ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ РЕЛЕ

Полезная модель 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 донного устройство заключается в том, что здесь используется пружина, что для устройств железнодорожной автоматики и телемеханики указанного назначения недопустимо.
Известно реле РЭЛ1 [Н.Г.Капитоненко, В.Н.Сусоев, X.Г.Офенгейм. Новое реле для железнодорожной автоматики и телемеханики. -"Автоматика, телемеханика, связь, N 7, 1983 г., 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. Реле надежно в эксплуатации, имеет высокий коммутационный ресурс и высокую виброустойчивость.
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 па полезную модель №23349 опубликованного 10.12.2002 г. 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 опубликованного 27.12.2000 г.направленное на упрощение конструкции, а именно снижение количества рабочих деталей (катушек, стержней магнитопровода) при сохранении мощности, надежности и виброустойчивости. Конструктивно реле относится креле малогабаритным НМШ третьего 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.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.
Наиболее близким техническим решением, принятым качестве прототипа, принято устройство 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 прототипа схожи с элементами выше описанных аналогов. Электромагнитное реле, имеет пластмассовое основание, крышку, магнитную систему содержащую сердечники, ярмо, якорь, обмотки намотанные на шпульки и размещенные на сердечниках, в виде стержней имеющих полюсники и хвостовые части соединенные ярмом, выполненным 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 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.
Реле надежно в эксплуатации, имеет высокий коммутационный ресурс и высокую виброустойчивость.
Основным недостатком указанного реле является высокая металлоемкость и большие габариты, обусловленные конструктивным исполнении реле, а именно здесь, как и в прототипах, 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 что бы притянуть якорь к концевой полке требуется увеличивать мощность реле за счет увеличения ампер витков катушек а размещение контактной группы и части Г-образного якоря приводящего в движение контакты в одной плоскости приводит к значительному увеличению линейных размеров реле.
В основу полезной модели поставлена задача - при сохранении преимуществ, присущих прототипу, а именно надежной работы и повышенной виброустойчивости - снизить металлоемкость и уменьшить габариты реле.
Поставленная задача решается тем, что в электромагнитном реле, имеющем пластмассовое основание, крышку, магнитную систему, содержащую сердечники, ярмо, якорь, обмотки, намотанные на шпули и размещенные на сердечниках, в виде стержней имеющих полюсники и хвостовые части соединенные ярмом в виде Г-образного коромысла, закрепленное на опоре при помощи скобы с возможностью свободно поворачиваться на опоре при работе реле, на якоре прикреплена бронзовая пластина, обеспечивающая зазор не менее 0,15 мм. между якорем и обоими полюсниками сердечников, контактную систему, состоящую из фронтовых, перекидных и тыловых контактов установленных в основании, пластмассового поводка для перекидных контактов, жесткого упора для тыловых контактов и грузов для возврата якоря в исходное положение силой
тяжести, а контактирующим материалом для фронтовых контактов служат композиционные материалы, при этом реле дополнительно имеет раму из немагнитного материала, имеющую как минимум две базовые поверхности, одна для крепления ее к основанию реле и вторая для крепления на ней по крайней мере, двух сердечников, и снабжена, по крайней мере, одной опорой для установки и крепления Г-образного коромысла, выполненного из немагнитного материала, и жестким упором для тыловых контактов, хвостовые части сердечников магнитопровода соединены ярмом в виде перемычки из магнито мягкого материала и закреплены на раме, полюсные наконечниками отделены немагнитным зазором образованным примыкающими сторонами полюсников, имеющих форму клина с углом от 20 до 60 градусов и расстоянием между вершинами 1,0-1,2 мм и замыкаются якорем симметричной форму относительно немагнитного зазора, имеющего площадь от 20% до 70% от суммы площадей двух полюсников, якорь выполнен из магнито мягкого материала и закреплен на конце Г-образного коромысла с возможностью регулирования перемещений относительно полки коромысла, а контактирующим материалом для фронтовых контактов служит графит.
В полезной модели сохранены преимущества, присущие прототипу, а именно надежность работы и повышенная виброустойчивость контактной группы за счет сохранения ее в неизменном виде, сохранены все линейные размеры контактов и величины ход ведущей пластмассовой планки.
При этом новое компоновочное решение электромагнитной системы, в котором ярмо, в отличие от прототипа, не является конструктивным элементом, на котором размещен якорь магнитопровода, позволило исключить замыкание магнитного потока через подвижную кинематическую цепь с высоким сопротивление магнитному потоку, а размещение якоря вблизи основания позволило конструктивно разместить контактную группы и часть Г-образного коромысла приводящего в движение контакты в двух
параллельных плоскостях позволило сократить габариты электромагнитного реле практически в два раза, а исполнение конструкции магнитопровода исключающего замыкание магнитного потока через кинематически подвижные контакты позволило сократить металлоемкость реле в четыре раза.
Полезная модель иллюстрируется чертежом. На фиг.1 показан общий вид устройства реле, на фиг.2 показан вид на реле со стороны контактной группы, на фиг.3 показан вид на магнитопровод со стороны якоря на наконечники.
Реле имеет пластмассовое основание 1, крышку 2, магнитную систему содержащую сердечники 3, ярмо 4, якорь 5, обмотки 6, намотанные на шпули 7 и размещенные на сердечниках 3, в виде стержней имеющих полюсники 8 и хвостовые части соединенные ярмом 9, Г -образный якорь 5, закреплен на опоре 10 в виде призмы при помощи скобы (на фигуре не показан) с возможностью свободно поворачиваться на опоре при работе реле, на одной полке якоря прикреплена бронзовая пластина 11 обеспечивающая зазор не менее 0,15 мм. между якорем и обоими полюсниками сердечников, пластмассовый поводок 12 для упругих пластин и специальный груз 13 для возврата якоря в исходное положение силой тяжести, контактную систему, состоящую из фронтовых 14, перекидных 15 и тыловых 16 контактов установленных в основании 1 и жесткого упора 17 для тыловых контактов, а контактирующим материалом 18 для фронтовых контактов служат композиционные материалы, раму 19, имеющую как минимум две базовые поверхность, одна для крепления ее к основанию 20 и вторая для крепления как минимум двух сердечников 21, а также выполненными или установленными на ней зубом 10 для установки и крепления якоря 5 и жесткого упора 17 для тыловых контактов 16, хвостовые части сердечников магнитопровода соединены ярмом 4 в виде перемычки и закреплены на раме 19, полюсные наконечниками отделены немагнитным зазором 22 друг от
друга, имеющего ширину 1-2 мм, и замыкаются якорем 4, в форме лепестка вытянутого относительно немагнитного зазора и имеющего площадь от 20% до 70% от суммы площадей двух полюсных наконечников 8, при этом контактирующим материалом для фронтовых контактов служит графит.
Реле работает следующим образом.
При подаче напряжения на обмотки в электромагнитной системе, включающей стержень магнитопровода, ярмо и якорь, формируется электромагнитное поле, под воздействием которого якорь поворачивается на опоре и осуществляется коммутация контактов контактной системы. При снятии напряжения с обмотки поле, притягивающее якорь к стержню магнитопровода, исчезает и под действием веса груза якорь возвращается в исходное положение, а следовательно, в исходное положение возвращается контактная система.