Контактная система для коммутационных аппаратов

 

КОНТАКТНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ КОММУТАЦИОННЬК АППАРАТОВ, содержащая плоские контактные пружины, установленные консольно, и демпфирующие элементы , каждый из которых расположен на одной из указанных плоских контактных пружин, отличающаяс я тем, что, с целью увеличения надежности и долговечности контактной системы путем уменьшения дребезга контактных пружин, она снабжена мультивибратором, двухвходовым усилителем , диодом, резистором, демпфирующие элементы выполнены в виде пьезокерамических пластин и каждая . из них снабжена внутренним и внешним электродами, причем каждый демпфирующий элемент расположен на участке одной из плоских контактных пружин в зоне ее закрепления, одна плоская контактная пружина выполнена подвижной , а другая - неподвижной, вход мультивибратора соединен с первым входом усилителя, второй вход усилителя соединен с анодом диода,, катод 9 которого соединен с внешним электродом , расположенным на подвижной плоской контактной пружине, и с одним из выводов резистора, другой вывод которого соединен с обоими внутренними электродами, выход усилителя соединен с внешним электродом, расположенным на неподвижной плоской кон00 00 тактной пружине. СР

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (If!

Р!14 Н 01 Н f /50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/з/

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3718503/24-07 (22) 27.03.84 (46) 30. 10.85. Вюл. !1 40 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) В.В.Волков, А.В.Гудялис, К.М.Рагульскис, Г.Э.Римша и С.-Э.Б.Славицкас (53) 621.3.066.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 410475, кл. H 01 Н 1/50, 197!.

Заявка Франции В 2285695, кл. Н 01 Н 1/50, 1976. (54) (57) КОНТАКТНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ, содержащая плоские контактные пружины, установленные консольно, и демпфирукхцие эле-. менты, каждый из которых расположен на одной из указанных плоских контактных пружин, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью увеличения надежности и долговечности контактной системы путем уменьшения дребезга контактных пружин, она снабжена мультивибратором, двухвходовым усилителем, диодом, резистором, демпфирующие элементы выполнены в виде пьезокерамических пластин и каждая из них снабжена внутренним и внешним электродами, причем каждый демпфирующий элемент расположен на участке одной из плоских контактных пружин в зоне ее закрепления, одна плоская контактная пружина выполнена подвижной, а другая — неподвижной, вход мультивибратора соединен с первым входом усилителя, второй вход усилителя соединен с анодом диода, катод которого соединен с внешним электродом, расположенным на подвижной плоской контактной пружине, и с одним из выводов резистора, другой вывод которого соединен с обоими внутренними электродами, выход усилителя соединен с внешним электродом, расположенным на неподвижной плоской контактной пружине.

1 11887

Изобретение относится к электромеханическим переключающим устройствам и может найти применение для уменьшения дребезга и повышения виброустойчивости контактных групп переключающих устройств, в частности .электромеханических реле, предназначенных для.коммутации токов большой величины.

t0

Целью изобретения является увели- .чение надежности и долговечности контактной системы путем уменьшения дребезга контактных пружин.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого чстпойства.

Контактная система для коммутационных аппаратов содержит подвижную 1 и неподвижную 2 консольно

20 закрепленные плоские контактные пружины, на которых находятся контакты 3. С наружной стороны вдоль обоих пружин 1 и 2, начиная с места защемления до середины, с помощью клеевых

25 соединений,4 закреплены демпфирующие элементы 5 и 6, выполненные в виде прямоугольных пьезокерамических пластин. Поляризация последних имеет одинаковое направление (на чертеже показано стрелками). В качестве клее- вых соединений применяются материалы, отличающиеся хорошими хлектроизоляционными свойствами, например эпоксы ная смола, что позволяет исключчть воздействие коммутируемых токов 35 на пьезокерамические пластины. Каждая из пластин имеет наружный 7 и внутренний 8 электроды, причем наружный электрод 7 прямоугольной пьезокерамической пластины 5, находящей- о ся на подвижной плоской контактной пружине 1, через анод диода 9 подключен к первому входу усилителя 10.

Усилитель 10 также имеет второй вход, который через мультивибратор 11 электрически связан с управляющей цепью контактной системы 12. Выход усилителя 10 подключен к наружному электроду 7 прямоугольной пьезокерамической пластины 6, находящейся на неподвижной плоской контактной пружине 2. Оба внутренних электрода 8 обеих прямоугольных пьезокерамических пластин 5 и 6 соединены между собой и с одним из выводов резистора 13, другой вывод которого соединен с первым входом усилителя через катод диода 9.

97 г

Устройство работает следующим образом.

В случае консольного крепления плоских контактных пружин 1 и 2, которое имеет место в большинстве контактных систем токов большой величины, при воздействии вибраций или при соударении контактов 3 после срабатывания контактной системы, в плоских контактных пружинах 1 и 2 возникают переменные механические haпряжения. Причем у места защемления они достигают порядка 10

1

10 и/м2. Интегральная величина на- пряжений, возникающих у места защемления подвижной плоской пружины 1, т.е, от места защемления до ее середины, составляет примерно 75Х суммарной величины напряжений, возникающих на всей подвижной плоской пружине 1. Поскольку на этой части подвижной плоской пружины 1 закреплена прямоуголь,ная пьезокерамическая пластина 5, то на пружины 1 закреплена прямоугольная пьеэокерамическая пластина 5, то на ее электродах 7 и 8 согласно прямому пьезоэффекту вырабатывается электрический заряд, что связано с преобразованием энергии колебаний в электрическую.

В момент коммутации плоская подвижная контактная пружина 1 под воздействием толкателя или управляющего магнитного поля (не показаны) передвигается к неподвижной плоской контактной пружине 2. В то же время с управляющей цепи контактной системы 12 подается сигнал на мультивибратор 11,. вследствие чего он включает усилитель 10, и выдерживает включенным его промежуток времени Т =m Т„ где Т вЂ” предполагаемое время дребезга контактов 3, m&(1,2; 1,5>.

Р г (При этом величина вырабатываемых из-за деформации подвижной пружины 1 противоположных по знаку электрических зарядов на электродах 7 и 8 прямоугольной пьезокерамической пластины 5 повышается постепенно и максимальной величины достигает в момент соударения контактов 3. Направление поляризации прямоугольной пьезокерамической пластины 5 выбирается таким, чтобы при передвижении подвижной плоской контактной пружины 1 к неподвижной 2 на ее наружном электроде 7 образовывался заряд в качестве входного сигнала на усилитель 10. Посколь3 1188 ку оба электрода прямоугольной пьезокерамической пластины 5 соединены между собой электрически через резистор 13, в последнем происходит падение напряжения и тем самым выделение преобразованной электрической энергии. Максимальное выделение этой энергии достигается путем согласования импедансов прямоугольной пьезокерамической пластины 5 и резисто- ip ра 13. Таким образом, в момент соударения контактов производится максимальный отвод колебательной энергии от подвижной плоской контактной пружины 1, что способствует последующему уменьшению дребезга контактных пружин 1 и 2.

После соударения контактов 3, т.е. в момент коммутации плоских контактных пружин 1 и 2, они отскакивают друг от друга. При этом на наружном электроде 7 прямоугольной пьезокерамической пластины 5 вырабатывается положительный заряд, а на внутреннем электроде 8 — отрицательный. В данномд случае, кроме выделения энергии на резисторе 13, заряды в качестве входного сигнала через диод 9 поступают на вход усилителя 10, в котором усиливаются и с выхода последнего подаютсяЗО на электроды 7 и 8 прямоугольной пьезокерамической пластины 6, расположенной аналогичным образом на плоской неподвижной контактной пружине 2.

Так как пластина 6 имеет такое же направление поляризации, то в ней согласно обратному пьезоэффекту возникает компенсирующее усилие, действие которого направлено в сторону подвижной плоской контактной пружины 1.

В результате этого неподвижная кон40 тактная пружина 2 деформируется в сторону подвижной контактной пружины 1, что препятствует. отскакиванию контактов 3 друг от друга, т.е. явлению дребезга контактов 3, и способст45 вует увеличению прижимного усилия контактных пружин 1 и 2. В реальных условиях подвижная контактная пружина 1 после соударения контактов 3 в момент коммутации принимает попе50 речное колебательное движение. При каждом ее передвижении к неподвижной контактной пружине 2 часть ее колебательной энергии, преобразованной в электрическую, отводится на резис55 тор 13. При движении подвижной кон797 4 тактной пружины 1 в обратном направлении неподвижная контактная пружина 2 в результате приложенного от усилителя напряжения, деформируясь, как. бы догоняет подвижную контактную пружину 1, тем самым препятствуя отскакиванию контактов 3 друг от друга.

Управление усилителем 10 с помощью сигналов от управляющей цепи контактной системы 12 исключает возможность произвольного самовозбуждения прямоугольных пьезокерамических пластин 5 и 6. Применение прямоугольных пьезокерамических пластин в качестве демпферов также способствует повьппению виброустойчивости плоских контактных пружин в разомкнутом состоянии контактной системы. Это обеспечивается за счет того, что часть энергии колебаний плоских контактных пружин, возникающей вследствие воздействия вредных вибраций, в этом случае также преобразуется в электрическую и отводится на резистор. При воздействии вибраций до 20 м/с устройство позволяет уменьшить их уровень до 20 — 25 . Примение предлагаемого устройства без усилителя позволяет сократить время дребезга контактов примерно на 25 — 30X, что уже само по себе является ощутимым эффектом.

При использовании усилителя (с усилением сигнала до 80 дБ) время дребезга контактов уменьшается в 4

5 раз. Дальнейшее усиление сигнала нецелесообразно из-за возможности самовозбуждения системы. Также нецелесообразно покрывать всю поверхность плоских контактных пружин прямоуголь-, ными пьезокерамическими пластинами, так как это не дает дополнительного эффекта. При этом соотношение толщины плоской контактной пружины. с прямоугольной пьезокерамической пластиной составляло 1:1. Так как минимальная толщина пьезокерамических пластин отечественного производства составляет 0,3 мм, то при этом наибольшая толщина контактной пружины будет около 0,6-0,7 мм, что вполне приемлемо в контактных системах, предназначенных для коммутации больших токов. При этом жесткость такой плоской контактной пружины остается почти такой же, как и обыкновенной стальной пружинь1 тех же геометрических размеров.

1188797

Составитель М.Трофимова

Редактор М.Бандура Техред А.Кикемезей Корректор Т.Колб

Заказ 6750/54 Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4