РЕЛЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ
ELECTROMAGNET RELAY

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромагнитным реле для устройств железнодорожной автоматики и телемеханики.
Известно электромагнитное реле с магнитной системой клапанного типа [Политехнический словарь. (Гл. Редактор А.И.Ишлинский). - М.: "Большая Российская энциклопедия", 1998 г., стр.454]. Реле состоит из ярма, выполненного в виде углом изогнутой пластины, на одной полке которой закреплен стержневой магнитопровод с установленной на нем обмоткой. К краю второй полки прикреплен поворотный якорь, на котором закреплены подвижные контакты контактной системы. Специальная пружина, прикрепленная к якорю, обеспечивает его возврат в исходное положение.
Недостаток известного устройства заключается в повышенной опасности работы, обусловленный наличием в устройстве пружин.
Известно реле РЭЛ1 [Н.Г.Капитоненко, В.Н.Сусоев, X.Г.Офенгейм. Новое реле для железнодорожной автоматики и телемеханики. - "Автоматика, телемеханика, связь". 1983 г., №7, стр.14]. Реле имеет ярмо, выполненное в виде Z-образно изогнутой пластины. Два стержня магнитопровода закреплены на одной из концевых полок ярма, к краю второй концевой полки прикреплен якорь поворотного типа. Реле имеет две независимые обмотки. Каждая обмотка размещена на двух катушках, т.е. обмотки выполнены двухсекционными. При этом катушки одной обмотки размещены на разных стержнях магнитопровода. Обе обмотки симметрично расположены относительно рабочего воздушного зазора. Возврат якоря в исходное положение обеспечивается действием веса двух специальных грузов. Контактная система установлена на основной панели ярма, ее подвижные контакты управляются якорем.
Основным недостатком указанного реле является высокая трудоемкость сборки реле, низкая технологичность. Трудоемкость обусловлена тем, что электромагнитное реле указанного назначения имеет рабочий зазор магнитной системы при притянутом положении якоря примерно 0.2 мм, что соизмеримо с суммарными допусками размеров элементов конструкции.
В патенте на полезную модель №23349 предложено данный зазор выдерживать с помощью шайбы или набора шайб, устанавливаемых на хвостовой части стержня магнитопровода и выполненных из магнитомягких материалов. Однако в целом конструкция остается сложной и громоздкой.
Известно решение конструкции электромагнитного реле по патенту №2161342, направленное на упрощение конструкции, а именно снижение количества рабочих деталей (катушек, стержней магнитопровода) при сохранении мощности, надежности и виброустойчивости. Конструктивно реле относится к малогабаритным НМШ реле третьего поколения (Сороко В.И., Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник: в 2 кн. Кн.1. - 3-е изд. - М,: НПФ «Планета», 2000 - стр.305-308).
В данном электромагнитном реле, включающем ярмо, выполненное в виде Z-образно изогнутой пластины, на одной из концевых полок которой закреплен стержневой магнитопровод с двумя обмотками, к краю второй концевой полки ярма прикреплен поворотный якорь с системой грузов, обеспечивающих его возврат в исходное положение, при этом контактная система установлена на основной панели ярма, при этом обе обмотки выполнены односекционными и установлены на одном стержне магнитопровода, а в основной панели ярма выполнено окно, форма и размеры которого обеспечивают частичное заглубление обмоток в окно.
Известно электромагнитного реле типа РЭЛ четвертого поколения (Сороко В.И., Милюков В.А. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник: в 2кн. Кн.1. - 3-е изд. - М, 6 НПФ «Планета», 2000 - стр.253-256). Основные элементы реле схожи с элементами вышеописанных аналогов. Электромагнитное реле имеет пластмассовое основание, магнитную систему, содержащую ярмо в виде Z-образно изогнутой пластины, якорь, обмотки, намотанные на шпульки (катушки) и размещенные на двух сердечниках, в виде стержней, имеющих с одной стороны полюсники, с другой соединенные ярмом, стержни магнитопровода закреплены на одной из концевых полок ярма, к краю второй концевой полки прикреплен якорь поворотного типа Г-образной формы, якорь закреплен на опоре в виде призмы при помощи скобы и может свободно поворачиваться на опоре при работе реле, на одной полке якоря прикреплена бронзовая пластина, обеспечивающая зазор не менее 0,15 мм между якорем и обоими полюсниками сердечников, на второй полке прикреплен пластмассовый поводок для упругих пластин и специальный груз для возврата якоря в исходное положение силой тяжести, контактную систему, состоящую из фронтовых, перекидных и тыловых контактов, установленных в основании, и жесткого упора для тыловых контактов, установленного на горизонтальной части ярма, при этом контактирующим материалом для фронтовых контактов служат серебро - графитовые композиционные материалы. Реле имеет две независимые обмотки. Каждая обмотка размещена на двух катушках, т.е. обмотки выполнены двухсекционными. При этом катушки одной обмотки размещены на разных стержнях магнитопровода. Обе обмотки симметрично расположены относительно рабочего воздушного зазора.
К недостаткам указанного типа реле следует отнести высокую металлоемкость и большие габариты, обусловленные конструктивным исполнением реле, а именно здесь, как и в аналогах, магнитное поле магнитопровода замыкается через кинематический контакт между ярмом и якорем. Такое замыкание магнитного потока (стержень магнитопровода - ярмо - поворотный якорь) ведет к большим потерям в месте подвижного соединения якоря и ярма, поэтому чтобы притянуть якорь к концевой полке требуется увеличивать мощность реле за счет увеличения количества витков катушек.
Наиболее близким техническим решением является реле электромагнитное по патенту RU №2400856. Реле содержит пластмассовое основание, магнитную систему, состоящую из сердечников, соединенных ярмом, полюсных наконечников, обмоток, намотанных на шпули и размещенных на сердечниках, якоря с прикрепленной к нему бронзовой пластиной, обеспечивающей зазор не менее 0,15 мм между якорем и полюсными наконечниками сердечников, контактную систему, состоящую из фронтовых, перекидных и тыловых контактов, установленных в колодке, прикрепленной к основанию, и жесткого упора для тыловых контактов, систему привода перекидных контактов, состоящую из пластмассового поводка, соединенного с якорем, груза для возврата якоря, при этом оно снабжено подвижной рамой и платформой из немагнитного материала, установленной на пластмассовом основании, магнитная система в виде сердечников, полюсных наконечников, ярма и обмоток установлена в нижней части платформы из немагнитного материала таким образом, что сердечники расположены перпендикулярно упомянутой платформе, полюсные наконечники имеют вытянутую форму и отделены друг от друга немагнитным зазором шириной 1,0-2,0 мм, контактная система смонтирована на верхней части платформы из немагнитного материала и дополнительно снабжена жестким упором для фронтовых контактов, система привода установлена на подвижной раме, на нижней части платформы из немагнитного материала вместе с якорем, имеющим площадь 20-70% от суммы площадей двух полюсных наконечников, и снабжена ограничителем рабочего хода, причем пластмассовый поводок крепится к пластинам перекидных контактов в центральной зоне, а ограничитель подвижного хода системы привода перекидных контактов выполнен в виде постоянного магнита, грузом для возврата якоря являются подвижная рама и якорь. Кроме этого, якорь установлен с возможностью замыкания немагнитного зазора полюсных наконечников вне зоны обмоток и имеет вытянутую форму относительно немагнитного зазора, рама имеет подвижность за счет наличия подвижного соединения с платформой из немагнитного материала или установки ее на упругие пластины.
Недостатком данного технического решения является низкая устойчивость системы привода перекидных контактов при транспортировке реле, что приводит к рассогласованию всех заводских настроек. Данный недостаток обусловлен неустойчивой системой крепления подвижной рамы, на которой установлен якорь с основанием. Кроме этого, магнитная система не обеспечивает надлежащего усилия прижатия якоря к полюсникам сердечника, что приводит к сбоям в работе реле при наличии вибрации при прохождении поездов. Данный недостаток обусловлен большими потерями магнитного потока в полюсниках магнитной системы.
В основу изобретения поставлена задача - обеспечение безопасности движения поездов за счет повышение надежности работы реле.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в повышении вибрационной устойчивости реле, в отсутствие рассогласования заводских настроек при транспортировке реле.
Поставленная задача решается заявляемым реле электромагнитным, содержащим пластмассовое основание, магнитную систему, состоящую из сердечника, обмоток, намотанных на шпули и размещенных на сердечнике, якоря с прикрепленной к нему бронзовой пластиной, обеспечивающей зазор не менее 0,15 мм между якорем и сердечником, контактную систему, состоящую из фронтовых, перекидных и тыловых контактов, и жесткого упора для тыловых контактов, систему привода перекидных контактов, состоящую из поводка, соединенного с якорем, груза для возврата якоря, подвижную систему вместе с якорем и платформу, установленную на пластмассовом основании, при этом магнитная система состоит из П-образного сердечника и двух обмоток и установлена на платформе таким образом, что сердечник расположен перпендикулярно пластмассовому основанию, сердечник имеет вытянутую форму полюсов, на которых, вне зоны обмотки, смонтирована неподвижная система жесткого упора тыловых контактов и система колебательного движения якоря, на поводке системы привода перекидных контактов закреплена ведущая планка перекидных контактов с входящими в нее концами перекидных контактов, колебательные движения якорь совершает относительно оси, совпадающей с линией контакта торца якоря, выполненного в виде призмы, с упорными пластинами, ограничивающими перемещения якоря в горизонтальной и вертикальной плоскостях, одна пластина закреплена на полюсах сердечника, вторая - на поверхности якоря, она же обеспечивает зазор при замыкании якорем сердечника, якорь притягивается к нижней поверхности сердечника вне зоны обмоток, грузом для возврата якоря служит подвижная система привода перекидных контактов, якорь и груза, закрепленные на якоре.
Новое компоновочное решение электромагнитной системы, в которой в отличие от прототипа отсутствуют полюсники, на которых размещены катушки индуктивности магнитопровода, позволило снизить потери магнитного потока при замыкании магнитной системы. Исполнение полюсов сердечника вытянутыми позволило разместить на них систему привода перекидных контактов и систему колебательного движения якоря устойчиво к вибрации и ударам, возникающим в процессе транспортировки реле. Рассогласование заводских настроек не происходит.
Изобретение иллюстрируется чертежом. На чертеже показан общий вид устройства реле. Реле имеет пластмассовое основание 1, крышку 2, магнитную систему, состоящую из сердечников 3, якоря 4, обмоток 5, намотанных на шпули 6 и размещенных на сердечнике. Сердечник 3 имеет вытянутую форму полюсов, на которых, вне зоны обмотки 5, смонтирована неподвижная система жесткого упора тыловых контактов 7, состоящая из ограничителя 8 и планки 9 неподвижно закрепленной на якоре 4. Якорь 4 подвижно закреплен на сердечнике 3 с возможностью совершать колебательные движения относительно оси, совпадающей с линией контакта торца якоря 4, выполненного в виде призмы 10, с упорной пластиной 11, ограничивающей перемещения якоря 4 вправо в горизонтальной плоскости и вертикальной плоскости.
Пластина 11 неподвижно закреплена на полюсах сердечника. Вторая пластина (не показана) закреплена на поверхности якоря, ограничивает перемещение якоря влево в горизонтальной плоскости.
Грузом, служащим для возврата якоря в исходное положение за счет силы тяжести и перемещения упругих пластин перекидных контактов 12, является сам якорь 4, подвижная система привода перекидных контактов 12, состоящая из поводка 13, и планки 14, и груза 15. Контактная система состоит из фронтовых 16, перекидных 12 и тыловых 7 контактов. Контакты установлены в колодке 17, закреплены на платформе 18 сверху. С нижней стороны платформы закреплен сердечник 3.
Реле работает следующим образом.
При подаче напряжения на обмотки 5 в электромагнитной системе формируется электромагнитное поле, под воздействием которого якорь 4 притягивается к сердечнику 3 и тем самым приводит в движение блок с системой привода перекидных контактов. При притягивании якоря 4 происходит замыкание фронтовых 16 и перекидных 12 контактов. При снятии напряжения с обмоток 5 магнитное поле, притягивающее якорь 4 к сердечнику, исчезает под действием груза 15, якоря 4 и системы привода перекидных контактов 13, 14 перекидных контактов возвращается в исходное положение. Происходит размыкание фронтовых и перекидных контактов и замыкание тыловых и перекидных контактов. При подаче напряжения на обмотки катушек происходит повторение цикла.