Устройство управления электромагнитными механизмами

Использование: для привода рабочих органов установок в энергомашиностроении, судостроении и других отраслях. Технический результат заключается в повышении надежности работы, экономии электроэнергии и улучшении массогабаритных характеристик. Устройство содержит источник питания, накопительный конденсатор и управляемые ключи по числу электромагнитных механизмов, соединенные параллельно по управлению и включенные последовательно с обмотками электромагнитных механизмов, между источником питания и накопительным конденсатором включен ограничитель тока, выполненный в виде ключевого регулятора, состоящего из дросселя, резистора-датчика тока, устройства управления, размыкающего ключа и диода. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение может быть использовано для привода рабочих органов различных установок в энергомашиностроении, судостроении и других отраслях.

Известно “Устройство для управления электромагнитом постоянного тока” по а.с. №1206843, МПК Н 01 F 7/18, содержащее ключи управления, дроссель, конденсатор, блоки управления, источник напряжения, диоды.

К недостаткам устройства можно отнести необходимость наличия двух источников питания, что, как следствие, ведет к повышенному энергопотреблению и увеличению габаритов.

Известно “Устройство для импульсного управления электромагнитным механизмом” по а.с. №1568087, МПК H 01 F 7/18, содержащее обмотки электромагнитного механизма, зарядный блок, накопительный конденсатор, управляемый ключевой элемент, включенный между первой обмоткой конденсатора и первой клеммой обмотки электромагнитного механизма, блок управления ключами, положительную и отрицательную шину питания.

К недостаткам устройства можно отнести невозможность длительного удержания электромагнитного механизма во включенном состоянии, значительное энергопотребление и неудовлетворительные массогабаритные характеристики.

Наиболее близким по технической сущности является принятое в качестве прототипа изобретение “Система управления электромагнитными механизмами” по патенту РФ №2180143, МПК H 01 F 7/18, содержащая источник питания, зарядное устройство, накопительный конденсатор, блоки управления по числу управляемых механизмов, каждый из которых включает в себя два управляемых ключа со своими узлами управления, причем командный сигнал поступает на узел управления второго ключа через таймер. Между источником питания и обмоткой управляемого механизма включен разделительный диод.

Недостатком изобретения является наличие сложных элементов в виде зарядного устройства, таймера, ключей для отсоединения накопительного конденсатора от обмотки управляемого механизма, диодов, что снижает надежность и увеличивает массогабаритные показатели.

Задачей предлагаемого технического решения является создание устройства, экономичного в части энергопотребления, упрощение его схемы, повышение надежности работы и улучшение массогабаритных характеристик.

Для решения указанной задачи устройство управления электромагнитными механизмами, содержащее источник питания, накопительный конденсатор и управляемые ключи по числу механизмов, соединенные параллельно по управлению и включенные последовательно с обмотками электромагнитных механизмов, снабжено ограничителем тока, включенным между источником питания и накопительным конденсатором.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство предназначено для управления электромагнитными механизмами 1.1-1.N одновременно. Устройство содержит управляемые ключи 2.1-2.N с индивидуальными клеммами 3.1-3.N приема командного сигнала, подключенные параллельно к общей клемме управления 3, накопительный конденсатор 4, источник питания 5 и ограничитель тока 6. Ограничитель тока 6 выполнен в виде, например, ключевого регулятора тока, состоящего из дросселя 6.1, резистора-датчика тока 6.2, устройства управления 6.3, размыкающего ключа 6.4 и диода 6.5. При малых токах удержания электромагнитных механизмов во включенном состоянии ограничитель тока может быть выполнен в виде резистора, дросселя или их комбинации.

Устройство работает следующим образом. При включении питания накопительный конденсатор 4 заряжается током, по величине ограниченным ограничителем тока 6 до напряжения питания. При поступлении команды на включение электромагнитных механизмов на клемму 3 и, соответственно, на клеммы 3.1-3.N замыкаются ключи 2.1-2.N. Вместо нескольких ключей 2.1-2.N может быть использован один мощный ключ. Конденсатор 4 разряжается через обмотки электромагнитных механизмов. Емкость конденсатора 4 выбрана такой величины, чтобы обеспечить включение электромагнитных механизмов. Для удержания электромагнитных механизмов во включенном состоянии требуется многократно меньший ток. Этот ток устанавливается ограничителем тока 6 выбором его компонентов, в простейшем случае, например, величиной сопротивления резистора, принятого в качестве ограничителя тока. В случае исполнения ограничителя тока в виде известного регулятора тока, как показано на фиг.1, величиной резистора-датчика тока 6.2 и уставки устройства управления 6.3. В этом случае при превышении падения напряжения на резисторе-датчике тока 6.2 величины уставки устройство управления 6.3 размыкает нормально замкнутый ключ 6.4, отсоединяя тем самым управляемые электромагнитные механизмы от источника питания 5. Ток, текущий через обмотку электромагнитного механизма, замыкается через диод 6.5, датчик тока 6.2 и устройство управления 6.3 и постепенно уменьшается. Соответственно, уменьшается падение напряжения на резисторе-датчике тока 6.2, устройство управления 6.3 снова замыкает ключ 6.4, и энергия начинает поступать от источника питания 5. Дроссель 6.1 облегчает режим работы ключа 6.4. Вышеописанный процесс регулирования тока известен и традиционен для такой структуры регулятора тока. Принципиально возможны и другие виды ограничения тока. Электромагнитные механизмы остаются во включенном состоянии неограниченное время. При снятии команды управления с клемм 3 и 3.1-3.N соответствующие ключи 2.1-2.N размыкаются, выходной ток ограничителя тока 6 заряжает конденсатор 4, напряжение на последнем возвращается к величине напряжения питания и устройство снова готово к включению электромагнитных механизмов.

Таким образом, от источника питания берется только ток, установленный ограничителем, много меньший тока включения механизма, что позволяет уменьшить потребление энергии и установочную мощность источника питания, а малое количество элементов позволяет повысить надежность устройства и уменьшить его массогабаритные характеристики. Эффективность системы тем выше, чем больше разность токов включения и удержания, и тем меньше частота включения электромагнитных механизмов.

По мнению авторов, заявляемое техническое решение имеет изобретательский уровень, т.к. оно для специалиста среднего уровня и квалификации данного профиля явным образом не следует из уровня техники.

Изобретение является промышленно применимым, т.к. может быть использовано в качестве устройства управления электромагнитными механизмами в различных отраслях народного хозяйства, а возможности его изготовления не вызывают сомнения при существующем уровне технологии изготовления объектов подобного типа.

Устройство управления электромагнитными механизмами, содержащее источник питания, накопительный конденсатор и управляемые ключи по числу механизмов, соединенные параллельно по управлению, включенные последовательно с обмотками электромагнитных механизмов, и ограничитель тока, отличающееся тем, что ограничитель тока выполнен в виде ключевого регулятора тока и содержит дроссель, резистор датчик тока, устройство управления, размыкающий ключ и диод, причем емкость накопительного конденсатора устанавливается такой величины, чтобы обеспечить пусковые токи электромагнитных механизмов и их срабатывание, а сопротивление ограничителя тока устанавливается такой величины, чтобы обеспечить ток удержания электромагнитных механизмов во включенном состоянии.