Переключатель

Оп ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕН И Я К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ1 Ц 474059 Союз Советских Социалистических Реслтблик1) Зависимое от авт, свидетельс 1)М. К 11 т 36/0011 т 51/2 18129 24 2) Заявлено 26.11,71 ( исое инением заяв Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийи открытий(32) ПриоритетОпубликовано 14.06.75, Бюллетень2 Дата опубликования описания 10.09,75 К 621,316.56(71) Заявитель Московский орде енин ергетическии институт РЕКЛЮЧАТЕЛ(5 мый буж Изобретение относится к элементам управления, предназначенным для коммутации электрических цепей, и может быть использовано в схемах автоматики, телефонии, контрольно-измерительной техники, связи и в других областях техники.Известны переключатели, содержащие магнитоуправляемые контакты (МК) с преимущественно параллельным расположением продольных осей, минимум одно возбуждающее устройство, включающее в себя магнит, по крайней мере один полюс которого приближен к магнитоуправляемым контактам вне перекрытия их сердечников, и узел относительного перемещения магнитоуправляемых контактов и возбуждающего устройства.Для уменьшения габаритов переключателя и сужения зоны включенного состояния каждого магнитоуправляемого контакта в предлагаемом переключателе в области перекрытия сердечников к магнитоуправляемым контактам приближен полюс магнита, расположенный с отставанием по отношению к полюсу, размещенному вне перекрытия контактных сердечников.Кроме того, в области перекрытия сердечников может быть установлен полюс магнита с опережением по отношению к полюсу, расположенному вне перекрытия сердечников, а проекции полюсов, расположенных в области перекрытия сердечников, на плоскость, нормальную к их продольным осям, не имеют общих участков,Магнитоуправляемые контакты размещеныв эквидистантных рядах, по меньшей мере вдвух, а возбуждающие устройства, выполненные в виде стержневых магнитов, расположены между указанными рядами, Плоскости,нормальные к траектории относительного перемещения возбуждающего устройства и проходящие через продольные оси магнитоуправляемых контактов одного и другого ряда, между указанными рядами расположены поочередно.Сердечники магнитоуправляемых контактоввыполнены из магнитотвердого материаласредней магнитной жесткости.На фиг. 1 схематично изображен описываепереключатель, в котором магниты воздающего устройства расположены внутриряда МК, установленных по образующей цилиндра; на фиг. 2 - схема, поясняющая образование несимметричной зоны замкнутогосостояния одного возбуждаемого магнитомМК с отличным от единицы коэффициентомвозврата; на фиг. 3 - зоны замкнутого состояния двух установленных вплотную друг кдругу и возбуждаемых магнитом МК переключателя; на фиг. 4 - взаимное расположениемагнитных полюсов, приближенных к МК вобласти перекрытия, и вне его; на фиг. 5 - схема, иллюстрирующая сокращение зон замкнутого состояния двух соседних, вплотную установленных МК переключателя при расположении полюса магнита в области перекрытия сердечников МК; на фиг. 6 - схема поворотного переключателя, магниты возбуждающего устройства которого расположены по разные стороны ряда МК; на фиг. 7 - то же, магниты возбуждающего устройства которого расположены с наружной стороны ряда МК; на фиг. 8 - конструктивная схема переключателя с МК, имеющими возможность перемещения относительно возбуждающего устройства; на фиг. 9 - двухрядный линейный переключатель с уменьшенным расстоянием между поочередно коммутируемыми МК; на фиг. 10 - схема поворотного переключателя с возбуждающим устройством, перемещающимся между двумя рядами МК, установленных в соответствии с заданной программои; на фиг. 11 расположение магнитов в возбуждающем устройстве в случае размещения по разные стороны перекрытия сердечников МК двух полюсов П-образного магнита; на фиг. 12 - то же, в случае размещения по разные стороны перекрытия сердечников МК двух полюсов стержневого магнита; на фиг. 13 - взаимное расположение двух полюсов, приближенных к МК в области перекрытия их сердечников, и полюса, приближенного к МК вне перекрытия; на фиг. 14 - трехстержневой магнит; на фиг. 15 - программный переключатель, в котором сердечники МК изготовлены из реманентного материала, а каждый из магнитов возбуждающего устройства имеет свой независимый узел перемещения; на фиг. 16 - переключатель, в котором для размещения магнитных полюсов в области перекрытия сердечников МК и вне ее применен стержневой магнит, установленный под углом к продольным осям МК.В переключателе (см, фиг. 1) МК 1, продольные оси которых расположены параллельно по образующей цилиндра, вплотную приближены друг к другу и управляются возбуждающим устройством 2, перемещаемым относительно МК при помощи узла 3 перемещения, Направление перемещения возбуждающего устройства или МК показано фигурной стрелкой. МК могут быть расположены с необходимым технологическим зазором (или прокладкой) между ними на цилиндрической поверхности любой кривизны, в том числе и на плоскости. В последнем случае переключатель будет линейным.Возбуждающее устройство 2 включает в себя магниты 4 и 5, В качестве магнитов могут быть использованы как постоянные, так и электромагниты. В данном случае использованы стержневые постоянные магниты с прямоугольной формой сечения, хотя в общем случае магниты могут иметь сечения любой другой формы. Магнит 4 предназначен для замыкания сердечников 6 МК, осуществляемого 20 25 ЗО 35 4 О 45 50 55 60 65 им при последовательном перемещении от одного МК к другому. Приближенный к МК по. люс магнита 4 по отношению к перекрытию сердечников 6, размещен так, чтобы часть связанного с ним магнитного потока, ответвляющаяся в рабочий зазор замыкаемого МК, была достаточна для замыкания сердечников указанного МК. Для повышения надежности замыкания МК и лучшего использования магнита приближенный к МК полюс магнита 4располагается вне перекрытия сердечников 6,Размещение полюса магнита в области перекрытия сердечников 6 достигается введением в возбуждающее устройство 2 магнита 5, основным назначением которого является повышение надежности размыкания каждого из МК переключателя в заданном положении возбуждающего устройства.В переключателе, который должен обеспечивать поочередную коммутацию даже вплотную расположенных МК, размыкание каждого из них происходит в момент времени, предшествующий замыканию следующего за размыкаемым по направлению перемещения возбуждающего устройства МК.Приближенный к МК в области перекрытия их сердечников 6 полюс магнита 5 при перемещении располагается с отставанием по отношению к полюсу магнита 4, приближенному к МК вне перекрытия сердечников, и имеет одинаковую с ним полярность, хотя в общем случае эти полюса могут быть и разно- полярными, Величину отставания приближенного к МК в области перекрытия их сердечников полюса магнита 5 от полюса магнита 4, приближенного к МК вне перекрытия их сердечников, определяют расстоянием в направлении перемещения между крайними передними точками проекций указанных полюсов магнитов 4 и 5 на плоскость, нормальную к продольным осям МК. Полюс, приближенный к МК в области перекрытия сердечников 6, может принадлежать тому же магниту 4, что и полюс, приближенный к МК вне перекрытия пх сердечников.На фиг. 2 изображен один из МК переключателя, управляемый полем магнита 4, последовательно занимающего при перемещении относительно МК в направлении, показанном фигурной стрелкой, положения 1 и 11. Положение 1 магнита соответствует моменту замыкания сердечников МК, положение 11 - моменту их размыкания, а заштрихованная зона (с границами А - А и Б - Б) между положениями 1 и 11 - замкнутому состоянию МК (на фиг. 3 и 5 буквенные обозначения границ зон замкнутого состояния двух соседних МК имеют соответствующие индексы) .Несимметричность расположения на фиг. 2 зоны замкнутого состояния МК относительно его оси обусловлена различием величин н, с. срабатывания и отпускания (т. е. неравенством единице его коэффициента возврата) . Чем меньше величина н, с, отпускания по сравнению с величиной н, с, срабатывания, тем5больше задерживается момент размыкания сердечников МК по мере удаления магнита и расширяется зона замкнутого состояния МК.При расположении в переключателе вплотную друг к другу МК с равными значениями н.с. срабатывания, цо не равными единице коэффициентами возврата, и управлении ими при помощи одного магнита 4 зоны замкнутого состояния соседних МК взаимно перекрываются (см. фиг. 3), т. е. в замкнутом состоянии могут находиться одновременно, по крайней мере, два МК.Магнит 5, устанавливаемый в возбуждающем устройстве переключателя, дает возможность ускорить момент размыкания сердечников МК, замкнувшегося ранее под действием потока от движущегося впереди магнита 4. Влияние магнита 5 на момент размыкания МК переключателя иллюстрируется фиг. 4, где в один из моментов времени показано взаимное расположение МК и приближенных к ним магнитов 4 и 5, а также условное распределение в плоскости чертежа созданных ими магнитных потоков.Поток каждого из магнитов 4 и 5, выхопя из их приближенных к МК полюсов М, разветвляется от некоторой нейтрали в противоположные стороны по сердечникам 6 МК. В дальнейшем часть потока магнита 4, ответвляющуюся от нейтрали его полюса, приближенного к МК, в сторону рабочего зазора МК, называют замыкаюц 1 им потоком, а часть потока магнита 5, ответвляющуюся от нейтрали его полюса, приближенного к МК, и направлецную встречно замыкающему потоку магнита 4, - размыкающим потоком. МК, который в данный момент должен перейти из разомкнутого состояния в замкнутое, - замыкаемыц, а МК, которьй должен перейти цз замкнутого состояния в разомкнутое, - размыкаемый.Нейтраль полюса магнита 5, приближенного к МК, располагается нап перекрытием сердечников 6 (или вне его границ, но вблизи их), так, что в рабочем зазоре близлежащих МК замыкающий поток магнита 4 и размыкающий поток магнита 5 направлецы встречно. По мере приближения к размыкаемому МК магнита 5 его размыкающий поток все более препятствует прохождению встречно направленного замыкающего потока магнита 4 в рабочий зазор размыкаемого МК. Благодаря этому электромагнитная сила, удерживающая сердечники указанного МК в замкнутом состоянии, уменьшается.В определенный момент времени оба сердечника размыкаемого МК под влиянием разветвляюгцихся по ним в разные стороны от перекрытия потоков магнита 5 проявляют себя как магниты, одноименные полюса которых, образующие перекрытие, стремятся оттолкнуться друг от друга, Под действием упругих сил и эсЬспекта отталкивания конпов сердечников МК размыкается.Поскольку нейтраль приближенного к МК полюса магнита 5 расположена над перекры 474059 6тием сердечников МК или вблизи его границ, то составляющая его потока в рабочих зазорах МК, соседних с размыкаемым, минимальна, что предотврагцает опасность непредусмотренного (ошибочного) замыкания МК от потока магнита 5 лаже при величине его магнитной энергии, превышающей величину энергии магнита 4. Таким образом. магнит 5 не взыае заыая сердечников каждого из близлежащих МК. а создает условия для взаимного отталкивания перекрывающихся концов сердечников.С уменьшением величины отставания приближенного к МК полюса магнита 5 от приближенного к МК полюса магнита 4 соотношение между их встречно направленными потока в размыкаемом МК меняется в сторонх увеличения размыкающего потока магнита 5, что привопит к ускорению размыкания сердечников МК. При некотороц величине отставания сердечники размыкаемого МК расходятся раньше, чем замыкаются сердечники соседнего МК, расположенного за размыкаемым в направлении относительного перемещения возбуждающего мстройства, т. е. коммутация МК переключателя происходит поочередно. 30 35 4 О 45 50 55 60 65 5 1 О 15 20 25 Фиг. 5 иллюстрирует поочерепную коммутацию МК переклочателя. осугцествчяемую при помощи возбуждаюцгго уетроцства 2, содержащего магниты 4 и 5, расположенныс так, как показано ца Фцг.и 4. Введение в возбуждающеестройство 2 магнита 5 позволяет устранить перекрытие зоц замкнутого состояния МК.Момент размыканця МК можно изменять в неболгппих прелечах (например, при регулировке переключатепя) некоторым смещением перекрытий серлечгпцов МК в направпениц их продольных осей отцосцтельно нецтрали приближенного к МК полюса магнита 5.Магниты 4 ц 5 возбужла 1 ошего устройства 2 могут быть распо,пожены с обеих сторон ряда МК (см. 4 цг. 6) цлц с внешпец его стороны (см. фцг, 7 и Ю, например, при необходимости использования переключатепя малых габаритов с цебо,пьшц числом коммутируемьгх цепей.Особенностью конструкпцц переключателя, изображенного на фцг. 8. является и то, что относительное перемещение возбуждающего устройства 2 и МК может быть осуществ,чено за счет вращения послелних прц помощи узла 3 перемещения относительно неподвижного (или перемещатоц 1 егося) возбужпаюгцего устройства.Перек,чючатели на МК могут быть использованы для контроля положения какого-,чибо перемещающегося элемента. Контро,пцруемый перемеца 1 ощийся э,чсмецт в этом случае должен быть соединен с узлом перемещения переключателя, осчпеств.чяюшцм, например, перемещение возбуждаюп 1 сго устройства. Тогда МК, поочередно срабатывая по мере продвижения возбуждающего устройства, выдают474059 7информацию об изменении положения контролируемого элемента.Чем меньше расстояние между поочереднокоммутируемыми МК, т. е. чем меньше величина перемещения возбуждающего устройства, на которую любых два соседних поочередно коммутируемых МК переключателя реагируют изменением своего состояния - первыйиз них размыкается, второй (по холу возбуждающего устройства) замыкается, тем чувствительнее такой, выполненный на МК датчикперемещений,В переключателе (см. фиг. 9) возбуждающее устройство с магнитами 4 и 5 перемещается между двумя рядами МК. МК в рядахразмещены так, что продольные оси МК одного и другого ряла располагаются в плоскостях, нормальных к траектории перемещениявозбуждающего устройства 2, пересекающегопоочередно указанные плоскости то одного, тодругого ряда. При этом МК по мере продвижения возбуждающего устройства срабатывают поочередно, по одному из каждого ряда.Таким образом, расстояние между поочередно коммутируемыми МК в направленииперемещения возбуждающего устройства может быть сокращено до величины, меньшейпоперечного размера колбы МК.Программный переключатель, показанныйна фиг. 10, применяется, например, для подачи в выходные цепи последовательности импульсов, слеЛующих во времени в соответствии с циклически повторяющейся заданно,программой, Программа в данном случае задается расположением каждого МК переключателя на соответствующей образующей цилиндра.На фиг. 11 показано расположение магнитов в возбуждающем устройстве при выполнении магнита 4 П-образным. Оба полюсамагнита 4 в этом случае приблиясны к МКвне перекрытия их сердечников 6 по обе стороны от него и расположены на олной, параллельной продольным осям МК линии, Выполнение магнита 4 П-образным позволяет притой же величине его магнитноц энергии использовать в переключателе МК с более высоким значснием н, с. срабатывания.Магнит 4, будучи выполнен стержневым, может быть расположен в возбуждающем устройстве 2 параллельно продольным осям МК(см. фиг, 12). При этом его полюса располагатотся по обе стороны зоны перекрытия сердечников 6 МК,В рассмотренных переключателях расположение плоскостей сердечников по отношениток направлению перемещения возбуждающегоустройства может быть любым (см. фиг. 6 и 9).В переключателях с возбуждающим устройством, содержащим магниты 4 и 5, предьявляются повышенные требования к идентичности свойств используемых МК, в частностив них предпочтительно применение МК с равными н. с. срабатывания. С другой стороны,при .изменении направления перемещения воз 10 15 20 25 30 35 40 45 5 о 55 60 65 8буждающего устройства на противоположное в таких переключателях поочередная коммутация МК не гарантируется, т, е. возбуждающее устройство 2 не имеет возможности реверсивного перемещения относительно МК, необходимого в некоторых устройствах автоматики,Для использования в переключателе промышленных МК, имеющих обычно даже в пределах одного типа технологический разброс параметров срабатывания, и уменьшения влияния различия в величинах н. с. срабатывания МК на очередность их коммутации независимо от направления взаимного перемещения возбуждающего устройства 2 и МК в области перекрытия сердечников 6 к МК дополнительно прибликен полюс магнита 7 (см. фиг. 13), В направлении относительного перемещения возбужлающего устройства 2 полюс магнита 7 расположен с опережением по отношению к полюсу, приближенному к МК вне области перекрытия их сердечников 6, а проекции полюсов, расположенных в области перекрытия сердечников, на плоскость, нормальную к продольным осям МК, не имеют общих участков.Магниты 5 и 7 своими потоками, направленными встречно замыкающему потоку магнита 4, препятствуют проникновенито его в рабочие зазоры сердечников 6, расположенных по обе стороны МК, находящегося в данный момент напротив промежутка, образованного полюсами магнитов 5 и 7, приближенными к МК в области перекрытия их сердечников.Независимо от направления перемещения магнит 5 или 7, отстающий от магнита 4, осуществляет ускоренное размыкание сердечников МК, ранее замкнувшегося пол воздействием замыкающего потока магнита 4. Магнит 7 или 5, находящийся при том же направлении перемещения впереди магнита 4, не позволяет также МК замкнуться раньш, чс они окажутся напротив промежутка мсжлх приближенными к МК полюсами магнитов 5 и 7, лаже в том случае, если указанные МК имеют н. с. срабатывания ченьтттую, чем н. с, срабатывания МК, находящегося в данныи момент напротив упомянутого промежутка.Такит образом, замкнуться от замыкающего потока магнита 4 могут лишь серчечники МК, находящегося напротив про екхтка, образованного приближенными к МК полюсами магнитов 5 ц 7. Это позволяет использовать в возбукдающем устройстве магнит 4 с энергиейттостаточнотт ттля обеспечения замыкания сердечников наихудшего по чувствительности МК переключателя с необходимым по величине контактным нажатием.Функции магнитов возбуждающего устройства может выполнять олин, изготовленный специальным образом, магнит. На фиг. 14 изображсц трехстсржнсвой магнит лля случая, когда возбуждающее уствойство переключателя солержит магниты 4, 5 и 7. Назначение и расположение стержней трехстержневого магнита соответствуют назначению и распо.474059 10 5 1 О 15 20 9ложению отдельных магнитов возбуждающего устройства на фиг. 13.Необходимое взаимное расположение магнитов в возбуждающем устройстве обеспечено их жесткой связью, хотя в общем случае магниты могут иметь свои независимые один от другого узлы 3 и 3 перемещения (см, фиг. 15), обеспечивающие магнитам заданное расположение в возбуждающем устройстве. В переключателе на МК, сердечники которых выполнены из магнитомягкого материала, при больших относительных скоростях перемещения возбуждающего устройства может наступить момент, когда один или несколько МК переключателя из-за непродолжительности воздействия поля магнита 4 останутся разомкнутыми, Дальнейшее увеличение скорости перемещения возбуждающего устройства может привести к тому, что ни один из МК не замкнется, так как для замыкания МК время воздействия на него магнитного поля определенной величины должно быть не меньше некоторого критического. Для МК, сердечники которых вь 1 полнены из магнитомягкого материала, это время сравнительно велико. Поэтому при больших скоростях перемещения возбуждающего устройства целесообразно использовать МК, сердечники котовых выполнены из реманентного материала. При этом такие сердечники дополнительно выполняют функции элемента магнитной памяти (ЭМП). а МК с ЭМП приобретает способность реагировать на воздействие возбжчающего поля длительностью несколько мисросекчнд. В переключателе (см. фиг, 15) каглсчый МК с ЭМП срабатывает под влияним замыкающего потока магнита 4 и под действием остаточной энергии, запасенноц в ЭМП, остается в замкнутом состоянии до подхода к нему пол.оса магнита 5, приближенного к МК в области перекрытия их сердечников.При подходе к размлякаемомм МК с ЭМП магнит 5 (или 7) перераспределяет магццтныс потоки в ЭМП, что обеспечивает надежное отпускание МК в зачанный момент времени, определяемый величиной отставания ппибл 1 лясенного к МК полюса магнита 5 (или 7) от приближенного к МК полюса магнита 4.Известны программные переключатели (командоаппараты), выходные цепи которых разделены и коммутируются в соответствци с определенной. циклически повторяющейся программой (т. с. не обязательно поочередно). Продолжительность замкнутого состояния цепей такого переключателя обычно реглируется и изменяется в широких пределах. В программном переключателе (см. фиг. 10 и 15) требуемый широкий диапазон измеленця длительности импульсов, приводящих в денсвие выходные хстпойства, достигается применением МК с ЭМП. В этом случае кажчое цз выходных устройств подключают к выходу соответствующего МК с ЭМП, а последовательность приведения в действие этих устройств 25 30 35 40 45 50 55 60 65 задаетсяМК.С изменением величины отставания полюса магнита 5 (или 7), приближенного к МК с ЭМП в области перекрытия их сердечников, от полюса магнита 4, приближенного к МК вне перекрытия их сердечников, изменяется длительность импульсов ц соответственно продолжительность работы выходных устройств, приводимых в действие указанными импульсами.На фиг. 16 изображен переключатель МК с ЭМП, управление которым осуществляется при помощи одного стержневого постоянного магнита. Для того, чтобы полюса этого магнита находились в области перекрытия сердечников МК и вне его, продольная ось магнита расположена в плоскости, проходящей через ось вращения переключателя, под углом к продольным осям МК. Предмет изобретения 1. Переключатель, содержащиц магнитоуправляемые контакты с преимущественно параллельным расположением продольных осей, минимум одно возбуждающее устройство, включающее в себя магнит, по крацней мере один полюс которого приближен к магнитоуправчяемым контактам вне перекрытия их сердечников. ц узел относительного перемещения магнитоуправляемых контактов и возбуждающего устройства, о т л ц ч а ю щ и й с я, тем, что, с целью уменьшения габартлтов переключателя ц суженля зоны включенного состояния каждого магнитоуправляемого контакта, в области перекрытия сердечников к магнцтоуправляемьлм контактам приб.чижен почюс магнита, причем он распочожен с отставанием по отношенгпо к полюсу, размещенному вне перекрытия контактных сердечников.2. Переключатель по п. 1, о т л ц ч а ю щ и йс я тем, что в области перекрытия сердечников установлен полюс магнита с опережением по отношенп 1 о к по,чюст, расположенному вне перекрытия сердечников, а проекцлли полюсов, распо,чоженных в области перекрытия сердечников. на плоскость. нормальную к цх продольным осям, нс имеют общих участков.3. Переключатель по пп. 1 и 2, от л и ч а ющ и й с я те, что магнцтоуправляемые контакты размепены в эквцдцстантных рядах, по меньшей мере в двхх, а возбуждаюшие устройства, выполненные в виде стержневых магнитов. расположены между усазаннымц рячами, причем плоскости, нормальные к траектории относительного перемещения возбуждаюгцего устройства и прохочящце через продольные оси магнитоуправлясмых контактов одного и другого ряда, между указанными рядами расположены поочередно.4. Переключатель по пп. 1 - 3, о т л ц ч а ющ и й с я тем, что сер.чечнцки магнцтоуправляемых контактов выполнены из магнитотвердого материала.474059 г виктор А еисоченк Тираж 833та Совета Министрои открытийИзд.1504 Государственного кокните по делам изобретспи Москва, Ж.35, Раушс