КОММУТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

КОММУТР1РУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО.
Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к коммутационной технике, и может быть использована для поочередной (последовательной) коммутации нескольких параллельных электрических цепей с заданной дискретностью времени.
Известно коммутирующее устройство с равными углами коммутации, предназначенное для включения электрических цепей в определённой последовательности III. Оно содержит неподвижные контакты, подвижные щётки, зубчатую передачу с двумя ведущими зубчатыми секторами и вспомогательный коллектор, управляющий через логическую схему попеременным включением контактных щёток. Недостатком данного коммутирующего устройства является низкая надёжность из-за сложности конструкции и необходимости управления через логическую схему.
Также известно реле времени, содержащее контактную группу, часовой механизм с зубчатыми передачами, баланс и привод в виде спиральной
пружины /2/, предназначенное для замыкания одновременно двух электрических цепей через заданный промежуток времени после его включения. Недостатками данного технического решения являются сложность часового механизма, обеспечивающего задержку времени до замыкания контактов, и отсутствие возможности поочерёдной коммутации контактов.
В качестве прототипа выбран наиболее близкий по технической сущности к предлагаемой полезной модели ком1лутирующий аппарат /3/, содержащий группы неподвижных и подвижных контактов, электромагнит с управляющей катушкой и подвижным якорем, реле, поворотную траверсу, состоящую из двух частей, которые свободно насажены на общую ось вращения и соединены между собой механизмом свободного расцепления, а
г V:o .. .q-; - г (.: г . ,-5 ; .- .
МПК7 HOIH 7/00
группы подвижных контактов и якорь электромагнита установлены соответственно на разных частях траверсы. При подаче напряжения на управляющую катушку якорь притягивается к электромагниту и посредством механизма свободного расцепления поворачивает часть траверсы с подвижными контактами до замыкания последних с неподвижными контактами. Размыкание контактов осуществляется путём снятия напряжения с управляющей катушки, после чего часть траверсы с подвижными контактами возвращается в исходное положение.
Прототип обеспечивает одновременную коммутацию нескольких параллельных цепей. Недостаток этой конструкции заключается в том, что не позволяет коммутировать цепи поочерёдно с заданной дискретностью времени, отсутствует возможность дистанционного контроля исходного и сработанного состояний. Кроме того, контакты в замкнутом состоянии необходимо удерживать электромагнитом, требующим при этом постоянного питания, что ограничивает применение прототипа в условиях дефицита электроэнергии.
Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, заключается в создании, коммутирующего устройства, обеспечивающего поочередное замыкание и размыкание нескольких параллельных электрических цепей через заданные промежутки времени и обладающего возможностями самоотключения цепи управления и дистанционного контроля исходного и сработанного состояний.
Новый технический результат, полученный при осуществлении полезной модели, заключается в расширении функциональных возможностей коммутирующего устройства.
Это достигается тем, что предлагаемое коммутирующее устройство, содержащее неподвижные и, по крайней мере, один подвижный контакты, насаженную на ось вращения поворотную траверсу с установленным на ней, по крайней мере, одним подвижным контактом, привод оси вращения, отличается от прототипа тем, что дополнительно включает в себя регулятор
угловой скорости, механизм блокировки оси вращения и контактные сектора, установленные жёстко на оси вращения с возможностью взаимодействия одних из них с ненодвиждыми контактами цепи управления, а других - с
ЦбГГбН
неподвижными контактами контроля исходного и сработанного состоянии коммутирующего устройства; поворотная траверса с установленным на ней, по крайней мере, одним подвижным контактом жестко закреплена на оси вращения и снабжена контактным диском, имеющим постоянную электрическую связь с указанным подвижным контактом и общей шиной коммутируемых цепей; регулятор угловой скорости выполнен в виде магнитоиндукционного тормоза, кинематически связанного с осью вращения через зубчатую передачу. Механизм блокировки оси вращения может быть выполнен в виде электромагнита поворотного типа с возвратной пружиной, якорь которого имеет возможность взаимодействия с рычагом, установленным жёстко на оси вращения. Привод оси вращения может быть выполнен в виде спиральной пружины, один конец которой закреплён на оси вращения, а другой - на неподвижном основании.
В указанном выполнении коммутирующего устройства регулятор угловой скорости способствует вращению подвижного контакта сТюстоянной скоростью, что обеспечивает одинаковый интервал времени между размыканием любого предыдущего и замыканием последующего контактов. Это позволяет коммутировать множество электрических цепей с заданной одинаковой дискретностью времени. Применение в качестве привода спиральной пружины и наличие в цепи управления механизма блокировки оси вращения контактов, размыкающихся после его срабатывания, способствуют снижению энергопотребления, что позволяет применять коммутирующее устройство в условиях дефицита ёмкости аккумуляторного источника электроэнергии. Наличие контактов контроля исходного и сработанного состояний обеспечивает коммутирующее устройство возможностью дистанционного контроля его состояния при эксплуатации.
Таким образом, совокупность указанных признаков значительно расширяет функциональные возможности коммутирующего устройства.
На фигуре приведена кинематическая схема варианта выполнения предлагаемого коммутирующего устройства.
Оно содержит установленные на изоляционной колодке 1 неподвижные контакты 2, которые расположены концентрично по окружности и имеют разрыв с одинаковой угловой ориентацией, ось вращения 3, с жёстко
закреплёнными на ней поворотной траверсой 4, рычагом 5 и контактными
секторами 6 и 7, механизм блокирювкиУвыполненный в виде электромагнита 8 поворотного типа с якорем 9, возвратной пружиной 10 и включающий в себя рычаг 5 и упор 23. Регулятор угловой скорости 11, выполненный в виде магнитоиндукционного тормоза, связан через зубчатые колёса 12 и 13 с осью вращения 3. Привод оси вращения выполнен виде спиральной пружины 14, один конец которой закреплён на оси вращения 3, а другой - на неподвижном основании. На поворотной траверсе 4 жёстко закреплён подвижный контакт 15 и контактный диск 16, которые электрически связаны между собой и изолированы от оси вращения 3. Контактный диск 16 также имеет постоянную электрическую связь с неподвижным контактом 17 общей шины коммутируемых цепей. Контактные секторы 6 и 7 установлены на разных плоскостях и изолированы друг от друга и от оси вращения 3. Неподвижные контакты 18 и 19, замкнутые сектором 6, образуют цепь контроля исходного состояния , а неподвижные контакты 19 и 20 - цепь контроля сработанного состояния коммутирующего устройства. Сектор 7, замыкающий неподвижные контакты 21 и 22 цепи управления, осуществляет электрическую связь электромагнита 8 с источником управляющего сигнала. Упор 23 служит для ограничения поворота рычага 5 в исходном и сработанном состояниях коммутирующего устройства.
, ос ивращешш,
в исходном СОСТОЯНИИ ось вращения 3 заблокирована с помощью рычага 5 якорем 9. При этом контакты 18 и 19, замкнутые сектором 6, свидетельствует об исходном состоянии коммутирующего устройства.
При подаче через замкнутые сектором 7 контакты 21 и 22 управляющего сигнала на электромагнит 8 якорь 9 поворачивается и освобождает рычаг 5. Разблокированная таким образом ось вращения 3 вместе с траверсой 4 и контактными секторами 6 и 7 поворачивается под действием спиральной пружины 14 в направлении стрелки А, а подвижный контакт 15, закреплённый на траверсе 4, обегая последовательно неподвижные контакты 2, поочерёдно замыкает и размыкает электрические цепи, связанные с общей шиной.
В самом начале движения оси 3 сектор 6 размыкает цепь контроля исходного состояния, а сектор 7 размыкает цепь управления, прекращая этим подачу управляющего сигнала на механизм блокировки 8. При этом якорь 9 под действием пружины 10 возвращается в исходное положение.
После замыкания и размыкания последней коммутируемой цепи, сектор 6 замыкает контакты 19 и 20, свидетел{.ствуюпще о сработанном состоянии коммутирующего устройства, т. е. о завершении цикла коммутации всех цепей с общей шиной. Р1нтервал времени между размыканием предыдущей цепи и замыканием последующей поддерживается регулятором угловой скорости 11.
Регулятор угловой скорости 11 представляет собой магнитоиндукционный тормоз, состоящий из медного цилиндра (или диска), вращающегося в поле постоянных магнитов. Принцип действия регулятора основан на взаимодействии магнитных полей постоянных магнитов и вихревых токов (токов Фуко), возникающих в цилиндре. Наведённые вихревые токи создают собственное магнитное поле, поток которого направлен навстречу магнитному потоку постоянных магнитов. Взаимодействие основного и наведённого магнитных потоков приводит к
возникновению тормозного момента Л/, пропорционального угловой скорости вращения О) медного цилиндра, т. е.
где k - конструктивный параметр регулятора угловой скорости
Таким образом, регулятор угловой скорости 11, характеризующийся строго линейной зависимостью тормозного момента от угловой скорости, обеспечивает автоматическое соответствие между вращающим моментом спиральной пружины 14 и моментом сил сопротивления посредством изменения тормозного момента, что позволяет поддерживать заданную дискретность времени при поочерёдной коммутации электрических цепей. Меняя значение конструктивного параметра k или передаточное отношение зубчатой передачи, можно получить различную дискретность времени при коммутации.
Возврат коммутирующего устройства в исходное состояние осуществляется вручную, путём поворота оси 3 в направлении противоположном стрелке А.
Таким образом, указанным выполнением достигается расширение функциональ11ыхвозможностейкоммутирующегоустройства,
заключающихся в обеспечении поочередного замыкания и размыкания нескольких параллельных электрических цепей через заданные промежутки времени, дистанционного контроля исходного и сработанного состояний и снижении энергопотребления.
Л/  Л:-ггт,
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1.Авторское свидетельство СССР № 738010, МПК2 НОШ 67/00, опубл. 30.05.80. Бюл. №20.
2.Патент СССР № 1831725 A3, МПК5 НОШ 43/00, опубл. 30.07.93. Бюл. №28.
3.Авторское свидетельство СССР № 875494, МПКЗ НОШ 5/06, опубл. 23.10.81. Бюл. №39.