УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ КАТУШКОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТА ТОРМОЗА Российский патент 2018 года по МПК H01H47/32 B66B5/00 B66B1/32 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для создания устройств управления катушкой электромагнита тормоза электродвигателя главного привода лифта.

Известно устройство управления катушкой электромагнита тормоза [1], представляющее собой выпрямитель, первый и второй входы которого подключаются к сети переменного тока через первый и второй контакты электромагнитного реле соответственно. Первый выход катушки электромагнита тормоза через третий контакт электромагнитного реле подключается к первому выходу выпрямителя, соединенного общим выходом со вторым выводом катушки электромагнита тормоза, параллельно которой подключен ограничитель э.д.с. самоиндукции. Такое устройство позволяет осуществлять быстрое наложение тормоза электродвигателя главного привода благодаря отключению катушки электромагнита тормоза как со стороны переменного тока размыканием первого и второго контактов электромагнитного реле, так и со стороны постоянного тока размыканием третьего контакта электромагнитного реле, быстроизнашивающегося из-за дуговых разрядов, которые образуются под действием мощной э.д.с. самоиндукции катушки электромагнита тормоза при ее отключении. Проблема частично решается применением дорогостоящих специализированных электромагнитных пускателей, контакты которых рассчитаны на коммутацию значительного постоянного тока высокого напряжения без образования дугового разряда. При этом сохраняется проблема электромагнитной совместимости подобных устройств управления катушкой электромагнита тормоза с другими электронными устройствами управления лифтом из-за помех, возникающих в результате дребезга контактов электромагнитного реле, отключающих катушку электромагнита тормоза со стороны постоянного тока.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство с электронной коммутацией катушки электромагнита тормоза [2], состоящее из следующих блоков: выпрямителя, электронного коммутатора, ограничителя э.д.с. самоиндукции и драйвера электронного коммутатора. В этом устройстве первый выход выпрямителя соединен с первым выводом катушки электромагнита тормоза, а его общий выход подключен к общему выводу электронного коммутатора, соединенного выходом со вторым выводом катушки электромагнита тормоза, параллельно которой подключен ограничитель э.д.с. самоиндукции. Вход и общий вывод электронного коммутатора соединены с выходом и общим выводом драйвера электронного коммутатора соответственно. К сети переменного тока подключены первый и второй входы выпрямителя, соединенного первым выходом с входом питания драйвера электронного коммутатора, на первый и второй входы управления которого подаются сигналы управления катушкой электромагнита тормоза.

Следует отметить, что на практике в соответствии с требованиями безопасности, закрепленными в национальных стандартах РФ для лифтов, например, в [3] первый и второй входы выпрямителя такого устройства должны быть подключены к сети переменного тока через дополнительные контакты электромагнитного реле, во избежание влияния дребезга которых на другие электронные устройства лифта потребуется и дополнительная синхронизация их подключения/отключения с сигналом управления катушкой электромагнита тормоза, подаваемым на первый и второй входы такого устройства.

Целью изобретения является создание устройства управления катушкой электромагнита тормоза, быстрое отключение которой осуществляется по двухпроводной линии, а не четырехпроводной, как для описанных выше известных устройств, с соблюдением требований безопасности и электромагнитной совместимости с другими электронными устройствами лифта.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве управления катушкой электромагнита тормоза первый выход выпрямителя соединен с первым выводом катушки электромагнита тормоза, а его общий выход подключен к общему выводу электронного коммутатора, соединенного выходом со вторым выводом катушки электромагнита тормоза, параллельно которой подключен ограничитель э.д.с. самоиндукции. Вход и общий вывод электронного коммутатора соединены с выходом и общим выводом драйвера электронного коммутатора соответственно.

Первый и второй входы выпрямителя, первый и второй входы драйвера электронного коммутатора соответственно через первый и второй контакты электромагнитного реле подключены к сети переменного тока. При этом время срабатывания драйвера электронного коммутатора больше времени, в течение которого происходит дребезг контактов электромагнитного реле, а время нарастания и спада сигнала на его выходе не превышает времени, ограничивающего область безопасной работы электронного коммутатора.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства управления катушкой электромагнита тормоза 1, первый выход 2 выпрямителя 3 которого соединен с первым выводом 4 катушки электромагнита тормоза 5, а его общий выход 6 подключен к общему выводу 7 электронного коммутатора 8, соединенного выходом 9 со вторым выводом 10 катушки электромагнита тормоза 5, параллельно которой подключен ограничитель э.д.с. самоиндукции 11. Вход 12 и общий вывод 7 электронного коммутатора 8 соединены с выходом 13 и общим выводом 14 драйвера электронного коммутатора 15 соответственно. Первый 16 и второй 17 входы выпрямителя 3, первый 18 и второй 19 входы драйвера электронного коммутатора 15 соответственно через первый 20 и второй 21 контакты электромагнитного реле подключены к сети переменного тока.

Первый 16, второй 17 входы выпрямителя 3 и первый 18, второй 19 входы драйвера электронного коммутатора 15 подключаются к сети переменного тока при замыкании первого 20 и второго 21 контактов электромагнитного реле, дребезг которых приводит к прерыванию на первом выходе 2 выпрямителя 3 выпрямленного сетевого напряжения. Только после его успокоения происходит срабатывание драйвера электронного коммутатора 15, между выходом 13 и общим выводом 14 которого формируется крутой фронт нарастания сигнала, переводящего электронный коммутатор 8 из высокоимпедансного состояния в проводящее. Через катушку электромагнита тормоза 5 начинает протекать плавно нарастающий постоянный ток, что с некоторым временем задержки приводит к растормаживанию тормоза электродвигателя главного привода без генерации электромагнитных помех. Первый 16, второй 17 входы выпрямителя 3 и первый 18, второй 19 входы драйвера электронного коммутатора 15 отключаются от сети переменного тока при размыкании первого 20 и второго 21 контактов электромагнитного реле, которое происходит практически без возникновения дугового разряда, а их дребезг не вызывает серьезных электромагнитных помех, так как катушка электромагнита тормоза 8, оставаясь подключенной, генерирует э.д.с. самоиндукции небольшой амплитуды. Только спустя время, гарантирующее полное отключение устройства 1 от сети, происходит срабатывание драйвера электронного коммутатора 15, между выходом 13 и общим выводом 14 которого формируется крутой фронт спада сигнала, переводящего в высокоимпедансное состояние электронный коммутатор 8, в результате чего происходит резкое нарастание э.д.с. самоиндукции до уровня, соответствующего ограничителю напряжения 11, приводящее к ускоренному разряду энергии, запасенной катушкой электромагнита тормоза 5, и быстрому наложению тормоза электродвигателя главного привода.

На максимально допустимые значения фронтов нарастания и спада сигналов, формируемых на выходе драйвера электронного коммутатора 15, накладываются ограничения в соответствии с графиками, описывающими область безопасной работы, которые приводятся в технической информации на конкретный тип электронного коммутатора 8.

Более подробно работу заявляемого устройства можно пояснить на примере одного из возможных вариантов его схемы электрической принципиальной, приведенной на фиг. 2. Выпрямителем 3 служит диодный мост VD1, электронным коммутатором 8 - ДМОП транзистор VT1, ограничителем напряжения 11 - варистор RU1, в состав драйвера электронного коммутатора 15 входят микросхема оптоэлектронного реле VU1, микросхема фотовольтаического оптрона VU2, диодный мост VD2, конденсаторы C1, С2, резисторы R1, R2, R3, R4.

После замыкания первого 20 и второго 21 контактов электромагнитного реле накопительный конденсатор С2 через резистор R1, балластный конденсатор С2, диодный мост VD2 начинает постепенно заряжаться. В течение времени t1 большем времени дребезга контактов электромагнитного реле резистор R2 шунтирует вход микросхемы оптоэлектронного реле VU1 так, что ее выход находится в нормально замкнутом состоянии, полностью шунтируя вход микросхемы фотовольтаического оптрона VU2, на выходе которой при этом сохраняется потенциал, запирающий ДМОП транзистор VT1. Ток через катушку L1 электромагнита тормоза 5 не протекает. После времени t большем времени t1 напряжение на накопительном конденсаторе С2 становится таким, что начинает протекать ток на входе микросхемы оптоэлектронного реле VU1 и ее выход переходит в высокоимпедансное состояние. При этом весь ток, протекающий через резистор R4, перенаправляется на вход микросхемы фотовольтаического оптрона VU2, на выходе которой с крутым фронтом формируется потенциал, включающий ДМОП транзистор VT1. Катушка L1 электромагнита тормоза 5 начинает заряжаться от сети через диодный мост VD1.

После размыкания первого 20 и второго 21 контактов электромагнитного реле благодаря накопительному конденсатору С2 в течение времени t2 большем времени дребезга контактов электромагнитного реле поддерживается включенное состояние ДМОП транзистора VT1. При этом энергия, запасенная в катушке L1 электромагнита тормоза 5, медленно разряжается через диодный мост VD1 благодаря генерации э.д.с. самоиндукции небольшой амплитуды.

После времени t большем времени t2 напряжение на накопительном конденсаторе С2 уменьшается так, что перестает протекать ток на входе микросхемы оптоэлектронного реле VU1 и ее выход переходит в нормально замкнутое состояние, шунтируя вход микросхемы фотовольтаического оптрона VU2, на выходе которой с крутым фронтом формируется потенциал, выключающий ДМОП транзистор VT1. Происходит быстрое нарастание э.д.с. самоиндукции катушки L1 электромагнита тормоза 5 до уровня, соответствующего напряжению ограничения варистора RU1, на котором практически вся запасенная ею энергия разряжается за достаточно короткое время.

Необходимая крутизна фронтов формирования потенциалов, включающих/выключающих ДМОП транзистор VT1, зависит от его типа и обеспечивается соответствующей установкой режима работы микросхемы фотовольтаического оптрона VU2.

Следует отметить, что нет необходимости предъявлять повышенные требования к электрическим и надежностным характеристикам электромагнитного реле, которое обеспечивает подключение к сети заявляемое устройство управления катушкой электромагнита тормоза, так как в данном случае оно работает в облегченных режимах эксплуатации. Кроме того, без затрат на организацию дополнительных линий управления для подключения/отключения катушки электромагнита тормоза со стороны постоянного тока заявляемое устройство может быть установлено непосредственно на корпус электродвигателя главного привода. Это существенно повышает электромагнитную совместимость катушки электромагнита тормоза - источника мощной электромагнитной помехи - и других электронных устройств управления лифтом за счет максимально возможного их пространственного разнесения.

Устройство управления катушкой электромагнита тормоза содержит электронный коммутатор (8), ограничитель э.д.с. самоиндукции (11), драйвер электронного коммутатора (15), выпрямитель (3). Первый (16) и второй (17) входы выпрямителя (3) через первый и второй контакты (20, 21) электромагнитного реле подключены к сети переменного тока. Первый выход (2) выпрямителя (3) соединен с первым выводом (4) катушки электромагнита тормоза (5). Общий выход (6) выпрямителя (3) подключен к общему выводу (7) электронного коммутатора (8), соединенного выходом (9) со вторым выводом (10) катушки (5) электромагнита тормоза. Параллельно катушке (5) подключен ограничитель э.д.с. самоиндукции (11). Вход (12) и общий вывод (7) электронного коммутатора (8) соединены с выходом (13) и общим выводом (14) драйвера электронного коммутатора (15) соответственно. Первый (18) и второй (19) входы драйвера электронного коммутатора (15) соответственно через первый (20) и второй (21) контакты электромагнитного реле подключены к сети переменного тока. При этом время срабатывания драйвера электронного коммутатора (15) больше времени, в течение которого происходит дребезг контактов (20, 21) электромагнитного реле, а время нарастания и спада сигнала на его выходе не превышает времени, ограничивающего область безопасной работы электронного коммутатора. Достигается быстрое отключение катушки тормоза по двухпроводной линии а не четырехпроводной линии с соблюдением требований безопасности и электромагнитной совместимости с другими электронными устройствами лифта. 2 ил.

Устройство управления катушкой электромагнита тормоза, состоящее из электронного коммутатора, ограничителя э.д.с. самоиндукции, драйвера электронного коммутатора и выпрямителя, первый и второй входы которого через первый и второй контакты электромагнитного реле подключены к сети переменного тока, а его первый выход соединен с первым выводом катушки электромагнита тормоза, общий выход выпрямителя подключен к общему выводу электронного коммутатора, соединенного выходом со вторым выводом катушки электромагнита тормоза, параллельно которой подключен ограничитель э.д.с. самоиндукции, вход и общий вывод электронного коммутатора соединены с выходом и общим выводом драйвера электронного коммутатора соответственно,

отличающееся тем, что

первый и второй входы драйвера электронного коммутатора соответственно через первый и второй контакты электромагнитного реле подключены к сети переменного тока, при этом время срабатывания драйвера электронного коммутатора больше времени, в течение которого происходит дребезг контактов электромагнитного реле, а время нарастания и спада сигнала на его выходе не превышает времени, ограничивающего область безопасной работы электронного коммутатора.