Электромагнитное реле времени

(71) Ленинградское производственноеэлектромашиностроительное объединение(56) Вайсман Х,Г, Электрическая аппаратура управления судовыми электродвигателями. М.: Морской транспорт,(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ РЕЛЕ ВРЕМЕНИ(57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является.повышение точности срабатывания реле путем компенсации температурной погрешности по выдержке времени. Устройство содержит электромагнитнуюсистему, состоящую из 0-образногомагнитопровода 1, якоря 2 и включающей катушки (ВВ) 3, неподвижные 6 иподвижные 7 контакты, возвратнуюпружину 10, термобиметаллический компенсатор температурной погрешностипо выдержке времени, который состоитиз корпуса 12, термобиметаллическойвинтовой сгирали (ТВС) 13 и нагрева"теля 14, подключенного параллельноВВЗ. Под действием температуры ТВС 13разворачивается вместе с пластиной19 и колодкой 20, которая, деформи"руя пружину 25, изменяет отрывноеусилие, приложенное к якорю 2, 1 з,п.ф-лы, 4 ил(Изобретение относ:с я к электротехнике а именно 1(: з(ле ктрсма Гнитны .реле времени, и мажет быть испальзсВаиа В КОММУтаЦИОННЫ ЗЛЕКтРтп(ЕСК(Хаппаратах с электраманитным замедле" 5нием Времени ОтпускаЦель изобретения - повьппение точности срабатывания реле путем компен-.сации температурной погрешности паВЬДЕЮККЕ ВРЕМЕНИ,0Иа фиг 1 изображена конструкцияпредлагаемого электромагнитного релеВремети. Ба фиГ,2 - т(эпст(кпиямсбиметат 1 лх(ческс Гс кот(и зиса тара,прсдольнттй ра р к в ф,1 3 т ж 15(вид сверху; на фиг-; - (" хема годклтю"чения нагревателя.Реле содержит электромагнитнуюсистему клапанного типа контактнуюсистему мостикового типа и термабиметалг(ический компенсатор температурной погрешности по выдержке времени.Электромагнитнаясистеа состоитиз У-образного магпитопровсда 1,якоря 2 и включающеи каушки 3 Ьпластмассовый каркас ка; ушки 3 запресссвана мас(ивнея медная демпфтр(ЧЮ 1;ая ГЯЛттэа 4, ИапннтаТВОВ(1(т. русая (,с(гук(енчтатагт, реГулирсв;а,.,(3выдержки времени реле осуществлена"тСтаО.ЭКОЙ 1",ЕМВГНИТнсй:(ракЛаг КИ 1 1соответствующей талтцины, а плавная "изменением ьтатяжения прт-,кины 10.Обычно выдержка времени устанавли.вается заводам(-изготови(элем релепри темпера. туре окружак 1 щей средыо20 + 5 С и холодной катушке;Каменсатор температурнои погрев- ности по выдержке времени предста:.,". ( (ляет собой Отг(ельный кснструкттвньцузел закрепленный на основании 5реле, Еомпенсатор сос тхтв(т из корпус.(.(ВЫГ(ОЛНЕ.(НОГО ИЗ Т ЕПтОСТО.чХКОИпластмассы, в котором установленытермобиметаллическая винтовая спи-.раль 13 и нагреватель 14. В качественагревателя 14 мах;ет испсльзовать.ясериинь й проволочный этагированньп резистор типа ПЭ"5 ОДин из ВыВОдов которого непосредственно подклю. -чен к клемме 15 (фиг.2,), а другойчерез винт 16 крепления нагревателяи шинку 17 - к клемме 18. Винтоваяспираль 13 нижним концом установленав пазу корпуса 12 и закреплена в немотгибам этого конца а к верхнемуконцу винтовой спирали 13 жесткоприкреплена пластина 19, продольнаяось которой совпадает с продольнойосью зинтовой спирали 13. Пластина19 свобсдно Входит в соответствующийпаз колодки 20 которая своими выстуаьти 21 установлена в винтовых пазах 22 крышки 23 компенсатора, Бцентрагтьпом отверстии крын(ки 23 ус"танавлен толкатег(ь 24 который "дер".УМжИВаЕтСЯ В;т",.От(НО 1 ПСЛажЕПИИ УСтановлеп 1 ь(м между н.-м и колодкой 20улр(тГ 11( ЭтЕ(ЕНТОМ - Пружтной 2, Сжа -тя, Во включенп" и 1 агсжепии релетолкатель 24 упирается в рычаг 26Эукреплен".ьй па якоре 2 (как это показано па фиг.1 штрихпунктиром),Нагрев(атель 14 с включенным пос-ЛЕДОВатЕЛЬПО, В ЕГО ЦЕПт. РЕЗИСтаРОМ2/ с ре 1 улирсзачным с 01 тратиВлением,фиг.4) падкгпючен араглельнс вкгючаюп(ьй. Катушке. 3 реле (т.е. получаетБитанпс От ТОГО ке источника чтаИ ВКЛ.".Юта"(Ощс(я КатуШКа. 3) о/Реле работает следусшим образам,При подаче пита 1(ия на включающуюкатушку 3 якорь 2, преодолевая усилие пружины 10, притягивается кгаГнитопрсвсд(у 1 нс 1 расстся(1 ие ОГраничиваемое толщиной немагнитнайпрокладки 11, и утапливает рычагом26 толкатель 24, сжимая пружину 25(фиг.1). Связанная с якорем 2 скобой9 тяга Я перемещаясь вверх, размыкает котакты 6 и 7, В притянутомполржении якоря 2 момент электромагнитной силы его притяжения к магнитопроводу 1 превышает суммарныйотрывиой момент, создаваемый усилиями пружин 10 и 25, а также контактных пружин,При сттг 1 юче(ии Вкл 1 ютатюттей катушк3 магнитный поток в магни(опроводереле спадает замедленно из-за возникновения в гильзе 4 и основании 5вихревых токов, стремящихся поддержать спадающий поток,. Поэтому якорьреле отпадает только после апределе"ной выдержки времени и тогда, когдамомент силы электромагнитного притяжения якоря 2 станет меньпе суммарт 1 14КОТОРой РЕГЗЧ 1 ИРтУЕт СЯ т. ЗЯДЯННЫХ ПРЕ 55919 ЦЕЛЯХ С ПОМОЩЬЮ СОПРОТИВЛРНИЯ РЕЗИС"тора 27, Изментенттем сопротивлениярезисторя 27 на ЗяВОДР-изГатовителеРЕЛЕ (т 1 РИ тЕМПЕРатУР,:. ОКРУткЯЮЩЕйсреды 2 ОО тустяняв,т 1 иваетГ я такоег, отепловое состояние Винтовой спирали13 при котором достигается полная компенсация изменения вьдержки времени из-за нагрева гильзы 4 и основания 5 длитель 11 о включенной включающей катушкой 3, Кроме того, тепловое сопротивление между нагревателем 14 и Винтовой спиралью 13 устанавливается конструктивно таки 1, чтобы 1 яГрЕВ Винтовой Спт 11)япи 13 ПООИСХО-дил с постоянной времени, идентич,ной постоянной времени нагрева гиль" зы 4 и основания 5. Этим обеспечивается компенсация погрешности по вьдержке времени реле при любой продолжительности вкл)очения Включающей катушки 3,. т.е. не только при установившемся. но и при любам промежуточном нагреве гильзы 4 и основания 5.Подкл)оче 11 ие цепи нагревателя 14 тТЯ 1)ЯЛЛРЛЬт 1 О ВКПОт 1 Я 1 О 1 т 1 Рй КЯ ТУт 11 кл Обеспечивает, храме того автомати- ЧЕСКУ)О КОМПЕНСЯЦИ 10 ИЗМЕНЕНИЙ В 1 т)ДЕРЖ ки времени реле при изменении тепло-" вых режимов., связаннь)х с изменением т 1 ИТЯ 1 ОЩЕГО З Т: З)1:.МЕ 11 ТЬ 1 НЯГ 1 РЯ)КЕНИЯ. Например, с у)зеличениРм няпряжения ИСТОЧНИКЯ. ПИТЯНИЯ ПОВ 1 тШ)ЯЕТСЯ ТОК во Включа 1 ощей катушке 3, поэтому она и следовательно гильза 4 и основание 5 на.гревяются до более высокой темперятурь 1, но одновременно повысится ток в пя 1 ревятеле 14 возрастет 11 ырев им винтовой спирали 13, что в. итоге приведет к компенсации возникшей дополнительной погрешности по вьдержке времени.Таким образом, работа компенсирующих элемечтов .реле сводится к такому изменению отрывного момента сил, приложенных к якорю, которое во всем диапазоне рабочих температур реле соответствовало бы необходимому изменению вьдержки времени на величину,противоположную температурной погреш-:ности реле по вьдержке времени. Исходя из этога и рассчитывается рабочая характеристика компенсирующегоустройства, и. прежде всего, жесткость пружины 25,Автоматическая компенсация температурной погрешности по выдержке временн электромагнитных реле позволяет чстко вьдержать заданный повремени цикл работы управляемых имиэлектрапривоцных (или иных) механиз 5 мов независима от времени года (летоИЛИ Б)птя, И ОТ СОСТОННИя ОбМОТОК Са"мих;З.г 1 е (холодное или нагретое дорабочей температуры), Это важно,напри)Ер, для палубного электрообо 10рудования судов морского флота, проХОДЯОтИХ ВО ВРЕМЯ РЕйеа РЯД КЛИМатнческих зон: от Арктики или Антарктики до тропиков.Выполнение те,")мобиметаллическоГО15компенсатора температурной погрешНОСТИ ПО ВЬтДЕРжКЕ ВРЕМЕНИ В ВИЦЕОТДЕЛЬНОГО 110 НСТРУКТИВНОГО тттзла ПОЗваляет .станавливать его на серийновыпускаемых реле только в тех слу, чаях ко г,":,Я это необходимо,Все это Ясширяет обласгь примеНЕНИЯ Е-.;т ПОЗВОЛ 1 ЕТ ПРИМЕНЯТЬ ЕГО,там, где р;,1 ее зто было невозможноиз-за чрез.1 Е,)но большой погрешностит)тПа ВЫПЕР.:;КЕ РЕ; ЕН 11.,Прове.-. Енн:е в 1)ПЭО ттЭлектросилаиспытап 1: макета предлагаемого электРОМаГН)т-:НОГО РЕЛЕ ВРЕМЕНИ, ВЫПОЛненного на бяз реле времени типа30КУВА,. доказали, что уставка выдержки В 1)еь)ени равняя 3 1 с. приО20 С, т.з-нялась в диапазоне измеНЕНИЯ ТЕт)ПЕРЯТУР ОЕРгжа 1 ОЩЕЙ СРЕДЫ.От (-б 0) ДО (+60) 0 при холоднойЗ 5 включаю-",ей кату 1 цке от 3,25 до 3,05 с,.а при Включающей катушке, нагретойрабочим током, от 3,18 до 2,95 с,т,е, Отклонение выдержки времени отуставки быо менее 5 Ж. В то же вре 40 мя у макета реле Оез компенсЯЦии температурной погр:юности предельныеотклонення Вьдержки времени составили в этих же условиях +34 и -313 отуставки,45 Как показали испытания, при использовании в качестве нагревателяпроволочного эмалированного резистора типа ПЭ,5 (5100 Ом; 7,5 Вт)и подключения его цепи параллельно50 вкл 1 очающей.катушке реле необходимаядля работы компенсатора мощность,потребляемая нагревателем, составилавсего 4,7 Вт, чта обеспечивает надежную и длительную его работу.55 Предлагаемое электромагнитноереле времени наиболее целесообразноиспользовать В особо ответственныхэлектраприводах, управляемых в функции времени, а также Во всех случаях1 О 15 20 ного отрывного момента, создаваемого усилиями пружин 10 и 25, а также контактных пружин. Возврат якоря 2 вместе со скобой 9 и тягой 8 в исходное положение приводит к замыканию контактов 6 и 7. Толкатель 24 под действием пружины 25 также возвращается в исходное положение (до упора в крышку 23)Компенсация температурной погрешности реле происходит следующим образом.При постепенном повышении температуры окружающей среды соответственно повышается и температура всех деталей и узлов реле, в том числе гильзы 4 и основания 5, сопротивление электрическому току которых при этом возрастает. Выдержка времени (по сравнению с первоначально устаоновленной при 20 С) должна уменьшиться из-за более быстрого затухания вихревых токов в гильзе 4 и основании 5 и, следовательно, более быстрого спадания магнитного потока до величины, при которой происходит отпадание якоря реле и которая однозначно зависит от суммарного отрывного усилия, укаэанных выше противодействующих пружин. Однако винтовая спираль 13 также приобретает повышенную температуру окружающей среды и деформируется вследствие возникающих в ней внутренних механических напряжений так, что ее свободный конец перемещается на определенный цент" ральный угол Ч (рад) по отношению к исходному (при 20 С) положению:2 ЩшЧ= 1 5 М -- -"- (к- )ФЬо где М - коэффициент чувствительноститермобиметалла, 1/град;К - радиус навивки спирали, мм;ы - число витков спирали;Ь - толщина термобияеталла, мм; С -С" изменение температуры спирали, град, по отношению кпервоначальной С=20 С.При этом жестко связанная со свободным концом винтовой спирали пластина 19 также разворачивается на угол ц и поворачивает на этот же угол колодку 20, которая, перемещаясь своими выступами 21 в винтовых пазах 22, опускается на величинуБй 1 = Ч - , где Я - шаг винтового 30 35 4 Д 50 55 паза. На эту же величину л 1 увеличивается встроенная длина пружины 25 и, следовательно, на величину ЛР=С д 1, где С - жесткость пружины 25, уменьшается ее отрывное усилие, приложенное через толкатель 24 и рычаг 26 к якорю 2. Поэтому отрыв якоря 2 произойдет при меньшем значении спадающего потока и, выдержка времени возрастет. Очевидно, что компенсация будет полной в том случае, когда увеличение выдержки времени из-за снижения отрывного усилия пружины 25 будет равно уменьшению выдержки времени вследствие возрастания сопротивления гильзы 4 и основания 5.При постепенном понижении температуры окружающей среды (ниже 20 С) соответственно снижается сопротивление гильзы 4 и основания 5, что должно было бы привести к увеличению выдержки времени по сравнению с первоначально установленной при 20 С,Однако свободный конец винтовой спирали 13 и связанные с ним пластина 19 и колодка 20 поворачиваются на угол р в противоположную сторону от исходного положения, вследствие чего колодка 20, перемещаясь выступами 21 в пазах 22, поднимается и сжимает пружину 25, что приводит к возрастанию ее отрывного усилия, приложенного к якорю 2 через толкатель 24 и рычаг 26. В результате выдержка времени уменьшается до первоначально установленного значения.Компенсация уменьшения выдержки времени, связанного с нагревом гильзы 4 и основания 5 потоком тепла от длительно включенной включающей катушки 3 реле, осуществляется при подключении нагревателя 14 с установленным в его цепи резистором 27 с регулировочным сопротивлением параллельно включающей катушке 3Тогда подача напряжения на включающую катушку 3 приводит к одновременной подаче его на клеммы 15 и 18, а следовательно, через шинку 17 и винт 16 к нагревателю 14. По нагревателю 14 начинает протекать ток, величина которого ограничивается сопротивлением самого нагревателя и включенного последовательно с ним резистора 27. При этом происходит постепенный нагрев винтовой спирали 13 до установившейся температуры, величинакогда требуется независимость временного цикла работы электроприводного (или иного) механизма от температуры окружающей среды и темпе 5 ратуры включающих катушек реле, управляющих данным процессом.Экономический эффект, который может быть получен в результате использования предлагаемого реле, заклю чается, помимо обеспечения стабильной производительности электроприводных механизмов, управляемых данными реле, в снижении возможности аварий из-за слишком форсированного15 пуска приводного электродвигателя при повышенных температурах окружающей среды и нагретой рабочим током включающей катушке реле или из-за рассогласованности производствен ного процесса вследствие затянутого пуска рабочего механизма при низких температурах среды и холодной включающей катушке реле.25Формула изобретения 1. Электромагнитное реле времени, содержащее основание, магнитопровод с размещенной на нем включающей ка тушкой, якорь с возвратной пружиной, связанный с контактной системойЭ термобиметаллический элемент с нагревателем и механизмом взаимодействия с якорем, расположенным на сво бодном конце термобиметаллического элемента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности срабатывания реле путем компенсации температурной погрешности по выдержке времени, оно снабжено корпусом, крышкой,рычагом и резистором с регу:лируемым сопротивлением, корпус установлен на основании и выполнен из теплостойкого материала, крьшка установлена на корпусе и выполнена с внутренними винтовыми пазами и осевыми отверстиями, термобиметаллический элемент выполнен в виде винтовой Спирали и установлен так, что один конец винтовой спирали неподвижно закреплен ка корпусе, механизм взаимодействия с якорем выполнен в виде поворотной втулки с выступами, упругого элемента, толкателя и рычага, при этом поворотная втулка соединена со свободным концом винтовой спирали, размещена своими выступами в винтовых пазах крышки и соединена через упругий элемент с толкателем, размещен- ным в осевом отверстии крышки с возможностью взаимодействия с рычагом, жестко закрепленным на якоре, нагреватель установлен внутри винтовой спирали и подключен параллельно включающей катушке, а резистор с регулируемым сопротивлением установлен в цепи нагревателя.2. Реле времени по п,1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что в качестве нагревателя использован проволочный эмалированный резистор, например, типа ПЭ."АР ". Составитель Б.Конос Корректор О.Кравцов Редактор А.Маковская Техред М.Дидык 4 Э но изводственно-издательский комбинат "Патент" г. Ужг ул, Гагарина,1 Заказ 95/51ВНИИПИ Государственного113035,Тираж 694 По иитета по изобретениям сква, Б, Раушская н ткрытиям при ГКНТ СССР д 4/5