SU1334199A1 - Контактна система - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электромеханическим устройствам и может найти применение дл  повьтени  виброустойчивости электромеханических реле, предназначенных дл  коммутации токов большой величины. Цель изобретени  - уменьшение веса, габаритов и повышение эффективности гашени  вибраций. Под воздействием внешних возмущающих вибраций или в момент коммутации контактные пружины (КП) Г и 2 начинают колебатьс , потенциальна  составл юща  колебательной энергии концентрируетс  у места защемлени  КП 1 и 2. При закреплении в этой зоне демпфирующих элементов и гибкого мультимор- фа (ГМ) 4 слои последнего вьшолн ют функцию пассивных вибропоглощающих покрытий. Из-за возникновени  пьезо- эффекта при деформации слоев ГМ 4 вырабатывает электрические зар ды, которые поступают в электрическую цепь, вьтолненную в виде замкнутого колебательного контура. Колебательна  энерги  подвижных частей контактной системы КП 1 и 2 дополнительно преобразуетс  в электрическую, отводитс  от конструкции и в качестве тепла вьщел етс  на активном сопротивлении (ДС) в электрической цепи 7. Регулиру  индуктивность 9, устанавливают резонансный режим токов в электрической цепи 7. На АС 8 увеличиваетс  падение напр жени  и, подбира  оптималы- ную величину АС 8, добиваютс  максимального вьщел ени  энергии (тепла) на АС 8, что сопровождаетс  максимальным уменьшением амплитуды колебаний КП 1 и 2. 3 ил. (Л ОЭ Од СО Э L8 фиг.;

Description

11

Изобретение относитс  к электромеханическим пере1слючаюш;им устройствам и может быть использовано дл  повышени  виброустойчивости контактных групп переключающих устройств, в часности электромеханических реле, предназначенных дл  коммутации токов большой величины.

Цель изобретени  - уменьшение вес габаритов и повышени  эффективности гашени  вибраций.

На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемой контактной системы; на фиг.2 - зависимости относительной амплитуды колебаний контактных пружин от уровн  возбуждени  при отключенной электрической нагрузке; на фиг.З - зависимости относительного уменьшени  амплитуды колебаний кон- тактньгх пружин от величины нагрузки.

Контактна  система содержит подвижную I и неподвижную 2 консольно закрепленные плоские контактра1е пружины , на которых наход тс  контакты 3. С наружной стороны вдоль обоих пружин I и 2, начина  с места защем- :лени  до середины закреплены демпфирующие элементы 4, выполненные в виде гибкого мультиморфа из склеенных и соединенных между собой электрически последовательно слоев пьезополи- мерной пленки, на которой с обеих сторон нанесены (напылены) наружный и внутренний электроды, при этом век- тор пол ризации всех слоев имеет одинаковое направление. К электродам подключаютс  два вьюода 5 и 6. Первый вывод 5 подключаетс  к внутреннему электроду первого сло , пьезополи- мерной пленки, прилегающей к плоским контактным пружинам 1 и 2, а вывод б - к наружному электроцу последнего сло . Оба вывода подсоедин ютс  к электрической цепи 7, выполненной в виде электрического колебательного контура из соединенных последовательно переменных активного сопротивлени  8 и индуктивности 9,

Контактна  система работает еле- ДУЮ1ДИМ образом.

Под воздействием внешних возмуш;аю- щих вибраций или в момент коммутации контактные пружины I и 2 начинают колебатьс , что в большинстве случаев  вл етс  нежелательным, при этом потенциальна  составл юща  колебательной энергии концентрируетс  у места защемлени  контактных пружин 1 и 2.

1992

В случае закреплени  в этой зоне демпфируюишх элементов 4 в данном случае гибкого мультиморфа, слои последнего из-за потерь на внутреннее трение выполн ет функцию пассивных вибропоглощающих покрытий.

Однако, из-за возникновени  пьезо- эффекта при деформации слоев гибкого мультиморфа 4, пос,педний также вырабатывает электрические зар ды, которые поступают в вьтолненную в виде колебательного контура электрическую цепь 7 (эквивалентна  электрическа  схема гибкого мультиморфа 4 имеет подобие с конденсатором). Таким образом , колебательна  энерги  подвижных частей контактной системы, в данном случае плоских контактных пружин 1 и 2, дополнительно преобразуетс  в электрическую, отводитс  от конструкции и в качестве тепла выдел етс  на активном сопротивлении 8 электрической цепи 7. В случае доминировани  монохроматической частоты внешней возмущающей вибрации путем подстройки величины регулируемой индуктивности 9 устанавливаетс  резонансный режим токов в электрической цепи 7, что отражаетс  увеличением величины падени  напр жени  на активном сопротивлении 8, и, подбира  оптимальную величину сопротивлени  8, добиваютс  максимального выделени  энергии в качестве тепла на сопротивлении 8, что соответствует максимальному коэффициенту поглощени  демпфируемых элементов и сопровождаетс  максимальным уменьшением амплитуды колебаний подвижных контактных пружин 1 или 2.

Эффективность пре,цлагаемой контактной системы иллюстрируетс  графиками на фиг.2 и 3.

На фиг.2 изображены зависимости относительной амплитуды контактной пружины от уровн  возбуждени  на первой собственной частоте при отключенной электрической нагрузке , где - амплитуда колебаний контактной пружины без демпфирующих элементов . Ар - амплитуда колебаний контакта с демпфирующими: элементами в виде гибкого мультиморфа, но при отключенной внешней нагрузке и различ- - ном количестве слоев пьезополимерной пленки гибкого мультиморфа(крива  1 - 2 сло ; крива  2-4 сло ; крива  3 - 6 слоев). Из этого графика видно, что при увеличении числа слоев уровень

3Г

вибрации уменьшаетс , но, с другой стороны, чрезмерное увеличенг - n-tcrra слоев может привести к ухудшению ,,.- намических характеристик контактных пружин.

На фиг.З изображена зависимость относительного уменьшени  амплитуды колебаний контактных пружин А-/А. от величины нагрузки, где А - вели- чина амплитуды колебаний контактной пружины при определенной электрической нагрузке (крива  1 - нагрузка имеет только активньп : характер, крива  2 - нагрузка индуктивно-актив- на ).

Из графиков на фиг.2 и 3 следует что в результате креплени  демпфирующих злементов в виде мультиморфа из слоев пьезополимерио пленки, амплиту- да колебаний уменьшаетс  на 25% (крива  3 на фиг.2)9 а в последующем, в результате подключени  нагрузки оптимальной величины - еще дополнительно на 18% (крива  2 на фиг.З), Таким образом, в общем случае уровень резонансных вибраций уменьшаетс  на 43% по сравнению с уровнем вибраций контактной пружины без демпфирующих злементов при зтом надо отметить, что используемые в качестве демпфирующих элементов пьезополимерные мультимор- (ры обладают довольно высоким внутренним трением, причем потери на трени  еще увеличиваютс  из-за трени  между соседними сло ми пьезопленки и клеевых соединений, что способствует увеличению эффективности гашени  вредных вибраций.

Так как гибкий пьезополимерный мультиморф не оказывает существенного вли ни  на жесткостные свойства подвижных контактных пружин, то остаютс  прежними быстродействие кон99

тактнон системы, а также требуемое

дл  KoviMyTauHH прижимное усилие.

Ввод в электрическую схему контактной системы переменной индуктивности , с помощью которой устанавливаетс  резонанс токов в электрической цепи позвол ет увеличить демпфирующие способности с 10% (крива  I на фиг.З) до 18% (крива  2).

Предлагаемую контактную систему целесообразно примен ть в тех случа х , когда к процессу коммутации выдвигаютс  повышенные требовани  в надежности и работоспособности, а коммутационна  аппаратура подвергаетс  интенсивному вибрационному воздействию , причем в зтом случае возможно слежение за количеством выдел емой гибким мультиморфом энергии, что позвол ет осуществл ть контроль работоспособности контактной системы и прогнозировать момент возникновени  в ней аварийного состо ни .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Контактна  система с приспособлением дл  снижени  уровн  вибрации, содержаща  демпфирующий элемент, вы- полненный в виде пластинообразного пьезоэлемента, установленного в зоне наибольшей деформации и замкнутую электрическую цепь, отличающа с  тем, что, с целью уменьшени  веса, габаритов и повьш1ени  эффективности , пьезоэлемент выполнен в виде гибкого мультиморфа из электрически последовательно соединенных и склеенных между собой слоев пол ризованной , металлизированной пьезопо- лимерной пленки, а электрическа  цепь вьшолнена в виде резонансного контура.

   5 W 15 20 25 m/s a--

   Фи€, Z

   M

   Of

   OJ Of 0.5

   W

   100 КЛ

   KH

   (риг.З

   Редактор А.Ревин

   Составитель М.Трофимова

   Техред М.ДИДык Корректор М.Демчик

   Заказ 3967/48 Тираж 697Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4