Электромагнитное устройство с форсировкой

 

Использование: в устройствах автоматики и управления для форсированного питания электромагнита от источника постоянного и переменного напряжения. Сущность изобретения в устройстве, содержащем электромагнит с обмоткой 8, имеющей промежуточный вывод, балластную обмотку 9, вспомогательный размыкающий контакт 3, переходящий в разомкнутое состояние после срабатывания электромагнита , четыре диода 4-7, конец обмотки 8 электромагнита дополнительно соединен с началом балластной обмотки 9, конец которой соединен с вторыми выводами третьего б и четвертого 7 диодов, при этом первый вывод третьего диода 6 соединен с вторым входным выводом, а первый вывод четвертого диода 7 - с концом или промежуточным выводом обмотки 8 электромагнита, что позволяет повысить надежность и срок службы устройства путем исключения перегрева обмотки электромагнита. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Н 01 F 7/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4896682/07 (22) 25.12.90 (46) 23,08.92. Бюл. № 31 (71) Чувашский государственный университет им, И.Н.Ульянова (72) Г.П,Свинцов и В.Г.Степанов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 773778, кл. Н 01 Н 47/04, 1980.

Авторское свидетельство СССР . ¹ 1582211, кл. Н 01 F 7/18, 1990.. (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ УСТРОЙСТВО

С ФОРСИPOBКОЙ (57) Использование: в устройствах автоматики и управления для форсированного питания электромагнита от источника постоянного и переменного напряжения.

Сущность изобретения: в устройстве. содер„„SU „, 175б952А1

1 гщя;;1 ч) 7 )

ТЕНИЯ

2 жащем электромагнит с обмоткой 8, имеющей промежуточный вывод, балластную обмотку 9, вспомогательный размыкающий контакт 3, переходящий в разомкнутое состояние после срабатывания электромагнита, четыре диода 4-7, конец обмотки 8 электромагнита дополнительно соединен с началом балластной обмотки 9, конец которой соединен с вторыми выводами третьего

6 и четвертого 7 диодов, при этом первый вывод третьего диода 6 соединен с вторым входным выводом, а первый вывод четвертого диода 7 — с концом или промежуточным выводом обмотки 8 электромагнита, что позволяет повысить надежность и срок службы устройства путем исключения перегрева обмотки электромагнита, 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1756952.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах автоматики и управления для форсированного питания электромагнита от источника постоянного и переменного напряжения

Известно устройство для форсированного включения электромагнита, содержащее обмотку с промежуточным выводом и два вывода для подключения источника пи10 тания, вспомогательный размыкающий контакт, включенный между промежуточным выводом обмотки и вторым выводом для подключения источника питания, по крайней мере три диода, два из которых включены последовательно и согласно между собой и подключены к двум концам обмотки, а общей своей точкой — к первому выводу для подключения источника питания. Третий диод подключен к общей точке обмотки и первого диода встречно ему и другим электродом через токоограничивающий резистор к второму выводу для подключения

20 источника питания, В известном устройстве возможно использование и четвертого диода, подключаемого к общей точке обмотки l1 второго диода, встречно последнему, а другим электродом через второй токоограничивающий резистор с вторым выводом для подключения источника литания. Недостатком устройства являются повышенные теп30 ловые потери, необходимость места и использование конструктивных и крепежных деталей для установки токоограничивающих элементов.

Наиболее близким по технической сущ35 ности к предлагаемому устройству является электромагнит с встроенным вылрямителем с форсировкой, содержащий обмотку с промежуточным выводом, балластную обмотку, вспомогательный размыкающий контакт, переходящий в разомкнутое состояние после срабатывания электромагнита, четыре диода с одноименными первыми и Одноименными вторыми выводами и два выходных вывода для подключения источника питания, причем первый входной вывод соединен с первым выводом первого и вторым выводом второго диодов, первый вывод второго диода соединен с началом мыкающий контакт соединен с вторым входным выводом, а конец — с вторым выводом первого диода.

Недостатком известного электромагни55 га является следующее. Поскольку балластная обмотка включена на стороне леременного тока выпрямителя и при питании от источника переменного напряжения она выполняется маловитковой и из обмообмотки электромагнита, промежуточный 50 вывод которой через вспомогательный раз- точного провода относительно большого диаметра. Это достигается справедливым и в том случае. когда в качестве балластной обмотки используется обмотка другого электромагнитного механизма, обтекаемого знакопеременным током, При этом потребляемый от источника ток, протекающий по обоим обмоткам. будет ограничиваться (определяться) индуктивным сопротивлением именно балластной обмотки; при этом отношение ее индуктивного сопротивления к активному составляет 5-10, При включении такого электромагнита к источнику постоянного напряжения ток, потребляемый от источника и протекающий через обе обмотки, будет теперь определяться их активным сопротивлением, Но поскольку обе обмотки выполнены маловитковыми из провода большого диаметра (обмотка электромагнита выполнена в таком виде для обеспечения форсированного его включения) активное их сопротивление не может заметно уменьшить ток, протекающий через обмотки в сработанном состоянии электромагнита, Это вызовет перегрев обмоток и резко сократит срок их службы. Уменьшение потребляемого от источника постоянного напряжения тока можно было бы обеспечить, если значительно уменьшить его величину напряжения (примерно в 5-15 раз), однако зто существенно снижает эксплуатационные возможности, Так, если для питания использовался источник переменного напряжения в 220 В. то для питания постоянным током возможно использование только источников с напряжением 15-48 В, при этом одновременно резко снижается степень форсировки электромагнита, Выполнение балластной обмотки, обтекаемой знакопеременным током, маловитковой, но из обмоточного провода малого сечения, приводит к уменьшению магнитного потока в электромагните, обмотка которого используется в качестве балластной, что может нарушить его нормальное функ; ционирование; йри использовании же в качестве балластной обмотки дополнительной обмотки электромагнита в этих условиях может не обеспечить требуемого снижения тока в обмотках при литании от источника постоянного напряжения.

Цель изобретения — повышение надежности и срока службы путем исключения перегрева обмотки электромагнита;

Указанная цель достигается тем, что в электромагнитном устройстве с форсировкой, содержащем электромагнит с обмоткой, имеющей промежуточный вывод, балластную обмотку, вспомогательный размыкающий контакт, переходящий в разо1756952 мкнутое состояние после срабатывания полнена в виде одной из трех секций обмотзлектромагнита, четыре диода с одноимен- ки 8 электромагнита. ными первыми и одноименными вторыми Устройство работает следующим обравыводами и два входных вывода для под- эом. ключения источника питания, причем пер- 5 вый входной вывод соединен с первым Подача. переменного напряжения исвыводом первого и второго диодов; первый точника на выводы 1 и 2 может происходить вывод второго диода соединен с началом в произвольный момент времени tB относиобмотки электромагнита, промежуточный тельно начала полуволйы напряжения питавывод которой через вспомогательный раз- 10 ния (фиг. 3). Принимаем, что в момент мыкакнций контакт соединен с вторым подачи напряжения к"йыводу 1 приложено входным выводом, а конец — с вторым выво- положительное напряжение, а в- качестве дом первого диода, конец обмотки электро- балластной обмотки 9 использована обмот: . магнитадополнительносоединенсйачалом ка другого электромагйитйоro механизма. балластной обмотки, конец которой соеди- 15 Под действием положительного напряженен с вторыми выводами третьего и четвер- ния через вывод 1 начийает протекать ток (1 того диодов, при этом первый вывод (фиг.3),замыкающийсячерезвторойдиод5, третьего диода соединен с вторым входным часть первой обмотки 8 (!в ), промежуточвыводом, а первый вывод четвертого диода ный вывод обмотки 8. замкнутый вспомогас концом или промежуточным выводом 20 тельный контакт 3(з) на второй вывод2(ц= обмотки электромагнита.. " .:" 11), К моменту времени t1 ток ig достигает

На фиг. 1 представлено электромагнит- своего максимального значейия в рассматное устройство с форсировкой, в котором риваемый полупериод напряжения, В инчетвертый диод соединен с концом обмотки тервале времени tz „. t> уменьшение тока ia электромагнита; на фиг, 2 — то же, с проме- 25 приводит к уменьшению магнитного потока жуточным выводом этой обмотки: на фиг. 3 в магнитной цепи электромагнита. Это в — временные диаграммы токов и напряже- другой части первой обмотки наводит ЭДС ния источника, иллюстрирующие работу ус- взаимоиндукции, которая стремится восптройства. репятстаовать (замедлить) уменьшение магЭлектромагнитное устройство с форси- 30 нитного потока. Разность напряжения ровкой содержит первый 1 и второй 2 вход- источника и ЭДС взаимоиндукции на интерные выводы для подключения источника вале временит -t< остается положительной питания, вспомогательный размыкающий и поэтому первый диод 4 закрыт. Ток, обусконтакт 3, переходящий в разомкнутое со- ловленный ЭДС взаимоиндукции, будет стояние после срабатывания электромагни- 35 протекать последовательно по другой части та, первый 4, второй 5, третий 6 и четвертйй первой обмотки 8(!з ), обмотку 9 (щ), третий

7 диоды с одноименными первыми и одно- диод 6 и замкнутый контакт 3 (ig), При этом именными вторыми выводами, обмотку 8 !з = la — ie . После момента tz разность н ° I электромагнита с промежуточйым выводом напряжения источника и ЭДС взаимоиндуки балластную обмотку 9, Первый входной 40 ции, наведенная в другой части обмотки 8 вывод 1 соединен с первым выводом riepeo- становится отрицательной и первый диод 4

ro 4 и вторым выводом второго 5 диодов, а открывается. И на отрезке времени тз.,л первый вывод второго диска 5 соединен с диоды 4 и 5 открыты, при этом уменьшаюначалом (на фиг. 1, фиг, 2 обозначено звез- щийся ток lg замыкается через эти диоды. дочкой *) обмотки 8 электромагнита, про- 45 В момент времени П/и (где ш — круговая межуточный вывод которой через частота напряжения источника питания) вспомогательный размыкающий контакт 3 !в = ia направление тока„потребляемого от соединен с вторым входным выводом 2, а источника скачком, измейяет свое направконец — с вторым выводом первого диода4. ление протекания (l>, l2). В момент времени

Конец обмотки 8 электромагнита дополни- 50 l3.закрывается диод 5 и под действием ЭДС тельно соединен с началом балластной об- самоиндукции другой части первой обмотки мотки9, конец которой соединен с вторыми закрывается и третий диод 6, а четвертый выводами третьего 6 и четвертого 7 диодов, диод 7 открывается и через него замыкается при этом первый вывод третьего диода 6 . ток обмотки 9, который уменьшается до нусоединен с вторым входным выводом 2, а 55 ля к моменту времени t4. Под действием первыйвыводчетвертогодйода7 — сконцом положительного напряжения на выводе 2 (фиг, 1) или промежуточным выводом (фиг. происходит нарастание тока ig", который к

2) обмотки 8 электромагнита, Балластная моменту времени t> достигает значения тообмотка 9 может быть размещена на магни- ка трогания и начинается движение подвижтопроводе электромагнита и может быть вы- ных частей электромагнита.

1756952

В момент времени tg открывается диод

5 и на отрезке времени t7.. ts открыты первый 4 и второй 5 диоды одновременно. В .момент t7 диод 4 запирается и начинается нарастание тока is, В момент времени ts размыкается вспомогательный контакт 3, например под воздействием перемещающихся частей электромагнита. Если пренебречь временем дуги на вспомогательных контактах, то токи is u is в первой обмотке изменяются скачком, так что суммарная

МДС (а значит и потокосцепление) первой обмотки останется в этот момент прежней, Одновременно (ts) открываются диоды 4 и 6.

При этом через вывод 1 протекает нараста- ющий ток it через обмотку 8, обмотку 9 и диод 6 на вывод 2. Составляющая тока в первой обмотке, обусловленная запасенной в ней электромагнитной энергией, будет затухать (Ia, is ). В момент времени t

I ° ll токи в первой 8 и второй обмотках равны (is .

= is = Ь) и диод 4 закрывается, II

По обмоткам начинают протекать равные токи. В момент времени 3 IT/Ú третий диод 6 закроется отрицательным напряжением, и диоды 4, 5, 7 открываются и на отрезке времени 3 П/в... 4 IT/à таки в обмотках затухают, поддерживаемые лишь за Счет запасенной электромагнитной энергии. В момент времени 4 IT/â диод 6 снова открывается и в течение полупериада питающего напряжения по обоим обмоткам через вывод 1, диоды 5 и 6 протекает равный . ток, замыкающийся на вывод2. Таким образом, обмотка 8 до размыкания контакта 3 питается в оба полупериода источника питания, после размыкания контакта 3 лишь в один полупериод источника питания, При этом ток, потребляемый от источника будет ограничиваться в основном активным сопротивлением обмотки 9; выполняемой в данном случае многовитковой из тонкого обмоточного провода. В случае, когда обмотка 9 является обмоткой другога электромагни гнага механизма, например промежуточного реле, обмоточные данные этой обмотки выбираются такими, что в интервале времени ts„,tg происходит срабатывание этого механизма, При подключении электромагнита к источнику постоянного напряжения с указанной на фиг. 1,2 полярностьюдо размыкания контакта пусковой ток is замыкается через

Il контакт 3 на вывод 2. Происходит срабатйвание электромагнита, контакт 3 размыкается и после этого диоды 4 и 5, 6 открываются. Происходит нарастание тока в обмотке 9 и уменьшение тока в обмотке 8, B момент времени, когда токи в обмотках будут равны диод 4 закрывается и потребляемый ток будет ограничйваться также суммарным активным сопротивлением обмоток

При подключении предлагаемого устройства к источнику постоянного и первменного напряжения с одинаковой величиной номинального напряжения (на10 пример 220 В) обеспечивается практически одинаковая пусковая МДС (при питании от источника переменного напряжения она будет меньше лишь на 6%). В режиме удерживания МДС электромагнита при питании от источника переменного напряжения будет

15 примерно вдвое меньше. Однако если принять во внимание, что тяговое усилие таких электромагнитов при малых зазорах нарастает круто и при притянутом положении якоря имеется значительное превышение электромагнитной силы над противодейст20 вующей (открыва ощей якорь), будет обеспечено нормальное удерживание якоря в притянутом положении..При этом геометрические размеры обмоток (катушки) должны

25 быть рассчитаны с учетом их нагрева для случая питания от источника постоянного напряжения.

В ряде случаев по цепям питания могут проходить значительные коммутационные перенапряжения, которые приводят к пробою диодов. В этом случае используются лавинные диоды, Однако если под этим на30 пряжением оказывается цепочка диодов без токоограничивающего элемента (фиг. 1) при достаточно большой длительности импульса перенапряжения электрический пробой диодов перейдет в тепловой пробой и

35 диоды не восстановят свои выпрямительные свойства, Поэтому включение четвертого диода 7 одним своим электродом к второй обмотке 9 через промежуточный вывод первой обмотки 8 (фиг. 2) исключает тепловой пробой диодов, что повышает надежность функционирования электромагнитного устройства с форсировкой, Использование предлагаемого электромагнитного устройства с форсировкой по сравнению с известным позволяет повысить надежность, срок службы и расширить его эксплуата цион н ые возможности, обес50 печивая питания устройства как от источника постоянного так и переменного сировкой, содержащее электромагнит с обмоткой, имеющей промежуточный вывод. балластную обмотку, вспомогательный раэмыкаю1ций контакт, переходящий в разо напряжения.

55 Формула изобретения t. Электромагнитное устройство с фор1766952

9 мкнутое состояние после срабатывания нец обмотки электромагнита дополнительэлектромагнита, четыре диода с Одноимен-. но соединен с началом балластной обмотки, ными первыми и одноименными вторыми конец которой соединен с вторыми выводавыводами и два входных вывода для под- ми третьего и четвертого диодов, при этом ключения источника "питания. причем пер- 5 первый вывод третьего диода соединен с вый входной вывод соединен с первым вторым входным выводом, а первый вывод выводом первого и вторым выводом второго четвертого диода — c койцом или промежудиодов, первый вывод второго диода соеди-: точным выводом обмотки электромагнита. нен с началом обмотки электромагнита, 2. Устройство по и. 1. о т л и ч а ю щ е епромежуточный вывод которой через вспо- 10 с я тем, что балластйая обмотка размещена могательный размыкающий контакт соеди- на магнитопроводе электромагнйта"и вклюнен с вторым входным выводом, а конец- с чена согласно его обмотке. вторым выводом первого диода, о т л ич а ю: 3. Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ е ещ е е с я тем, что, с целью повышения с я тем, что балластная обмотка и обмотка надежности исрока службы путем исключе-.15 электромагнита выпблнены в виде одной ния перегрева обмотки электромагнита,,ко- " трехсекционной обмотки.

1756952!

l !

I (gl f

0 (i L <

1 ! j jtt!

) \

4 ю (д

Редактор H,Õèì÷óê

Заказ 3092 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводственно-иэдательский комбинат Патент, г, Ужгород. ул.Гагарина, 101

jt ) ) ! 1 у!

1 е ih l6

:. а &.(.д !

Составитель Г.Свинцов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Юско