Способ измерения контактного нажатия размыкающего контакта электромагнитного нейтрального реле

 

Использование: в электротехнике и контрольно-измерительной технике. Сущность изобретения: способ заключается в подаче тока в обмотку реле и фиксации момента размыкания размыкающего контакта. Величина контактного нажатия определяется по разности значений тока обмотки, при котором происходит размыкание размыкающего контакта в процессе срабатывания, и тока обмотки, при котором начинается при отпускании движение якоря реле из положения, когда толкатель касался пружины переключающего контакта, но размыкающий контакт находился в замкнутом состоянии. 1 ил. С/ С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 01 Н 49/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4875218/07 (22) 17.10.90 (46) 15.12.92. Бюл. № 46 (71) Харьковское производственное объединение "Радиореле" (72) И.M.Ãîëüäáåðã и M,È.Áàñêèð (56) ГОСТ 16121 — 86. Реле слаботочные электромагнитные. Общие технические условия, п.4.3.

Авторское свидетельство СССР

N 1129665, кл. Н 01 Н 49/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1287114, кл, 6 05 В 23/02, 1988.

Авторское свидетельство СССР

N. 1504684, кл. Н 01 Н 49/00, 1989.

Изобретение относится к электротехнике и контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения контактного нажатия размыкающих контактов электромагнитных нейтральных реле в условиях производства.

Известны способы измерения контактного нажатия размыкающих контактов электромагнитных реле с помощью динамометров, граммометров и т,п. По данным способам измерение контактного нажатия размыкающих контактов производят при обесточенных обмотках вручную путем оттягивания переключающего (подвижного) контакта от размыкающего контакта. При этом величина контактного нажатия определяется в момент размыкания размыкающим контактом цепи индикатора тока.

„„Я3„„1781725 А1 (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОНТАКТНОГО

НАЖАТИЯ РАЗМЫКАЮЩЕГО КОНТАКТА

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО НЕЙТРАЛЬНОГО

РЕЛЕ (57) Использование, в электротехнике и контрольно-измерительной технике. Сущность изобретения: способ заключается в подаче тбка в обмотку реле и фиксации момента размыкания размыкающего контакта. Величина контактного нажатия определяется по разности значений тока обмотки, при котором происходит размыкание размыкающего контакта в процессе срабатывания, и тока обмотки, при котором начинается при отпускании движение якоря реле из положений, когда тол катель касался и ружины пере кл ючающего контакта, но размыкающий контакт находился в замкнутом состоянии. 1 ил.

Процесс измерения контактного нажатия по данному способу является трудоемким и сопровождается субъективностью и О(; низкой точностью, т.к. направление усилия при оттягивании контакта и точка приложения усилия при оттягивании устанавливаются оператором вручную. Кроме того, измерение по данному способу приводит к загрязнению и микродеформации контактных поверхностей. При этом невозможно измерение контактного нажатия у зачехленных реле без их разрушения (вскрытия).

Известны способы механизированного измерения контактного нажатия размыкающих контактов, основанные на определении контактного нажатия по величине тока в обмотке специального измерительного магнитоэлектрического преобразователя

1781725 давление-ток, который вызывает перемещение подвижного щупа данного преобразователя до моме та разрыва цепи рэзмыкэющаго контакта, или основанные на определении контактного нажатия по сигналу тензодатчика, который перемещается с фиксированной скоростью специальным синхронным электроприводом до момента раэмыканйя цепи раэмыкающего контакта.

Известные способы требуют для своел реэлйзэцйи создания сложных дорогостоящих устройств точной механики, особенно при измерениях в микроминиатюрных герметичных реле, у которых измеряемые нажатия находятся в широком диапазоне от долей грамм до десятков грамм, а перемещения измерительных механизмов при определении данных усилий должны осуществляться в интервалах, которые могут составлять единицы микрон, Кроме того, недостатком известных способов также является невозможность измерения контактного нажатия у зачехленных реле.

Известны способы и устройства для измерения контактного нажатия размыкающих контактов электромагнитного реле без доступа во внутренний объем, основанные на определении времени размыкания раэмыкающего контакта в процессе срабатывания реле при подаче на его обмотку прямоугольного импульса напряжения.

Однако этому способу присуща низкая точность результатов измерения, обусловленная тем, что время раэмыкания раэмыкающего контакта отражает не только контактное нажатие раэмыкающего контакта, но зависит также от нажатия и жесткости возвратной пружины, свободного хода якоря, зазора между якорем и пол,асом реле в точке размыкания размыкающего контакта, параметров обмоток и магнитопроводов и др. факторов, Поскольку все перечисленные факторы, от которых зависит время размыкания размыкающего контакта, существенно отличаются у различных экземпляров реле одного типа, то измерение контактного йажатия размыкающих контактов по известному способу сопровождается погрешностями, нередко достигающими значения

100% и более.

Целью изобретения является повышение точности измерения контактного нажатия размыкающего контакта электромагнитного нейтрального реле без доступа во внутренний объем реле.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения контактного нажатия размыкающего контакта электромагнитного нейтрального реле, при котором подают ток в обмотку измеряемого реле и фиксируют момент размыкания размыка ощего контакта согласно изобретению, ток в обмотке наращивают ступенчато с длительностью ступенек, достаточной для раэмыкания размыкающего контакта реле данного типа, в момент раэмыкания размыкающего контакта прекращают ступенчатое увеличение тока в обмотке и запоминают по количеству

10 ступенек ток, вызвавший размыкание размыкающего контакта, снижают ток в обмотке до нуля, вновь подают в обмотку ток, который меньше ранее определенного тока, вызвавшего размыкание раэмыкающего контакта, на заранее установленную для данного типа реле величину, при котором обеспечивается установка якоря реле в положение, при котором тол катель подведен к пружине переключающего контакта, но размыкающий контакт находится в замкнутом состоянии, производят ступенчатое снижение тока обмотки с длительностью ступенек, достаточной для того, чтобы началось движение якоря в направлении к исходному положению при обесточенной обмотке, фиксируют момент начала движения якоря реле в направлении к исходному положению при обесточенной обмотке по возникновению

ЭДС самоиндукции обмотки, запоминают по количеству ступенек ток, при котором началось движение якоря в направлении к исходному положению при обесточенной обмотке, и вычисляют контактное нажатие размыкающего контакта по формуле виконт. = К1 1р.лз К2 1отп.нз, где Гколт. — контактное нажатие раэмыкающего контакта, r, Ip,ug — ток обмотки, при котором происходит размыкание размыкающего контакта в процессе срабатывания, мА;

1отл.нз — ток обмотки, при котором начинается при отпускании движение якоря реле из положения, когда толкатель касался пружины переключающего контакта, но размы45 кающий контакт находился в замкнутом состоянии, мА;

К> и К2 — эмпирические коэффициенты, зависящие от конструкции реле и постоянные для данного типа реле, г/мА.

50 8 основу известного способа заложено соответствие между временем раэмыкания размыкающего контакта и контактным нажатием размыкающего контакта. Однако. указанное сответствие носит весьма при55 ближенный характер, т.к, на времени раэмыкания раэмыкающего контакта существенно скэзывакпся также нажатие и жесткость возвратной пружины, свободный ход якоря, зазор между якорем и полюсом реле в точке размыкания размыкэющего

1781725

15

30

55 контакта, параметры обмоток и магнитопроводов и другие факторы. Разброс перечисленных факторов у различных экземпляров реле одного типа вызывает значительную погрешность измерения по известному способу, По предлагаемому способу контактное нажатие размыкающего контакта определяется по разности значений тока обмотки, при котором происходит размыкание размыкающего контакта в процессе срабатывания, и тока обмотки, при котором начинается при отпускании движение якоря из положения, когда толкатель касался пружины переключающего контакта, но размыкающий. контакт находился в замкнутом состоянии. Это обеспечивает предлагаемому способу малую погрешность измерения за счет исключения погрешности, обусловленной воздействием возвратной пружины в момент раэмыкания раэмыкающего контакта, а также обеспечивает исключение погрешностей, обусловленных всеми факторами, приводящими к разбросу тяговой характеристики электромагнитного реле на участке размыкания размыкающего контакта, В предлагаемом способе все перечисленные факторы учитываются за счет соответствующего изменения тока обмотки, при котором начинается при отпускэнии движение якоря измеряемого реле из положения, когда толкатель касался пружины переключающего контакта, но размыкающий кон. такт находился. в замкнутом состоянии, т.к, указанный ток вычитается с соответ ствующим коэффициентом пропорциональности из тока обмотки, при котором происходит размыкание размыкающего контакта в процессе срабатывания.

На чертеже изображена функциональная схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит программно-вычислительный блок 1 (микропроцессорное устройство), первый выход которого подключен ко входу цифра-аналогового преобразователя (ЦАП) 2, а второй выход — к установочному входу триггера 3, являющегася выходным звеном блока 4 фиксации момента начала движения якоря измеряемого реле.

Выход ЦАП 2 соединен со входом управляемого стабилизатора тока 5, к выходу которого подключена обмотка 6 измеряемого реле, Параллельно обмотке 6 подключен вход дифференцирующега блока 7, который является входным звеном блока 4.

Выход блока 7 подключен ко входу усилителя-ограничителя 8, у которого выходсоединен со входом запуска триггера 3. Выход триггера 3 подключен к первому информационному входу блока 1. второй информационный вход которого соединен с выходам блока 9 контроля состояния контактов измеряемого реле. К выходу источника 10 питания контактов через резистор 11 подключен переключающий контакт 12 измеряемого реле, размыкающий контакт 13 и замыкающий контакт 14 которого подключен к общей шине.

К переключающему контакту 12 подключен вход блока 9.

Устройство работает следующим образом.

Вначале измеряется ток обмотки 6, при котором в процессе срабатывания происходит размыкание размыкающего контакта 13 измеряемого реле. Процесс измерения укаэанного параметра производится путем подачи в обмотку 6 ступенчато нарастающего тока, у которого амплитуда каждой последующей ступени, т.е, приращение величины тока на каждом последующем шаге выбирается из условия обеспечения необходимой точности измерения, а длительность ступенек выбирается достаточной для обеспечения нобходимого времени размыкания раэмыкающего контакта для данного типа реле. Указанные ступеньки тока подаются в обмотку 6 с выхода управляемого стабилизатора 5, нэ управляющий вход которого поступают соответствующие аналоговые сигналы, вырабатываемые ЦАП 2 при появлении на первом выходе блока 1 соответствующего цифрового кода, После подачи каждой очередной ступеньки тока в обмотку

6 блок 1 производит опрос состояния блока

3, который контролирует состояние контактов (замкнутое или разомкнутое) проверяемого реле, В момент размыкания размыкающего контакта 13 блок 9 выдает сигнал, по которому блок 1 прекращает наращивание тока в обмотке 6 и запоминает код, соответствующий току обмотки 6, при котором произошло размыкание раэмь кающего контакта 13, после чего ток в обмотке

6 по команде блока 1 снижается до нуля.

Следующим параметром, который измеряется в описываемом устройстве и необходим для определения величины контактного нажатия, является ток обмотки

6, при котором начинается движение якоря реле в процессе отпускания, когда якорь был предварительно установл= í в положение, при котором толкатель был подведен к пружине переключающего контакта, HG размыкающий контакт 13 находился в замкнутом состоянии, 1781725

Указанный параметр измеряется следующим образом.

По команде блока 1 в обмотку 6 измеряемого реле подается ток, величина которого на 5% меньше того значения, при котором было достйгнуто размыканйе размыкающего контакта 13, В результате этого обеспечиваетсй установка якоря в положение, при котором связанный с якорем толкатель подведен к пружине переключающего контакта, но, в то же время, размыкающий контакт

13 продолжает оставаться в замкнутом состоянии, Затем по командам блока 1 производится ступенчатое снижение тока до значения, при котором якорь измеряемого реле начинает двигаться. Амплитуда йдлительность ступенек выбираются по аналогии с предыдущим случаем. В частности амплитуда ступенек снижения тока выбирается из условия обеспечения необходимой точности измерения, а длительность ступенек — из условия обеспечения необходимого времени для того, чтобы началось движение реле данного типа в направлении к исходному положению при обесточенной обмот-, ке, Момент начла движения определяется блоком 4 по ЭДС самоиндукции обмотки 6, возникающей в результате движения якоря.

При этом работа блока 4 протекает следую.щим образом; изменение напряжения на обмотке 6 реле, вызванное появлением ЭДС самоиндукции вследствие движения якоря, дифференцируется блоком 7 и усиленное усилителем-ограничителем 8 поступает на вход запуска триггера 3, Триггер 3, который был установлен в определенное исходное состояние и удерживался в данном состоянии выходным сигналом блока 1 до начала снижения тока обмотки 6, при поступлении на его вход запуска импульса с выхода усилителя-ограничителя 8 переводится в противоположное исходному состояние.

Таким образом,при каждом очередном ступенчатом уменьшении тока через обмотку 6 блок 1 производит контроль состояния триггера 3 и при достижении током обмотки 6 значения, при котором происходит переход триггера 3 в новое состояние, блок 1 прекращает дальнейшее снижение тока и запоминает цифровой код, соответствующий току в обмотку 6, при котором начало осуществляется отмеченное движение якоря.

После измерения описанных выше токов блок 1 производит вычисление величины контактного нажатия размыкающего контакта по алгоритму, реализующему следующую формулу: акант=К1 lp.íç K2.lorn.нз где FêoHT.— контактное нажатие размыкающего KQHTBKTB. г;

lp „ — ток обмотки, при котором происходит размыкание размыкающего контакта в процессе срабатывания, мА; ! ото.нз — ток обмотки, при котором при

5 отпускании начинается движение якоря реле из положения, когда толкатель касался пружины переключающего контакта, но размыкающий контакт находился в замкнутом состоянии, мА;

10 К1 и K2 — эмпирические коэффициенты, зависящие от конструкции реле и постоянные для данного типа реле; г/мА.

После этого результаты вычисления величины контактного нажатия в граммах вы15 водится на экран блока 1 и используется в процессе регулировки или контроля качества реле, Пример. По предлагаемому способу производилось измерение контактного на20 жатия размыкающего контакта у микроминиатюрных герметичных реле типа Р3С-49.

Для данных реле эмпирически определенные коэффициенты К1 и К2 составили:

25 К1 = 2,6 г/мА;

Kz = 5,95 г/мА.

При этом для реле данного типа при контактном нажатии размыкающего контакта, равном 5 г, ток !р.Hs для различных экзем30 пляров реле составляет в среднем 6,5 мА, а

ТОК Iom,Hg ДЛЯ ЭТИХ ЖЕ РЕЛЕ В СРЕДНЕМ СОСТаВ ляет 2 мА. При контактном нажатии, равном

7,5 г, ток lp.H3 составляет в среднем 7 мА, а ток !отп.нз — 1,8 мА.

35 Измерение токов Ip.H3 u lorn.íç с точностью +1% обеспечивало погрешность измерения величины контактного нажатия. размыкающего контакта, не превышающую

+15%.

40 Значения измеряемых нажатий находились в широком диапазоне от 1,5 r до 11 г.

Перепроверка действительных значений нажатий производилась с помощью специальной лабораторной установки, созданной

45 с применением весов типа ВЛКТ-50, обеспечивающих точность измерения 10 мг.

Измерение величины контактного нажатия размыкающего контакта, основанное на определении разности значений тока об50 мотки, при котором происходит размыкание размыкающего контакта в процессе срабатывания, и тока обмотки, при котором начинается при отпускании движение якоря реле из положения, когда толкатель касался пру55 жины переключающего контакта, но размыкающий контакт находился в замкнутом состоянии, обеспечивает предлагаемому способу малую погрешность измерения (не более +15%), которая меньше существующей для прямых способов измерения, по1781725

c,Tt. енных с использованием ручных грамм» етрав, применяемых в производстве.

Пр этом погрешность измерения по предп w эемаму способу не возрастает при изменении в широких пределах различных 5 регулировочных параметров реле, взаимо".,гязэнных с измеряемой величиной. Таким образом, измерение по предлагаемому способу контактного нажатия размыкающего контакта позволяет создавать высокопроиз- 10 водительные автоматические приборы для измерения регулировочных параметров герметичных реле без их вскрытия на приемо-сдаточных испытаниях в условиях производства. Это позволяет избежать 15 разрушения значительного количества реле (порядка 27 от общего обьема выпуска).

Формула изобретения

Способ измерения контактного нэжа- 20 тия размыкающего контакта электромагнитного нейтрального реле, при котором подают ток в обмотку измеряемого реле и фиксируют момент размыкания размыкающего контакта, отличающийся тем, что, 25 с целью повышения точности измерения без доступа во внутренний объем реле, ток в обмотке наращивают ступенчато с длительностью ступенек, достаточной для размыкания размыкающего контакта реле 30 данного типа, в момент размыкания размыкающего контакта прекращают ступенчатое увеличение тока в обмотке и запоминают па количеству ступенек ток, вызвавший размыкание размыкающего контакта, снижают 35 ток в обмотке до нуля, вновь подают в обмотку ток, который меньше ранее определеннага тока, вызвавшего размыкание пээмыкающего контакта, на заранее устанoR ленную для данного типа реле величину, при котором обеспечивается установка якоря реле в положение, при котором толкэтель подведен к пружине переключающего контакта, но размыкающий контакт находится в замкнутом состоянии, производят ступенчатое снижение тока обмотки с длительностью ступенек, достаточной для того, чтобы началось движение якоря в направлении к исходному положению при обесточенной. обмотке, фиксируют момент начала движения якоря реле в направлении к исходному положению при обесточенной обмотке па возникновению ЭДС самаиндукции обмотки, запоминают по количеству ступенек ток, при котором началось движение якоря в направлении к исходному положению при обесточенной обмотке, и вычисляют контактное нажатие рэзмыкающего кантакта по формуле конт.=К1. р.нз К2 )отп.нз, где F op . — контактное нажатие размыкающего контакта, г;

Ip.H3 — ток обмотки, при котором происходит размыкание рэзмыкающего контакта в процессе срабатывания, мА;

1отн.H3 — ток обмотки, при котором начнется при отпускании движение якоря реле из положения, когда толкатель касался пружины переключающего контакта, на размыкающий контакт находился в замкнутом состоянии, мА;

К> и К2 — эмпирические коэффициенты, зависящие от конструкции реле и постоянные для данного типа реле, г/мА.

1781725

Составитель И,Гольберг

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Н.Слободяник

Редактор Т.Иванова

Заказ 4277 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101