Двухэлементное секторное реле

 

Использование: устройства сигнализации, централизации и блокировки на железнодорожном транспорте, а именно в рельсовых цепях переменного тока. Сущность: двухэлементное секторное реле содержит немагнитный корпус 1, внутри которого расположены два электромагнитных элемента-катушки 2,3 с сердечниками из электромагнитной стали, подвижный сектор 4 из немагнитного металла, укрепленный в корпусе 1 на поворотной оси в зазоре между электромагнитными элементами 2 и 3 и связанный с переключающей контактной системой, упорные ролики 5, ограничивающие поворот сектора 4. В верхней части сектора 4 укреплены две пластины 6 из электромагнитной стали, а на корпусе 1 при помощи специального кронштейна 8 укреплен постоянный магнит 7. Причем пластины 6 и постоянный магнит 7 расположены с возможностью магнитного взаимодействия в момент замыкания замыкаюшего контакта, что повышает коэффициент возврата, то есть уровень безопасности и надежности работы фазочувствительных рельсовых цепей. 1 ил.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике, а именно к устройствам сигнализации, централизации и блокировки на железнодорожном транспорте, и может быть использовано в качестве путевых фазочувствительных реле в рельсовых цепях переменного тока.

Известно "Индукционное двухэлементное секторное реле" (авт. св. N 1755331, кл. Н 01 Н 53/10, 53/12, 1990), содержащее местный элемент с катушкой, поворотный сектор, управляющий контактной системой, и путевой элемент, объединяющий параметрический трансформатор с двумя П-образными ортогонально расположенными сердечниками с возбуждающей и контурной обмотками и разомкнутый сердечник, индукционно воздействующий на поворотный сектор, охваченный совместно с одним из П-образных сердечников параметрического трансформатора контурной обмоткой, параллельно которой включен конденсатор. Создание устройства направлено на повышение коэффициента возврата, быстродействия и помехозащищенности. Однако при отсутствии напряжения на местном элементе и включении возбуждающей катушки в контурной обмотке возможно возникновение одного из двух режимов генерации, фазы которых отличаются на 180^о. Это может вызвать опасный отказ в случае подпитки возбуждающей катушки от соседней противофазной рельсовой цепи и подачи питания на местный элемент.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является "Двухэлементное секторное реле" (Белязо И.М. Релейная аппаратура штепсельного типа. М. Транспорт, 1966, с.36-41, рис.14), выбранное за прототип, содержащее чугунный корпус, внутри которого расположены два электромагнитных элемента-катушки с сердечниками из электротехнической стали, подвижный сектор из немагнитного металла, укрепленный в корпусе на поворотной оси в зазоре между электромагнитными элементами, связанный с расположенной в корпусе реле контактной системой, а также упорные ролики, ограничивающие поворот сектора.

Принцип действия двухэлементного секторного реле (индукционного реле) основан на том, что при наличии напряжения в обоих электромагнитных элементах (один из которых является местным и к нему подключено постоянное по величине и фазе напряжение переменного тока, а второй путевой получает питание из рельсовой цепи с изменяющейся по амплитуде величиной) в секторе индуктируется ток, который, взаимодействуя с электромагнитным полем, создаваемым электромагнитными элементами, заставляет сектор повернуться на определенный угол по своей оси и разомкнуть размыкающие (нормально замкнутые) и замкнуть замыкающие (нормально разомкнутые) контакты.

Если отключить напряжение переменного тока от одного из электромагнитных элементов, то сектор вернется под действием собственного веса в исходное состояние.

Поскольку величина питающего напряжения в местном элементе постоянная, а в путевом переменная, то можно сказать, что угол поворота сектора зависит от величины напряжения на путевом элементе. Угол поворота сектора зависит также и от фазового отношения питающих напряжений. Приняв фазовое соотношение как идеальное и постоянное, можно утверждать, что угол поворота сектора прямо пропорционален величине напряжения на путевом элементе.

Недостатком известного двухэлементного секторного реле является низкий коэффициент возврата (отношение напряжения отпускания сектора реле к напряжению полного подъема сектора), не превышающий, согласно паспортным данным, величину 0,5 при температуре окружающей среды 20^оС до начала эксплуатации. В то время, как для путевых реле требуется иметь коэффициент возврата не менее 0,5 в конце ресурса и во всем диапазоне температур. Низкий коэффициент возврата двухэлементного секторного реле является следствием отсутствия в его срабатывании так называемого "релейного эффекта", при котором якорь электромагнитного реле, начав притягиваться, сокращает величину магнитного зазора и вызывает нарастание магнитного потока.

Снижает коэффициент возврата двухэлементного секторного реле тот факт, что после касания сектором фронтовых контактов и упорного ролика нарушается линейная зависимость угла поворота сектора от величины напряжения на путевом элементе, так как кроме веса сектора приходится преодолевать давление контактных пружин и вес ролика.

Низкий коэффициент возврата приводит к снижению уровня безопасности и надежности работы фазочувствительных рельсовых цепей. Изобретение направлено на решение задачи по повышению безопасности движения поездов.

При этом технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении коэффициента возврата, т.е. улучшении одной из характеристик двухэлементного секторного реле.

Поставленная задача решается за счет того, что в двухэлементном секторном реле, содержащем немагнитный корпус, внутри которого расположены два электромагнитных элемента-катушки с сердечниками из электротехнической стали, переключающая контактная система с замыкающим и размыкающим контактами, подвижный сектор из немагнитного материала, укрепленный в корпусе на поворотной оси в зазоре между электромагнитными элементами и связанный с контактной системой, упорные ролики, ограничивающие поворот сектора, а именно, в его корпусе при помощи кронштейна укреплен постоянный магнит. А на секторе закреплены две пластины из электротехнической стали. Причем постоянный магнит и пластины расположены с возможностью магнитного взаимодействия в момент замыкания замыкающего контакта.

Сравнительный анализ изобретения с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии его критерию "новизна", так как изобретение отличается от прототипа новой совокупностью признаков, получаемой путем введения новых конструктивных элементов, а именно двух пластин из электротехнической стали, укрепленных на секторе, и постоянного магнита, укрепленного на корпусе.

Сопоставление изобретения со всеми техническими решениями, известными в данной и смежных областях знаний, позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень" на основании следующего анализа.

Вновь вводимые конструктивные элементы позволяют в совокупности с известной конструкцией реле создать новый технический эффект, являющийся сверхсуммарным. Он заключается в том, что коэффициент возврата увеличивается за счет появления "релейного эффекта" в момент замыкания замыкающего контакта.

На чертеже изображен общий вид конструкции двухэлементного секторного реле.

Двухэлементное секторное реле содержит немагнитный корпус 1, первый местный электромагнитный элемент 2, второй путевой электромагнитный элемент 3, сектор 4 из немагнитного материала, укрепленный на оси и связанный с контактной системой, содержащей замыкающий и размыкающий контакты в корпусе реле; скобу с упорными роликами 5; пластины 6 из электротехнической стали, укрепленные на секторе 4; постоянный магнит 7 на кронштейне 8.

Двухэлементное секторное реле работает следующим образом.

Нормально, на местный электромагнитный элемент 2 подано питающее напряжение переменного тока, а на путевом электромагнитном элементе 3 питающее напряжение отсутствует. Сектор 4 находится в опущенном состоянии (показано пунктиром).

При подключении напряжения переменного тока на путевой электромагнитный элемент 3 (по мере его увеличения) сектор 4 начинает поворачиваться по часовой стрелке и пластины 6 начинают приближаться к постоянному магниту 7. Как только сектор 4 повернется на угол, когда расстояние между пластинами 6 и постоянным магнитом 7 сократится настолько, что они начнут притягиваться постоянным магнитом 7, сектор 4 резко ускорит вращение и еще более усилит притяжение, придавая вращению сектора 4 релейный эффект.

Постоянный магнит 7 выбирается таким образом, чтобы его усилия при снятии напряжения на путевом электромагнитном элементе 3 было недостаточно для удержания сектора 4 в поднятом состоянии.

Постоянный магнит 7 укрепляется на специальном гибком кронштейне 8, позволяющем регулировать величину зазора между пластинами 6 и постоянным магнитом 7 в притянутом положении сектора 4, и тем самым регулировать коэффициент возврата реле.

Технико-экономическая эффективность изобретения (в сравнении с прототипом) заключается в повышении коэффициента возврата путем совершенствования конструкции фазочувствительных реле. Как показали лабораторные испытания, коэффициент возврата реле увеличивается приблизительно в 1,5 раза, что ведет к повышению безопасности и надежности работы фазочувствительных рельсовых цепей.

Формула изобретения

ДВУХЭЛЕМЕНТНОЕ СЕКТОРНОЕ РЕЛЕ, содержащее немагнитный корпус, внутри которого расположены два электромагнитных элемента катушки с сердечниками из электротехнической стали, переключающая контактная система с замыкающим и размыкающим контактами, подвижной сектор из немагнитного материала, укрепленный в корпусе на поворотной оси в зазоре между электромагнитными элементами и связанный с контактной системой, упорные ролики, ограничивающие поворот сектора, отличающееся тем, что в корпусе при помощи кронштейна укреплен постоянный магнит, а на секторе закреплены две пластины из электротехнической стали, причем постоянный магнит и пластины расположены с возможностью магнитного взаимодействия в момент замыкания замыкающего контакта.

РИСУНКИ

Рисунок 1