Способ измерения контактного нажатия размыкающего контакта электромагнитного нейтрального реле

(56) ГОСТ 16121 - 86. Реле слаботочнтромагнитные, Общие техническиеп.4.3.Авторское свидетельствоСССРМ 1129665, кл, Н 01 Н 49/00, 1984.Авторское свидетельство СССРМ 1287114, кл, 6 05 В 23/02, 1988.Авторское свидетельство СССРМ 1504684, кл. Н 01 Н 49/00, 1989. Изобретение относится к электротехнике и контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения контактного нажатия размыкающих контактов электромагнитных нейтральных реле в условиях производства.Известны способы измерения контактного нажатия размыкающих контактов электромагнитных реле с помощью динамометров, граммометров и т,п. По данным способам измерение контактного нажатия размыкающих контактов производят при обесточенных обмотках вручную путем оттягивания переключающего (подвижного) контакта от размыкающего контакта. При этом величина контактного нажатия определяется в момент размыкания размыкающим контактом цепи индикатора тока,(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНТАКТНОГО НАЖАТИЯ РАЗМЫКАЮЩЕГО КОНТАКТА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО НЕЙТРАЛЬНОГО РЕЛЕ(57) Использовайие, в электротехнике и контрольно-измерительной технике. Сущность изобретения: способ заключается в подаче тбка в обмотку реле и фиксации момента размыкания размыкающего контакта. Величина контактного нажатия определяется по разности значений тока обмотки, при котором происходит размыкание размыкающего контакта в процессе срабатывания, и тока обмотки, при котором начинается при отпускании движение якоря реле из положений, когда тол катель касался и ружины пере кл ючающего контакта, но размыкающий контакт находился в замкнутом состоянии. 1 ил,Процесс измерения контактного нажатия по данному способу является трудоемким и сопровождается субъективностью и низкой точностью, т,к. направление усилия при оттягивании контакта и точка приложения усилия при оттягивании устанавливаются оператором вручную. Кроме того, измерение по данному способу приводит к загрязнению и микродеформации контактных поверхностей. При этом невозможно измерение контактного нажатия у зачехленных реле без их разрушения (вскрытия).Известны способы механизированного измерения контактного нажатия размыкающих контактов, основанные на определении контактного нажатия по величине тока в обмотке специального измерительного магнитоэлектрического преобразователядавление-ток, который вызывает перемещение подвижного щупа данного преобразователя до момента разрыва цепи размыкающаго контакта, или основаннце на определении контактного нажатия по сигналу тензодатчика, который перемещается с фиксированной скоростью специальным синхронным электроприводом до момента раэмыкания цепи раэмь 1 кающего контакта.Известные способы требуют для своей реалйзацйи создания сложных дорогостоящих устройств точной механики, особенно приизмерениях в микроминиатюрных герметичных реле, у которцх измеряемые нажатия находятся в широком диапазоне от долей грамм до десятков грамм, а перемещения измерительных механизмов при определении данных усилий должны осуществляться в интервалах, которые могут составлять единицы микрон, Кроме того, недостатком известных способов также является невозможность измерения контактного нажатия у зачехленных реле.Известны способы и устройства для измерения контактного нажатия размыкающих контактов электромагнитного реле без доступа во внутреннийобъем,основанные на определении времени размыкания раэмыка 1 ощего контакта в процессе срабатывания реле при подаче на его обмотку прямоугольного импульса напряжения.Однако этому способу присуща низкая точность результатов измерения, обусловленная тем, что время раэмыкания раэмыкающЕго контакта отражает не только контактное нажатие раэмыкающего контакта, но зависит также от нажатия и жесткости возвратной пружины, свободного хода якоря, зазора между якорем и полюсом реле в точке размыкания размыкающего контакта, параметров обмоток и магнитопроводов и др. факторов, Поскольку все перечисленные факторы, от которых зависит время размцкания размцкающего контакта, существенно отличаются у различных экземпляров реле одного типа, то измерение контактного йажатия размыкающих контактов по известному способу сопровождается погрешностями, нередко достигающими значения 100% и более,Целью изобретения является повышение точности измерения контактного нажатия размыкающего контакта электромагнитного нейтрального реле без доступа во внутренний объем реле,Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения контактного нажатия размыкающего контакта электромагнитного нейтрального реле, при котором подают ток в обмотку измеряемого реле и фиксируют момент размыкания размыкаощего контакта согласно изобретению, ток в обмоткенаращивают ступенчато с длительностью ступенек, достаточной для раэмыкания размыкающего контакта реле данного типа, вмомент раэмыкания размыкающего контакта прекращают ступенчатое увеличение тока в обмотке и запоминают по количеству 10 ступенек ток, вызвавший размыкание размыкающего контакта, снижают ток в обмотке до нуля, вновь подают в обмотку ток, который меньше ранее определенного тока, вызвавшего размыкание раэмыкающего контакта, на заранее установленную для данного типа реле величину, при которомобеспечивается установка якоря реле в положение, при котором тол катель подведен кпружине переключающего контакта, но размыкающий контакт находится в замкнутом состоянии, производят стУпенчатое снижение тока обмотки с длительностью ступенек, достаточной для того, чтобы началось движение якоря в направлении к исходномуположению при обесточенной обмотке, фиксируют момент начала движения якоря реле в направлении к исходному положению при обесточенной обмотке по возникновениюЭДС самоиндукции обмотки, запоминают по количеству ступенек ток, при котором началось движение якоря в направлении к исходному положению при обесточенной обмотке, и вычисляют контактное нажатиеразмыкающего контакта по формулевиконт. = К 1 1 р.нз - К 2 отп,нз, где виконт. - контактное нажатие раэмыкающего контакта, г,р,нз - ток обмотки, при котором происходит размыкание размыкающего контакта в процессе срабатывания, мА;отп,нз - ток обмотки, при котором начинается при отпускании движение якоря реле из положения, когда толкатель касался пружины переключающего контакта, но размы 45 кающий контакт находился в замкнутомсостоянии, мА;К 1 и К 2 - эмпирические коэффициенты,зависящие от конструкции реле и постоянные для данного типа реле, г/мА.50 8 основу известного способа заложеносоответствие между временем раэмыкания размыкаюъцего контакта и контактным на.жатием размыкающего контакта. Однако, указанное сответствие носит весьма при ближенный характер, т.к, на времени раэмыкания раэмыкающего контакта существенно сказывакпся также нажатие и жесткость возвратной пружины, свободный ход якоря, зазор между якорем и полюсом реле в точке размыкания размыкэющегоконтакта, параметры обмоток и магнитопроводов и другие факторы. Разброс перечисленных факторов у различныхэкземпляров реле одного типа вызываетзначительную погрешность измерения поизвестному способу,По предлагаемому способу контактноенажатие размыкающего контакта определяется поразности значений тока обмотки,при котором происходит размыкание размыкающего контакта в процессе срабатывания, и тока обмотки, при которомначинается при отпускании движение якоряиз положения, когда толкатель касался пружины переключающего контакта, но размыкающий. контакт находился в замкнутомсостоянии. Это обеспечивает предлагаемому способу малую погрешность измеренияза счет исключения погрешности, обусловленной воздействием возвратной пружиныв момент раэмыкания раэмыкающего контакта, а также обеспечивает исключение погрешностей, обусловленных всемифакторами, приводящими к разбросу тяговой характеристики электромагнитного реле на участке размыкания размыкающегоконтакта,В предлагаемом способе все перечисленные факторы учитываются за счет соответствующего изменения тока обмотки, прикотором начинается при отпускэнии движение якоря измеряемого реле из положения,когда толкатель касался пружины переключающего контакта, но размыкающий кон. такт находился. в замкнутом состоянии, т,к,указанный ток вычитается с соответствующим коэффициентом пропорциональностииз тока обмотки, при котором происходитразмыкание размыкающего контакта в процессе срабатывания.На чертеже изображена функциональная схема устройства для реализации пред-лагаемого способа.Устройство содержит программно-вычислительный блок 1 (микропроцессорноеустройство), первый выход которого подключен ко входу цифра-аналогового преобразователя (ЦАП) 2, а второй выход - кустановочному входу триггера 3, являющегося выходным звеном блока 4 фиксациимомента начала движения якоря измеряемого реле.Выход ЦАП 2 соединен со входом уп-равляемого стабилизатора тока 5, к выходукоторого подключена обмотка 6 измеряемо. го реле, Параллельно обмотке 6 подключенвход дифференцирующего блока 7, которыйявляется входным звеном блока 4.Выход блока 7 подключен ко входу усилителя-ограничителя 8, у которого вь 1 ход со был предварительно установлен в положение, при котором толкатель был подведен к пружине переключающего контакта, на размыкающий контакт 13 находился в замкнутом состоянии,10 15 20 30 354550 единен со входом запуска триггера 3. Выход триггера 3 подключен к первому информационному входу блока 1, второй информационный вход которого соединен с выходам блока 9 контроля состояния контактов измеряемого реле. К выходу источника 10 питания контактов через резистор 11 подключен переключающий контакт 12 измеряемого реле, размыкающий контакт 13 и замыкающий контакт 14 которого подключен к общей шине.К переключающему контакту 12 подключен вход блока 9,Устройство работает следующим образом.Вначале измеряется ток обмотки 6, при котором в процессе срабатывания происходит размыкание размыкающего контакта 13 измеряемого реле. Процесс измерения укаэанного параметра производится путем подачи в обмотку 6 ступенчато нарастающего тока, у которого амплитуда каждой последующей ступени, т.е, приращение величины тока на каждом последующем шаге выбирается из условия обеспечения необходимой точности измерения, а длительность ступенек выбирается достаточной для обеспечения нобходимого времени размыкания раэмыкающего контакта для данного типа реле, Указанные ступеньки тока подаются в обмотку 6 с выхода управляемого стабилизатора 5, нэ управляющий вход которого поступают соответствующие аналоговые сигналы, вырабатываемые ЦАП 2 при появлении на первом выходе блока 1 соответствующего цифрового кода, После подачи каждой очередной ступеньки тока в обмотку 6 блок 1 производит опрос состояния блока 3, который контролирует состояние контактов (замкнутое или разомкнутое) проверяемого реле, В момент размыкэния размыкающего контакта 13 блок 9 выдает сигнал, по которому блок 1 прекращает наращивание тока в обмотке 6 и запоминает код, соответствующий току обмотки 6, прикотором произошло размыкание раэмькающего контакта 13, после чего ток в обмотке 6 по команде блока 1 снижается до нуля,Следующим параметром, который иэмеряется в описываемом устройстве и необходим для определения величины контактного нажатия, является ток обмотки 6, при котором начинается движение якоря реле в процессе отпускания, когда якорьУказанный параметр измеряется следующим образом.По команде блока 1 в обмотку 6 измеряемого реле подается ток, величина которого на 5 меньше того значения, при котором было достйгнуто размыканйе размыкающего контакта 13, В результате этого обеспечивается установка якоря в положение, при котором связанный с якорем толкатель подведен к пружине переключающего контакта, но, в то же время, размыкающий контакт 13 продолжает оставаться взамкнутом состоянии, Затем по командам блока 1 производится ступенчатое снижение тока до значения, при котором якорь измеряемого реле начинает двигаться. Амплитуда йдлительность ступенек выбираются по аналогии с предыдущим случаем, В частности амплитуда ступенек снижения тока выбирается из условия обеспечения необходимой точности измерения, а длительность ступенек- из условия обеспечения необходимого времени для того, чтобы началось движение реле данного типа в направлении к исходному положению при обесточенной обмот-, ке, Момент начла движения определяется блоком 4 по ЭДС самоиндукции обмотки 6, возникающей в результате движения якоря.При этом работа блока 4 протекает следую.щим образом; изменение напряжения на обмотке 6 реле, вызванное появлением ЭДС самоиндукции вследствие движения якоря, дифференцируется блоком 7 и усиленное усилителем-ограничителем 8 поступает на вход запуска триггера 3, Триггер 3, который был установлен в определенное исходное состояние и удерживался в данном состоянии выходным сигналом блока 1 до начала . снижения тока обмотки 6, при поступлении на его вход запуска импульса с выхода усилителя-ограничителя 8 переводится в противоположное исходному состояние.Таким образом,при каждом очередном ступенчатом уменьшении тока через обмотку 6 блок 1 производит контрольсостояния триггера 3 и при достижении током обмотки 6 значения, при котором происходит переход триггера 3 в новое состояние, блок 1 прекращает дальнейшее снижение тока и запоминает цифровой код, соответствующий току в обмотку 6, при котором начало осуществляется отмеченное движение якоря.После измерения описанных выше токов блок 1 производит вычисление величины контактного нажатия размыкающего контакта по алгоритму, реализующему следующую формулу;акант=К 1 р.нз К 2,отп.нзгде виконт. - контактное нажатие размыкающего контакта. г; р,нз - ток обмотки, при котором происходит размыкание размыкающего контактав процессе срабатывания, мА;отп,нз - ток обмотки, при котором при5 отпускании начинается движение якоря реле из положения, когда толкатель касалсяпружины переключающего контакта, но размыкающий контакт находился в замкнутомсостоянии, мА;10 К 1 и К 2 - эмпирические коэффициенты,зависящие от конструкции реле и постоянные для данного типа реле; г/мА.После этого результаты вычисления величины контактного нажатия в граммах вы 15 водится на экран блока 1 и используется впроцессе регулировки или контроля качества реле,П р и м е р, По предлагаемому способупроизводилось измерение контактного на 20 жатия размыкающего контакта у микроминиатюрных герметичных реле типа РЭС. Для данных реле эмпирически определенные коэффициенты К 1 и К 2 составили: 25 К 1 =2,6 г/мА;К 2 = 5,95 г/мА.При этом для реле данного типа приконтактном нажатии размыкающего контакта, равном 5 г, ток р.нз для различных экзем пляров реле составляет в среднем 6,5 мА, аток ото,нз для этих же реле в среднем составляет 2 мА. При контактном нажатии, равном 7,5 г, ток р,нз составляет в среднем 7 мА, а ток отп,нз - 1,8 мА.35 Измерение токов р,нз и отп.нз с точностью +1 обеспечивало погрешность измерения величины контактного нажатия.размыкающего контакта, не превышающую +15%.40 Значения измеряемых нажатий находились в широком диапазоне от 1,5 г до 11 г.Перепроверка действительных значений нажатий производилась с помощью специальной лабораторной установки, созданной 45 с применением весов типа ВЛКТ, обеспечивающих точность измерения 10 мг.Измерение величины контактного нажатия размыкающего контакта, основанное на определении разности значений тока об мотки, при котором происходит размыканиеразмыкающего контакта в процессе срабатывания, и тока обмотки, при котором начинается при отпускании движение якоря реле из положения, когда толкатель касался пру жины переключающего контакта, но размыкающий контакт находился в замкнутом состоянии, обеспечивает предлагаемому способу малую погрешность измерения (не более +15), которая меньше существующей для прямых способов измерения, постгн енных с использованием ручных граммн етрав, применяемых в производстве. Прц этом погрешность измерения по предл м эемаму способу не возрастает при изменении в широких пределах различных 5 регулировочных параметров реле, взаимо"гязэнных с измеряемой величиной. Таким образом, измерение по предлагаемому способу контактного нажатия размыкающего контакта позволяет создавать высокопроиз водительные автоматические приборц для измерения регулировочных параметров герметичных реле без их вскрытия на приемо-сдаточных испытаниях в условиях производства. Это позволяет избежать 15 разрушения значительного количества реле (порядка 2 от общего обьема выпуска). Формула изобретенияСпособ измерения контактного нэжа тия размыкающего контакта электромагнитного нейтрального реле, при котором подают ток в обмотку измеряемого реле и фиксируют момент размыкания размыкаю- щего контакта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, 25 с целью повышения точности измерения без доступа во внутренний объем реле, ток в обмотке наращивают ступенчато с длительностью ступенек, достаточной для размыкания размыкающего контакта реле 30 данного типа, в момент размыкания размыкающего контакта прекращают ступенчатое увеличение тока в обмотке и запоминают па количеству ступенек ток, вызвавший размыкание размыкающего контакта, снижают 35 ток в обмотке до нуля, вновь подают в обмотку ток, который меньше ранее определеннага тока, вызвавшего размыкание рээмцкающего контакта, на заранее установленную для данного типа реле величину, прикотором обеспечивается установка якоряреле в положение, при котором толкэтельподведен к пружине переключающего контакта, но размыкающий контакт находитсяв замкнутом состоянии, производят ступенчатое снижение тока обмотки с длительностью ступенек, достаточной для того, чтобыначалось движение якоря в направлении кисходному положению при обесточенной.обмотке, фиксируют момент начала движения якоря реле в направлении к исходномуположению при обесточенной обмотке павозникновению ЭДС самаиндукции обмотки, запоминают по количеству ступенек ток, .при котором началось движение якоря в направлении к исходному положению при обесточенной обмотке, и вычисляют контактноенажатие рэзмыкающего кантакта по формулевиконт.=К 1.р.нз К 2 1 отп.нз,где Рконт. - контактное нажатиеразмыкающего контакта, г;р.нэ - ток обмотки, при котором происходит размыкание рэзмыкающего контактав процессе срабатцвания, мА;1 отп.нз - ток обмотки, при котором начнется при отпускании движение якоря релеиз положения, когда толкатель касался пружины переключающего контакта, на размыкающий контакт находился в замкнутомсостоянии,мА;К 1 и Кг - эмпирические коэффициенты,зависящие от конструкции реле и постоянные для данного типа реле, г/мА,Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 4277 ВНИИПИ Госу Тиражвенного комитета по изобрет113035, Москва, Ж, Раушск Подписноеям и открытиям при ГКНТ СССРнаб., 4/5