Устройство для управления электромагнитом постоянного тока Советский патент 1987 года по МПК H01F7/18 

Изобретение относится к электро- аппаратостроению и может быть использовано для форсировянного включения электромагнитных устройств, в частности для управления тормозными системами двигателей- со встроенными электромеханическими тормозами.

Цель изобретения - повышение надежности работы электромагнита за счет обеспечения стабилизации тока удержания.

На фиг. 1 изобра;кена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - принципиальная схема устройства при однополупериодном выпрямлении питающего напряжения; на фиг. 3 конструкция управляемого блока питания при двухполупериодном выпрямлении

питающего напрялсения. 1

Устройство содержит управляемый блок 1 питания, управляемый генерато 2 импульсов, формирователь 3 тока, фазосдвигающую цепь 4, блок 5 контроля среднего напряжения обмотки 6 электромагнита, стабилитрон 7, диод 8, резистор 9, выводы 10 и 11 для подключения обмотки б электромагнита и выводы 12 и 13 для подключения источника питания. Отрицательный полюс 14 блока 1 соединен с анодом диода 8 и с выводом 10 для подключения обмотки 6 электромагнита. Другой вывод 11 соединен с катодом диода Вис анодо стабилитрона 7, катод которого через резистор 9 соединен с положительным полюсом 15 блока 1, Положительный управляемый полюс 16 блока 1 соединен с выводом 11 для подключения обмотки 6 электромагнита. Входные зажимы 17 и 18 ге нератора 2 импульсов подключены параллельно стабилитрону 7, а выход 19 генератора 2, подключен к входу 20 блока 1. Блок 5 контроля среднего напряжения обмотки 6 электромагнита подключеп своими входными зажимами 21 и 22 к выводам 10 и 11, а его выход 23 подключен к входу 24 формирователя 3 тока.Вход 24 через фазосдвигающее устройство 4 соединен с анодом стабилитрона 7. Другой вход 25 формирователя тока 3 подключен к катоду стабилитрона 7, а его.выход 26 подключен к управляющему входу 27 генератора 2.

Управляемьй генератор 2 импульсов содержит нуль-орган, выполненный в виде эквивалента двухбазового диода (однопереходного транзистора) на дву

O

транзисторах 28 и 29 разного типа проводимости, через резистора 30-33 и конденсатор 34.

Формирователь 3 тока выполнен в виде отражателя тока и содержит два идентичных транзистора 35 и 36, два резистора 37 и 38 и конденсатор 39, причем резистор 38 имеет сопротивление, большее по величине сопротивлс5

ния резистора 37. База транзистора 35, соединенная с коллектором и базой транзистора 36, образует вход 24 фор- .мирователя 3 тока. Другой вход 25 образуют эмиттеры транзисторов 35 и 36, соединенные между собой соответственно через резисторы 37 и 38. Выход 26 формирователя 3 тока образован коллектором транзистора 35. Конденсатор 39 подключен одной об- кладкой ко входу 25, а другой - к базе транзистора 36 и предназначен для повьшения стабильности работы формирователя 3 тока путем снижения влияния паразитных наводок.

Фазосдвигающая цепь 4 содержит последовательно соединенные диод 40, резистор 41 и конденсатор 42. Параллельно последнему подключен узел 43

5

30

его разряда выполненный, например, в виде разрядного рез-истора.

I

Блок 5 контроля среднего напряжения обмотки 6 электромагнита содержит делитель напряжения из двух последовательно соединенных резисторов 44 и 45, конденсатор 46, подключенный параллельно резистору 44, резистор 47 и диод 48. Входные зажимы 21 и 22 блока 5 образованы выводами делителя напряжения, а выход 23 - последовательно соединенными резистором 47 и диодом 48, подключенным к общей точке резисторов 44 и 45.

Управляемый блок 1 питания при однополупериодном выпрямлении питающего напряжения (фиг,2) содержит диод 49 и тиристор 50, а при двухполупериодном выпрямлении питающего напряжения (фиг.З) - выпрямительный мост 51 и

два тиристора 52 и 53.

З стройство работает следующим образом.

При включении устройства управляе- мьй ген ератор 2 импульсов формирует

в- каждьв положительный полупериод питающего напряжения на своем выходе 19 импульсы, причем несколько первых импульсов- на его выходе формируются с последовательно увеличивающимися

интервалами. Последнее обеспечивается фазосдвигающей цепью 4 и блоком 5 контроля среднего напряжения обмотки 6-. электромагнита через формирователь 3 тока следующим образом. Фазосдвигающая цепь 4 и блок 5 непосредственно управляют величиной тока на выходе 26 формирователя 3 тока- постепенно снижая его с максимального

и, соответственно, стабилизация т удержания.

Устройство, схема которого при дена на фиг. 2, работает следующи 5 образом.

При подаче питающего напряжени выводы 12 и 13 начинается заряд к денсатров 42 и 46. При этом ток за

до установившегося значения. Этот токfO РВДа конденсатора 42 протекает, по подается йа вход 27 генератора 2,при- . Депи: полюс 15 блока 1, резисторы чем его величина определяет момент

19

появления импульса на выходе ТУ генератора 2. Постепенное уменьшение величины тока и обуславливает то, что импульсы на выходе 19 формируются с последовательно увеличивающимися интервалами. Импульсы с выхода 19 поступают на вход 20 блока 1 питания. За счет постепенного увеличе-, ния интервалов времени между этими импульсами моменты появления потенциала на управляемом положительном , полюсе 16 блока 1 (потенциал возникает в момент подачи импульса на вход 20 и исчезает при переходе полуволны питающего напряжения через нуль) постепенно смещаются по фазе в сторону запаздывания относительно начала положительного полупериода питающего напряжения. Вследствие этого средняя величина напряжения, прикладываемого к обмотке 6 электромагнита

9 и 38, транзистор 36 (включенньш диодной схеме база, коллектор-эмит тер), диод 40, резистор 41, обмотк

f5 6 электромагнита, полюс 14 блока ток заряда конденсатора 46 протека по цепи: полюс 15 блока 1, резисто - 9 и 38, транзистор 36, диод 48, ре стор 47, полюс 14 блока 1. Так как

20 оба конденсатора 42 и 46 в начальн . момент разряжены, то токи их заряд максимальные. Сумма этих токов (т. ток, протекающий по резистору 38) ляется входным током для формирова

25 ;теля 3 тока, следовательно, выходн ток, которьй в увеличенном мас- щтабе, равном отношению величины с противления резистора 38 к величин сопротивления резистора 37, отража

30 входной ток, также значителен по в личине. Этот выходной ток поступае на вход 27 генератора 2 импульсов является зарядным током для конден тора 34. Величина напряжения на ко

30 входной ток, также значителен по величине. Этот выходной ток поступает на вход 27 генератора 2 импульсов и является зарядным током для конденсатора 34. Величина напряжения на конпосле подключения напряжения питания,

. Соответствен-35 Денсаторе 34, при котором происходит

срабатывание нуль-органа и появляется импульс на выходе генератора 2, устанавливается соотнощением плеч делителя, собранного на резисторах 40 30 и.31. Когда напряжение на конденсаторе 34 достигает этой величины, транзисторы 28 и 29, охваченные положительной обратной связью, включаются В режиме удержания блок 5 контро- ;лирует величину среднего напряжения обмотки 6 электромагнита. При отклонении напряжения на обмотке 6 от нопостепенно уменьшается, но и ток, протекающий по этой обмотке, уменьшается до величины тока удержания. Тем самым обеспечивается форсированное включение.электрома - нита, причем длительность режима форсировки определяется фазосдвигаю- щей цепью 4 и блоком 5.

и переходят в состояние насьщения. 45 При этом конденсатор 34 разряжается и в эмиттерной цепи транзистора 28 формируется выходной импульс, которьй подается на вход 20 блока 1. Тиристор 50 включается и на управляемом поминальноГо значения, например вследствие изменения величины питающего напряжения, блок 5 формирует сигнал. Это сигнал поступает на вход 24 формирователя 3 тока, что приводит к изменению величины тока на его выходе 25 Тем самьм изменяется момент появления импульса на выходе 19 генератора 2 и, тем самым, момент появления потенциала на управляемом полюсе 16 блока 1. За счет этого обеспечивается стабилизация напряжения на обмотке 6

и, соответственно, стабилизация тока удержания.

Устройство, схема которого приведена на фиг. 2, работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения на выводы 12 и 13 начинается заряд кон- денсатров 42 и 46. При этом ток заРВДа конденсатора 42 протекает, по Депи: полюс 15 блока 1, резисторы

9 и 38, транзистор 36 (включенньш по диодной схеме база, коллектор-эмиттер), диод 40, резистор 41, обмотка

6 электромагнита, полюс 14 блока 1, ток заряда конденсатора 46 протекает по цепи: полюс 15 блока 1, резистор 9 и 38, транзистор 36, диод 48, резистор 47, полюс 14 блока 1. Так как

оба конденсатора 42 и 46 в начальный момент разряжены, то токи их заряда максимальные. Сумма этих токов (т.е. ток, протекающий по резистору 38) является входным током для формирователя 3 тока, следовательно, выходной ток, которьй в увеличенном мас- щтабе, равном отношению величины сопротивления резистора 38 к величине сопротивления резистора 37, отражает

входной ток, также значителен по веичине. Этот выходной ток поступает на вход 27 генератора 2 импульсов и вляется зарядным током для конденсаора 34. Величина напряжения на кон

срабатывание нуль-органа и появляется импульс на выходе генератора 2, устанавливается соотнощением плеч делителя, собранного на резисторах 30 и.31. Когда напряжение на конденсаторе 34 достигает этой величины, транзисторы 28 и 29, охваченные положительной обратной связью, включаются

и переходят в состояние насьщения. При этом конденсатор 34 разряжается и в эмиттерной цепи транзистора 28 формируется выходной импульс, которьй подается на вход 20 блока 1. Тиристор 50 включается и на управляемом поожительном полюсе 16 блока 1 появляР

ется потенциал. По обмотке 6 электромагнита протекает пусковой ток от полюса 16 к полючу 14. При открытом тиристоре 50 заряд конденсатора 42 прекращается, а конденсатор 46 оказывается под напряжением, равным падению напряжения на резисторе 44, которое в свою очередь определяется величиной напряжения на обмотке 6

51

электромагнита. Тиристор 50 открыт до перехода полуволны питающего напряжения через нул,. В самом начале следующего положительного полупериода тиристор 50 закрыт, но токи заря да конденсаторов 42 и 46 начинают протекать только тогда, когда мгновенное значение напряжения полуволны питающего напряжения превышает зна- чение напряжения на соответствующем конденсаторе. При достижении напряжения на конденсаторе 34 уровня порога срабатывания нуль-органа на выходе 19 генератора 2 формируется выходной импульс, который открывает ;тиристор 50. С каждым последующим положительньш полупериодом питающего напряжения напряжение на конденсаторах 42 и 46 увеличивается, благодаря чему их зарядные токи- уменьшаются и импульсы на выходе 19 генератора -2 формируются с последовательно увеличивающимися интервалами времени, За счет этого фаза включения тиристора 50 смещается в сторону больших углов (в сторону запаздывания) и сре ня величина тока, протекающего по обмотке 6 электромагнита, снижается от величины пускового тока до тока удержания. Время заряда конденсаторов 42 и 46 до максимального значения и определяет длительность режима форсировки, после чего наступает установившийся режим работы (режим удержания).

I

Стабилизация напряжения на обмотке 6 электромагнита в режиме удержания при изменениях напряжения питани обеспечивается следующим образом.Момент появления импульса на выходе 19 генератора 2 определяется временем заряда конденсатора 34 до порога срабатывания нуль-органа, т.е. при стабилизированном напряжении на выходных зажимах 17 и 18 генератора 2 импульсов определяется в конечном счете величиной выходного тока на выходе 26 формирователя 3 тока. Величина этого выходного тока зависит от величины входного тока и определяется в установившемся режиме величиной зарядного тока конденсатора 46., зависящего от напряжения, до которого конденсатор 46 успевает разря диться за то время, пока тиристор 50 открыт. Очевидно, что данное напряжение определяется напряжением на обмотке 6 электромагнита. Следо

вательно, при изменении напряжения питания изменяется напряжение на обмотке 6 электромагнита и, соответственно, изменяется напряжение, до которого конденсатор 46 разряжается. Это приводит к- изменению зарядного тока этого ко1зденсатора, т.е. к изменению входного и, соответственно, выходного тока формирователя 3 тока. Это и обеспечивает необходимое изменение момента появления импульса на выходе 19 генератора 2, изменение угла отпирания тиристора 50 и ста- биошзацию напряжения на обмотке 6.

Например, при уменьшении напряжения на обмотке 6 электромагнита конденсатор 46 разряжается до меньшего напряжения, чем при номинальном напряжении на обмотке 6, а значит,за- рядньш ток данного конденсатора увеличивается, что приводит к увеличению выходного тока формирователя 3 тока. Следовательно, время заряда конденсатора 34 до порога срабатывания нуль-органа уменьшается, соответственно фаза включения тиристора 50 смещается в сторону меньших углов и среднее напряжение, приклады-. ваемое к обмотке 6, несмотря на

уменьшение питающего напряжения остается номинальным. Аналогично обеспечивается стабилизация напряжения на обмотке 6 при увеличении питающего напряжения. ,

Таким образом, за счет обратной

связи по напряжению при изменении- на- пряжения питающей сети автоматически изменяется момент появления импульса на выходе управляемого генератора импульсов, что приводит к изменению момента появления потенциала на управляемом положительном полюсе блока питания, обеспечивая тем самым стаби- ЛИЗацию напряжения и тока удержания

обмотки электромагнита. Тем самым предлагаемое устройство для управления электромагнитом постоянного тока по сравнению с известным обеспечивает повьш1ение надежности работы электромагнита.

55

Формула изобретения

1. Устройс Рво для управления электромагнитом постоянного тока, содер-. жащее управляемьй блок питания,управ- ля емьй генератор импульсов, фазосдви- гающую цепь, стабилитрон, диод, реистор, выводы для подключения источника питания и выводы для лодключе- ния обмотки электромагнита, причем отрицательный полюс управляемого блока питания соединен с анодом дио- да и одним из выводов для подключения обмотки электромагнита, другой вывод для подключения обмотки электромагнита соединен с катодом диода и анодом стабилитрона, катод которого через резистор соединен с положительным полюсом управляемого блока питания, управляемый положитель- ньш полюс которого соединен с анодом стабилитрона, параллельно стабилитрону пй1дключены входные зажимы управляемого генератора импульсов, выход которого подключен к входу управляемого блока питания, а выводы для подключения источника питания образованы входными зажимами управляемого блока питания, отличающее- с я тем, что, с целью повышения надежности электромагнита, в него вве- дены блок контроля среднего напряжения обмотки электромагнита и формирователь тока, причем входные зшкимы

822

10

J5

20

25

24 8

блока контроля среднего напряжения обмотки электромагнита подключены к выводам для подключения обмотки электромагнита, его выход подключен к входу формирователя тока, соединенного через фазосдвигающее устройство с анодом стабилитрона, другой вход формирователя тока подключен к катоду стабилитрона, а выход - к управляющему входу управляемого генератора импульсов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок контроля среднего напряжения обмотки злек-ч тромйгнита содержит три резистора, конденсатор и дирд, причем его вход образован входом делителя напряжения, состоящего из двух последовательно соединенных резисторов, один из этих резисторов зашунтирован конденсатором, причем одна из обкладок конденсатора соединена с отрицательным полюсом управляемого блока питания, а другая черет последовательно соединенные третий-резистор и диод образует выход блока контроля среднего напряжения обмотки электромагнита.

Изобретение относится к электро- аппаратостроению. Цель изобретения состоит в повышении надежности работы электромагнита. Для этого в устройство для управления электромагнитом введены блок 5 контроля среднего напряжения обмотки электромагнита и формирователь 3 тока. Форсированное включение электромагнита обеспечивается тем, что импульсы, управляющие го 12 и 15 JL ./ W работой блока 1 питания, формируются управляемым генератором 2 импульсов с последовательно увеличивающимися интервалами. В предлагаемом устройстве осуществляется контроль за.величиной среднего напряжения на обмотке 6 электромагнита. При его отклонении в режиме -удержания от номинального значения, например, вследствие колебаний питающего напряжения, происходит за счет обратной связи по напряжению соответствующая корректировка момента появления импульса на выходе управляемого генератора 2 импульсов. Тем самым изменяется фаза появления потенциала на управляемом положительном полюсе 16 управляемого блока 1,питания, что обеспечивает стабилизацию напряжения, прикладываемого к обмотке электромагнита в режиме удержания, и стабилизацию тем самым, тока удержания. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. i (Л тро- боты м и е ваие а 17 25 1чЭ 00 to ю ю

Фиг. г

Редактор Е. Папп

Составитель А. Каретников

Техред В.Кадар Корректор М. Шароши

.Заказ 7277/52Тираж 698

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Прои- подственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг.

Подписное