RU2075790C1

RU2075790C1 - Thermobimetal switch

Info

Publication number: RU2075790C1
Application number: RU93025698A
Authority: RU
Inventors: Михаил Борисович Халецкий; Юрий Омурканович Дуновский
Original assignee: Индивидуальное частное предприятие "Дик ЛАИР"
Priority date: 1993-04-29
Filing date: 1993-04-29
Publication date: 1997-03-20

Abstract

FIELD: overtemperature protection of motor windings in emergency conditions. SUBSTANCE: switch has electrically isolated conducting case and cover, bimetal and conducting clicking disks installed inside case and carrying movable contact in their central part, and fixed contact placed in central part of cover; novelty is that inner part of side walls of case is smooth, without steps and cover is equipped with spring-loading member in the form of shaped flexible ring resting on locking ring mounted within case. Other flexible locking ring supports cover. EFFECT: improved reliability. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, например, для защиты обмоток электродвигателей от превышений температуры в аварийных режимах работы. The invention relates to electrical engineering and can be used, for example, to protect the windings of electric motors from temperature extremes in emergency operation.

Известен ряд биметаллических термореле-выключателей (см. например, а.с. СССР N1597954, кл. H01H 37/40; а.с. СССР N1142864, кл. H01 H 37/40; а.с. СССР N1529311, кл. H01H 37/40; WO 90/05988, кл. H01H 37/52), в которых подвижный и неподвижный контакты установлены асимметрично оси. A number of bimetallic thermal relay switches are known (see, e.g., the USSR AS N1597954, class H01H 37/40; the USSR AS N1142864, class H01 H 37/40; the USSR AS N1529311, class H01H 37/40; WO 90/05988, class H01H 37/52), in which the movable and fixed contacts are mounted asymmetrically to the axis.

Все эти известные изобретения обладают сравнительно небольшой надежностью и сложностью конструкции, т.к. содержат дополнительные элементы (коромысло, толкатель и т.п.) для передачи импульса от биметаллической пластины к контактам. Такие конструкции приводят к большим габаритам реле и не позволяют встроить его непосредственно в лобовую часть обмотки двигателя. Расположение их на корпусе двигателя снижает эффективность тепловой защиты. All these well-known inventions have relatively low reliability and design complexity, because contain additional elements (rocker, pusher, etc.) for transmitting momentum from the bimetallic plate to the contacts. Such designs lead to large dimensions of the relay and do not allow it to be built directly into the frontal part of the motor winding. Their location on the engine housing reduces the effectiveness of thermal protection.

Известен целый ряд охранных документов, в особенности а.с. СССР, где в качестве термочувствительного элемента служит биметаллический диск без дополнительного упругого вспомогательного диска (см. а.с. СССР N1354272, кл. H01H 37/40; а. с. СССР N1529311, кл. H01 H 37/40; а.с. СССР N1142864, кл. H01H 37/40; а.с. СССР N1597954, кл. H01H 37/40). Такая конструкция имеет недостаток, связанный с габаритами датчика и необходимостью точной настройки реле на температуру срабатывания. A number of security documents are known, in particular USSR, where a bimetallic disk without an additional elastic auxiliary disk serves as a heat-sensitive element (see AS of the USSR N1354272, class H01H 37/40; AS of the USSR N1529311, class H01 H 37/40; a.c. USSR N1142864, class H01H 37/40; AS USSR N1597954, class H01H 37/40). This design has a disadvantage associated with the dimensions of the sensor and the need for precise adjustment of the relay to the response temperature.

За прототип выбран выключатель с центральным размещением контактов по патенту ФРГ N2917482, кл. H01H 37/54, имеющий стаканообразный корпус, в верхней части боковых стенок которого с внутренней стороны имеется кольцеобразный уступ (упор), в который вставлена крышка. Корпус и крышка выполнены из электропроводного материала и изолированы друг от друга прокладкой. Внутри корпуса размещен подвижный контакт, смонтированный в центральной части термобиметаллической и дополнительной щелчковых шайб. Неподвижный контакт размещен в центральной части крышки. Нижняя упругая шайба периферийной частью опирается на кольцевой упор в основании корпуса. А концы верхней биметаллической шайбы установлены по отношению к изолированной крышке с зазором, гарантирующим срабатывание устройства при превышениях температуры и возврат из аварийного состояния в состояние нормального температурного режима. For the prototype, a switch with a central arrangement of contacts according to the patent of Germany N2917482, class. H01H 37/54, having a cup-shaped body, in the upper part of the side walls of which there is an annular ledge (stop) on the inside of which a cover is inserted. The body and cover are made of electrically conductive material and are insulated from each other by a gasket. Inside the housing there is a movable contact mounted in the central part of the thermo-bimetallic and additional snap washers. The fixed contact is located in the central part of the cover. The lower elastic washer peripherally rests on an annular stop in the base of the housing. And the ends of the upper bimetallic washer are installed in relation to the insulated cover with a gap guaranteeing that the device will operate when the temperature rises and return from the emergency state to the normal temperature state.

Конструкция предельно проста, предназначена для установки непосредственно на обмотках двигателя, однако имеет ряд недостатков, которые не позволяют использовать ее в технологических условиях СНГ. The design is extremely simple, designed to be installed directly on the motor windings, however, it has a number of disadvantages that do not allow its use in the technological conditions of the CIS.

Основные из них следующие:
1. Учитывая минимальные габаритные размеры устройства, в отсутствие дорогостоящего высокочастотного технологического оборудования, а также высококачественных материалов изготовить данную конструкцию без технологических погрешностей не представляется возможным.The main ones are as follows:
1. Given the minimum overall dimensions of the device, in the absence of expensive high-frequency technological equipment, as well as high-quality materials, it is not possible to produce this design without technological errors.

2. Данная конструкция из-за расположения упорной поверхности изоляции на уровне верхней точки термобиметаллической шайбы обладает небольшим прогибом биметаллической шайбы и малым ходом подвижного контакта, что влияет на надежность срабатывания, а также на скорость гашения возникающей при разрыве контактов дуги. 2. This design, due to the location of the insulating thrust surface at the upper point of the thermo-bimetallic washer, has a small deflection of the bimetallic washer and a small stroke of the movable contact, which affects the reliability of operation, as well as the extinction rate of the arcing caused by rupture of the contacts.

3. Быстрый износ внутренней изоляции из-за нагрева и взаимодействия с биметаллической шайбой. 3. The rapid wear of the internal insulation due to heating and interaction with the bimetal washer.

4. Недостаточные условия охлаждения соприкасающихся поверхностей контактов. 4. Inadequate cooling conditions for contact surfaces.

В настоящее время в СНГ отсутствует эффективная тепловая защита обмоток электродвигателей малой мощности от температур сверх допустимых значений. Известные типы защиты на базе термодатчиков имеют сложные исполнительные блоки со значительными габаритными размерами, что не позволяет использовать их в простых приборах бытовой электротехники. Currently, in the CIS there is no effective thermal protection of windings of low power electric motors from temperatures in excess of permissible values. Known types of protection based on temperature sensors have complex actuating units with significant overall dimensions, which does not allow their use in simple appliances of household electrical equipment.

Необходимость совмещать функции датчика и исполнительного блока привели к появлению за рубежом миниатюрных термовыключателей, встраиваемых непосредственно в обмотки электродвигателей малой мощности. Такая защита значительно повышает надежность работы двигателя и изделий, в которых они применяются. Малые размеры термовыключателей, в свою очередь, определили высокие требования к технологической точности их изготовления, потребовали специального технологического оборудования. В пределах СНГ, как правило, такое оборудование отсутствует, комплектующие контакты имеют значительные размеры, термобиметаллические элементы обладают нестабильными тепловыми характеристиками. Кроме того, основной проблемой при создании подобных выключателей является быстрейшее гашение дуги, возникающей при разрыве контактов. Длительное горение дуги приводит к нагреву контактных поверхностей и последующему их разрушению. The need to combine the functions of the sensor and the executive unit led to the appearance of miniature thermal switches abroad, built directly into the windings of low-power electric motors. Such protection significantly increases the reliability of the engine and the products in which they are used. The small size of the thermal switches, in turn, determined the high requirements for the technological accuracy of their manufacture, and required special technological equipment. Within the CIS, as a rule, such equipment is not available, component contacts are significant, thermo-bimetallic elements have unstable thermal characteristics. In addition, the main problem when creating such switches is the fastest extinction of the arc that occurs when the contacts break. Prolonged burning of the arc leads to heating of the contact surfaces and their subsequent destruction.

Использование данного изобретения в условиях отсутствия высокоточного технологического оборудования способно решить проблему компенсации технологических погрешностей при изготовлении, улучшает условия гашения возникающей дуги и содержит изолированные друг от друга крышку и стаканообразный корпус, внутри которого установлены биметаллическая и дополнительная упругая щелчковые шайбы, в центральной части которых смонтирован подвижный контакт, а неподвижный контакт размещен в центральной части крышки. Изобретение отличается тем, что внутренняя верхняя часть стенок корпуса выполнена гладкой без уступа под крышку. А крышка при этом подпружинена снизу, например, профильным упругим кольцом, которое установлено концентрично контактам и с одной стороны упирается в крышку, а другой стороной опирается на дополнительно установленное в корпусе запорное кольцо, размещенное над биметаллической шайбой. Причем между ними образован гарантированный зазор. Такая конструкция биметаллического выключателя за счет отказа от стационарного расположения упора под крышку и создания "плавающего" уровня упора и фиксации крышки, а также за счет появления возможности осевого перемещения биметаллической шайбы в пространстве параллельно самой себе позволяет получить гарантированный зазор между биметаллической пластиной и запорным кольцом в случаях наличия технологических погрешностей при изготовлении корпуса изделия, а также некачественного изготовления биметаллических пластин. The use of this invention in the absence of high-precision technological equipment is able to solve the problem of compensating technological errors in manufacturing, improves the conditions for extinguishing the arcing arising, and contains a lid and a glass-like case isolated from each other, inside of which there is a bimetallic and additional elastic snap washers, in the central part of which a movable contact, and a fixed contact is located in the Central part of the cover. The invention is characterized in that the inner upper part of the walls of the housing is made smooth without a ledge under the cover. And the lid is spring-loaded from below, for example, by a profile elastic ring, which is installed concentrically to the contacts and abuts against the lid on one side, and rests on the other side of the locking ring additionally installed in the housing, located above the bimetallic washer. Moreover, a guaranteed gap is formed between them. This design of the bimetallic switch due to the refusal of the stationary location of the stop under the cover and the creation of a “floating” level of the stop and lid fixing, as well as due to the possibility of axial movement of the bimetallic washer in space in parallel with itself, allows a guaranteed clearance between the bimetallic plate and the locking ring in cases of technological errors in the manufacture of the body of the product, as well as low-quality manufacturing of bimetal plates.

Кроме того, по сравнению с прототипом в предлагаемом устройстве увеличен прогиб упругих шайб, а также увеличен ход контакта, что увеличивает скорость срабатывания, а значит, скорость гашения возникающей при разрыве контактов дуги. За счет того, что устранена возможность контактирования концов биметаллической пластины с изоляцией, уменьшается ее износ и увеличивается долговечность. Наличие дополнительного пространства между крышкой и запорным кольцом улучшает условия охлаждения контактов, предохраняет термобиметалл от перегрева. In addition, in comparison with the prototype, the proposed device has increased the deflection of the elastic washers, as well as increased the course of the contact, which increases the response speed, and therefore, the rate of extinction arising when the contacts break the arc. Due to the fact that the possibility of contacting the ends of the bimetallic plate with insulation is eliminated, its wear is reduced and durability is increased. The presence of additional space between the cover and the locking ring improves the cooling conditions of the contacts, protects the thermal bimetal from overheating.

На фиг. 1 изображен биметаллический термоэлектровыключатель с замкнутыми контактами, с сечением упругого кольца под 45^o (см. фиг. 4); на фиг. 2 - то же, с разомкнутыми контактами; на фиг. 3 профильное упругое кольцо, вид снизу-сбоку; на фиг. 4 то же, вид снизу.In FIG. 1 shows a bimetallic thermoelectric switch with closed contacts, with a cross section of an elastic ring at 45 ^o (see Fig. 4); in FIG. 2 - the same, with open contacts; in FIG. 3 profile elastic ring, bottom-side view; in FIG. 4 the same, bottom view.

Предлагаемая конструкция выключателя содержит латунный корпус 1 с боковыми стенками 2, внутри которого расположены термобиметаллическая 3 и токопроводящая упругая 4 шайбы, разделенные промежуточной шайбой 5 и опирающиеся периферийной частью на кольцевой ступенчатый упор в основании корпуса 1. В центральной части шайб 3, 4, 5 установлен нижний подвижный контакт 6. Сверху подвижная контактная группа ограничена запорным кольцом 7. На запорном кольце 7 установлено упругое профильное кольцо 8, которое другой стороной через изоляционную прокладку 9 упирается и подпружинивает крышку 10 с закрепленным на ней в центральной части неподвижным контактом 11. Между кольцом 7 и внутренней частью стенок корпуса 1 имеется зазор порядка 1,6 мм. После размещения крышки 10 изоляционной прокладкой на профильном упругом кольце 8 производят настройку реле. Для этого крышка 10 перемещается вниз, деформируя кольцо 8, и давит неподвижным контактом 11 на подвижный контакт 6. При этом щелчковая биметаллическая шайба 3 перемещается вниз от запорного кольца 7 в осевом направлении параллельно самой себе. В момент достижения гарантированного зазора между биметаллической шайбой 3 и запорным кольцом 7 перемещение крышки 10 вниз прекращают, а корпус сверху завальцовывают. Зазор необходим для того, чтобы обеспечить свободное срабатывание щелчковых шайб как в прямом, так и в обратном направлениях. The proposed design of the switch contains a brass body 1 with side walls 2, inside of which there is a thermobimetallic 3 and conductive elastic 4 washers separated by an intermediate washer 5 and supported by the peripheral part on an annular stepped stop in the base of the housing 1. In the central part of the washers 3, 4, 5 is installed lower movable contact 6. On top of the movable contact group is limited by a locking ring 7. On the locking ring 7 is installed an elastic profile ring 8, which is the other side through an insulating gasket 9 abuts and springs the cover 10 with the fixed contact 11 fixed on it in the central part. Between the ring 7 and the inner part of the walls of the housing 1 there is a gap of the order of 1.6 mm. After placing the cover 10 with an insulating gasket on the profile elastic ring 8, the relay is set up. For this, the cover 10 moves downward, deforming the ring 8, and presses the stationary contact 11 against the movable contact 6. In this case, the snap bimetallic washer 3 moves axially parallel to itself from the locking ring 7. At the moment of achieving a guaranteed gap between the bimetallic washer 3 and the locking ring 7, the movement of the lid 10 down is stopped, and the casing is rolled up. The clearance is necessary in order to ensure the free operation of the snap washers in both forward and reverse directions.

Далее работа устройства осуществляется следующим образом. Further, the operation of the device is as follows.

При нагреве корпуса 1 (реле выключателя температуры срабатывает) термобиметаллическая шайба 3 перещелкивается и, преодолевая упругое сопротивление шайбы 4, переводит подвижный контакт 6 в нижнее положение, разрывая тем самым электрическую цепь. Токопроводящая шайба 4 перещелкивается одновременно с термобиметаллической 3 и не оказывает последующего давления на нее, что обеспечивает обратное включение реле при достаточно низких температурах. When the housing 1 is heated (the temperature switch relay is activated), the thermobimetal washer 3 is clicked and, overcoming the elastic resistance of the washer 4, moves the movable contact 6 to the lower position, thereby breaking the electrical circuit. The conductive washer 4 is clicked simultaneously with thermobimetallic 3 and does not exert subsequent pressure on it, which ensures the relay is switched back on at sufficiently low temperatures.

При остывании корпуса 1 ниже температуры отпускания термобиметаллической шайбы 3 последняя перещелкивается в исходное положение и своими краями возвращает токопроводящую упругую шайбу 4 в прежнее положение, при этом обеспечивается требуемое давление между замкнутыми контактами. When the housing 1 cools below the release temperature of the thermo-bimetallic washer 3, the latter is clicked to its original position and with its edges returns the conductive elastic washer 4 to its previous position, while the required pressure between the closed contacts is ensured.

Claims

1. Thermobimetallic switch containing insulated conductive cylindrical body and cover, bimetallic and conductive snap washers installed inside the case, in the central part of which is mounted a movable contact and a fixed contact located in the central part of the cover, characterized in that it is equipped with a locking ring mounted above the bimetallic snap washer and a spring element mounted between the locking ring and the cover that rests on the spring element nt.

2. The switch according to claim 1, characterized in that the spring element is made in the form of an elastic profile ring.