Приводной электромагнит с встроенными выпрямителями и элементами управления

 

Использование: в качестве электромагнитного привода в контакторах, муфтах, реле , управляемых от источника трехфазного напряжения. Сущность изобретения: в электромагнит , содержащий две обмотки 1 и 2 возбуждения, контакт 11 сигнализации о положении якоря электромагнита, три диода 3-5, орган управления с замыкающим контактом 10 и три вывода 6-8 для подключения источника трехфазного напряжения питания , введен магнитоуправляемый замыкающий контакт 9, установленный в зоне магнитного поля выпучивания рабочего зазора электромагнита, первый вывод первой обмотки 1 соединен с первым выводом для подключения источника трехфазного напряжения , первый вывод второго диода 4 соединен с первым выводом второй обмотки 2, а через иагнитоуправляемый замыкающий контакт 9 - с вторым выводом 7 для подключения источника трехфазного напряжения, при этом контакт 11 сигнализации о положении якоря электромагнита одним выводом соединен с вторым выводом первой обмотки 1, а другим выводом - с вторыми выводами первого диода 3 и второй обмотки 2, что позволяет упростить электромагнит и уменьшить потребляемую мощность. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sr)s Н 01 F 7/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4892692/07 (22) 21.12,90 (46) 23.08.92. Бюл. M. 31 (71) Чувашский государственный университет им. И.Н.Ульянова (72) Г.П.Свинцов (56) Авторское свидетельство СССР

N 642785, кл. Н 01 Н 47/32, 1979.

Авторское свидетельство СССР

N 1472957, кл. Н Oi F 7/18, 1989. (54) ПРИВОДНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ С

ВСТРОЕННЫМИ ВЫПРЯМИТЕЛЯМИ И

ЭЛЕМЕНТАМИ УПРАВЛЕНИЯ (57) Использование: в качестве злектромагнитного привода в контакторах, муфтах, реле, управляемых от источника трехфазного напряжения. Сущность изобретения: в электромагнит. содержащий две обмотки 1 и 2 возбуждения, контакт 11 сигнализации о положении якоря злектромагнита. три диода

3 — 5, орган управления с замыкающим кон„„SU„, 1756950 А1 тактом 10 и три вывода 6 — 8 для подключения .источника трехфазного напряжения питания, введен магнитоуправляемый замыкающий контакт 9, установленный в зоне магнитного поля выпучивания рабочего зазора злектромагнита, первый вывод первой обмотки 1 соединен с первым выводом для подключения источника трехфазного напряжения, первый вывод второго диода 4 соединен с первым выводом второй обмотки 2, а через магнитоуправляемый замыкающий контакт 9 — с вторым выводом 7 для подключения источника трехфазного напряжения, при атом контакт11 сигнализации о положении якоря электромагнита одним выводом соединен с вторым выводом первой обмотки 1, а другим выводом — с вторыми выводами первого диода 3 и второй обмотки 2, что позволяет упростить электромагнит и уменьшить потребляемую мощность. 2

3.п.ô-лы, 3 ил.

1756950

30

50

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромагнитных приводах различных устройств автоматики и управления, например в контакторах, реле, муфтах и т.п„ управляемых от источника трехфазного напряжения, Известно устройство для трехфазного питания двухобмоточного электромагнита выпрямленным током, обмотки которого соединены друг с другом последовательно первыми выводами, а вторыми выводами подключены к первому и второму выводам для подсоединения источника трехфазного напряжения. Параллельно каждой из обмоток подключены по одному диоду, соединенные первыми выводами между собой, первыми выводами обмоток и первым выводом третьего диода, второй вывод которого подключен к третьему выводу для подсоединения источника трехфазного напряжения.

Недостаток этого устройства — невозможность управления им одним внешним контактом и использования его в режиме форсированного включения без применения дополнительных элементов, Это определяет большие массогабаритные показатели, значительный расход обмоточной меди и ферромагнитной стали, используемых для изготовления электромагнита, и повышенное потребление мощности в сработанном состоянии, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому приводному электромагниту является приводной электромагнит контактора. содержащий две обмотки возбуждения, три диода. кон.такт сигнализации о положении якоря электромагнита, орган управления с замыкающим контактом и три вывода для подключения источника трехфазного напряжения питания. При этом первый вывод первого диода подключен к первому выводу первой обмотки, а вторые выводы второго и третьего диодов подключены к вторым выводам соответственно первой и второй обмоток.

Недостатком этого приводного электромагнита является невозможность управления им одним замыкающим контактом органа управления. Это может приводить к значительному усложнению схем автоматики, в которых используется такой приводной электромагнит, что снижает эксплуатационные возможности. Другим недостатком является то, что одна из обмоток не ограничивает потребляемого приводным электромагнитом тока, а значит и потребляемой мощности в сработанном состоянии и неэффективно участвует в создании МДС удерживания электромагнита.

Цель изобретения — упрощение и уменьшение потребляемой мощности электромагнита, Указанная цель достигается тем, что в приводном электромагните с встроенными выпрямителями и элементами управления, содержащем две обмотки возбуждения, контакт сигнализации о положении якоря электромагнита, три диода, орган управления с замыкающим контактом и три вывода для подключения источника трехфазного напряжения питания, причем первый вывод первого диода подключен к первому выводу первой обмотки, а вторые выводы второго и третьего диодов подключены к вторым выводам соответственно первой и второй обмоток, введен первый магнитоуправляемый замыкающий контакт, установленный в зоне магнитного поля выпучивания рабочего зазора электромагнита с возможностью замыкания этого контакта под действием магнитного поля выпучивания, первый вывод первой обмотки соединен с первым выводом для подключения источника трехфазного напряжения, первый вывод второго диода соединен с первым выводом второй обмотки. а через первый магнитоуправляемый замыкающий контакт — с вторым выводом для подключения источника трехфазного напряжения, первый вывод третьего диода через замыкающий контакт органа управления соединен с третьим выводом для подключения источника трехфазного напряжения, при этом контакт сигнализации о положении якоря электромагнита одним выводом соединен с вторым выводом первой обмотки, другим выводом— с вторыми выводами первого диода и второй обмотки и выполнен в виде контакта замкнутого в процессе срабатывания электромагнита и размыкающегося при завершении этого процесса.

На фиг. 1 представлен приводной электромагнит, в котором контакт сигнализации о положении якоря электромагнита размыкается посредством механических связей между ним и якорем электромагнита; на фиг, 2 — приводной электромагнит, в котором контакт сигнализации о положении якоря электромагнита выполнен в виде магнитоуправляемого замыкающего контакта, установленного в зоне магнитного поля выпучивания рабочего зазора; на фиг. 3— временные диаграммы токов и напряжений, иллюстрирующие работу приводного электромагнита с встроенными выпрямителями и элементами управления, Приводной электромагнит с встроенными выпрямителями и элементами управления содержит первую 1 и вторую 2 обмотки

1756950 возбуждения, первый 3, второй 4, третий 5 диоды, первый 6, второй 7, третий 8 выводы для подключения источника трехфазного напряжения питания, первый магнитоуправляемый замыкающий контакт 9, установ- 5 ленный в зоне магнитного поля выпучивания рабочего зазора электромагнита с возможностью замыкания этого контакта под действием поля выпучивания, орган управления с замыкающим контактом 10

10 и контакт 11 сигнализации о положении якоря электромагнита, Первый вывод первого диода 3 подключен к первому выводу первой обмотки 1 и к первому выводу 6 для подключения источника трехфазного на- 15 пряжения, Вторые выводы второго 4 и третьего 5 диодов подключены к вторым выводам соответственно первой 1 и второй 2 обмоток, а первый вывод второго диода 4 соединен с первым выводом второй обмот- 20 ки 2 и через первый магнитоуправляемый замыкающий контакт 9 — с вторым выводом

7 для подключения источника трехфазного напряжения, Первый вывод третьего, диода

5 через замыкающий контакт 10 органа уп- 25 равления соединен стретьим выводом 8для подключения ис очника трехфазного напряжения. Контакт 11 сигнализации о положении якоря одним выводом соединен с вторым выводо л первой обмотки 1, другим 30 выводом — с вторыми выводами первого диода 3 и второй обмотки 2. Контакт 11 сигнализации о положении якоря электромагнита выполнен в виде контакта, замкнутого в процессе срабатывания электромагнита и 35 размыкающего при завершении этого процесса.

Контакт 9 и контакт 11 при выполнении их магнитоуправляемыми моут быть размещены и в области магнитного поля рассея- 40 ния электромагнита, которое также, как и поле выпучивания в рабочем зазоре, уменьшается в процессе срабатывания электромагнита.

Для включения приводного электромаг- 45 нита (фиг. 1) замыкают контакт 10 органа управления. Замыкание контакта 10 происходит в случайный момент времени относительно начала волны синусоидального напряжения между выводами 6 и 8. За нача- 50 ло отсчета времени t = О г римем начало положительной полуволны питающего напряжения Ое-в (фиг. 3) между первым 6 и третьим 8 выводами для и одключения источника питания. При замыкании контакта 55

10 в момент времени ta третий диод 5 открывается и к первой обмотке 1 прикладывается напряжение U>, равное напряжению

0 -в, под действием которого в обмотке 1 начинает нарастать ток i>, замыкающий через контакт 11, третий диод 5 (!5) и контакт

10 на вывод 8, По магнитной цепи приводного электромагнита начинает протекать магнитный поток. При этом в момент ареМе- ни t< замыкается магнитоуправляемый контакт 9 и обмотки возбуждения переводятся в режим питания трехфазйым напряжением, В момент времени t> третий диод 5 запирается положительным напряжением

Ua-7, а второй диод 4 открывается и через него начинает протекать ток обмотки 11, замыкающий через контакт 9 на второй вывод

7, при этом диод 3 тоже закрыт. К моменту времени tz ток 11 в первой обмотке 1 достигает своего максимального значения и начинает уменьшаться, Это вызывает уменьшение магнитйого потока в магнитной цепи приводного электромагнита. Из-за наличия магнитной связи между обмотками при этом во второй обмотке 2 наводится

ЭДС взаимной индукции, под действием которой начинает протекать ток iz. препятствующий (замедляющий ) уменьшению магнитного потока, При этом ток iz замыкается через открьтый второй диод 4 (j4). В момент времени тз напряжение U> на первой обмотке 1 становится равным нулю (01=

= О), диод 4 запирается, а диод 3 открывается. Ток iz во второй обмотке 2 продолжает нарастать, так как к обмотке 2 приложено положительное напряжение Uz, определяемое суммой напряжений Us-7 и 07-6, При этом ток, потребляемый от источника через вывод 7 равен току iz и протекает далее через диод 3 и замыкается на вывод 6. Одновременно через диод 3 замыкается и уменьшающийся во времени ток i> первой обмотки 1. В момент времени t4 суммарная

МДС обмоток возбуждения достигает МДС трогания приводного электромагнита и начинается перемещение его подвижных частей. B момент времени ts напряжение Uz на второй обмотке 2 равно нулю, диод 3 запирается, а третий диод 5 открывается, Токи обмоток 1 и 2 начинают замыкаться через диод 5 (is) на вывод 8, при этом ток i> в первой обмотке 1 нарастает во времени и протекает от вывода 6 через контакт 11, а ток 2 во второй обмотке 2 уменьшается, протекая от вывода 7, при этом диод 4 закрыт. В момент времени 16 диод 5 закрывается (is = О), а ток iz обмотки 2 замыкается через контакт 11 и открывается диод 4; через диод 4 протекает потребляемый через вывод 6 ток источника, замыкающийся по цепи: обмотка 1, диод 4, контакт 9, вывод 7.

К моменту времени tz якорь электромагнита займет такое положение, что происходит размыкание контактов 9 и 11, Размыкание контакта 9обьясняется тем, что

1756950

K моменту времени t7 рабочий зазор электромагнита настолько мал, что резко уменьшается магнитное поле выпучивания вблизи полюса электромагнита и поле рассеяния. При этом малый магнитный поток, 5 протекающий по магнитоуправляемому контакту, не может обеспечить его замкнутое состояние. Контакт 11 (фиг. 1) размыкается под воздействием кинематических звеньев, связывающих его с якорем элект- 10 ромагнита, Длдя упрощения рассмотрения процесса срабатывания электромагнита здесь принято, что размыкание контактов 9 и 11 происходит одновременно. В момент времени t7 при размыкании контактов 9 и 11 15 открывается диод 5 и обмотки возбуждения оказываются включенными последовательно и согласно. При этом токи в обмотках 1 и

2 и в диоде 4 изменяются практически мгновенно до одного уровня так, что в этот мо- 20 мент суммарное потокосцепление обмоток остается неизменным. В интервале времени tt.,дз токи в обмотках уменьша 0Tcsl, поскольку быстро уменьшается напряжение

0в-в между выводами 6 и 8, В момент вре- 25 мени д диод 5 запирается обратным напряжением UG-в, а диод 3 открывается и через него замыкаются токи обмоток 1 и 2, поддерживаемые запасенной в них электромагнитной энергией в предыдущий период 30 времени. К моменту to на выводах 6 и 8 напряжение становится положительным, открывается диод 5 и потребляемый от источника ток протекает от вывода 6, через обмотку 1, диод 4, обмотку 2, диод 5, контакт 35

10 к выводу 8, при этом диод 3 закрыт (ц

=О), Через подпериода в момент т1о диод 5 запирается, а диод 3 открывается и токи обмоток снова замыкаются через него, Таким образом, после размыкания контактов 40

9 и 11 обмотки возбуждения электромагни- . та питаются выпрямленным однополупериодным напряжением. При этом токи в обмотках обеспечивают МДС. достаточную для удерживания якоря в притянутом поло- 45 жении.

Отключение электромагнита производится размыканием контакта 10, Если размыкание контакта 10 происходит при проводящем состоянии диода 5, это приво- 50 дит к отпиранию диода 3 и ток обмоток уменьшается, замыкаясь через него. Придостижении током в обмотках значения тока трогания при отпускании начинается движение якоря в обратном направлении. Даже 55 незначительное увеличение воздушного зазора на начальном этапе движения якоря рпиводит к резкому уменьшению магнитного потока в электромагните. Этот малый поток не может вызвать срабатывание магнитоуправляемого контакта при обратном ходе и якорь возвращается в исходное положение, При новом замыкании контакта

10 происходит очередное срабатывание электромагнита, В приводном электромагните, изображенном на фиг. 2, особенность процесса включения заключается в том, что после замыкания контакта 10 ток, потребляемый через вывод 6, протекает последовательно через обе обмотки, диоды 4 и 5 на вывод 8.

После замыкания контактов 9 и 11 процесс срабатывания в целом происходит как и в приводном электромагните, представленном на фиг, 1, Таким образом, в предлагаемом техни-. ческом решении включение и отключение приводного электромагнита осуществляется изменением коммутационного состояния одного контакта органа управления, что упрощает устройство и схемы автоматики, в которых используется такой приводной электромагнит, Последовательное согласное включение обоих обмоток в режиме удерживания якоря в притянутом положении якоря обеспечивает уменьшение потребляемого от источника питания тока, а значит и мощности.

Формула изобретения

1, Приводной электромагнит с встроенными выпрямителями и элементами управления, содержащий две обмотки возбуждения, контакт сигнализации о положении якоря электромагнита, три диода, орган управления с замыкающим контактом и три вывода для подключения источника трехфазного напряжения питания, причем первый вывод первого диода подключен к первому выводу первой обмотки, а вторые выводы второго и третьего диодов — к вторым выводам соответственно первой и второй обмоток, отл ич а ю щий с я тем, что, с целью упрощения и уменьшения потребляемой мощности электромагнита, в него введен первый магнитоуправляемый замыкающий контакт, установленный в зоне магнитного поля выпучивания рабочего зазора электромагнита с воэможностью замыкания этого контакта под действием магнитного поля выпучивания, первый вывод первой обмотки соединен с первым выводом для подключения источника трехфазного напряжения, первый вывод второго диода— с первым выводом второй обмотки, а через первый магнитоуправляемый замыкающий контакт — с вторым выводом для подключения источника трехфазного напря>кения, первый вывод третьего диода через замыкающий контакт органа управления соединен с третьим выводом для подключения источ175Ю50

10 ника трехфазного напряжения, при этом контакт сигнализации о положении якоря электромагнита одним выводом соединен с вторым выводом первой обмотки. другим выводом — с вторыми выводами первого ди- 5 ода и второй обмотки и выполнен в виде контакта, замкнутого в процессе срабатывания электромагнита и размыкающегося при завершении этого процесса, 2. Электромагнит пои, 1, отл и чаю щи- 10 и с я тем, что контакт сигнализации о положении якоря электромагнита выполнен 0 виде размыкающего блок-контакта электромагнита, 3. Электромагнит поп. 1,отл ича ю щий с я тем, что контакт сигнализации о положении якоря электромагнита выполнен в виде второго магнитоуправляемого замыкающего контакта, установленного в зоне магнитного поля выпучивания рабочего зазора электромагнита аналогично первому магнитоуправляемому замыкающему контакту, 1756950

СqI !

1 .) 7 9(t(4

1, 1

Составитель Г.Свинцов

Техред ММоргентал

Корректор СЛОско

Редактор Н,Химчук

Заказ 3092 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент™, г, Ужгород, ул.Гагарина, 101