Электромагнит с форсировкой Советский патент 1986 года по МПК H01F7/18 

Изобретение относится к низковольтному электроаппаратостроению и может быть использовано для форсированного включения нсгюлнительных электромагнитных устройств систем автоматики, в частное- ти в приводе тормозных систем двигателей со встроенным электромеханическим тормозом.

Целью изобретения является уменьнде- ние массы и габаритов электромагнита с форсировкой и расширение его эксплуатационных возможностей.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого электромагнита с форсировкой; на фиг. 2 - блок управления длительностью форсировки с уменьшенным вре- менем подготовки к повторному пуску.

Электромагнит с форсировкой включает в себя обмотку 1, параллельно которой подключен первый диод 2, анод 3 которого соединен с выводом 4 для подключения источника питания переменного тока. Другой вывод 5 для подключения источника питания соединен с анодом 6 силового тиристора 7, катод 8 которого соединен с катодом 9 первого диода 2. Управляющий электрод 10 силового тиристора 7 соединен через второй резистор 11 с катодом 12 третьего диода 13, анод 14 которого соединен с катодом 15 дополнительного маломош.ного тиристора 16. Анод 17 последнего подключен к выводу 5 для подключения источника питания. Блок 18 управления длительностью форсировки включен между анодом 17 дополнительного тиристора 16 и катодом 19 второго диода 20 и может быть выполнен в виде последовательно соединенных третьего резистора 21, четвертого диода 22 и второго конденсатора 23, зашунтированного четверты.м резистором 24, причем четвертый диод 22 включен встречно второму диоду 20 (фиг. 1). Блок 18 может быть выполнен также в виде последовательно соединенных третьего резистора 21 и управляемого размь кающего ключа 25 с замедлением при срабатывании, представ- ляюгцего собой, например, размыкаю1ций контакт реле времени, выполненного на гер- коне (фиг. 2). Ключ 25 может быть выполнен как на механических контактных, так и на электронных бесконтактных элементах. Катод 19 второго диода 20 соединен с управляющим электродом 26 дополнительного тиристора 16. Анод 27 второго диода 20 соединен с выводом 4 для подключения источника питания. Первый конденсатор 28 и пер- вый резистор 29 соединены последовательно и включены параллельно дополнительному тиристору 16.

Электромагнит с форсировкой работает следующим образом.

После подключения источника пере.менно го тока к выводам 4 и 5 дополнительный тиристор 16 в течение времени заряда второго конденсатора 23 открывается при малых уг-

0

д

5

5 О , 0

0

лах управления в положительный полупериод напряжения питания (фиг. 1). При этом в цепи управляющего электрода 10 силового тиристора 7 протекает ток, величина которого ограничивается величиной,сопротивления второго резистора 11. Силовой тиристор 7 открывается и пропускает положительные полуволны напряжения источника питания на обмотку 1 электромагнита, причем также при небольших углах управления. Следовательно, по обмотке 1 электромагнита протекает большой ток форсировки, под действием которого происходит быстрое срабатывание электромагнита.

После того как второй конденсатор 23 зарядится до амплитудного значения напряжения питания ток в цепи управления дополнительного тиристора 16, образованной последовательно включенными третьим резистором 21, вторым конденсатором 23, четвертым диодом 22, исчезает. При выполнении блока 18 в виде последовательно соединенных третьего резистора 21 и управляемого размыкающего ключа 25 с замедлением при срабатывании (фиг. 2) режим форсировки протекает аналогично, поскольку после подключения источника питания к выводам 4 и 5 ключ 25 замкнут и дополнительный тиристор 16 также открывается, при .малых углах управления. После истечения времени замедления срабатывания контакта 25, на которое настроен блок 18, ключ 25 размыкается и ток в цепи управления дополнительного тиристора 16, образованной третьим резистором 21 и ключом 25, исчезает. При этом дополнительный тиристор 16 управляется с помощью первого конденсатора 28, первого резистора 29, второго диода 20 и третьего диода 13. В положительный полупериод напряжения питания первый конденсатор 28 начинает заряжаться. Ток заряда замыкается через первый резистор 29, третий диод 13, управляющий переход силового тиристора 7, обмотку 1 электромагнита и источник питания, причем величина этого тока недостаточна для того, чтобы открыть силовой тиристор 7. В силу активно-емкостного характера этой цепи напряжение на первом конденсаторе 28 отстает по фазе от напряжения источника питания. В процессе заряда первого конденсатора 28 второй диод 20 заперт, ток в управляющем электроде 26 отсутствует и дополнительный тиристор 16 остается закрытым. Следовательно, закрытым остается также и силовой тиристор 7. После того как напряжение на первом конденсаторе 29 достигает своего максимального значения и становится равным напряжению источника питания, во второй половине положительного полупериода конденсатор 28 начинает разряжаться через первый резистор 29, источник питания, второй диод 20 и управляющий электрод 26 дополнительного тиристора 16, который тем самым открывается при больших углах управления. При этом по управляющему электроду 10 силового тиристора 7 протекает ток, силовой тиристор 7 открывается и пропускает меньшую часть положительной полуволны напряжения источника питания на обмотку 1 электромагнита, работая также при больших углах управления. Таким образом, средние значения напряжения и тока на обмотке 1 ограничиваются до значений, достаточных для удержания якоря электромагнита. Третий диод 13 препятствует шунтированию управляюше- го электрода 26 первым диодом 2 и обмоткой 1 при разряде первого конденсатора 28. Второй диод 20 замыкает цепь разряда первого конденсатора 28, а также служит для заш:ить управляющего перехода дополнительного тиристора 16.

После отключения устройства от источника питания второй конденсатор 23 разряжается на четвертый резистор 24, подготавливая устройство для следующего включения (фиг. 1). В течение времени этого разряда осуществлять повторный пуск нельзя, так как в том случае, если второй конденсатор 23 не успел полностью разрядиться, время его повторного разряда до напряжения питания источника уменьшается. Следовательно, уменьщается время форсировки, в течение которого по обмотке 1 электромагнита протекает большой по величине ток, и электромагнит может не сработать. Постоянная времени разряда второго конденсатора 23 через четвертый резистор 24 определяется в основном величиной сопротивления последнего. Эта величина должна быть выбрана такой, чтобы в установившемся режиме работы второй конденсатор 23 не смог разрядиться на такую величину, которая позволила бы ему в с;1едующий полупериод заряжаться таким током, который достаточен для отпирания дополнительного тиристора 16. Так как ток управления маломощного дополнительного тиристора 16 мал, возникает необходимость значительно снизить величину напряжения разряда конденсатора 23, что обеспечивается существенным увеличением сопротивления резистора 24. Это приводит к значительному увеличению постоянной времени разряда второго конденсатора 23. Кроме того, нри нагреве дополнительного тиристора 16 его ток отпирания уменьшается, что вызывает необходимость еще большего увеличения сопротивления резистора 24, т.е. постоянная времени разряда второго конденсатора 23 также увеличивается. Следовательно, электромагнит с блоком управления длительностью форсировки (фиг. 1) может быть использован только там, где по условиям эксплуатации не требуется частых включений.

При выполнении блока 18 с размыкаю- шим ключом 25 (фиг. 2) после отключения

0

5

0

5

0

5

0

5

5

источника питания этот ключ 25 практически мгновенно приходит в исходное состояние, т.е. замыкается, и устройство готово к повторно.му пуску. При выполнении ключа 25 в виде геркона можно обеспечить время подготовки к повторному пуску порядка нескольких миллисекунд.

Предлагаемый электромагнит имеет меньшие габариты и массу, чем известный. Это достигается за счет того, что габариты и масса всех элементов, предназначенных для управления силовым тиристором, значительно уменьшаются вследствие введения дополнительного маломощного тиристора, ток управления которого значительно меньше тока управления силового тиристора. Введение дополнительного тиристора позволяет одновременно убрать из цепи обмотки электромагнита последовательно включенный третий диод и перенести его в цепь управления силового тиристора, где ток на один- два порядка меньше тока обмотки, что позволяет значительно уменьшить габариты и массу этого диода.

Предложенная конструкция блока управления длительностью форсировки с введением в него управляемого размыкающего ключа с замедлением при срабатывании позволяет уменьщить время, необходимое для подготовки (самовосстанавливаемости) устройства к повторному пуску. За счет этого улучшаются эксплуатационные показатели, в частности увеличивается допустимая частота включений в единицу времени, увеличивается надежность срабатывания электромагнита. Последнее обеспечивается за счет повышения стабильности длительностью форсировки независимо от технологического разброса параметров и степени нагрева дополнительного тиристора, которые обуславливают широкий разброс значений токов его отпирания. Это объясняется следующим. При выполнении блока управления длительностью форсировки согласно фиг. I в режиме форсировки ток в цепи управления дополнительного тиристора, образованной последо- тельно включенными третьим резистором, вторым конденсатором и четвертым диодом, постепенно уменьшается по мере заряда второго конденсатора. Соответственно уменьщается и крутизна переднего фронта. За счет этого технологический разброс параметров и нагрев дополнительного тиристора оказывают значительное влияние на величин его угла управления. Очевидно, что вследствие этого время форсировки нестабильно, что уменьшает надежность срабатывания электромагнита.

При выполнении блока управления длительностью форсировки с управляемым размыкающим ключом ток в цепи управления дополнительного тиристора в течение всего времени форсировки не изменяется и обладает постоянной крутизной переднего фронта. Это и обуславливает повышение стабильности угла отпирания дополнительного тиристора и уменьшение влияния на него как технологического разброса параметров дополнительного тиристора, так и его нагрева, что повышает надежность срабатывания электромагнита. Повышение надежности при увеличении допустимой частоты включений одновременно приводит к расширению области применения предлагаемого электромагнита с форсировкой.

Формула изобретения

1. Электромагнит с форсировкой, содер- жаш.ий обмотку, силовой тиристор, блок управления длительностью форсировки, конденсатор, резистор, три диода и выводы для подключения источника питания, причем первый диод подключен параллельно обмотке и его анод соединен с одним из выводов для подключения источпика питания, другой вывод которого соединен с анодом силового тиристора, блок управления длительностью

форсировки подключен одним выводом к аноду силового тиристора, а другим - к катоду второго диода, анод которого соединен с анодом первого диода, конденсатор и резистор соединены последовательно и включены между анодом силового тиристора и анодом третьего диода, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, в него введены дополнительный тиристор и второй резистор, анод которого соединен с анодом силового тиристора, катод дополнительного тиристора соединен с анодом третьего диода, катод которого через второй резистор соединен с управляюш,им электродом силового тиристора, управляюш,ий электрод дополнительного тиристора - с катодом второго диода, а катод силового тиристора - с катодом первого диода.

2. Электромагнит по п. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем уменьшения времени подготовки и повторному пуску, блок управления выполнен в виде последовательно соединенных управляемого размыкаюше- го ключа с замедлением при срабатывании и третьего резистора.

Изобретение относится к низковольтному электроаппаратостроению и может быть использовано для форсированного включения исполнительных электромагнитных устройств систем автоматики. Целью изобретения является уменьшение массы и габаритов электромагнита с форсировкой. Управление силовым тиристором 7 осуществляется с использованием вспомогательного тиристора 16. В режиме пуска тиристор 16, а следовательно, и тиристор 7 открываются при малых углах управления в течение времени заряда конденсатора 23 блока 18 управления длительностью форсировки. В режиме удержания тиристор 16 управляется с помощью конденсатора 28, который заряжается в первой половине положительного полупериода и разряжается во второй половине, обеспечивая открытие тиристоров 16 и 7 при больших углах управления. Для упрощения эксплуатационных показателей блок 18 управления длительностью форсировки может быть выполнен в виде последовательно соединенных резистора и управляемого размыкающего ключа с замедлением при срабатывании. 2 ил. i С/ с N: о:

18

Риг. 2