РЕЛЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к реле электромагнитным для устройств железнодорожной автоматики и телемеханики.
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). 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 образный 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, общих 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 что бы 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 №103975. Реле содержит 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, общих и тыловых контактов, и жесткого упора для тыловых контактов, систему привода общих контактов, состоящую из поводка соединенного с якорем, груза для возврата якоря, подвижную систему вместе с якорем и платформу, установленную на пластмассовом основании, при этом, что магнитная система состоит из П-образного сердечника, и двух обмоток и установлена на платформе, таким образом, что сердечник расположен перпендикулярно пластмассовому основанию, при этом, сердечник имеет вытянутую форму на полюсах которого, 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.
Недостатком данного технического решения является низкая вибрационная устойчивость системы привода перекидных контактов (далее по тексту общих контактов), что приводит к сбоям в работе реле при наличии вибрации при прохождении поездов.
В основу полезной модели поставлена задача - обеспечение безопасности движения поездов за счет повышение надежности работы реле электромагнитного.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в повышение надежности работы реле электромагнитного, его вибрационной устойчивости и его безотказности.
Указанный технический результат достигается заявляемым реле электромагнитным, содержащее пластмассовое основание, платформу, установленную на пластмассовом основании, магнитную систему, установленную на платформе, таким образом, что сердечник расположен перпендикулярно пластмассовому основанию, состоящую из двух обмоток намотанных на шпули и размещенных на П-образном сердечнике вытянутой формы, якорь с прикрепленной к нему бронзовой пластиной, обеспечивающей зазор не менее 0,15 мм между якорем и сердечником, совершающим колебательные движения относительно оси, совпадающей с линией контакта торца якоря, выполненного в виде призмы, с упорными пластинами, ограничивающими перемещения якоря в горизонтальной и вертикальной плоскостях, где 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, контактную систему смонтированную на основании, состоящую из фронтовых, общих и тыловых контактов установленных на упругих пластинах и закрепленных в колодке, смонтированную на полюсах сердечника вне зоны обмотки неподвижную систему жесткого упора тыловых контактов и систему привода общих контактов, состоящую из поводка соединенного с якорем, груза для возврата якоря и закрепленной на поводке ведущей планки общих контактов, состоящей из верхней и нижней частей, с входящими в нее концами упругих пластин общих контактов, при этом реле электромагнитное дополнительно содержит, систему стабилизации работы контактов, установленную вне зоны обмоток, состоящую из П-образной скобы закрепленной на поверхности сердечника и пружины входящей одной стороной в верхнею упорную втулку, установленную в горизонтальной полке П-образной скобы, а другим концом, в нижнюю упорную втулку, установленную на якоре.
Реле электромагнитные, эксплуатирующиеся в устройствах автоматики, должны удовлетворять большому количеству различных эксплуатационно-технических требований (ЭТТ). Согласно ЭТТ реле электромагнитное первого класса надежности должны исключать опасные отказы. Для этого они должны удовлетворять следующим основным требованиям: все тыловые контакты реле должны размыкаться при замыкании хотя бы одного фронтового контакта и наоборот. ЭТТ к реле электромагнитное первого класса надежности включают в себя также требования к электрическим параметрам, к контактам и конструкции реле, а именно: совместный ход контактов должен быть не менее 0,35 мм, а скольжения контактов для их самоочистки у фронтовых контактов должно быть не менее 0,25 мм, а у тыловых контактов не менее 0,2 мм, надежное отпускание якоря под действием массы якоря и связанных с ним подвижных частей при отключении напряжения от его обмоток.
Реле электромагнитные данного класса устанавливаются в шкафах или в зданиях находящихся непосредственной близости от железной дороги. При прохождении железнодорожного транспорта по рельсам возникают вибрации, которые передаются на окружающие здания и сооружения и в том числе на реле электромагнитное. В данном случае, реле электромагнитное подвергается вибрациям в широким частотном диапазоне. Из проведенных исследований установлено, что наиболее опасными частотами являются частоты от 5 до 80 герц. В данный диапазон входят собственные частоты груза реле электромагнитного. При совпадении вынужденных частот вибрации создаваемых проходящим составом и собственных частот груза, возникает явление резонанса. Такое явление приводит к значительным амплитудам колебания груза, что может привести к несанкционированному замыканию общих и фронтовых контактов. Чтобы уйти из диапазона резонансных частот необходимо уменьшить массу груза, но в этом случае уменьшенной массы может не хватить для создания усилие для размыкания контактов. Применение дополнительной системы стабилизации работы контактов, установленной на поверхности сердечника вне зоны обмоток, позволяет уйти из диапазона резонансных частот. Использование системы стабилизации работы контактов, состоящей из П-образной скобы и пружины входящей одной стороной в верхнею упорную втулку, установленную в горизонтальной полке П-образной скобы, а другим концом, в нижнюю упорную втулку, установленную на якоре позволяет без уменьшения массы груза, уйти из диапазона резонансных частот и значительно уменьшить амплитуду колебаний и предотвратить несанкционированное замыкание общих и фронтовых контактов.
В целом, применение дополнительной системы стабилизации работы контактов позволило увеличить надежность работы реле электромагнитного и значительно повысить его вибрационную устойчивость.
Предложенное техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид реле электромагнитного; на фиг.2 - система стабилизации работы контактов.
Реле электромагнитное имеет пластмассовое основание 1, крышку 2, магнитную систему, состоящую из П-образного сердечника 3, якоря 4, обмоток 5, намотанных на шпули 6 и размещенных на сердечнике 3. 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 8, с упорной пластиной 9, ограничивающей перемещения якоря 4 вправо в горизонтальной плоскости и вертикальной плоскости, пластина 9 неподвижно закреплена на полюсах сердечника. Вторая пластина (на чертеже не показана) закреплена на поверхности якоря, ограничивает перемещение якоря влево в горизонтальной плоскости. Сердечник 3 имеет вытянутую форму полюсов, на которых, вне зоны обмотки 5, смонтирована система стабилизации работы контактов, состоящая из П-образной скобы 10 и пружины 11, входящей одной стороной в верхнюю упорную втулку 12, установленную в горизонтальной полке П-образной скобы, а другим концом, в нижнею упорную втулку 13 установленную на якоре 4. Контактную систему, состоящую из фронтовых 14, общих 15 и тыловых 16 контактов. Контакты установлены в колодке 17, закрепленной на пластмассовом основание 1. Систему жесткого упора тыловых контактов, состоящею из жесткой пластины 7, плотно прилегающей и повторяющей форму упругой пластины тылового контакта и закрепленной в колодке. Систему привода общих контактов, состоящую из поводка 18 соединенного с якорем 4, груза 19 для возврата якоря в исходное положение за счет силы тяжести и закрепленной на поводке ведущей планкой общих контактов, состоящей из верхней 20 и нижней 21 частей, с входящими в нее концами упругих пластин общих контактов 15.
Реле электромагнитное 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 систему привода общих контактов 15. При притягивании якоря 4 происходит замыкание фронтовых 14 и общих 15 контактов. При снятии напряжения с обмоток 5, магнитное поле, притягивающее якорь 4 к сердечнику 3 исчезает, под действием груза 19, якоря 4 и закрепленной на поводке ведущей планки общих контактов, состоящей из верхней 20 и нижней 21 частей, система привода общих контактов 15 возвращается в исходное положение. Происходит размыкание фронтовых 14 и общих 15 контактов и замыкание тыловых 16 и общих 15 контактов. При подаче напряжения на обмотки 5 катушек происходит повторение цикла.