Форсированный электромагнитный привод со встроенными выпрямителями

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах различных объектов автоматики, управления, коммутационных аппаратов, питаемых форсированно от источника знакопеременного напряжения. Техническим результатом является уменьшение массогабаритных показателей. Форсированный электромагнитный привод со встроенными выпрямителями содержит клеммы питания, однофазные мостовые выпрямители, две обмотки электромагнитного привода, подсоединенные к выходным диагоналям однофазных мостовых выпрямителей, форсировочные контакты, цепочку, составленную из последовательно включенных балластного конденсатора и токоограничивающего резистора. Выходные клеммы однофазных мостовых выпрямителей попарно соединены форсировочными контактами и клеммами питания соответственно, a R-C цепочка подключена к клеммам форсировочных контактов, непосредственно не соединенных с клеммами питания. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к электромагнитным устройствам различных объектов автоматики, управления, коммутационных аппаратов, питаемых форсированно от источника знакопеременного напряжения.

Известен [1] форсированный электромагнит, подключаемый к источнику знакопеременного напряжения, которое подается (фиг.1) на первую 1 и вторую 2 клеммы питания. Форсированный электромагнит содержит также обмотку 3, подсоединенную к выходной диагонали однофазного мостового выпрямителя 4, форсировочный контакт 5, балластный конденсатор 6, подключенные одними своими клеммами ко второй клемме 2 питания, цепочку, составленную из двух последовательно и однонаправлено включенных диодов 7, 8, общая точка которых подсоединена к другой клемме форсировочного контакта 5, и подключенную одноименными электродами к диодам анодной и катодной групп однофазного мостового выпрямителя 4, одна из входных клемм которого соединена с другой клеммой балластного конденсатора 6, а другая - с первой клеммой питания.

Недостатком этого устройства являются повышенные массогабаритные показатели, что связано с недостаточным коэффициентом форсировки.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому форсированному электромагнитному приводу со встроенными выпрямителями является устройство [2] (фиг.2) для форсированного включения электромагнита, содержащее первую 1 и вторую 2 клеммы питания, подключаемые к источнику знакопеременного напряжения, обмотку, выполненную из двух последовательно и согласно включенных секций со средним выводом (с тремя выводами) и подсоединенную к выходной диагонали однофазного мостового выпрямителя 4, форсировочный контакт 5, балластный конденсатор 6, подключенные одними своими клеммами ко второй клемме 2 питания, а другими своими клеммами - соответственно к среднему выводу обмотки 3 и одному из входных выводов однофазного мостового выпрямителя 4, второй входной вывод которого соединен с первой клеммой 1 питания.

Недостатком этого устройства для форсированного включения электромагнита является недостаточно большой коэффициент форсировки, связанный с недостаточно большой пусковой магнитодвижущей силой. К каждой из секций обмотки 3 приложено все напряжение источника питания, но лишь в течение одного полупериода напряжения. Поэтому магнитодвижущая сила в режиме включения в этом устройстве практически [3] такая же, как в устройстве по фиг.1. Это обстоятельство определяет повышенные массогабаритные показатели электромагнита. Другим недостатком этого устройства является использование лишь магнитно-связанных секций обмотки 3, что сужает возможности реализации приводного электромагнита, исключая, например, варианты выполнения мощных электромагнитных приводов на базе маломощных электромагнитов, уже освоенных в производстве.

Техническим результатом изобретения является уменьшение массогабаритных показателей электромагнитного привода со встроенными выпрямителями, расширение возможностей его конструктивной реализации. Технический результат достигается тем, что в форсированном электромагнитном приводе со встроенными выпрямителями, содержащем первую и вторую клеммы питания, первый однофазный мостовой выпрямитель, одной из входных клемм подсоединенный к первой клемме питания, две обмотки электромагнитного привода, питающиеся двухполупериодным выпрямленным напряжением, первый форсировочный контакт, одной из клемм соединенный со второй клеммой питания, балластный конденсатор, подключенный к другой клемме первого форсировочного контакта, дополнительно введены второй однофазный мостовой выпрямитель, второй форсировочный контакт, токоограничивающий резистор, при этом обмотки электромагнитного привода выполнены гальванически не связанными и включены в выходные диагонали однофазных мостовых выпрямителей, первый однофазный мостовой выпрямитель другой входной клеммой подключен к точке соединения первого форсировочного контакта и балластного конденсатора, токоограничивающий резистор подключен последовательно с балластным конденсатором к одной из входных клемм второго однофазного мостового выпрямителя, которая через второй форсировочный контакт подсоединена к первой клемме питания, а вторая входная клемма этого выпрямителя соединена со второй клеммой питания.

Обмотки электромагнитного привода могут быть магнитно-связанными, одноименные концы которых должны быть подключены к одноименным группам диодов однофазных мостовых выпрямителей. Обмотки электромагнитного привода могут быть выполнены в виде последовательного, параллельного соединения двух и более обмоток, последовательно-параллельного соединения трех и более обмоток. По крайней мере часть обмоток одной обмотки электромагнитного привода могут быть выполнены магнитно-связанными и согласно включенными, как и часть обмоток другой обмотки электромагнитного привода выполнены магнитно-связанными между собой и согласно включенными. По крайней мере часть обмоток, составляющих одну и другую обмотки электромагнитного привода, могут быть выполнены магнитно-связанными и включенными согласно.

Сущность изобретения заключается в том, что дополнительное введение второго однофазного мостового выпрямителя, второго форсировочного контакта, токоограничивающего резистора, выполнение обмоток электромагнитного привода гальванически несвязанными и включение их в выходные диагонали однофазных мостовых выпрямителей, при этом первый однофазный мостовой выпрямитель другой входной клеммой подключен к точке соединения первого форсировочного контакта и балластного конденсатора, токоограничивающий резистор подключен последовательно с балластным конденсатором к одной из входных клемм второго однофазного мостового выпрямителя, которая через второй форсировочный контакт подсоединена к первой клемме питания, а вторая входная клемма этого выпрямителя соединена со второй клеммой питания, обеспечило при тех же обмоточных данных вдвое большую пусковую магнитодвижущую силу, а значит и большую тяговую силу электромагнитного привода. Это позволило в конечном счете уменьшить размеры и массу обмоточного провода, электротехнической стали при заданной механической силе сопротивления (нагрузки). Величина сопротивления R токоограничивающего резистора должна быть не менее, чем

где U_mах - максимально возможное напряжение источника питания;

I_cв - ток сваривания форсировочных контактов;

R_пр - сопротивление соединительных проводов между клеммами источника питания и клеммами питания электромагнитного привода.

Если меньше величины R_пр, необходимость в токоограничивающем резисторе отпадает.

Использование магнитно-несвязанных обмоток электромагнитного привода, выполнение их в виде последовательного, параллельного, последовательно-параллельного соединения нескольких обмоток, часть из которых могут быть выполнены магнитно-связанными, расширяет возможности конструктивной реализации электромагнитного привода за счет использования маломощных электромагнитов, освоенных на производстве с учетом обеспечения требуемой тяговой силы электромагнитного привода и допустимого теплового состояния его элементов с учетом заданного режима работы. Это в конечном счете позволяет сократить затраты на разработку конструкторско-технологической документации, оснастки, приобретение оборудования, затраты времени на освоение в производстве форсированного электромагнитного привода со встроенными выпрямителями.

На фиг.3 приведена электрическая схема форсированного электромагнитного привода со встроенными выпрямителями, обмотки которого магнитно связаны и включены согласно.

На фиг.4 приведена схематичная конструкция форсированного электромагнитного привода со встроенными выпрямителями, обмотки которого магнитно не связаны.

На фиг.5 приведена схематичная конструкция форсированного электромагнитного привода со встроенными выпрямителями, каждая из обмоток которого выполнена в виде последовательного соединения обмоток двух электромагнитов таким образом, что по одной обмотке, составляющих обмотки форсированного электромагнитного привода, магнитно связаны и включены согласно.

Предлагаемый форсированный электромагнитный привод со встроенными выпрямителями содержит (фиг.3) первую 1 и вторую 2 клеммы питания, две обмотки 3.1 и 3.2, первый 4.1 и второй 4.2 однофазные мостовые выпрямители, первый 5.1 и второй 5.2 форсировочные контакты, балластный конденсатор 6, токоограничивающий резистор 9. При этом обмотки 3.1 и 3.2 форсированного электромагнитного привода выполнены гальванически не связанными и включены в выходные диагонали однофазных мостовых выпрямителей 4.1 и 4.2. Первый однофазный мостовой выпрямитель 4.1 одной из входных клемм подсоединен к первой клемме 1 питания, а другой - к точке соединения балластного конденсатора 6 и первого форсировочного контакта 5.1, который другой клеммой подсоединен ко второй клемме 2 питания, к которой подсоединена также одна из входных клемм второго однофазного выпрямителя 4.2, другая входная клемма которого через второй форсировочный контакт 5.2 подсоединена к первой клемме 1 питания. Токоограничивающий резистор 9 подключен к другому концу балластного конденсатора 9 и к точке соединения второго форсировочного контакта 5.2 и другой из входных клемм второго однофазного мостового выпрямителя 4.2.

Предлагаемый форсированный электромагнитный привод со встроенными выпрямителями работает следующим образом. Для его включения (фиг.3) на первую 1 и вторую 2 клеммы подается знакопеременное напряжение источника питания. При этом между первой 1 и второй 2 клеммами питания оказываются подключенными параллельно между собой три цепи: первый 4.1 и второй 4.2 однофазные мостовые выпрямители, обеспечивающие двухполупериодное выпрямленное напряжение соответственно на первой 3.1 и второй 3.2 обмотках форсированного электромагнитного привода, резисторно-емкостная цепь 6, 9. Таким образом, при прочих равных условиях в предлагаемом устройстве обеспечивается вдвое большая пусковая магнитодвижущая сила, а значит и тяговое усилие, чем в устройствах по фиг.1 и фиг.2. Это при заданной механической (противодействующей) характеристике позволяет уменьшить [1] размеры магнитной системы электромагнитного привода, а значит и его массы. В процессе срабатывания электромагнитного привода размыкаются форсировочные контакты 5.1 и 5.2, обеспечивая последовательное подключение между собой трех упомянутых выше цепей, что уменьшает потребляемый электромагнитным приводом из питающей сети ток, который при соответствующем выборе параметров предлагаемого электромагнитного привода обеспечивает надежное удержание его подвижной системы и допустимый тепловой режим элементов при неблагоприятном сочетании воздействующих факторов и заданном режиме работы. Возврат электромагнитного привода в исходное положение осуществляется снятием напряжения с клемм 1 и 2 питания. При этом токи обмоток 3.1 и 3.2 замыкаются через диоды соответственно выпрямителей 4.1 и 4.2, уменьшаясь во времени. При обратном перемещении подвижной системы электромагнитного привода форсировочные контакты замыкаются и обеспечивают разряд емкости балластного конденсатора 6 через резистор 9 и обмотки 3.1, 3.2.

В качестве форсировочных контактов 5.1, 5.2 могут быть использованы: размыкающие вспомогательные контакты форсированного электромагнитного привода со встроенными выпрямителями, механически управляемые его подвижными элементами, магнитоуправляемые контакты, размещенные в области магнитного поля выпучивания или рассеяния электромагнитного привода или постоянных магнитов, управляемых одним из известных способов; контакты внешнего коммутационного аппарата, включающая обмотка которого коммутируется вспомогательным контактом форсированного электромагнитного привода со встроенными выпрямителями.

Таким образом, использование предлагаемого технического решения обеспечивает уменьшение массогабаритных показателей форсированного электромагнитного привода со встроенными выпрямителями, расширяет возможности конструктивной его реализации.

Источники информации

1. Клименко Б.В. Форсированные электромагнитные системы. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 160 с. (рис. 2.5, б).

2. А.С. 881882. СССР. Устройство для форсированного включения электромагнита /Г.П.Свинцов, А.Г.Сливинская, Ю.В.Софронов. Опубл. 15.11.81. Бюл. №42 (прототип).

3. Сливинская А.Г., Гордон А.В. Электромагниты со встроенными выпрямителями. - М.: Энергия, 1970. - 64 с.

1. Форсированный электромагнитный привод со встроенными выпрямителями, содержащий первую и вторую клеммы питания, первый однофазный мостовой выпрямитель, одной из входных клемм подсоединенный к первой клемме питания, две обмотки электромагнитного привода, питающиеся двухполупериодным выпрямленным напряжением, первый форсировочный контакт, одной из клемм соединенный со второй клеммой питания, балластный конденсатор, подключенный к другой клемме первого форсировочного контакта, отличающийся тем, что в него дополнительно введены второй однофазный мостовой выпрямитель, второй форсировочный контакт, токоограничивающий резистор, при этом обмотки электромагнитного привода выполнены гальванически не связанными и включены в выходные диагонали однофазных мостовых выпрямителей, первый однофазный мостовой выпрямитель другой входной клеммой подключен к точке соединения первого форсировочного контакта и балластного конденсатора, токоограничивающий резистор подключен последовательно с балластным конденсатором к одной из входных клемм второго однофазного мостового выпрямителя, которая через второй форсировочный контакт подсоединена к первой клемме питания, а вторая входная клемма этого выпрямителя соединена со второй клеммой питания.

2. Форсированный электромагнитный привод со встроенными выпрямителями по п.1, отличающийся тем, что обмотки электромагнитного привода выполнены магнитно-связанными и подсоединены с одноименными концами к одноименным группам диодов однофазных выпрямителей.

3. Форсированный электромагнитный привод со встроенными выпрямителями по п.1, отличающийся тем, что обмотки электромагнитного привода выполнены в виде последовательно соединенных двух и более обмоток.

4. Форсированный электромагнитный привод со встроенными выпрямителями по п.1, отличающийся тем, что обмотки электромагнитного привода выполнены в виде параллельно соединенных двух и более обмоток.

5. Форсированный электромагнитный привод со встроенными выпрямителями по п.1, отличающийся тем, что обмотки электромагнитного привода выполнены в виде последовательно-параллельного соединенных трех и более обмоток.

6. Форсированный электромагнитный привод со встроенными выпрямителями по п.3, или 4, или 5, отличающийся тем, что по крайней мере часть обмоток одной обмотки электромагнитного привода выполнены магнитно-связанными и согласно включенными, как и часть обмоток другой обмотки электромагнитного привода выполнены магнитно-связанными между собой и согласно включенными.

7. Форсированный электромагнитный привод со встроенными выпрямителями по п.3, или 4, или 5, отличающийся тем, что по крайней мере часть обмоток, составляющих одну и другую обмотки электромагнитного привода, магнитно-связаны и включены согласно.