Переключатель

Переключатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Автори изобретения

С. А. Добряков, В. К. Шибанов и В. М. Шоффа °

Московский ордена Ленина энергетический институт (7I ) Заявитель (54) ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ l0

Изобретение относится к электротехнике, а именно к аппаратам на герконах, управляемым перемещением постоянных магнитов.

Во многих случаях к таким аппаратам предьявляются требования повышения коммутируемой мощности, повышения внбро- и ударо-. устойчивости в замкнутом и разомкнутом лоложении контактов, уменьшения величины диффе. ренциала хода (разности координат магнита при включении и отключении).

Известен переключатель, содержащий геркон. и постоянный магнит, установленный с возможностью переключения вдоль геркона. Центральная ось намагничивания постоянного мапппа расположена в плоскости продольной оси геркона перпендикулярно плоскости, проходящей через продольную ось геркона и нормаль к плоскости контактирования (1) .

Недостатками переключателя являются срав нительно малые коммутируемые напряжения и малая виброударостойкость в замкнутом .и разомкнутом состояниях, а также относительно большая величина разности координат магнита пои включении и. отключении (дифференциал

2 хода), что ограничивает область его применеИзвестен также переключатель, содержащий геркон и подвижный по образующей баллона геркона постоянный магнит, расположенный центральной осью намагничивания пер ендикулярно плоскостэг коитактирования геркона.

При расположении магнита так, что его пентральная ось намагничивания пересекает зону перекрытия геркона, ближний контактный сердечник геркона притягивается к магниту. При этом увеличивается зазор между сердечниками геркона и, следовательно, повышается значение коммутируемого напряжения, а также виброудароустойчнвость переключателя в разомкнутом состоянии (2).

Однако из-за недостаточйо высоких значений коммутируемого напряжения и виброудароуа тойчивости, а также недостаточно малых значений дифференциала хода переключателя область применения его, особенно в системах управления высокой надежности, ограничена.

Цель изобретения — повышение коммутируемого напряжения и виброудароустойчивости.

886094 4

55 а также уменьшение дифференциала хода переключателя.

Поставленная цель достигается тем, что переключатель, содержащий немагнитный корпус, геркон, подвижный по образующей баллона геркона магнит, расположенный центральной осью намагничивания перпендикулярно плоскости контактирования геркона, снабжен другим магнитом, подвижным по противоположной от первого магнита образующей баллона геркона и установленным центральной осью намагничивания параллельно центральной оси намагничивания первого магнита, причем направления намагничивания обоих магнитов одинаковы, и механизмом, обеспечивающим одновременные и взаимно противоположные перемещения магнитов, в корпусе переключателя выполнены упоры, ограничивающие перемещение центральной оси намагничивания каждого из магнитов длиной ближайшего к этому магниту контактного сердечника геркона.

Такое выполнение переключателя позволяет повысить коммутируемое напряжение, виброустойчивость в замкнутом и разомкнутом состоянии и уменьшить величину дифференциала хода.

На фиг. 1 изображен переключатель, положение "Отключено"; на фиг. 2 — то же, положение "Включено"; на фиг. 3 — расположение нескольких переключателей в наборном много контактном коммутаторе; на фиг. 4 — качест: венное распределение основных магнитных Потоков в магнитной системе переключателя, положение "Отключено"; на фиг. 5 — то же, положение "Включено"; на фиг. 6 — суммарная тяговая характеристика геркона, полученная в предлагаемом переключателе при действии притягивающих контактов сердечников друг к другу и "растягивающих" их сил, приведенных к центру перекрытия; на фиг. 7 — характеристики противодействующих сил (сил упругости контактных сердечников), тяговые характеристики геркона при срабатывании и опускании в переключателе, и для геркона, управляемого одиночным магнитом (обозначено пунктиром) .

Переключатель (фиг. 1) содержит стержневые магниты 1 и 2 и геркон 3, размещенные в направляющих пазах прессованного из пласт массы корпуса. Магниты 1 и 2 расположены с обеих сторон баллона геркона 3, осями намагничивания по его диаметру и обращены к геркону полюсами разной полярности. Корпус состоит из двух половин 4 и 5 с запрессованными в них токопроводами для распайки геркона и соединения с элементами электрической схемы. Пазы в корпусе для размещения и направления магнитов 1 и 2, их размеры и расположение геркона выбраны так, что каждый из магнитов, распола5

1О

25 зо

45 гаясь осью намагничивания перпендикулярно плоскости контактирования геркона, имеет возможность перемещения лишь вдоль ближайшего к нему контактного сердечника: магнит 1 вдоль контактного сердечника 6, магнит 2 — вдоль контактного сердечника 7 (фиг. 1, 2, 4 и 5).

В положении "Отключено" магниты 1 и 2 осями намагничивания совпадают с центром перекрытия. Это обеспечивается взаимодействием элементов механизма перемещения магнитов: пружин 8 и 9, помещенных в пазы корпуса, толкателей 10 и 11, имеющих возможность возвратно-поступательного перемещения в направляющих пазах корпуса и шарнирно связанных между собой через качающиеся на оси 12 коромысла 13. Толкатель 10 снабжен кнопкой (клавишей). При жестком закреплении коромысла 13 на оси 12, на продолжении последней может ус танавливаться ручка для работы в режиме.поворотного переключателя (фиг. 1).

Пружина 8 имеет большее предварительное нажатие, чем пружина 9 (или выполнена с большей жесткостью). Вследствие этого в положенин "Отключено" пружина 8, преодолевая через толкатель 10, коромысло 13 и толкатель

11 действие пружины 9, прижимает магниты

1 и 2 к упорам 14 и 15 корпуса, фиксируя магниты в положении их осей над центром переключателя.

Все детали переключателя имеют технологичную конструкцию: коромысло 13 и толкатели

10 и 11 представляют собой штампованные пластины из немагнитного металла или сплава, обе половины корпуса со всеми пазами и отверстиями выполнены прессованием, После установки всех деталей обе половины 4 и 5 корпуса сопрягаются друг с другом с помощью фиксирующих штифтов 16. При необходимости в полости корпуса на оси 12 может быть установлен механизм фиксации переключателя.

Из собранных переключателей могут набираться многоконтактные коммутаторы и наборные поля (фиг. 3). При этом для исключения взаимного влияния магнитов соседних переключателей на их работу между смежными переключателями установлены магнитные шунты в виде пластин 17.

Переключатель работает следующим образом.

В положении "Отключено" (фиг. 1 и 4) большая часть потока магнита 1 и магнита 2 ответвляется в ближе расположенный к этому магниту контактный сердечник. Для магнита 1

I это поток Ф1, для магнита 2 — поток Ф . Под л действием разности потоков Ф1 — Ф ) 0 создается электромагнитная сила Fg, притягивающая контактный сердечник 6 к магниту 1. АналогичlI но под действием разности потоков Ф вЂ” Ф1 ) 0 контактный сердечник 7 притягивается к маг ниту 2. Эти "растягивающие" силы увеличивают

5 886094 6 чины, существенно пре- зазоре (замкнутый геркон) в предлагаемом пеначальный зазор. реключателе, обусловленная протеканием через ключателя на герконе конечный зазор 5„(фиг. 7) суммарного потов л еррита бария марки ка Ф(+ Ф от двух магнитов, обеспечивает нием 11,5 х 11,5 мм g большее контактное нажатие Р(,, чем контакт,42 мм (HoMHHRJ(bHblA ное нажатие Р((.4 в известном переключателе, 1 мм). Вследствие того, управляемом одиночным магнитом. потоки от разных маг- Это способствует повышению виброудароусо, поток в рабочем тойчивости переключателя в замкнутом положеого сердечника к Ю, нии и дает возможность пропускать через эамсила притяжения меж- кнутый геркои большие токи. утствует. Для отключения переключателя снимается шу (фиг. 2) шток 10, усилие с клавиши. Под действием поужины 8, смещает магнит 2 вира- предварительное нажатие которой превосходит йствием пружины 9 маг- g предварительное нажатие пружины 9, магнит 2,. аждый вдоль ближай- а с ним и шток 10, перемещаются влево. Коонтактного сердечника ромысло 13, поворачиваясь по часовой стрелке, смещении магнитов пе- перемешает шток 11, а с ним и магнит 1, до

ывается в зоне действия положения "Отключено". Тяговая характеристинию .потоков от обоих 20 ка при о1ключении F9o2(5) с расхождением л и Ф . Между контакт- контактных сердечников, от положения 5 = бк астает сила их электро- меняет знак (фиг. 7) и пересекает характерис-.

+, обусловленная тику противодействующих сил Ецр(5) при за в рабочем зазоре зоре 5, значительно большем, чем это име1( смещением магнитов 25 ет место при отпускании геркона в известном —, приведенная к цент- переключателе (бо > 50,(, фиг. 7). В этом

Гх сердечников и на- положении контактные сердечники снова нахоно: силе F+ умень» дятся под воздействием "растягиваюших" сил дствием, во-первых, F - (фиг. 4). ения силы F -ohio- 30 Большой зазор между контактными сердеч9 30

»» »» онтактных сердечников никами, а также действие растягивающих торых, следствием - сил Р— обеспечивает повышенную, по сравненачит, увеличения рас. нию с известным, виброудароустойчивость предечника (КС1) до маг. лагаемого переключателя в отключенном состодечника (К02) до янин. Кроме того, само расхождение контактов йствие сил F +и F—

3S

Э Э происходит с большой скоростью, что облегчамарная тяговая харак. ет процесс восстановления электрической проч5) + Е - (5), во-пер- ности зазора и способствует ускорению гашения дуги между контактами. зазор 5 геркоиа для вели восходяшей номинальный

В макетных образцах пере

КЭМ вЂ” 1 и магнитах из ф

2БА длиной 7 мм н сече зазор увеличивается до 0 начальный зазор 5„0 2 что в обоих сердечниках нитов направлены встречи зазоре от одного контактн другому ничтожно мал, и ду ними практически отс

При нажатии на клави сжимая пружины 8 и 9, во, одновременно под де нит смещается влево — к шего к этому магниту к (фиг. 2 и 5). При таком рекрытие геркона 3 оказ совпадаюших по направле (( магнитов — потоков Ф, ными сердечниками возр магнитного притяжения F н суммой потоков Ф(+ Ф геркона. Одновременно со

"расгягиваюшая". сила F ру перекрытия контактнь правленная противополож шается. Это является сле уменьшения плеча прилож сительно места заварки к в стекло баллона, и во-в уменьшения зазора 5, а з стояний контактного серд нита 1- и контактного сер магнита 2. Совместное де приводит к тому, что сум теристика F0 (5) = Б,+ ( вых, меняет знак, и во-вторых, приобретает большую крутизну de/d5 во всем диапазоне зазоров 5 (фиг. 6), чем это имеет место при управлении герконом одиночным магнитом (средняя F+ и F>+, фиг. 6). Касание более крутой тяговой характеристики геркона в предлагаемом переключателе в момент срабатывания

45 (Fggg, (5), фиг. 7), противодействующей Епо (5) и само срабатывание происходит при зазоре срабатывания бс<, существенно превосходяшем зазор срабатывания бсср геркона, управля. емого Одиночным магнитом и имеющем более

50 пологую тяговую характеристику (пунктирная кривая Е0 4(5), фиг. 7).

На упомянутом макете переключателя зазор. ср батывания 5С.2 составляет бсср бнн (0,22 MM), В тО Время» как для переключателя с миГнитоуправляемым контактом l_#_ бс„-(--)5wa

Увеличенный зазор срабатывания дает возможность коммутировать повышенное напряжение.

Большая электромагнитная сила при конечном

Более резкое изменение электромагнитной силы в зазоре геркона от перемещения магнитов обеспечивает уменьшение дифференцнала хода.

Для известного переключатели эта величина составляет 3,2 мм, для предлагаемого 1,3 мм.

Малый дифференциал хода в предлагаемом переключателе расширяет область его применения и предоставляет возможность использования в конечных выключателях, сигнализаторах положения, где важно уменьшить зону нечувствительНОСТИ.

Таким образом, предлагаемый переключатель дает возможность увеличить коммутируемое напряжение путем увеличения зазора срабатывания, увеличить виброудароустойчивость в замкнутом состоянии и величину пропускаемого тока за счет увеличения контактного нажатия, улучшить процесс разрыва электрической цепи и повысить виброудароустойчивость переключателя в Отключенном состоянии путем использования

Фиа g

7 88609

"растягивающих" сил и увеличения зазора в отключенном состоянии.

Кроме того, переключатель обладает высокой надежностью в работе.

Формула изобретения

Переключатель, содержащий немагнитный корпус, геркон, магнит, установленный с возможностью перемещения по образующей баллона геркона, расположенный центральной осью намагничивания перпендикулярно плоскости контактирования геркона, отличающийся тем, что, с целью повышения коммутируемого напряжения и виброудароустойчивости, а также уменьшения диффереициапа хода, он снабжен другим магнитом, установленным с возможностью перемещения по противоположной по отношению к первому магниту образующей баллона герко4 8 на и установленным центральной осью намагничивания параллельно центральной оси намагничивания первого магнита, причем направления намагничивания обоих магнитов одинаковы, и механизмом, обеспечиВающим одновременные и взаимно противоположные перемещения магнитов, в корпусе выполнены упоры, ограничивающие перемещение центральной оси намагничивания каждого нз магнитов длиной ближайшего к этому магниту контактного сердечника геркона.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Харазов К. И. Переключатели с магнитоуправляемыми контактами. М., "Энергия", 1978, с. 33 — 3S, рис. 20а.

2. Авторское свидетельство СССР И 519779, кл. Н 01 Н 1/66, 1974.

3. Харазов К. И. Переключатели с магнитоуправляемыми контактами. М., "Энергия", 1978, с. 12.