Автoры: Вoлoдин Алекcандр Ваcильевич, Беccер Игoрь Владимирoвич
Изoбретение oтнocитcя к oблаcти электрoтехники, а именнo к электричеcким уcтрoйcтвам, cлужащим для защиты электричеcких цепей oт перегрузoк, в чаcтнocти кнoпoчным термoбиметалличеcким предoхранителям. Техничеcким результатoм являетcя повышение надежноcти изделия в экcплуатации и технологичноcть в производстве. Устройство содержит электроизоляционный корпус (1), в котором зафиксированы два электрических вывода (2) с закрепленными на них неподвижными контактами (3), по центру корпуса установлен регулировочный винт (4), на выступе которого свободно базируется своим центральным отверстием термобиметаллический чувствительный элемент (5), выполненный в виде диска, подвижные контакты (6), закрепленные на диске и своими выступающими частями входящие в пазы корпуса, возвратную пружину (7), прижимающую биметаллический элемент, кнопку (8), крышку (9). При протекании тока срабатывания через чувствительный элемент (5) он нагревается до критической температуры, происходит щелчок и мгновенное размыкание контактов. Чувствительный элемент заранее отформован таким образом, чтобы после щелчка температура возврата его в исходное положение была ниже температуры окружающей среды. Возврат контактов в замкнутое положение происходит после нажатия на кнопку 8. 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим устройствам, служащим для защиты электрических цепей от перегрузок, в частности кнопочным термобиметаллическим предохранителям, предназначенным для защиты от перегрузок бортовых электрических цепей автомобилей, бытовой техники, а также устройств аналогичного назначения.
Из литературных источников известна конструкция термобиметаллического устройства с возвратной кнопкой [1], у которого последовательно с биметаллическим диском включен нагревательный элемент из нихрома. Подобные конструкции относятся к устройствам, обеспечивающим защиту электрических цепей при коммутации токов от 2 до 4 А. Недостатком данной конструкции является сложность конструкции и технологии изготовления.
Известна конструкция термобиметаллического предохранителя с принудительным возвратом кнопкой [2], выбранная в качестве прототипа и которая состоит из пластмассового корпуса, в котором смонтированы два электропроводящих вывода с закрепленными на них неподвижными контактами, возвратной кнопки с пружиной, термобиметаллического диска с закрепленными на нем двумя подвижными контактами. Термобиметаллический диск в свою очередь механическим способом закреплен на регулировочном винте.
Такая конструкция защитного устройства электрических цепей от перегрузок имеет ряд недостатков.
Контактное давление между коммутируемыми контактами создается за счет перемещения винта с закрепленным на нем биметаллическим диском, т.е. только за счет упругих свойств диска, что делает подбор и регулировку необходимого контактного давления и соответственно температурного порога срабатывания диска затруднительным и трудоемким. Закрепление термобиметаллического диска на регулировочном винте также представляет собой трудоемкую и ответственную операцию, т.к. не допускается зажатие диска или его заклинивание на винте.
В конструкции прототипа для устранения вращения диска на регулировочном винте во время работы устройства и обеспечения ориентации подвижных контактов относительно неподвижных биметаллические диски штампуют не круглыми, а со специальными выступами, входящими в направляющие корпуса. Подобные конструкции биметаллических элементов, отличные от круглого диска, затрудняют процесс их специальной «формовки», т.е. придание чувствительным элементам четко определенного радиуса кривизны. Этот недостаток существенно влияет на стабильность выходных параметров устройства.
Техническим результатом является создание конструкции термобиметаллического предохранителя с возвратной кнопкой, обеспечивающей повышение надежности изделия в эксплуатации и технологичность в производстве.
В предлагаемом устройстве указанные недостатки устраняются тем, что биметаллический предохранитель с возвратной кнопкой, содержащий электроизоляционный корпус, два электрических вывода с неподвижными контактами, биметаллический чувствительный элемент с двумя подвижными контактами, возвратную пружину и регулировочный винт, выполнен так, что на чувствительном биметаллическом элементе в виде круглого диска с центральным отверстием закреплены с помощью контактной сварки два подвижных контакта, выступающих за пределы диска и входящих в пазы корпуса, что препятствует вращению диска вокруг оси винта и обеспечивает ориентацию подвижных контактов относительно неподвижных контактов, возвратная пружина при этом непосредственно контактирует с биметаллическим чувствительным элементом, создавая контактное давление между подвижными и неподвижными контактами, и одновременно служит для возврата кнопки.
На фиг.1, 2 (поз.7, 8, 9 не показаны) представлена конструкция устройства термобиметаллического предохранителя.
Предлагаемое устройство содержит электроизоляционный корпус 1, в котором зафиксированы два электрических вывода 2 с закрепленными на них неподвижными контактами 3, по центру корпуса установлен регулировочный винт 4, на выступе которого свободно базируется своим центральным отверстием термобиметаллический чувствительный элемент 5, выполненный в виде диска, подвижные контакты 6, закрепленные на диске и своими выступающими частями входящие в пазы корпуса, возвратную пружину 7, прижимающую биметаллический элемент, кнопку 8, крышку 9.
Устройство работает следующим образом. При протекании тока срабатывания через чувствительный элемент 5 он нагревается до критической температуры, происходит щелчок и мгновенное размыкание контактов. Чувствительный элемент заранее отформован таким образом, чтобы после щелчка температура возврата его в исходное положение была ниже температуры окружающей среды. Возврат контактов в замкнутое положение происходит после нажатия на кнопку 8.
Конструкция устройства позволяет применить термобиметаллический чувствительный элемент в виде круглого диска с центральным отверстием. Подобная конфигурация биметаллического элемента наиболее оптимальна для выполнения технологической операции формовки и соответственно значительно увеличивает процент выхода годных дисков и обеспечивает стабильность работы предохранителя.
В предлагаемой конструкции не требуется выполнения операции механического закрепления биметаллического диска на винте, при которой не допускается зажатие или заклинивание диска.
Конструкция устройства выполнена таким образом, что возвратная пружина помимо функции возврата кнопки в исходное состояние непосредственно оказывает усилие на термобиметаллический чувствительный элемент. Таким образом, подбирая жесткость пружины и дополнительно используя регулировочный винт, можно плавно и в широких пределах производить регулировку контактного давления между контактами, тем самым обеспечивая необходимый температурный порог срабатывания предохранителя.
Испытания образцов кнопочных предохранителей в составе автомобильных цепей спецмашин «ЗиЛа» показали их надежность и стабильность в эксплуатации.
Источники информации
1. К.Д.Тимошенков, В.Н.Минаев, С.Я.Гордиенко «Приборы контроля и регулирования температуры с термобиметаллическим диском». М.: Машиностроение, 1982 г. (стр.9-10, рис.6б).
2. Автотракторное электрооборудование, приборы и автоэлектроника. Номенклатурный каталог. ФГУП «НИИАЭ» М., 2000 г. (стр.187; предохранитель термобиметаллический с принудительным возвратом кнопкой 29.3722 и модификации, ТУ 37.003.1415-92).
