Двухобмоточный электромагнит с формировкой Советский патент 1984 года по МПК H01F7/18 

Изобретение относится к низковольтному электроаппаратостроению и может быть использовано для форси рованного включения электромагнитных устройств систем автоматики. Известны устройства для управления двухобмоточными электромагнитами с пусковой и рабочей обмотками. Одно из таких устройств содержит диод, соединенный с рабочей обмоткой, конденсатор и резистор lj . Недостатком указанного устройства является необходимость использойания конденсатора, что усложняет его конструкцию. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления двухобмоточным электромагнитом содержащее диод, соединенный с рабочей обмоткой, и транзистор, ветвь базы которого подключена к точке соединения-диода и рабочей обмотки 2. ;К недостаткам известного устройства относятся дополнительные потерй мощности в пусковой обмотке, транзисторе и резисторе ветви базы 1последнего, обусловленные неполным запиранием транзистора в номинально режиме работы. Цель изобретения - уменьшение по терь мощности. Указанная цель достигается тем, что в двухобмоточный электромагнит с форсировкой, содержащий рабочую и пусковую обмотки, транзисторр диод и выводы для подключения источника питания, причем пусковая обмотка че рез транзистор соединена с выводами для подключения источника питания, раб.очая обмотка и диод соединены последовательно, указанная последовательная цепь также соединена с выводами для подклпочения источника питания, введен стабилитрон, вклю ченный между точкой соедингния диода и рабочей обмотки и базой транзистора, причем стабилитрон выбран с напряжением стабилизации, большим номинального напряжелия рабочей обмотки, но меньшим ее максимальной На фиг. 1 изображена принципиапь ная схема предлагаемого электромагнита при параллельном соединении пусковой и рабочей обмоток; на фиг. 2 то же, при последовател ном соединении пусковой и рабочей обмоток электромагнита. Устройство для управления двухобмоточным электромагнитом включает в себя рабочую обмотку 1, начало 2 которой подключено к зажиму 3 сети постоянного тока иэмиттеру транзистора 5. Коллектор 6 транзистора 5 подключен к началу 7 пусковой обмотки 8, конец 9 которой подклрочен к зажиму 10 сети и катоду 11 диода 12. Анод 13 диода 12 соединен с концом 1А рабочей обмотки 1 в точке 15. Ветвь базы транзистора 5 в данном случае представлена лишь одним стабилитроном 16, анод 17 которого подключен к точке 15 соединения диода 12 и рабочей обмотки 1, а катод 18 - к базе 19 транзистора 5. Бри напряжении стабилизации стабилитрона большем номинального напряжения рабочей обмотки, но меньшем ее максимальной ЭДС, устройство работает следующим образом. При подаче постоянного напряжения сети йа зажимы 3 и 10 устройства в рабочей обмотке 1 возникает переходная ЭДС, напр авленная встречно напряжению сети. Величина этой ЭДС в первый момент после включения питания является максимальной. При обычных соотношениях чисел витков рабочей и пусковой обмоток максимальная ЭДС превышает номинальное напряжение рабочей обмотки приблизительно на порядок. Под действием переходной ЭДС диод 12 после включения питания запирается, а стабилитрон 16 отпирается. Через стабилитрон 16 проходит ток базы, отпирающий транзистор 5, пусковая обмотка 8 включается на напряжение сети, осуществляя форсировку срабатьшания электромагнита. В дальнейшем по мере уменьшения величины переходной ЭДС ток базы уменьшается, а стабилитрон 16 запирается. С момента запирания стабилитрона 16 практически полностью запирается транзистор 5, пусковая обмотка 8 обесточивается, диод 12 отпирается, рабочая обмотка 1 включается на номинальное напряжение, беспечивая необходимое тяговое силие электромагнита в номинальном режиме работы. Следует сказать, что в случах, огда напряжение стабилизации стаилитрона выходит за пределы указан ного выше диапазона, поставленная цель не достигается дибо устройство становится неработоспособным. Так, если напряжение стабилизации стабилитрона будет меньшим номинально го напряжения рабочей обмотки,то в но минальном режиме работы стабилитрон не будет заперт, вследствие чего в номинальном режиме не будет обеспечено, как в известном электромагни те, полного запирания транзистора. Если же напряжение стабилизации стабилитрона будет большим, чем мак симальная ЭДС рабочей обмотки, то при включении не будет обеспечи- ваться кратковременное отпирание стабилитрона, вследствие чего при включении не будет обеспечено необходимое для работоспособности устройства кратковременное отпирани транзистора. Таким образом, напряжение стабилизации стабилитрона должно быть большим, чем номинальное напряжение рабочей обмотки, но меньшим, чем ее максимальная ЭДС. Итак, в отличие от известного в предлагаемом устройстве обеспечивается практически полное запирание транзистора в номинальном режиме работы, вследствие чего устраняются дополнительные потери мощности. Кроме того, и в известном, и в предпагаемом устройствах при включении питания имеют место перенапря жения на элементах схемы (рабочая обмотка, диод). В известном устройстве величины этих перенапряжений ограничены сверху величиной, практически равной величине максимальной ЭДС рабочей обмотки. В предлагаемом же устройстве величины перенапряжений ограничены сверху величи ной напряжения стабилизации стабили рона, которая меньше величины максимальной ЭДС рабочей обмотки. Следовательно, величины перенапряжений на элементах предлагаемого устройства будут меньше, чем на аналогичных элементах известного устройства. Это дает возможность использовать в предлагаемом устройстве диоды с меньшим обратным напряжением, чем в известном. Кроме того, уменьшение перенапряжений увеличивает надежность устройства и упрощает мероприятия по охране труда обслуживающего персонала. Возможны и другие варианты устройства, не выходящие за рамки изобретения . При последовательном соединении пусковой и рабочей обмоток электромагнита (фиг. 2) устройство работает аналогичным образом. Для ограничения максимального тока, проходящего через стабилитрон в переходном режиме, в ветвь базы транзистора может быть введен резистор. Изобретение может быть использовано для форсированного включения электромагнитных устройств, таких как тормоза, клапаны, контакторы, реле и т.п.. Использование изобретения для управления тормозом, встроенным в электродвигатель, позволяет уменьшить потери мощности предлагаемого устройства по сравнению с известным приблизительно на 20-50%, так как в предлагаемом устройстве обеспечивается практически полное запирание транзистора, вследствие чего устраняются дополнительные, потери мощности, соизмеримые с номинальной мощностью электромагнита. Кроме того, использование изобретения позволяет уменьшить перенапряжения на элементах схемы.

rrW

/

1.

18 IB 17 11

9

Фиг.2.

ДВУХОБМОТОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ С ФОРСИРОВКОЙ, содержащий рабочую и пусковую обмотки, транзистор. диод и вьшоды для подключения источника питания, причем пусковая обмотка через транзистор соединена с выводами для подключения источника питания, рабочая обмотка и диод Соединены последовательно, указанная последовательная цепь также соединена с выводами для подключения источника питания, о.т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью уменьшения потерь мощности, в него введен стабилитрон,включенный между точкой соединения диода и рабочей обмотки и базой транзистора, причем стабилитрон выбран с напряжениi ем стабилизации большим минимального напряжения рабочей обмотки, но сл меньшим ее максимальной ЭДС. эо Ot) 00 N