметаллической пластине и соединенный одним своим выводом с неподвижным концом биметаллической пластины, а другим - с неподвижным контактом, : и два дополнительных контакта, один из которых закреплен на биметаллической пластине, о т л и ч а ю щ ,ее с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено дополнительным нагревательным элементом, размещенным на биметаллической пластине, и упругим элементом, размещенным на корпусе, второй вспомогательный контакт размещен на указанном упругом элементе с возможностью взаимодействия с первым дополнительным контактом, а дополнительный нагревательный элемент соединен одним своим выводом с вторым дополнительным контактом, а другим выводом - с неподвижным контактом. .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3265839Лкл.337-91, -1963. 2.Патент Франции 2138182, кл. Н 01 Н 71/00, 1973.