Измерительное реле

 

@ тбхтио--, - .,;.;.-, с--:.-,-.:-.,:-.. - .

О П И С A Н И E 53562О

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ цо оз цоеетскик

Социапистичесних

Респубпнн (61) Дополнительное к.авт. саид-ву (22) Заявлено 01.12.75 (21) 2195532/07 с присоединением заявки № (51) М. Кл Н0»- 51У28

ГосУда Рственный комитет (23) Пр нор и

Совета 1йинистров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.318.562 (088.8) Опубликовано 15.11.76. Бюллетень Ме 42

Дата опубликования описания 08.12.76 (72) Авторы изобретения

А. В. Бахтин, Ю. А. Нечаев, А. А. Носков и А. Г. Шоломицкий (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ РЕЛЕ

Изобретение оттносится к области автоматики и измерительной техники и может быть использовано,при конструировании измерительных реле, в том числе реле для многоканальных устройств сбора информации.

Известны измерительные реле, используемые в коммутационном блоке прибора

HP-8460B фирмы «Hewlett Packard», содержащие П-образную теплоотводящую раму, на которой крепится управляющая катушка реле, магнитоуправляемый контакт, центрированный в середине катушки и отделенный от нее воздушным промежутком, выводы магнитоуправляемого контакта с выводами реле (1). Недостатками этих реле являются,наличие массивной теплоотводящей рамы, общей для нескольких реле, и большое остаточное напряжение от теплового воздействия управляющей катушки, которое может достигать

20 мкВ при управлении одним магнитоуправляемым контактом.

Известны измерительные реле, используемые в приборах фирмы «Takeda Кйеп», у которых управляющие обмотки удалены от геркона и симметрично расположены на П-образном магнитопроводе, выполненном из .пакета листовой электротехнической стали и имеющем тепловой контакт с массивным металлическим кожухом, обеспечивающим дополнительный отвод тепла от геркона, выводы которого соединены с медными стойками— выводами реле (2). Недостатками этих реле являются наличие массивного металлического кожуха и большое остаточное напряжение

5 от теплового воздействия управляющих обмоток, которое может достигать 10 — 15 мкВ при управлении одним герконом.

Известны измерительные реле, содержащие геркон, катушку управления, обмотка

10 которой расположена на каркасе и выполнена очень тонкой медной проволокой, термовыравниватель в форме прямоугольного параллелепипеда, на гранях которого укреплены соединения выводов реле с удлинительны15 ми проводниками из материала магнитоуправляемого контакта, соединенными, в свою очередь, с выводами магнитоуправляемых контактов (3). Однако в таких реле в обмотке катушки управлсния используется очень тон20 кая проволока, что приводит к известным технологическим трудностям при изготовлении реле, а также вызывает необходимость увеличения количества витков для обеспечения ампер-витков срабатывания магнитоуправля25 емого контакта, что, в свою очередь, приводит за счет увеличения при этом индуктивности обмотки к снижению быстродействия реле. Кроме того, емкость на разомкнутых выводах этих реле превышает емкость разомк30 нутого геркона, что ограничивает использова535620 ние их в многоканальных системах, при этом остаточное напряжение от теплового воздействия управляющих обмоток при управлении одним герконом достигает 1 мкВ.

Известны также измерительные реле, содержащие один геркон, катушку управления, обмотка которой расположена на каркасе, термовыравниватель в форме трубки из меди или латуни, закрытый с одной стороны, в которую помещен геркон, а его выводы (один из них удлинен проводом из того же материала, что и контакты геркона) распаяны на металлизированную пластину — термовыравниватель из окиси бериллия и в этих же точках распаяны медные выводы реле. Конец трубки со стороны,выводов реле герметизирован теплопроводной пастой «эластасил». Термовыравниватель теплоизолирован от катушки управления воздушным промежутком (4). Однако емкость на разомкнутых выводах этих реле превышает емкость разомкнутого геркона при малом остаточном напряжении на замкнутых выводах реле от теплового воздействия катушки управления (около 0,5 мкВ при управлении одним герконом), Суммарное значение этих емкостей увеличивается при включении нескольких реле, что ограничивает применение их в многоканальных системах.

Для повышения чувствительности реле путем уменьшения емкости между его разомкнутыми выводами без увеличения остаточного напряжения на замкнутых выводах реле от теплового воздействия катушки управления в предлагаемом реле термовыравниватель выполнен в виде пластины с утолщением посередине, в утолщенной части термовыравнивателя выполнены сквозные отверстия, в которых установлены баллоны магнитоуправляемых контактов, соединения выводов магнитоуправляемых контактов с выводами реле непосредственно закреплены на более тонких крайних частях термовыравнивателя, каркас обмотки катушки управления установлен на утолщенной части термовыравнивателя, причем каркас с обмоткой заключен в магнитопровод, более тонкие крайние части термовыравнивателя заключены в экраны, выполненные в виде колпачков из тепло- и электропроводного материала, соединенные электрически с каркасом катушки у правления и магнитопроводом и образующие с ними сплошной экран, отделяющий обмотку катушки управления от магнитоуправляемых контактов и выводов реле, а пространство между колпачковыми экранами и термовыравнивателем заполнено термоизоляционным диэлектриком.

На фиг. 1 изображено описываемое измерительное реле, разрез; на фиг. 2 — разрез по

А — Л на фиг, 1; на фиг. 3 — разрез,по Б — Б на фиг. 1.

Магнитоуправляемые контакты 1 реле заключены в баллоны 2 и соединены с выводами 3 реле. Термовыравниватель 4 выполнен из теплопроводного материала в виде пластины с утолщением посередине в направлении

Я оси обмотки 5 катушки управления, расположенной на каркасе 6 из электропроводного материала. В утолщенной части термовыравнивателя 4 выполнены сквозные отверстия, в которых установлены баллоны 2 магнитоуправляемых контактов 1. Соединения выводов магнитоуправляемых контактов 1 с выводами

3 реле непосредственно закреплены на более тонких крайних частях термовыравнивателя

4. При этом на части термовыравнивателя с максимальной площадью сечения установлена обмотка 5 катушки управления на каркасе

6, отделенном от него термоизолятором 7.

Снаружи каркас 6 с обмоткой 5 заключен в магнитопровод 8 из теплопроводного материала. Более тонкие крайние части термовыравнивателя 4 заключены в колпачковые экраны

9 из электротеплопроводного материала, которые соединены электрически с каркасом 6 и магнитопроводом 8, образуя с ними сплошной экран, отделяющий обмотку 5 от магнитоуправляемых контактов 1 и выводов 3 реле. Пространство между колпачковыми экранами 9 и термовыравнивателем 4 заполнено термоизоляционным диэлектриком 10.

Замыкание магнитоуправляемых контактов

1 осуществляется пропусканием тока через обмотку 5 катушки управления. Магнитопровод 8 уменьшает рассеяние магнитного поля, образуемого обмоткой 5, вокруг нее и концентрирует его внутри катушки управления, чем создается магнитное поле достаточной напряженности в области магнитоуправляемых контактов 1. При этом магнитоуправляемые контакты 1 притягиваются один к другому и замыкаются. Тепло, выделяющееся в обмотке 5, вызывает увеличение ее температуры и неравномерный нагрев в направлении оси катушки управления. Каркас 6, магнитопровод 8 и колпачковые экраны 9, выполненные из теплопроводного материала, предварительно выравнивают нагрев катушки управления в направлении ее оси, причем колпачковые экраны 9, соединенные электрически,с каркасом 6, одновременно образуют сплошной электростатический экран, отделяющий обмотку 5 катушки управления от магнитоуправлясыых контактов 1 и выводов .3 реле.

В результате возникающей разности температур между внутренней поверхностью каркаса 6 и внешней поверхностью термовыравнивателя 4 тепловой поток направлен от поверхности каркаса через термоизоляторы 7 и

10 к поверхности термовыравнивателя. Скорость изменения температуры наружной поверхности термовыравнивателя 4 при этом обратно пропорциональна расстоянию между каркасом 6 и термовыравнивателем и площади его наружной поверхности. Площадь наружной поверхности частей термовыравнивателя 4 в направлении оси катушки управления пропорциональна площади его сечения на данном участке, поэтому в части термовыравнивателя с большей площадью сечения в направлении оси кат чпки управления и наруж535620 ной поверхностью, близко иаходящейся от каркаса б катушки, температура на поверхности термовыравнивателя изменяется с большей скоростью, чем на более удаленной от каркаса поверхности в частях с минимальной площадью сечения, что позволяет уменьшить тепловое влияние катушки управления на частях термовыравнивателя 4 с минимальной площадью сечения в направлении ее оси по сравнению с участком максимальной площади, сечения.

Увеличенная площадь сечения термовыравнивателя 4 в области максимального теплового воздействия — области обмотки 5 увеличивает истинную теплоемкость этой части и тем самым уменьшает скорость изменения температуры термовыравнивателя в этой части в направлении от его наружной поверхности внутрь, причем эффект увеличения инерционности изменения температуры термовыравнивателя наблюдается вблизи его наружной поверхности, что позволяет выполнить, сквозные отверстия, удаленные от наружной поверхности, для установки в них баллонов 2 магнитоуправляемых контактов 1 без ощутимого снижения этой инерционности. При этом скорость выравнивания температуры в термовыравнивателе 4 в направлении оси катушки управления значительно больше скорости изменения температуры самого термовыравнивателя благодаря его малой площади сечсния в направлении оси катушки управления по сравнению с площадью сечения вблизи поверхности термовыравнивателя в направлении, перпендикулярном к оси катушки.

Малая скорость изменения температуры термовыравнивателя 4 по сравнению со скоростью выравнивания температуры в направлении оси катушки управления достигается увеличением площади сечения термовыравнивателя в области обмотки 5, что позволяет поддерживать малую разность температур в направлении оси катушки, а следовательно, и малую алгебраическую сумму термоэ.д.с. или остаточное напряжение на замкнутых выводах реле.

При уменьшении напряженности магнитного поля ниже определенной величины, что соответсгвует выключению обмотки 5, магнитоуправляемые контакты 1 под воздействием упругих сил возвращаются в исходное положение и размыкаются.

Предлагаемое измерительное реле с термовыравнивателем 4, выполненным в виде пластины с утолщением в направлении оси катушки управления, с обмоткой 5 катушки управления, установленной на утолщенной части термовыравнивателя, с термоизоляторами 7 и 10, а также с колпачковыми экранами 9, каркасом 6 и магнитопроводом 8, выполненными из теплопроводного материала, имеет меньшую емкость между разомк нутыми выводами 3 и не большее остаточное напряжение на замкнутых выводах 3 от теплового воздействия катушки управления при

ЗО

65 управлении одним магнитоуправляемым кой= тактом 1, чем известные конструкции реле.

Сохранение значений остаточных напряжений на замкнутых выводах реле от теплового воздействия катушки управления, не превышающих известный уровень (при управлении только одним магнитоуправляемым контактом), при одновременном уменьшении суммарной емкости на разомкнутых выводах, получаемом при вклк>чении нескольких реле, позволяет использовать предлагаемую конструкцию реле в высокоточных многоканальных системах для коммутации сигналов широкого спектра частот.

Формула изобретения

Измерительное реле, содержащее по крайней мере один магнитоуправляемый контакт, заключенный в герметизированный баллон, с выводами, разнесенными в противоположные стороны, катушку управления, обмотка которой расположена на каркасе, выполненном из тепло- и электропроводного материала, термовыравниватель из теплопроводного материала, термоизолятор, установленный между каркасом катушки и термовыравнивателем, и магнитопровод из теплопроводного материала, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности реле путем уменьшения емкости между его разомкнутыми выводами без увеличения остаточного напряжения на замкнутых выводах реле от теплового воздействия катушки управления, термовыравниватель выполнен в виде пластины с утолщением посередине, в утолщенной части термовыравнивателя выполнены сквозные отверстия, в которых установлены баллоны магнитоуправляемых контактов, соединения выводов магнитоуправляемых контактов с выводами реле закреплены на более тонких крайних частях термовыра|внивателя, каркас обмотки катушки управления установлен на утолщенной части термовыравнивателя, причем каркас с обмоткой заключен в магнитопровод, более тонкие крайние части термовыравнивателя заключены в экраны, выполненные в виде колпачков из тепло- и электропроводного материала, соединенные электрически с каркасом катушки управления и магнитопроводом и образующие с ними сплошной экран, отделяющий обмотку катушки управления от магнитоуправляемых контактов и выводов реле, а пространство между колпачковыми экранами и термовыравнивателем заполнено термоизоляционным диэлектриком.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Труды ВНИИЭП, № 20, 1974, стр. 65, рис. 4.

2. Труды ВНИИЭП, № 20, 1974, стр. 65, рис. 5.

3. Патент США № 3701906, кл. 307 — 149, опубл. в 1974 г.

4. Труды ВНИИЭП, № 20, 1974, стр. 65, рис. 6 (прототип).

535620

5 8 иг. 3

Фиг.!

А-А иг.

Составитель E. Сафонова

Техред М. Семенов Корректор Т. Добровольская

Редактор А. Пейсоченко

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3025/13 Изд. № 1801 Тираж 963 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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