ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ВЫСОКОВОЛЬТНОЕ ВЫСОКОЧАСТОТНОЕ РЕЛЕ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для коммутации в бестоковом режиме электрических цепей в радиотехнике, автоматике и телемеханике.
Известны электромагнитные реле разных видов, описанные в книге Ф.А.Ступель «Расчет и конструкция электромагнитных реле», Госэнергоиздат, 1950 г., стр.311, «Коммутационные устройства радиоэлектронной аппаратуры» под редакцией Г.Я.Рыбина, М., «Радио и связь», 1985 г.
Известны высоковольтные вакуумные реле фирм Jennings, СII Technoljdies и выключатели Пензенского ФГУП «НИИЭМП», а также по патенту US 6078232, недостатками которых является низкое количество коммутационных циклов, частота срабатываний и высокая стоимость.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электромагнитное поляризованное реле по пат. РФ №2248060, Н01Н 51/22, опубл. 10.03.2005, Бюл. №7, принятое за прототип.
Схема устройства прототипа приведена на фиг.1 (а, б), где обозначено:
1 - основание;
2 - корпус;
3, 3' - контактные узлы;
4, 4', 5 - пружины;
6 - изоляционная пластина;
7 - постоянный магнит;
8, 8' - обмотки управления;
9, 9' - сердечники;
10, 11, 11' - оси;
12, 12' - контактные пластины.
Устройство-прототип содержит электромагнитную систему, состоящую из двух сердечников с обмотками управления и якоря с постоянным
магнитом, выполненным в виде консольно жестко закрепленного рычага с возможностью перемещения между сердечниками с обмотками управления и содержащего пружину с изолирующей пластиной, на которой с одной или с каждой стороны размещена по крайней мере одна контактная пластина, напротив которой закреплен контактный узел, причем постоянный магнит расположен на конце изолирующей пластины, сердечники с обмотками размещены на основании по обе стороны от постоянного магнита с зазором, при этом рычаг с консольно закрепленного конца подпружинен с каждой стороны пружинами, одни концы которых упираются в рычаг, а их другие концы жестко закреплены, кроме того, обмотки управления соединены между собой и имеют противоположно направленные магнитные потоки. При этом крепление пружин к основанию, в том числе и консольное, осуществлено при помощи осей. Сердечники выполнены Н-образными. Кроме того, подпружинивающие пружины выполнены U-образными.
Недостатки устройства-прототипа следующие:
- конфигурация и геометрические параметры электрического поля внутри устройства резко неоднородны с коэффициентом неоднородности больше 3; при таких значениях коэффициента неоднородности при относительно низких напряжениях возникает коронный разряд, средняя разрядная напряженность для таких промежутков в 4-5 раз ниже, чем для промежутков со слабонеоднородными полями;
- низкое пробивное напряжение;
- недостаточная величина пропускаемого тока через контактный узел;
- невозможно работать в режиме неполяризованного электромагнитного реле.
Перечисленные недостатки не позволяют существенно повысить пробивное напряжение электрического поля, величину пропускаемого тока и создать электромагнитное неполяризованное высоковольтное реле повышенной частоты и количества срабатываний.
Для устранения указанных недостатков в электромагнитное высоковольтное высокочастотное реле, содержащее электромагнитную систему, состоящую из одного или двух сердечников Н-образного вида с обмотками управления и постоянного магнита, и якорь в виде рычага консольно жестко закрепленного с помощью оси к основанию и возможностью перемещения между сердечниками с обмотками управления, содержащий пружину с изоляционной пластиной, на которой с одной или с каждой стороны размещена, по крайней мере, одна контактная пластина, напротив которой расположен контактный узел, согласно изобретению, с одного конца якоря в качестве гибкой связи между основанием и изоляционной пластиной рычага используются две и более плоских пружин, разнесенных между собой, с другого конца изоляционной пластины закреплена плоская пластина из магнитомягкого материала или постоянный магнит, а контактный узел состоит из двух скоб, причем на одной из них закреплена контакт-деталь, контактирующая вторым концом с другой скобой.
На фиг.1 (а, б) представлена схема устройства-прототипа; схема предлагаемого поляризованного реле на фиг.2а - вид сверху, фиг.2б - вид сбоку; схема предлагаемого неполяризованного реле разомкнутого или замкнутого типа на фиг.3а - вид сверху, на фиг.3б - вид сбоку; на фиг.4 схема контактного узла.
На фиг.2, 3 обозначено:
1 - основание;
2 - корпус;
3, 3' - контактные узлы;
6 - изоляционная пластина;
7 - постоянный магнит;
8, 8' - обмотки управления;
9, 9' - сердечники;
10 - ось;
12, 12' - контактные пластины;
13, 13' - пружины;
14 - пластина из магнитомягкого материала.
На фиг.4 обозначено:
6 - изоляционная пластина;
12, 12' - контактные пластины;
15, 16 - скобы;
17 - контакт-деталь.
Предлагаемое реле содержит основание 1, на котором расположены один или два сердечника 9, 9' с обмотками управления 8, 8', контактные узлы 3, 3', якорь, состоящий из пружин 13, 13' с изоляционной пластиной 6, контактных пластин 12, 12' и постоянного магнита 7 или пластины из магнитно-мягкого материала 14, и закрепленный с помощью оси 10.
Контактный узел состоит из скобы 15, на которой расположена скоба 16 с контакт-деталью 17, причем все детали контактного узла гальванически связаны.
Кроме того, основание 1 с расположенными на нем элементами реле помещено в изоляционный корпус 2.
Использование в реле двух и более плоских прямых пружин 13, 13' в качестве промежуточного звена для гибкой связи между основанием 1 и изолирующей частью рычага позволяет получить конфигурацию и геометрические параметры электрического поля внутри устройства, близкое к слабонеоднородному и тем самым увеличить электрическую прочность в три раза и более.
При контактировании нижней частью контакт-детали 17 со скобой 16 образуются две токопроводящие цепи (фиг.4), которые повышают величину пропускаемого тока в два раза.
Размещение на противоположном конце относительно места закрепления якоря пластины из магнитомягкого материала 14, например электротехнической стали, позволяет получить неполяризованное реле, например, замкнутого или разомкнутого типа, а электромагнитная система состоит из
одного или двух сердечников 9, 9' с обмотками управления 8, 8' и пластины из магнитомягкого материала 14.
Работа предлагаемого поляризованного реле (фиг.2 а, б) аналогична работе прототипа.
Предлагаемое неполяризованное реле работает следующим образом.
упр
В исходном состоянии при отсутствии управляющего напряжения U на обмотках 8, (8') рычаг находится, например, в среднем положении между полюсами сердечников 9 (9') или в одном из крайних положений фиг.2, 3.
упр
При подаче управляющего напряжения U в обмотках управления 8 (8') создаются управляющие магнитные потоки, которые проходят по сердечнику 9 (9') и через полюса замыкаются на пластину из магнитномягкого материала. При определенном значении тока в обмотках 8 (8') равному значению тока срабатывания с учетом упругих сил возврата в исходное положение пружин 13, 13', рычаг переместится к полюсам сердечника 9 (9') и тем самым контактные пластины 12, 12', расположенные на изоляционной пластине 6 рычага замкнутся с контакт-деталью 17 контактного узла 3, 3'. При снятии управляющего напряжения реле возвратится в исходное состояние.
По сравнению с прототипом в предлагаемом реле
- улучшена конфигурация электрического поля во внутреннем объеме реле;
- повышена электрическая прочность реле;
- созданы две параллельные цепи пропускания высокочастотных токов в неподвижной части контактной группы;
- увеличена величина пропускаемого тока;
- сконцентрирована энергия от 3000 ВА до 5000 ВА в объеме одного кубического сантиметра реле;
- реле выполнено как поляризованным, так и неполяризованным.
Заявленные результаты подтверждены лабораторными испытаниями реле.