СХЕМА ВКЛЮЧЕНИЯ ПОЛЯРИЗОВАННОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТА Российский патент 2008 года по МПК H01F7/18 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к схеме включения поляризованного электромагнита постоянного тока, использующегося в качестве исполнительного элемента в системах управления.

Известна схема включения нейтрального электромагнита, содержащего пусковую и удерживающую обмотки, включенные последовательно, причем параллельно удерживающей обмотке включены нормально замкнутые контакты, размыкающиеся после срабатывания электромагнита (Клименко Б.В. Форсированные электромагнитные системы. - М.: Энергоатомиздат, 1989, с.32, рис.2.14).

Недостатком такой схемы включения электромагнита является низкое быстродействие, так как срабатывание электромагнита осуществляется включением пусковой обмотки. Быстродействие в этом случае определяется скоростью нарастания тока, которая зависит от индуктивного и активного сопротивлений пусковой обмотки. Кроме того, короткозамкнутый контур, образованный удерживающей обмоткой и нормально замкнутыми контактами, снижает скорость нарастания магнитного потока в системе электромагнита и развиваемого им усилия, что задерживает его срабатывание.

Известен также поляризованный электромагнит постоянного тока, с поляризующей и управляющей обмотками (патент РФ №2302051 С1), в котором сначала к источнику тока подключается поляризующая обмотка, затем для срабатывания электромагнита, параллельно поляризующей обмотке, к источнику тока подключается управляющая обмотка.

Такое техническое решение позволяет увеличить быстродействие в сравнении с нейтральным электромагнитом, так как перед включением управляющей обмотки в магнитной системе поляризованного электромагнита существует поток, созданный током поляризующей обмотки. Быстродействие поляризованного электромагнита зависит от скорости нарастания тока в управляющей обмотке. Однако при параллельном включении обмоток скорость нарастания тока в управляющей обмотке после ее подключения к источнику тока зависит от ее параметров, т.е. индуктивного и активного сопротивлений. Ограничение скорости нарастания тока в управляющей обмотке ее параметрами приводит к снижению быстродействия электромагнита.

Задачей изобретения является создание схемы включения поляризованного электромагнита, позволяющей повысить его быстродействие без увеличения габаритов и массы.

Поставленная задача решается тем, что в схеме включения поляризованного электромагнита, содержащей источник тока, поляризующую и управляющую обмотки, обмотки соединены последовательно и подключены к источнику тока через выключатель, а параллельно управляющей обмотке включены нормально замкнутые контакты, которые при размыкании включают управляющую обмотку для срабатывания электромагнита.

На фиг.1 изображена схема включения обмоток поляризованного электромагнита.

На фиг.2 представлена осциллограмма изменения тока в управляющей обмотке при срабатывании поляризованного электромагнита после размыкания контактов, шунтирующих управляющую обмотку.

Схема включения поляризованного электромагнита содержит поляризующую 1 и управляющую 2 обмотки, включенные последовательно и подключенные к источнику тока 3 через выключатель 4. Параллельно управляющей обмотке 2 включены нормально замкнутые контакты 5. Выключатель 4 и нормально замкнутые контакты 5 могут быть выполнены в виде электронных схем.

Схема включения поляризованного электромагнита с двумя обмотками, поляризующей 1 и управляющей 2, работает следующим образом.

Сначала замыкаются контакты выключателя 4, тем самым обмотки подключаются к источнику тока 3. Контакты 5 остаются замкнутыми. Ток от источника тока 3 проходит через поляризующую обмотку 1 и нормально замкнутые контакты 5, шунтирующие управляющую обмотку 2. Ток в управляющей обмотке 2 равен нулю. Якорь электромагнита остается неподвижным.

После нарастания тока в поляризующей обмотке 1 до величины, позволяющей получить необходимое время срабатывания, размыкаются нормально замкнутые контакты 5, что приводит к включению управляющей обмотки 2. В момент включения управляющей обмотки 2 поляризующая 1 и управляющая 2 обмотки оказываются включенными последовательно. Поскольку в момент коммутации ток в поляризующей обмотке 1 не изменяется, а ток в управляющей обмотке 2 равен нулю, то в силу первого закона Кирхгофа, ток должен замкнуться через электрическую дугу, образовавшуюся между контактами 5. Так как управляющая обмотка 2 является реальной индуктивной катушкой, ток в ней частично замыкается и через межвитковую емкость. После быстрого погасания дуги токи в обмотках 1 и 2 уравниваются. Эта начальная стадия переходного процесса протекает очень быстро, поэтому ею практически можно пренебречь, считая, что в поляризующей 1 и управляющей 2 обмотках токи уравниваются мгновенно.

Учитывая это, можно говорить о скачкообразном изменении токов в обмотках, которое в управляющей обмотке 2 проявляется скачкообразным повышением тока, предшествующем началу переходного процесса дальнейшего изменения тока в ней. Согласно принципу непрерывности суммарного потокосцепления при коммутации в цепи, содержащей индуктивности, суммарное потокосцепление не изменяется, поэтому получаемое скачкообразное изменение токов в поляризующей 1 и управляющей 2 обмотках в момент коммутации не сопряжено с наведением в них бесконечно большой суммарной электродвижущей силы самоиндукции.

Скачкообразное нарастание тока в управляющей обмотке 2 после размыкания нормально замкнутых контактов 5 уменьшает время трогания поляризованного электромагнита, что повышает его быстродействие.

После срабатывания якорь электромагнита удерживается во включенном положении током, проходящим по поляризующей 1 и управляющей 2 обмоткам. Возвращение якоря электромагнита в исходное положение осуществляется выключением обоих обмоток выключателем 4.

Использование: в электротехнике как исполнительный элемент в системах управления. Технический результат заключается в повышении быстродействия без увеличения габаритов и массы. Схема включения поляризованного электромагнита содержит источник тока, выключатель, нормально замкнутые контакты, поляризующую и управляющую обмотки. Обмотки соединены последовательно и подключены к источнику тока через выключатель, а параллельно управляющей обмотке включены нормально замкнутые контакты, которые при размыкании включают управляющую обмотку для срабатывания электромагнита. 2 ил.

Схема включения поляризованного электромагнита, содержащая источник тока, поляризующую и управляющую обмотки, отличающаяся тем, что обмотки соединены последовательно и подключены к источнику тока через выключатель, а параллельно управляющей обмотке включены нормально замкнутые контакты, которые при размыкании включают управляющую обмотку для срабатывания электромагнита.