Электромеханическое реле времени

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕ НТУ 01) 434667 Союз Советских Социалистицеских Республик(51) М Государственный комитет Совета Мнннстров СССР по делам нзобретеннй и открытнй(088,8) Дата опубликования описания 17.12.74(72) Автор изобретен Иностранец Вернер Хауфе(ФРГ) Иностранная фирма хер ГмбХ и Ко, Релайсб(54) ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ РЕЛЕ ВРЕМЕН Изобретение касается электромеханических реле времени с синхронным двигателем и редуктором для уменьшения числа оборотов,Реле времени, в котором имеется привод синхронного двитателя 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 с 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 и колесу выдержки времени. Благодаря этому возможно расширить и непрерывно выбираемую задержку времени в зависимости от того или иного процесса на несколько дискретных 5 ступеней, причем это расширение для известных реле времени производится преимущественно подекадно.Известные реле времени с синхронным двигателем могут быть с непрерывным вращением 10 двигателя или с дискретным, т. е. синхронныйдвигатель может непрерывно вращаться при подаче напряжения также за пределами выбранной задержки времени, или же синхронный двигатель может быть так включен, что он на чинает вращаться с момента начала установленной задержки времени, В этом случае после возбуждения электромагнитов, что вызывает коммутацию внутри реле времени, необходимо произвести сцепление выходной шестер ни 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 25 шестерни или зубчатого колеса редуктора ихзубья не всегда мгновенно сцепляются с зубчатым колесом задержки времени, часто прн этом зубья обоих зубчатых колес ударяются друг о друга и только затем образуют взаим- ЗО ное сцепление без скольжения. Эта ошибка,вызванная процессом сцепления, создает неточносгь Всей задержки Времени и ВнОВь Возникает при каждом процессе Вк 110 чения, Зта ошибка, кроме того, не зависит от той илн иной уставки времени, так что она оказываег влияние и при малых выдержках.Были сделаны попытки уменьшить эту ошибку тем, что у зубчатого колеса задеркки времени предусматривалось особенно большое число зубьев при возможно малых размерах последних, Зта 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 не доля(но иметь большие размеры, колесо задержки времени нельзя выбирать произвольно большим, оно должно иметь как можно меньший диаметр. Весь редуктор также должен быть сконструирован наиболее компактным 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 диапазспах времени, выбираемых приблизительновпределах всей шкалы. Например, ошибка времени, определяемая относительно всего значения шкалы в пределах +0,5/о, будет составлять уже +.5/о при уставке времени в 1/10 от полного отклонения шкалы или даже -+10% при уставке времени в 1/20 от максимального значения шкалы. Следовательно, ошибка времени имеет не линейную зависимость от отдельных значений шкалы при уставке, а ближе к экспоненциальной зависимости, причем неточность времени осооенно 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 ь заданном диапазоне, предусмотрена вторая ручка уставки времени, которая позволяет переключать реле времени с одного диапазона на другой. Для этого па передней панели реле предусмотрены также две шкалы, которые соответствуют диапазонам устанавливаемого времени. Диапазоны времени перекрываются таким обра. зом, что единственный заранее заданный диапазон времени может быть пасширен 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,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 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 дополчительная указательная шкала, сопряженная с основной шкалой для непрерывного выбора временной последовательности, что позволяет известным образом расширить диапазон шкалы, причем упомянутые дополнительные зубчатые колеса непосредственно связаны с декадными ступенями времени. Зто 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, по крайней мере, поворачивается на сравнительно большой угол. Постоянная сама по себе ошибка, которая возникает вследствие включения выходной шестерни редуктора и ее сцепления с колесом задержки времени и оказывает особо сильное влияние на малые диапазонь .1 ремени, может быть тем самымуменьшена.Ввиду того, что расширение нин(него диапазона является одинаковым в пределах каждой декадной ступени времени, возможно применить только две шкалы времени на передней панели реле времени.Применение немногих дополнительных зуб 434667 6чатых колес не очень изменяет известные конструкции редукторов, так 1 то 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, ордицата - ошибку в процецтак для различных диапазонов времени.На передней панели 1 находятся две коаксиально расположенные круговые указательные шкалы 2, 3, которые могут быть разногоцвета, причем одна представляет негативноеизображение другой. Одна шкала имеет диапазон от 0 до 30 единиц времени, а другая - диапазон от 0 до 10 единиц времени. С помощью регулировочной ручки 4 можно выбратьпроизвольное время задержки для процесса включения реле времени. Это время наглядным образом показывает стрелка 5. На одном шпинделе регулировочной ручки 4 преимущественно 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 соответствччощих сегментах регулировочной ручки 6, чтобы обеспечить наглядные показания выбранной уставки, не допускающие ошибки.Реле времени приводится в действие от синхронного двигатечя 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 ц 1 естешпо редуктору 8, который снижает число оборотов ндд,чежащим образом. Для этого на конце регулировочцого шпинделя 9, имеющего жесткое соединение с регулировочной ручкой 6, расположены два зубчатых колеса 10 таким образом, что они могут выбороч 110 Входить В зацепление с концентрически расположенными зубчатыми колесами передачи,В результате включения при помощи электоомагнита, не показанного на чертеже, одного из колес 10 с колесом 11 задепжки времени, последнее начинает вращаться в течение периода времени, установленного на указательной цп(алс 2 цли шкале 3. Этот процесс вкл 1 очения вн"сит ошибку, котопая обусловлена тем, что зубья очного из колес 1 О з процессе включения не тотчас же и без скольжения входят в зд;.епление с зубьями колеса 11 задержкч времни. И только чосч" повопотд ня О.1- педеленную долю толщины з ба зубчатого колеся вступают в окончательное зацепление. Эта оцтибкд, об словле шдя процессом вкчю синя, цс зависит от времени, уста 11 овчегц 1 го нд15 20 25 30 3540 45 50 55 60 65 указательной шкале 2 цли 3. Она может оказать особенно неблагоприятное влияние црц устдновкак врсмец 11 з н 1:жцсм дцдазоцс шк 1- лы.Уменьшение ошибки осуществляется благодаря тому, что в случае устазкц толью мдло- ГО диапазона Врсмени В нижней части ук 1 зд. тельной шкалы, когда, следовательно, колесо 11 задержки времени поворачивается лишь на малый угол, применяется вышерасположенная шкала, соответствующая этому диапазону времени, тем самым увеличивая угол поворота колеса задержки времени 11. Так, например, при уставке в одну секунду, которая должна бы быть произведена по шкале 3 сек у известных подобных реле времени, используется шкала с диапазоном в одну секу нду, вследствие чего колесо задержки времени поворачивается не на угол, разный 1,3 полного поворота, а вращается почти на 300.На фиг. 2 показано выгодное уменьшение оцп 1 бкц времеш 1 в вцдс графика, Кривые, нанесенные сплошными лцнцямц, представляют сооой зависимость временной ошибки от времени при ступенчатом г 11 боре диапазона, равного трс.1 илц тридцати сдцн:1 цам времени; пунктирные цлц заштрихованные кривые и площади воспроизводят возможные ступени времени. Так кдк ошибка времени сокраняет постоянное абсолютное значение, она становится особенно сильно заметной для малых выбираемык углов поворота колеса задержки времени.Изображенные на диаграмме кривые представляют экспоненциальные функции тогда, когда ошибка времени составляет -+0,5% относительно всего диапазона шкалы с максимальным значением 30.Если бы выбор времени был возможен только по этой одной шкале, то абсолютная ошибка, присущая реле времени, кдк это видно цд графике, составляла бы 5% при шкале в одну единицу времени, 3% при шкале 0,5 единицы времени, около 7,7% - при 0,2 единицы времени и т. д.Теперь поступают с.чеду 1 ощим образом.При регулировке задержки времени нс выбирают такую кривую, которая изображена сплошной линией, а прежде всего зоны, отмеченные косо штрцковднцыи ч,чощддкдми. Выбор времени и лезом цнтгпздле з предслак графика теперь производ 1:тся таким образом, что для диапазона времени от единицы до трек единиц времени используют черную шкалу 2. Для диапазона времени ниже одной счпницы испо,чьзуют указательную шкалу 3. Максимально получаемая ошибка времени в интервале от одной ЛО трек единиц врек 1 ени составляет не выше 1,5%, кдк это следует из графика на диаграмме. Этд ошибка в диапазоне цюке одной едцнцпы времени при достаточно целесообразном выборе установки около 0,15 единицы времени составляет толь (о 3,5%протиВОпочожность 10% В ином с "д", 434667Следовательно, 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 получить 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 помощью полностью электронного реле. Поскольку настоящее изобретение содержит предложение для приближения к этому идеальному состоянию оно можетнайти применение у известных до сих пор реле времени без больших дополнительных затрат. Предмет изобретения Электромеханическое реле времени с синхронным двигателем и редукторной передачей, 5 содержащее основную рукоятку настройки,установленную на лицевой панели, и дополнительную рукоятку настройки, которая расширяет временной диапазон, устанавливаемый первой рукояткой, на несколько декадных 10 ступеней, и соответствующие индикаторныешкалы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования, каждая декадная ступень имеет дополнительные редукторные зубчатые колеса и дополнительные 15 шкалы, причем индикатор основной рукояткинастройки имеет несколько шкал, окрашенных в разные цвета и соответствующих отдельным временным диапазонам.евят едакт Тираж 760комитета Совета Министров СССРбретенпй и открытийРаушская наб., д, 4/5 каз 3317/8 писное И ипография, пр. Сапунова, 2 П,г Л П 4 аЮКао Изд.1834 Государственного по делам изо Москва, Ж.35, рректоры; В, Петрова и О. Данишева