ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ОДНОРАЗОВОГО ДЕЙСТВИЯ
SINGLE ACTION SWITCH

Переключатель относится к области электротехники и может быть использован для одноразового переключения электрических цепей в различных эксплуатационных условиях, в том числе в невесомости и вакууме, при значительных механических нагрузках.
Известны поляризованные двустабильные реле, работоспособные в аналогичных условиях, например, типа РПС (1) - это герметичные реле, заполненные инертным газом, рассчитанные на небольшие токи и напряжения.
Герметизация реле повышенной мощности усложняет конструктивную схему, значительно увеличивает габариты и массу.
Известны негерметичные электромеханические поляризованные двустабильные реле типа РЭП (РЭП32-280, РЭП33-200), обеспечивающие коммутацию токов в десятки ампер (2, 3), но они имеют значительные габариты и массу (за счет наличия электромагнитного привода). Кроме того, в ряде конкретных случаев не требуется многократных переключений, а достаточно одного. Например, в схемах электропитания космических аппаратов для отключения деградирующего аккумулятора (банки) и организации обходной цепи на соответствующем последовательном элементе аккумуляторной батареи.
Известны малогабаритные короткозамыкатели одноразового действия (4, 5, 6), в которых замыкание нормально-разомкнутых контактов проводится медным подвижным контактом, предварительно впаянным в один из двух выводов, находящихся внутри нагревателя. При необходимости срабатывания на обмотку нагревателя подается напряжение, по команде (4, 5) или в автоматическом режиме (6) при нагревании припой, удерживающий подвижный контакт, плавится, контакт под воздействием пружины перемещается и замыкает цепь. К недостаткам такой конструктивной схемы следует отнести ограниченную область применения - она не может быть использована как переключатель.
Наиболее близкими по технической сущности является переключатель одноразового действия (7), включающий в себя одну пару нормально-замкнутых и одну пару нормально-разомкнутых контактов. После подачи напряжения на обмотку управления переключателя и расплавления удерживающей пайки пружина перемещает траверсу с подвижными контактами и происходит переключение.
В процессе переключения должна сохраняться целостность внутренней цепи аккумуляторной батареи, поэтому вначале должна быть организована обходная цепь вокруг деградирующего аккумулятора, т.е. необходимо обеспечить сначала замыкание нормально-разомкнутых контактов, а затем размыкание нормально-замкнутых, что гарантирует отключение аккумулятора.
К недостаткам данного переключателя следует отнести повышенное переходное сопротивление нормально-замкнутых контактов. При использовании таких переключателей в составе батареи аккумуляторов все нормально-замкнутые пары контактов (по числу переключателей с аккумуляторами) включены последовательно, поэтому данная схема приводит к заметному снижению выходного напряжения батареи.
Кроме того, при размыкании “сухих” контактов, при больших токах возможно образование дуги, для гашения которой используется “магнитное дутье”, что усложняет конструкцию переключателя, увеличивает его габариты и массу.
Целью данного технического решения (чертеж) является снижение переходного сопротивления нормально-замкнутых контактов, упрощение конструкции, снижение габаритов и массы. Указанная цель достигается тем, что в корпус (1) встроена только одна пара (нормально-замкнутых) “сухих” контактов (8), а вторая пара заменена на плавкую вставку (7).
Приводом для замыкания контактов является сердечник (4) с пружиной (5), предварительно впаянные в нагреватель (3) с наружным сердечником (2). При подаче напряжения на обмотку нагревателя пайка плавится и сердечник с пружиной перемещает траверсу (6) с подвижными контактами, нормально-разомкнутые контакты замыкаются, организуется цепь в обход деградирующего аккумулятора и образуется замкнутый контур по схеме: аккумулятор-замкнувшиеся “сухие” контакты - плавкая вставка. Под воздействием тока короткого замыкания от оставшегося заряда аккумулятора плавкая вставка плавится и аккумулятор отключается. Для исключения сбоя в выходном напряжении аккумуляторной батареи и питании подключенной к ней аппаратуры, деградирующий аккумулятор не доводится до полного разряда, а отключается ранее, еще при наличии в нем энергии, достаточнй для разрушения плавкой вставки током короткого замыкания. Достаточная длина нити плавкой вставки и сравнительно низкое напряжение аккумулятора исключает вероятность возникновения дуги, поэтому специальные меры дугогашения не требуются.
Литература
1. Томас Р.К. Коммутационные устройства. М.: Радио и связь, 1984.
2. Чунихин А.А. Электрические аппараты. М.: Энергоатомиздат, 1988.
3. ГОСТ В 221-70.
4. Свидетельство на полезную модель №5287 / Короткозамыкатель одноразового действия / Мирютов А.В., Станько Э.Д., Цыганов О.А. Бюл. №10, 1997.
5. Свидетельство РФ на полезную модель №10286 / Короткозамыкатель одноразового действия / Цыганов О.А., Мирютов А.В. Бюл. №6, 1999.
6. Свидетельство РФ на полезную модель №10940 / Короткозамыкатель одноразового действия / Мирютов А.В., Цыганов О.А., Гейнц Э.Р. Бюл. №8, 1999.
7. Патент РФ на полезную модель №80708 / Переключатель одноразового действия. Мирютов А.В., Фомин К.Н., Абакумова Г.В., Сусенкова К.И., Кашин П.И. Бюл. №5 2009 г.