ЭЛЕКТРОТЕПЛОВОЕ РЕЛЕ

Предлагаемое электротепловое реле (в дальнейшем реле) относится к электротехнике, в частности к низковольтному аппаратостроению, и может найти применение в устройстве для защиты асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором от токовых перегрузок.
Известно электротепловое реле РТТЗ [], выпускаемое заводом «Уралэлектро», г.Медногорск. Это реле содержит корпус, три термоэлемента, состоящих из термобиметаллической пластины, закрепленной на держателе, и нагревателя, приваренного с двух сторон к выводным ламелям, имеющих винтовое подсоединение внешних проводников, причем свободный конец каждого термоэлемента входит в паз одной из трех подвижных планок, имеющих второй паз, к противоположным сторонам которого прижаты концы двух рычагов, служащих для передачи перемещения от подвижных планок к контактному механизму, контактный механизм, узел регулировки тока несрабатывания, узел температурной компенсации, кнопку ручного возврата. К недостаткам реле следует отнести ограниченные функциональные возможности, достаточно сложная регулировка реле.
Известно электротепловое токовое реле РТТЗ [2], принятое нами за прототип, выпускаемое Арзамасским приборостроительным заводом, г.Арзамас, содержащее корпус, термоэлементы, подвижные планки, рычаг выделения разности ходов свободных концов термоэлементов и служащий для передачи перемещения от подвижных планок к контактному механизму, контактный механизм, узел регулировки тока несрабатывания, узел температурной компенсации, анкер-указатель срабатывания и кнопку ручного возврата, рычаг изменения способа возврата, кнопочный ползун. К недостаткам реле следует отнести недостаточные функциональные возможности, недостаточная надежность работы из-за невысокой устойчивости к механическим воздействиям.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей реле, повышение устойчивости к механическим воздействиям, удобства монтажа и обслуживания.
Технический результат достигается тем, что в электротепловом реле, содержащем корпус, имеющий в верхней и нижней частях n+1 ячейки (n-число полюсов реле), где в n ячейках расположены узлы термоэлементов, причем свободные концы узлов связаны с подвижными планками, соединенными между собой посредством рычага выделения разности ходов свободных концов термоэлементов, а в отдельной ячейке расположены контактный механизм, узел регулировки тока несрабатывания, узел температурной компенсации, кнопка «Возврат», кнопка «Стоп», указатель срабатывания и рычаг изменения способа возврата, узлы термоэлементов расположены в верхней части корпуса, каждый из которых состоит из термобиметаллической пластины с держателем, нагревательного элемента и выводной ламели, причем нагревательный
элемент выполнен в виде фигурного угольника, одна сторона которого соединена с выводной ламелью, а другая сторона соединена с корпусом и имеет отогнутую вертикальную полку, выполняющую функцию выводной ламели для подсоединения внешних проводников, при этом нагревательный элемент связан с термобиметаллической пластиной гибким соединением из материала с высокой теплопроводностью, а держатель выполнен в виде угольника, одна сторона которого соединена с термобиметаллической пластиной, другая сторона соединена с корпусом, причем элементы фиксации выполнены в виде отверстий и направляющего паза, расположенного под углом 2-10°, в нижней части корпуса расположены зажимы для втычного подсоединения внешних проводников, выполненные в виде хомута с винтом, элемента фиксации, примыкающему к отогнутой вертикальной полке нагревательного элемента, и плоской пружины, позволяющей увеличить зажимные усилия при подсоединении внешнего проводника, при этом все верхние ячейки в основании корпуса соединены общим пазом, в котором размещены подвижные планки из изоляционного материала, по количеству соответствующие числу полюсов реле и соединенные между собой рычагом выделения разности ходов свободных концов термоэлементов, контактный механизм, состоящий из пары неподвижных контактов, выполненных из ламелей и угольников с контактами, и перекидного мостика, состоящего из колодки из изоляционного материала, с закрепленными на ней с противоположных сторон двух элементов с контактами и установленными в пазах двух других ламелей, при этом указатель срабатывания расположен на колодке мостика и выполнен в виде флажка, введено устройство контроля реле, причем кнопка возврата реле состоит из двух элементов -кнопочного ползуна и рычага передачи перемещения, выполненного в виде трехпалого рычага, расположенного между мостиком и основанием ячейки, что позволяет расширить функцию кнопки, добавив функцию останова реле, ячейка исполнительного механизма реле содержит защитную крышку из термопластичного материала, обеспечивающую безопасность обслуживания реле, при этом на крышке имеется выступ, фиксирующий положение рычага изменения способа возврата.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что за счет выполнения нагревательного элемента в виде фигурного угольника, имеющего отогнутую вертикальную полку, которая выполняет функцию выводной ламели для подсоединения внешних проводников, и расположения узла термоэлемента в элементах фиксации, выполненных в виде отверстий и направляющего паза, что позволяет одинаково ориентировать свободные концы термоэлементов при их установке в корпусе, в связи с чем отпадает надобность в регулировке свободных концов термоэлементов, упрощается технология изготовления и сборки реле, за счет использования зажимов для подсоединения внешних проводников в виде хомута с винтом, элементом фиксации и плоской пружины, повышается удобство монтажа и обслуживания реле, за счет вертикального (относительно основания корпуса) крепления перекидного
мостика повышается надежность к механическим воздействиям внешней среды, за счет введения устройства контроля реле расширяются функциональные возможности реле.
На фиг.1 показана верхняя часть реле (вид сверху), содержащая узел термоэлемента и контактный механизм, на фиг.2 -узел температурной компенсации, на фиг.3 -кнопка контроля, на фиг.4 -нижняя часть реле (вид сверху), на фиг.5 -вид сверху, где приняты следующие обозначения:
1 - корпус;
2 - узел термоэлемента;
3 - термобиметаллическая пластина;
4 - держатель;
5 - выводная ламель;
6 - нагревательный элемент;
7 - зажим;
8 - винт;
9 - пластина;
10 - плоская пружина;
11 - гибкое соединение;
12 - подвижная планка;
13 - рычаг выделения разности ходов свободных концов термоэлементов;
14 - неподвижный контакт;
15 - неподвижный контакт;
16 - мости к;
16.1 - указатель срабатывания;
17 - ламель;
18 - ламель;
19 - ось;
20 - тяга;
21 - пружина сжатия;
22 - рычаг изменения способа возврата;
23 - кнопочный ползун;
24 - рычаг передачи перемещения;
24.1 - выступ;
24.2 - выступ;
24.3 - выступ;
25 - устройство контроля;
25.1 - выступ;
25.2 - выступ;
26 - скоба;
27 - термобиметаллическая компенсационная пластина;
28 - пластина;
29 - Г-образный рычаг;
30 - ось;
31 - калибровочный винт;
32 - опорная пластина;
33 - эксцентрик;
34 - пружина растяжения;
35 - крышка;
35.1 - выступ.
Реле содержит корпус 1 (Фиг.1), в трех ячейках которого расположены узлы термоэлементов 2, каждый из которых состоит из термобиметаллической пластины 3, соединенной с держателем 4, выводной ламели 5 и нагревательного элемента 6. Держатель 4 выполнен в виде угольника, одна сторона которого соединена с термобиметаллической пластиной 3, при этом на другой стороне угольника имеются два отверстия, одно из которых предназначено для винтового соединения с корпусом, другое - для фиксации на штыре корпуса, причем эта сторона угольника находится в направляющих пазах корпуса 1, выполненных для дополнительной фиксации держателя 4, что обеспечивает одинаковое расположение свободных концов термобиметаллических пластин 3, позволяющее исключить регулировку их положения. Нагревательный элемент 6 выполнен в виде фигурного угольника, одна сторона которого соединена с выводной ламелью 5, имеющей два винтовых отверстия, предназначенных одно для крепления к корпусу 1, а другое для подсоединения внешних проводников, другая сторона угольника имеет отверстие для крепления к корпусу 1 и отогнутую вертикальную полку, выполняющую функцию выводной ламели и пропущенную через образованные в корпусе 1 прямоугольные отверстия в нижнюю его часть, где расположен зажим 7 (фиг.4) для втычного подсоединения внешних проводников. Зажим 7 выполнен в виде хомута с винтом 8 и пластиной 9, имеющей выступы по боковым сторонам, примыкающей к отогнутой вертикальной полке нагревательного элемента 6 и удерживающей зажим 7 от выпадания, а также плоской пружины 10, позволяющей увеличить зажимные усилия на внешний проводник, причем для улучшения теплопередачи от нагревательного элемента 6 к термобиметаллической пластине 4 используется гибкое соединение 11 из материала с высокой теплопроводностью, присоединенное одним концом к нагревательному элементу 6, а другим концом к термобиметаллической пластине 3 со стороны активного слоя, при этом в верхней части корпуса 1 все четыре ячейки соединены общим пазом, в котором размещены три подвижные планки 12 из изоляционного материала, соединенные между собой рычагом выделения разности ходов свободных концов термоэлементов 13, с помощью которого передается их перемещение к контактному
механизму. Контактный механизм (Фиг.1) состоит из пары неподвижных контактов 14 и 15, выполненных из ламелей с угольниками, изготовленными из упругих материалов, с серебросодержащими контактами, и перекидного мостика 16, состоящего из колодки, выполненной из термопластичного материала с закрепленными на ней с противоположных сторон двух пластин с серебросодержащими контактами, каждая из которых взаимодействует с соответствующим ей неподвижным контактом, при этом имеется указатель срабатывания реле 16.1, расположенный на колодке мостика и выполненный в виде флажка, который служит механическим указателем для определения сработавшего реле в многодвигательном приводе. Перекидной мостик 16 установлен в пазах двух ламелей 17 и 18, горизонтальные полки которых имеют отверстия для крепления к корпусу, а вертикальные полки - отверстия для подсоединения проводников цепи управления, причем ламель 17 на горизонтальной полке имеет отверстие для установки оси 19, на которой крепится узел температурной компенсации, а в нижней своей части имеет выемку для зацепа тяги 20, соединенной с пружиной сжатия 21, которая, в свою очередь, другим своим концом связана с перекидным мостиком 16. Раздельное выполнение тяги 20 и пружины сжатия 21 обеспечивает четкость перекидывания мостика 16 без зависания. Ламель 18 на своей горизонтальной полке имеет выступ, на котором вращается рычаг изменения способа возврата 22, имеющий переменной высоты площадку, являющуюся опорой для неподвижного контакта 15, причем за счет перемены высоты площадки изменяется зазор между неподвижным контактом 15 и перекидным мостиком 16 в исходном состоянии реле. Реле имеет кнопку «Стоп»/«Возврат», состоящую из двух элементов, кнопочного ползуна 23 и рычага передачи перемещения 24, установленного в основании ячейки корпуса 1 и выполненного с тремя выступами 24.1, 24.2, 24.3. При нажатии на кнопочный ползун 23 после срабатывания реле, ползун воздействует на выступ 24.1 и рычаг передачи перемещения 24, вращаясь, выступом 24.3 воздействует на перекидной мостик 16 и возвращает его в исходное положение. При нажатии на кнопочный ползун 23 в исходном состоянии реле, ползун воздействует на выступ 24.1 и рычаг передачи перемещения 24, вращаясь, выступом 24.2 воздействует на пластину неподвижного контакта 14 и размыкает контакт, размыкая цепь управления. Устройство контроля 25 (кнопка «Тест») реле (Фиг.3) выполнена в виде рычага с выступами 25.1 и 25.2, направленными в разные стороны, при этом при нажатии на выступ 25.1, рычаг, вращаясь на выступе корпуса 1, выступом 25.2 воздействует на свободный конец термобиметаллической компенсационной пластины 27, который в свою очередь, преодолевая усилие тяги 20 с пружиной сжатия 21, приводит в движение мостик 16, имитируя срабатывание реле, таким образом, обеспечивается возможность контроля функционирования реле у потребителя. Узел температурной компенсации (Фиг.2) состоит из скобы 26, вращающейся на оси 19, установленной в отверстии ламели 17 контактного механизма, термобиметаллической компенсационной пластины 27, пластины 28, на одной стороне которой имеются выступы по бокам, на которых она вращается в отверстиях скобы 26, а к другой стороне присоединена термобиметаллическая
компенсационная пластина 27 и Г-образный рычаг 29, взаимодействующий с рычагом выделения разности ходов свободных концов термоэлементов 13, на свободном конце термобиметаллической компенсационной пластины 27 находится ось 30, которая через тягу 20 воздействует на перекидной мостик 16, причем на другом конце скобы 26 расположен калибровочный винт 31 с опорной пластиной 32, опирающейся на эксцентрик 33. Эксцентрик 33 выполненный из трех цилиндров разного диаметра, средний большего диаметра цилиндр является опорным и расположен в пазу корпуса 1, два других цилиндра смещены относительно друг друга на расстояние 0,6 мм, причем на меньший по диаметру цилиндр опирается опорная пластина 32 с калибровочным винтом 31, при этом надежность соприкосновения достигается пружиной растяжения 34, расположенной между боковой стенкой корпуса 1 и скобой 26. Сверху четвертая ячейка исполнительного механизма (Фиг.5) с контактным механизмом, узлами температурной компенсации и регулировкой тока несрабатывания закрыта защитной крышкой 35 из термопластичного материала, обеспечивающей безопасность обслуживания реле, при этом на крышке имеется выступ 35.1, фиксирующий положение рычага изменения способа возврата 22.
Про протекании тока по полюсам реле (выводная ламель+нагревательный элемент) под действием тепла, передаваемого нагревательными элементами 6 через гибкие соединения 11, термобиметаллические пластины 3 изгибаются и перемещают подвижные планки 12 совместно с рычагом выделения разности ходов свободных концов термоэлементов 13, при этом рычаг 13 поворачивает Г-образный рычаг 29 и пластину 28, вращающуюся в отверстиях скобы 26 совместно с термобиметаллической компенсационной пластиной 27, которая своим свободным концом с осью, преодолевая усилие тяги 20 с пружиной сжатия 21, перебрасывает перекидной мостик 16, вследствие чего мостиком 16 размыкается с неподвижный контакт 14 и замыкается с неподвижным контакт 15, т.е. реле срабатывает, при этом указатель срабатывания 16.1, находящийся на колодке мостика 16 в виде флажка, служит для определения сработавшего реле в многоприводном приводе. Чтобы привести контакты в исходное положение, необходимо нажать на кнопочный ползун 23, который опираясь на выступ 24.1, поворачивает рычаг передачи перемещения 24 вокруг оси, при этом выступом 24.3, возвращает мостик 16 в первоначальное положение. Для обеспечения возможности контроля функционирования реле у потребителя реле имеет устройство контроля 25 (кнопку «Тест»).
Источники известности:
[1] Электротехника. Промышленный каталог 07.24.03-99. Информэлектро. 1999 г.
[2] Электротехника. Отраслевой каталог 07.24.01-99. Информэлектро. 1999 г.