Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО БЕСКОММУТАЦИОННОГО ИСПЫТАНИЯ НА ЦЕНТРИФУГЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РЕЛЕ С САМОВОЗВРАТОМ

Область применения.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам испытания линейными ускорениями электромагнитных реле с самовозвратом, и может быть использовано для испытания на центрифуге одновременно более двух реле.

Анализ аналогов и прототипа.

Известно устройство [1] для испытания на центрифуге одновременно двух электромагнитных реле с самовозвратом по трем взаимно перпендикулярным осям X, Y и Z с коммутацией проводов во время испытания, содержащее два источника постоянного тока, последовательно соединенные одну сигнальную лампочку, клеммную плату в комнате оператора, клеммную плату на центрифуге, приспособление для крепления реле с двумя посадочными местами для реле, содержащее блок с двумя штепсельными разъемами (ШР).

По техническим условиям (ТУ) [2] всего необходимо испытать десять реле. Поэтому, приходится устанавливать на центрифугу 5 раз по 2 реле (делать 5 закладок) и каждую пару необходимо испытать по трем взаимно перпендикулярным осям X, Y и Z, т.е. всего для 10 реле приходится проводить 15 аналогичных испытаний, на что затрачивают два рабочих дня. При вращении центрифуги необходимо у каждого реле измерить два параметра: напряжение срабатывания и напряжение возврата, и контролировать два параметра: способность реле удерживать контакты сначала в замкнутом, а потом в разомкнутом состоянии. При использовании известного устройства [1] эти параметры измеряют и контролируют поочередно у реле (сначала у одного, затем у другого), путем коммутации проводов, причем у каждого реле сначала измеряют, а потом контролируют указанные параметры. На испытание каждой пары реле по одной оси отводится по ТУ только три минуты (интервал испытания), что исключительно мало и требует от испытателей абсолютной безошибочности и крайней оперативности действий, поскольку повторить испытание реле нельзя из-за возможности их физического разрушения под действием центростремительного ускорения.

Недостатками данного устройства являются малое число (только два) одновременно испытываемых реле, большое число коммутируемых электрических проводов во время испытания, сложная технология (рутинная, обременительная) и большое время испытаний, большое время на измерение каждого параметра при низкой точности его оценки (за оценку берется результат одного единственного измерения, из-за недостатка времени), малое время и низкая достоверность контроля параметров, большие ресурсо-, энерго- и трудозатраты на испытание (центрифуга вращается мощным электродвигателем).

Проведены патентные исследования изобретений и полезных моделей Российской Федерации, стран СНГ и зарубежных стран по классам G01M 7/00; G01M 7/02; G01M 7/06; Н01Н 51/00; H01H 51/02; G01P 21/00 с 1994 г. по настоящее время. При проведении анализа уровня техники по патентным источникам информации не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. При проведении анализа уровня техники по научно-техническим источникам обнаружен один аналог [1], который и был принят за прототип.

Цель изобретения - увеличение числа одновременно испытываемых реле, исключение коммутации проводов схемы во время испытания, упрощение технологии и сокращение времени испытания, повышение точности оценки и достоверности контроля параметров реле, уменьшение ресурсе-, энерго- и трудозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее два источника постоянного тока, последовательно соединенные клеммную плату в комнате оператора, клеммную плату на центрифуге, приспособление для крепления реле, содержащее блок ШР, дополнительно введена совокупность функционально связанных четырех групп пространственно-разнесенных электрических перемычек П₁, П₂, П₃, П₄ между выводами элементов схемы и четырех групп тумблеров T₁, …, T_i, …, T_n+1 (n>2), сигнально-коммутационное приспособление (СКП), содержащее сигнальный блок (СБ) с числом сигнальных лампочек, равным числу испытываемых реле, причем одна группа перемычек находится непосредственно в СКП, одна - в СБ и две - в блоке ШР, две группы тумблеров находятся непосредственно в СКП и две группы - в СБ, при этом в приспособлении для крепления реле число посадочных мест для крепления реле и число штепсельных разъемов в блоке ШР более двух и равно числу испытываемых реле.

К защите патентом Российской Федерации предлагается техническое решение - бескоммутационное устройство для испытания на центрифуге электромагнитных реле с самовозвратом, относящееся к испытательной технике, в частности к устройствам для испытания электромагнитных изделий, а именно электромагнитных реле с самовозвратом линейными ускорениями, и может быть использовано для испытания на центрифуге одновременно более двух реле.

На чертеже приведена электрическая схема заявленного устройства.

Сущность изобретения.

Устройство содержит два источника постоянного тока E₁ и Е₂, совокупность функционально связанных четырех групп пространственно-разнесенных электрических перемычек П₁, П₂, П₃, П₄ между выводами элементов схемы и четырех групп тумблеров T₁, …, T_i, …, T_n+1 (n>2), последовательно соединенные СКП 1, клеммную плату в комнате оператора 2, клеммную плату центрифуги 3 и приспособление для крепления реле 4, при этом СКП содержит СБ 5, содержащий, в свою очередь, сигнальные лампочки Л₁, …, Л_i, …, Л_n, число которых равно числу испытываемых реле, а приспособление для крепления реле имеет число посадочных мест для крепления реле, равное числу испытываемых реле, и содержит испытываемые реле 7, блок ШР, содержащий, в свою очередь, штепсельные разъемы Ш₁, …, Ш_i, …, Ш_n, число которых равно числу испытываемых реле, причем одна группа перемычек П₃ находится непосредственно в СКП, одна П₄ - в СБ и две группы перемычек П₁ и П₂ - в блоке ШР. В первую группу тумблеров входит один тумблер - T₁ во вторую - тумблеры T₂, …, T_i, …, T_n, в третью - один тумблер - Т₃, в четвертую - тумблеры T₄, …, T_i+1, …, T_n+1, при этом две группы тумблеров T₁, Т₂, …, Т_i, …, Т_n находятся непосредственно в СКП и две группы тумблеров Т₃, T₄, …, T_i+1, …, T_n+1 - в СБ.

Группы перемычек и тумблеров различаются по их функциям, а именно, через перемычки П₁ и тумблер T₁ подают плюс напряжения источника Е₁ на катушки 7 одновременно всех реле, через перемычки П₂ и тумблер Т₃ подают плюс напряжения источника Е₂ на контакты K₁, …, K_i, …, K_n одновременно всех реле; через перемычки П₃ и тумблеры Т₂, …, Т_i, …, Т_n подают минус напряжения источника E₁ на катушки 7 реле, через перемычки П₄ и тумблеры T₄, …, T_i+1, …, T_n+1 подают минус напряжения источника Е₂ на сигнальные лампочки Л₁, …, Л_i, …, Л_n, и контакты К₁, …, К_i, …, К_n всех реле (на чертеже контакты показаны отдельным элементом для наглядного понимания сущности заявленного устройства; физически контакты являются неотъемлемым конструктивным элементом реле).

Принципиальное техническое отличие заявленного устройства от прототипа [1] состоит в новом принципе его построения, а именно на основе совокупности функционально связанных пространственно-разнесенных электрических перемычек и тумблеров, в новом структурном элементе схемы - сигнально-коммутационном приспособлении с сигнальным блоком, а также в новой конструкции приспособления для крепления реле, а именно оно имеет число посадочных мест для реле более двух и равное числу испытываемых реле, и в новой конструкции блока ШР - он имеет число ШР более двух и равное числу испытываемых реле. Заявленное устройство позволяет устанавливать на центрифугу одновременно все (более двух) испытываемые реле, т.е. делать одну закладку и, тем самым, сократить общее число испытаний с 15 до 3.

Техническая осуществимость.

Устройство работает следующим образом. Сначала устанавливают приспособление с реле на центрифугу в положение X, балансируют центрифугу (эти операции физически очень трудоемкие) и раскручивают ее до заданного числа оборотов. Включают оба источника тока, на источнике E₁ устанавливают минимальное напряжение (меньшее, чем напряжение срабатывания реле - указано в ТУ), а на источнике E₂ - номинальное напряжение (указано в ТУ). На СКП включают все тумблеры. При этом плюс напряжения источника E₁ подается через включенный тумблер T_i, перемычки П₁ и первые контакты всех штепсельных разъемов Ш₁, …, Ш_i, …, Ш_n на первые выводы катушек 7 всех реле, а минус напряжения источника E₁ подается через перемычки П₃, включенные тумблеры Т₂, …, Т_i, …, Т_n, вторые клеммы штепсельных разъемов Ш₁, …, Ш_i, …, Ш_n на вторые выводы катушек 7 всех реле. Однако ни одно реле не сработает, поскольку напряжение источника E₁ установлено минимальное. Плюс напряжения источника Е₂ подается через включенный тумблер Т₃ перемычки П₂ и третьи клеммы штепсельных разъемов Ш₁, …, Ш_i, …, Ш_n на первые выводы контактов К₁, …, К_i, …, К_n всех реле, а минус напряжения источника Е₂ подается через перемычки П₄, включенные тумблеры T₄, …, T_i+1, …, T_n+1, лампочки Л₁, …, Л_i, …, Л_n, четвертые клеммы штепсельных разъемов Ш₁, …Ш_i, …, Ш_n на вторые выводы контактов всех реле. Но лампочки Л₁, …, Л_i, …, Л_n не загорятся, поскольку реле не сработали и их контакты К₁,…,К_i,…,К_n разомкнуты.

Измерение и контроль параметров реле производят следующим образом. Вначале измеряют напряжение срабатывания реле. Для этого увеличивают напряжение источника тока E₁ до срабатывания всех реле. При срабатывании реле замкнутся их контакты К₁, …, К_i, …, К_n и, в момент замыкания контактов, зажигаются лампочки Л₁, …, Л_i, …, Л_n. В момент загорания какой-либо лампочки регистрируют напряжение срабатывания соответствующего реле по вольтметру, имеющемуся на источнике E₁. При этом за время увеличения напряжения источника тока E₁ до срабатывания всех реле, контролируют оба параметра одновременно у всех реле: у сработавших уже реле (у них горят сигнальные лампочки) контролируют самопроизвольное размыкание контактов (по погасанию лампочек), а у несработавших еще реле (у них не горят сигнальные лампочки) контролируют самопроизвольное замыкание контактов (по загоранию лампочек) под действием центростремительного ускорения.

Таким образом, за время измерения напряжения срабатывания всех реле проведен одновременно и контроль обоих параметров всех реле -самопроизвольного размыкания и замыкания их контактов под действием центростремительного ускорения, т.е. измерение напряжения срабатывания и контроль обоих параметров совмещены и проводятся одновременно у всех реле.

После этого измеряют напряжение возврата реле. Для этого уменьшают напряжение источника E₁ до напряжения отпускания всех реле. При отпускании реле их контакты К₁, …, К_i, …, К_n размыкаются (реле с самовозвратом) и гаснут лампочки Л₁, …, Л_i, …, Л_n. В момент погасания какой-либо лампочки Л₁, …, Л_i, …, Л_n регистрируют напряжение возврата соответствующего реле по вольтметру, имеющемуся на источнике E₁. При этом за время уменьшения напряжения источника тока E₁ до отпускания всех реле, контролируют оба параметра одновременно у всех реле: у отпустивших уже реле (у них уже погасли сигнальные лампочки) контролируют самопроизвольное замыкание контактов (по загоранию лампочек), а у еще неотпустивших реле (у них еще горят сигнальные лампочки) контролируют самопроизвольное размыкание контактов (по погасанию лампочек) под действием центростремительного ускорения.

Таким образом, за время измерения напряжения возврата всех реле проведен одновременно и контроль обоих параметров всех реле - самопроизвольного замыкания и размыкания их контактов под действием центростремительного ускорения, т.е. измерение напряжения возврата и контроль обоих параметров совмещены и проводятся одновременно у всех реле.

Следовательно, только за один цикл изменения напряжения (увеличение до напряжения срабатывания всех реле и уменьшение до напряжения возврата всех реле) только одного источника тока E₁ удается измерить и дважды проконтролировать все параметры одновременно у всех реле, совместив операции измерения и контроля. Этот прием, а также полное отсутствие коммутации проводов (за счет применения совокупности функционально связанных перемычек и тумблеров), существенно упрощают технологию испытаний, сокращают время одного измерения и контроля всех параметров у всех реле и обеспечивают возможность провести измерения и контроль параметров несколько раз на интервале испытания и, тем самым, существенно повышают точность оценки и достоверность контроля параметров реле.

Применение совокупности функционально связанных тумблеров и перемычек позволяет измерять и контролировать все параметры одновременно всех реле или на выбор любой совокупности реле. Более того, только переключением только одного тумблера T₁ практически мгновенно можно перейти от измерения и контроля одних параметров одновременно всех реле к контролю других параметров одновременно всех реле. Если включить тумблер T₁, то можно измерять напряжение срабатывания и возврата одновременно всех реле, а если увеличить напряжение источника тока E₁, то все реле одновременно сработают и, соответственно, все сигнальные лампочки зажгутся, при условии, что все остальные тумблеры включены. Наблюдая за горящими лампочками, контролируют надежность удержания контактов в замкнутом состоянии одновременно всех реле. Если выключить тумблер T₁, то все реле одновременно отпустят и, соответственно, все лампочки погаснут. Наблюдая за погасшими лампочками, контролируют надежность удержания контактов в разомкнутом состоянии одновременно всех реле. Включение и выключение тумблера T₁ и измерение и контроль параметров проводят несколько раз на интервале испытания. При использовании прототипа измерить и проконтролировать параметры реле несколько раз на интервале их испытания было невозможно из-за необходимости коммутации проводов и недостатка времени.

При необходимости испытать не все реле, а на выбор какую-то их совокупность, включают тумблеры T₁ и Т₃ и тумблеры (из группы T₂, …, T_i, …, T_n) подачи минус напряжения на катушки и тумблеры (из группы T₄, …, T_i+1, …, T_n+1) подачи минус напряжения на контакты только этих реле.

При необходимости быстро обесточить все реле (катушки и контакты) во время вращения центрифуги, например при возникновении нештатной ситуации, достаточно только выключить два тумблера - T₁ и Т₃ , что практически можно сделать мгновенно.

После испытания реле по оси Х проводят аналогичные испытания реле по оси Y. Для этого останавливают центрифугу, выключают тумблеры T₁ и Т₃ . При этом разрываются цепи подачи плюс напряжения источника E₁ на катушки и источника Е₂ на контакты одновременно всех реле, т.е. все реле (катушки и контакты) практически мгновенно и одновременно обесточиваются. Затем изменяют положение приспособления с реле на испытательном столике центрифуги и самого испытательного столика для испытания реле по оси Y, балансируют центрифугу, раскручивают ее до заданного числа оборотов, включают тумблеры T₁ и Т₃ и проводят аналогичные, как и по оси X, испытания реле по оси Y. Аналогично проводят испытания реле по оси Z.

Из схемы видно (см. чертеж), что при повороте реле из положения Х в положение Y, а затем в Z, выключения источников питания E₁ и Е₂ и коммутации проводов, как это делается в прототипе, в заявленном устройстве не требуется, тем самым существенно упрощается технология и значительно сокращается время испытаний.

Следует отметить, что при штатных ситуациях во время испытаний пользуются только тумблерами T₁ и Т₃, остальные тумблеры остаются включенными во время всех испытаний и их используют только для повторной проверки отдельных, или нескольких, реле, например, при подозрении на неустойчивую их работу во время основного испытания.

Технический результат: увеличено число одновременно испытываемых реле, исключена коммутация проводов схемы во время испытаний, упрощена технология испытаний, совмещены измерение и контроль параметров и проводят их одновременно у всех реле, уменьшено число испытаний, сокращено в несколько раз время испытаний, уменьшены в несколько раз ресурсо-, энерго- и трудозатраты, повышена точность оценки и достоверность контроля параметров реле, обеспечена возможность измерения и контроля параметров одновременно у всех реле и возможность практически мгновенно перейти от измерения и контроля одних параметров одновременно у всех реле к контролю других параметров одновременно у всех реле, а также испытывать одновременно все реле или на выбор любую их совокупность.

Источники информации

1. Черкасов Ю.Н. Периодические испытания реле 8Э123М. Издание второе, переработанное и дополненное. Под ред. П.В.Малышева. - М.: ФГУП «НПП ВНИИЭМ», 2010, 112 с., с.92-98.

2. ТУ 16-647.037-86 «Реле электромагнитное 8Э123М». Технические условия ЕЖИА. 647115.001 ТУ.