Устройство для управления электромагнитом

 

Изобретение относится к электроаппаратостроению. Цель изобретения состоит в расширении области применения устройства путем уменьшения времени подготовки к следующему включению . Для этого в устройстве, осу ществляющем фазоимпульсное управ- .ление питанием электромагнита и содержащем управляемьм блок 1 питания, управляемый генератор 16 импульсов. фазосмещающее устройство 18 в виде последовательно соединенных конденса тора 19, первого резистора 20 и первого диода, стабилитрон 10, второй диод 4, второй резистор 11, выводы для подключения обмотки 3 электромагнита и узел разряда конденсатора, указанный узел выполнен в виде управляемого порогового устройства 24, содержащего блок 25 сравнения и управляемый ключ 26, и блока формирования опорного напряжения (БФOHj 33. Происходит сравнение напряжения на выходе БФОН-33 и напряжения на конденсаторе 19 фазосдвигающего устройства . После отключения устройства от сети напряжение на выходе БФОН-33 падает, когда оно становится меньше напряжения на конденсаторе 19, последний закорачивается. За счет этого время разряда конденсатора, а следовательно , и время возврата устройства в исходное состояние незначительно . 3 з.п.ф-лы, 3 ил. с С/)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (5!)4 H OI F 7!!Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

З7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР r10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3926206/24-07 (22) 11.07.85 (46) 07.03.87.Бюл. Ф 9 (72) В.А.Балыбердин, Н.С.Кононова, И.В.Брякни, И.В.Бочкарев, А.А.Соколов и H.À.Áàóêoâ (53) 621.318.3-5 (088.8) (56) Патент ФРГ 1(1613145, кл. Н 01 F 7/18, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 983768, кл. Н Ol F 7/18, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕН1И

ЗЛЕКТРОМАГНИТОИ (57) Изобретение относится к электроаппаратостроению. Цель изобретения состоит в расширении области применения устройства путем уменьшения времени подготовки к следующему включению. Для этого в устройстве, осу ществляющем фазоимпульсное управ,ление питанием электромагнита и содержащем управляемый блок 1 питания, управляемый генератор 16 импульсов, фазосмещающее устройство 18 в виде последогательно соединенных конденса, тора 19, первого резистора 20 и первого диода, стабилитрон 10, второй диод 4, второй резистор 11, выводы для подключения обмотки 3 электромагнита и узел разряда конденсатора, указанный узел выполнен в виде управляемого порогового устройства 24, содержащего блок 25 сравнения и управляемый ключ 26, и блока формирования опорного напряжения (БФОН) 33.

Происходит сравнение напряжения на выходе БФОН-33 и напряжения на конденсаторе 19 фазосдвигающего устройства. После отключения устройства от сети напряжение на выходе БФОН-33 падает, когда оно становится меньше напряжения на конденсаторе 19, по" следний закорачивается. За счет этого время разряда конденсатора, а следовательно, и время возврата устройства в исходное состояние незначительно. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

l 295458 2 мого блока 1 питания, а вход 37 подключен к аноду 8 стабилитрона 9.

Один из возможных вариантов конкретного выполнения устройства представлен на фиг.2.

Управляемый блок 1 питания содержит выпрямительный мост 38 и два ти-ристора 39 и 40. Положительный 41 и отрицательный 42 полюсы выпрямительного моста 38 образуют соответственно положительный 12 и отрицательный

6 полюсы блока 1 питания, а катод 43 тиристора 39 и катод 44 тиристора 40, соединенные между собой, образуют . управляемый положительный полюс 13 блока 1. Управляющие электроды 45 и 46 тиристоров 39 и 40 соединены между собой через параметрические резисторы 47 и 48 и образуют вход

23 блока 1 питания.

Управляемый генератор 16 импульсов выполнен на однопереходном транзисторе 49, первая база 50 которого является его выходом 22 и присоединена к входу 23 блока 1 питания, вторая база 5! подключена через резистор 52 к входному зажиму 14, который соединен с анодом 53 диода

54, катод которого через резистор 55 подключен к эмиттеру 56 транзистора

49. Входной зажим 15 генератора 16 подключен к эмиттеру 56 через пороговый конденсатор 57, а управляющий вход 17 также соединен с эмиттером

56 транзистора 49. При этом пороговый конденсатор 57 выполнен со зна-.. чительно меньшей емкостью, чем конденсатор 19. нию.

Изобретение относится к электроаппаратостроении и может быть использовано для форсированного включения электромагнитных устройств постоянного тока при их питании от сети переменного тока, в частности в приводе тормозных систем двигателей со встроенным электромеханическим тормозом.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей устройства путем уменьшения времени подготовки к следующему включе-;

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 принципиальная схема одного иэ возможных вариантов конкретного исполнения при двухполупериодном выпрям- 20 лении питающего напряжения; на фиг.3схема управляемого блока питания при однополупериодном выпрямлении.

Устройство для управления электро-25 магнитом содержит управляемый блок 1 питания, питающийся от сети 2. Обмотка 3 электромагнита, эашунтированная первым диодом 4, подключена одним выводом 5 к отрицательному полюсу 6 блока 1 питания, а другим выводом 7 подключена к аноду 8 стабилитрона 9.

Катод 10 последнего через первый резистор 11 соединен с положительным полисом 12 блока 1 питания, управляемый положительный полюс 13 которого подключен к выводу 7 обмотки 3. Параллельно стабилитрону 9 подключены входные зажимы 14 и 15 управляемого генератора 16 импульсов, управляющий 1О вход 17 которого подключен к катоду

10 стабилитрона 9 через фазосдвигающую цепь 18, содержащую последовательно соединенные конденсатор 19, второй резистор 20 и второй диод 21.

Выход 22 генератора 16 импульсов подключен к входу 23 блока 1 питания.

Управляемое пороговое устройство 24 содержит блок 25 сравнения и управ-. ляемый ключ 26. Входы 27 и 28 блока

25 подключены параллельно конденсатору 19, а входы 29 и 30 блока 25 соединены с выходами 31 и 32 блока 33 формирования опорного напряжения. Выход 34 блока 25 подключен к управляю-55 щему входу 35 управляемого ключа 26, который включен параллельно конденсатору 19. Вход 36 блока 33 подключен к положительному полюсу 12 управляеБлок 33 формирования опорного напряжения содержит последовательно соединенные третий диод 58, третий резистор 59 и второй конденсатор 60, зашунтированный вторым стабилитроном 61. Вход 36 блока 33 соединен с анодом 62 третьего диода

58, а вход 37.соединен с вторым конденсатором 60 и анодом 63 второго стабилитрона 61. Выходы 31 и 32 бло; ка 33 подключены параллельно второму конденсатору 60.

Управляемое пороговое устройство 24 содержит транзистор 64, эмиттерно-коллекторный переход которого подключен параллельно конденсатору

19,. а коллекторно-базовый переход через четвертый диод 65 подключен параллельно четвертому резистору 66, причем с коллектором 67 транзистора

1295458

64 соединен катод 68 четвертого диода 65. Четвертый резистор 66 нодключен параллельно второму конденсатору 60.

При выполнении управляемого блока 1 питания при однополупериодном выпрямлении питающего напряжения (фиг.3 ) блок 1 содержит диод 69 и тиристор 70.

Устройство работает следующим f0 образом.

При подключении устройства к питающей сети 2 управляемый генератор 16 импульсов формирует на своем выходе 22 управляющий импульс, причем за счет того, что конденсатор 19 разряжен, этот импульс сдвинут по фазе в сторону запаздывания относительно начала положительного полупериода питающего напряжения на ми- 20 нимальную величину. Зтот импульс подается на вход 23 управляемого блока 1 питания, за счет чего на его управляемом положительном полюсе 13 появляется потенциал также с минимальным сдвигом по фазе относительно начала положительного полупериода питающего напряжения. Следовательно, к обмотке 3 электромагнита прикладывается максимальное выпрямленное напряжение и по ней протекает максимальный пусковой ток. При переходе полуволны питающего напряжения через нуль потенциал на полюсе 13 блока питания исчезает. На следующем по- 35 лупериоде зарядный ток конденсатора

19 уменьшается, так как он заряжен до определенного напряжения, за счет чего фаза управляющего импульса, формируемого генератором 16 импульсов, сдвигается по сравнению с фазой первого импульса в сторону запаздывания. Тогда появление потенциала на управляемом положительном полюсе 13 блока 1 питания также смещается в сторону запаздывания и средняя величина прикладываемого к обмотке 3 электромагнита напряжения уменьшается, соответственно уменьшается ток, протекающий по ней ° 50

По мере заряда конденсатора 19 фазосдвигающей цепи 18 каждый после.— дующий импульс, формируемый генератором 16, сдвигается rfo фазе относительно предыдущего в сторону запаздывания, за счет чего фаза, при которой появляется потенциал на управляемом положительном полюсе 13, смешается в сторону еще больших углов. Таким образом, средняя величига тока за полупериод, протекающая по обмотке 3 электромагнита уменьшается до величины тока удержания.

Этим самым форсируется процесс срабатывания электромагнита, причем длительность режима форсировки определяется постоянной времени заряда конденсатора 19.

Пока к устройству подключен источник питания, конденсатор 19 держит неизменным то напряжение, до которогю он зарядился, так как диод 21 запирает цепь его разряда, а управляемый ключ 26 разомкнут. Последнее обусловлено тем, что напряжение, формируемое блоком 33 формирования опорного напряжения на своих выходах

31 и 32, в режиме форсировки также постепенно увеличивается, оставаясь при этом все время на определенную величину больше напряжения на конденсаторе 19. За счет этого сигнал на выходе 34 блока 25 сравнения отсутст- вует, так как блок 25 выполнен так, что этот сигнал появляется только в ! в том случае, когда напряжение, подаваемое на его входы 29 и 30 с выходов 31 и 32 блока 33,меньше напряжения, подаваемого на входы 27 и 28 с конденсатора 19. Вследствие этого отсутствует сигнал на управляющем входе 35 управляемого ключевого элемента 26, и он остается все время разомкнут.

После отключения устройства от источника питания за время, равное по величине длительности двух-трех полупериодов питающего напряжения, блок 33 формирует на своих выходах

31 и 32 напряжение. меньшее по вели" чине напряжения конденсатора 19. На выходе 34 блока 25 сравнения при этом появляется сигнал, который подается на управляющий вход 35 ключа

26, и он замыкается, обеспечивая быстрый разряд конденсатора 19. Зто и обуславливает малое время возврата устройства в исходное состояние, т.е. повышает его быстродействие.

Устройство, схема которого приведена на фиг.2, работает следующим образом.

B исходном состоянии конденсатор 19 фазосдвигающей цепи 18 разряжен, поэтому после включения устройства пороговый конденсатор 57 на!

295458 чинает заряжаться по двум параллельным цепям: по первой цепи через диод 54 и резистор 55, по второй цепи через диод 21, резистор 20 и кон-. денсатор 19. Одновременно начинает заряжаться конденсатор 60 блока 33 формирования опорного напряжения, при этом постоянная времени заряда конденсатора 60 обеспечена.меньшей, чем постоянная времени заряда конденсатора 19 ° Следовательно, напряжение, до ко" îðîãî за определенное время заряжается конденсатор 60, больше напряжения, до которого за то же .время зарядится конденсатор

19. При достижении на конденсаторе

57 напряжения, равного напряжению срабатывания однопереходнога транзистора 49, конденсатор 57 разряжается через эмиттерную цепь однопереходного транзистора 49, параметрические резисторы 47 и 48 и управляющие электроды 45 и 46 тиристоров 39 и 40. Последние при этом открываются и по обмотке 3 электромагнита протекает ток ат управляемого положительного полюса 13 к отрицательному полюсу б блока 1 питания, В от-. крытом состоянии тристары 39 и 40 шунтируют цепь из первого резистора ll и стабилитрона 9, за счет чего заряда порогового конденсатора 57 в это время не происходит.

При этом конденсатор 60 начинает разряжаться через резистор 66, причем постоянная времени цепи его разряда выбрана такой, чта за то время, пока тиристары 39 ч 40 нахоцятся в открытом состоянии, напряжение на конденсаторе 60 остается больше кон-.

1 денсатара 19, который держит неизменным та напряжение, до которого ан зарядился за время от начала включения устройства до открытия тиристорав 39 и 40, так как цепь --"o разряда заперта вторым диодом 21, а транзистор 64 закрыт. Эта сбуслаглено тем,что напряжение, прикладываемое к эмиттерно-каллектарнаму переходу транзистора 64 от конденсатора

19, меньше напряжения, прикладываемого к коллекторно-базовому переходу от конденсатора 60, Тиристоры 39 и 40 открыты до перехода полуволны тока через нуль. В начале второго полупериода тиристоры 39 и 40 закрыты. Пороговый конденсатор 57 начинает заряжать я только

10 л5

55 па первой цепи через диод 54 и резис—

" ор 55 до тех пор, пока мгновенное значение напряжения не превысит напря жения на конденсаторе 19. После это го конденсатор 57 начинает заряжаться и па второй паралельной цепи. Следова тельно, время, за которое он набирает напряжение,. равное напряжению срабатывания транзистора 49, увеличивается, за счет чего фаза включения тиристоров 39 H 40 смещается в сторону больших углов. С каждым палупери. одом напряжение на конденсаторе 19 повышается и фаза включения тиристорав 39 и 40 смещается в сторону еще больших углов. Тем самым средняя величина тока, протекающего по обмотке 3 электромагнита, снижается от величины пускового тока до величины тока удержания, т.е. обеспечивается форсированное включение электрамаг нита. П1 и этом на каждом цикле включения (т.е. на каждой палуволне питающего напряжения) как в режиме форсировки, так и в установившемся ре>киме работы транзистор 64 остается закрытым, так как с каждь|м циклом напряжение на конденсаторе 60 увеличиваемся, ос.таваясь всс время больше напряжения на конденсаторе 19, причем продолжительность разряда конденсатора 60 после открывания тиристоров 39 и 40 в каждом последующем цикле уменьшается за счет увеличения углов зажигания тиристарав 39 и 40.

Продолжительность разряда конденсатора 60 макс.имальна на самом первом цикле и составляет не более одной полонины периоца питающего напряжения.После отключения устройства ат сети продолжительность разряда конденсатора 60 не ограничивается и за время, равное по величине времени двух-трех полупериадов питающегo напряжения,, ан разряжается да такой величины, при которой напряжение, прикладываемае от нега к канденсатсрна-базовому переходу транзистора 64, меньше напряжения, прикладываемого к эмиттерно-коллекторному переходу ат конденсатора 19.

Транзистор 64 открывается и поскольку сопротивление включенного транзистора незначительно, происхоцит быстрый разряд конденсатора 19, чта и обуславливает малое время назврата устройства в исходное состояние.

Наличие второго стабили1рана 61, подключенного параллельно конденсатору 60, обеспечивает время возврата устройства н исходное состояние независимым от фазы, которую имеет питающее напряжения в момент отключения, за счет стабилизации напряжения на конденсаторе 60.

Предлагаемое устройство управления электромагнитом обладает повышенным быстродействием за счет уменьшения времени подготовки к следующему включению. Одновременно увеличивается допустимая частота нключения в едини»»у времени, что расширяет область применения устройства.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Устройство для управления электромагнитом, содержащее управляемый блок питания, управляемый генератор импульсов, фазосдвигающую цепь, стабилитрон, диод, резистор, узел разряда конденсатора и выводы для подключения обмотки электромагнита, причем отрицательный полис управляемого блока питания соединен с анодом диода и с одним из выводов для подключения обмотки электромагнита, другой вывод для подключения которой соединен с катодом указанного диода и с анодом стабилитрона, катод которого через резистор соединен с положительным полюсом управляемого блока питания, управляемый положительный полюс которого соединен с анодом стабилитрона, па-. раллельно стабилитрону.подключены входные выводы управляемого генератора импульсов, управляющий вход которого подключен к катоду стабилитрона через фазосдвигающую цепь, включающую в себя последовательно соединенные конденсатор, второй резистор и второй диод, выход управляемого генератора импульсов подключен к входу управляемого блока питания, а параллельно конденсатору подключен узел разряда конденсатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем уменьшения времени подготовки к следующему .включ ению, узел разряда конденсатора выполнен н ниде управляемого порогового устройства, содержащего блок сравнения I» управляемый ключ, и блока

5 формирования опорного напряжения, причем один из входов блока сравнения подключен к конденсатору, другой его вход соединен с выходом блока формирования опорного напряжения, первый вход которого подключен к положительному полюсу управляемого блока питания, а второй вход подключен к аноду стабилитрона, выход блока сравнения подключен к управляющему входу управляемого ключа, подключенного параллельно конденсатору.

2. Устройство по п.l, о т л I» ч а ю щ е е с л тем, что блок формирования опорного напряжения выполнен в ниде цепи из последовательно соединенных третьего диода, третьего резистора и второго конденсатора, причем к положительному полюсу управ-. ляемого блока питания указанный перый вход блока формирования опорного апряжения подключен анодом третьего диода, а вывод указанного второго входа блока формирования опорного

30 напряжения, соединенного с анодом стабилитрона, подключен к одному из выводов указанного второго ко»»денсатора, второй вывод которого подключен к другому входу блока сравнения, 3. Устройство по п.2, о т л и ч. а ю щ е. е с я тем, что,н него вве. ден второй стабилитрон, который подключен параллельно второму конденсатору, причем его катод соединен через третий резистор с катодом третье40 го диода.

4. Устройство ro ï.2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что управляемое пороговое устройство выполнено в виде транзистора, четвертого дио45 да и четвертого резистора, причем эмиттерно-коллекторный переход транзистора подключен параллельно конденсатору, а коллекторно-базовый переход через четвертый диод подключен параллельно четвертому резистору, которьн» подсоединен параллельно второму конденсатору, причем с коллектором транзистора соединен катод четвертого диода.

1295458

Составитель А.Каретников

Редактор И.Николайчук Техред A.Кравчук Корректор Л.Пилипенко

Заказ 623/58 Тираж 699 Подписное

ВН1ПП1И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,3-35, Раущская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприлтие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4