Устройство для форсированного включения электромагнита Советский патент 1992 года по МПК H01F7/18 

ho ч VI

о

Изобретение относится к устройствам автоматики и может быть использовано для управления электромагнитами постоянного .тока, пускателями, электромуфтами.

Известно устройство для форсированного управления электромагнитом постоянного тока, содерж.ащее выводы для подключения обмотки электромагнита, два силовых ключа, два диода, компаратор, задатчик тока возбуждения, счетчик импульсов, элемент обратной связи, выводы для подключения источника постоянного напряжения, триггер и элемент И.

Недостатком данного устройства является то, что источник постоянного напряжения должен обладать низким внутренним сопротивлением при любом направлении потребляемого тока. Источник допускает рекуперацию энергии.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для форсированного включения электромагнита, содержащее выводы для подключения обмотки управления электромагнита, основной и дополнительный источники питания, два ключевых элемента, формирователь временных интервалов, диод и стабилитрон.

Существенным недостатком данного устройства является большое потребление электроэнергии, особенно при высоких частотах коммутации. Этот недостаток может ограничивать область применения устройства при его запитке от автономного источника питания.

Цепь изобретения - уменьшение потребления устройством электроэнергии.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для форсированного включения электромагнита, содержащее выводы для подключения обмотки управления электромагнита, основной и дополнительный источники питания, два ключевь1х элемента, диод истабилитрон, причем управляющий вход второго, ключевого элемента соединен с входом устройства, первые вь1воды первого и второго ключевых элементов и основного источника питания объединены, второй вывод первого ключевого элемента соединен с первым выводом дополнительного источника питания, второй вывод которого соединен с первым выводом для подключения обмотки управления электромагнита и через диод-с вторым выводом второго ключевого элемента, а стабилитрон включен между первым и вторым выводами второго ключевого элемента, введены датчик тока, дифференцирующий усилитель, усилительограничитель, формирователь и триггер, при этом датчик тока включен между вторым выводом основного источника питания

и вторым выводом для подключения обмотки управления электромагнитом, второй вывод для подключения обмотки управления соединен с входом сброса дриггера через

последовательно соединенные дифференцирующий усилитель, усилитель-ограничитель и формирователь, вход первого ключевого элемента соединен с выходом триггера, вход установки которого соединен

с входом устройства.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого устройства: на фиг. 2 - диаграммы его функционирования.

Устройство для форсированного включения электромагнита содержит входную шину 1, триггер 2, первый 3 и второй 5 ключевые элементы, выводы для подключения основного 10 и дополнительного А источников питания, диод 6, стабилитрон 7, выводы

0 для подключения обмотки 8 электромагнита, датчик 9 тока, дифференцирующий усилитель 11, формирователь 12 и усилитель-ограничитель 13.

Входная шина 1 устройства соединена

5 с входом установки триггера 2 и входом управления второго ключевого элемента 5. Первые выводы первого 3 и второго 5 клюневых элементов, стабилитрона 7 и основного источника 10 питания объединены,

0 Второй вывод первого ключевого элемента 3 подключен к первому выводу дополнительного источника 4 питания,вторая шина которого подключена к первому выводу диода б и первому выводу обмотки 8 управле5 НИИ, второй вывод которой соединен с датчиком 9 тока и входом дифференцирующего усилителя 11, выход которого через усилитель-ограничитель 13 и формирователь 12 соединен с входом сброса триггера

0 2, Второй вывод диода б соединен с втЬрыми выводами второго ключевого элемента 5 и стабилитрона 7, з второй вывод датчика 9 тока соединен с вторым выводом основного источника 10 питания,

5 Триггер 2 быть выполнен на микросхеме 564 ТМ2, D-вход которой соединен с источником питания, а S-вход - с общей шиной. Первый 3 vi второй 5 ключевые элементы могут быть выполнены на основе

0 транзистора 2Т827. В качестве диода 6 может быть использован прибор 2Д213А: стабилитрона Д816А; датчика тока -любой низкоомный резистор, например С2-2320м-2Вт. Формирователь 12 может бьпъ выполнен

5 на микросхеме 564 АГ1, В качестве компаратора

может быть использована микросхема 521 САЗ,

Устройство работает следующим образом.

При поступлении входного сигнала (фиг.

2а) триггер 2 устанавливается в единичное

состояние и замыкает ключ 3. при этом к

обмотке 8 управления прикладывается напряжение,, равное сумме напряжений основного и дополнительного источников питания (фиг. 26). Через замкнутый ключ 5 ток не протекает, так как к диоду 6 приложено запирающее напряжение дополнительного источника 4 питания. Под действием суммы напряжений источников питания в обмотке управления возникает ток, который преобразуется в напряжение с помощью датчика 9 тока {фиг. 2в). В момент времени t1 якорь электромагнита начинает трогаться с упора, а в момент времени t2 он завершает свое движение (фиг, 2в). При этом на выходе дифференцирующего усилителя 11 вырабатывается отрицательный импульс (фиг. 2г). задний фронт которого свидетельствует о5 окончании движения электромагнита. Сигнал с дифференцирующего усилителя нормируется по амплитуде .с помощью усилителя-ограничителя 13 (фиг. 2д) и задним фронтом запускает формирователь 12 (фиг. 2е), который вырабатывает сигнал на сброс триггера 2 (фиг. 2е, ж). Первый ключ 3 размыкается и ток основного источника гилтания протекает теперь через обмотку угтравления и ключ 5. так как открывается диод 6 приложенным к нему напряжением источника 10 питания. По окончании входного импульса ключ 5 размыкается (фиг. 2а,б) и ток в обмотке 8 управления спадает до нуля по цепи стабилитрон 7 - основной источник 10 питания.

С приходом следующего входного импульса процесс повторяется.

Таким образом, за счет отключения дополнительного источника питания точно в момент окончания движения якоря электромагнита удается существенно уменьшить потребление электроэнергии.

Например, при частоте коммутации 100 Гц и разбросе времени срабатывания электромагнита 2-5 мс в известном устройстве необходимо выбирать длительность импульса,вырабатываемого формирователем временных интервалов, более 5 мс (в противном случае может не.сработать электромагнит). Если теперь принять следующие допущения: напряжение основного источника питания (Еосн) 10 В. дополнительного (Едоп) - 40 В, сопротивление управляющей обмотки IR) - 10 6м, ее индуктивность (L) 100 мГ,а время срабатывания 2 мс, тогда в известном устройстве максимальный ток

потребления за время действия входного импульса приблизительно равен: l(EocH+EAon)/RK1-exp(-t/г)),

где

мс:

,97 А.

В предлагаемом устройстве момент отключения дополнительного источника питания точно определяется и поэтому время t

срабатывания электромагнита можно считать равным 2 мс. Следовательно, из приведенной формулы следует, что ,91 А.

Таким образом, в данном случае потребление электроэнергии сократилось на

53%.

Формула изобретения Устройство для форсированного включений электромагнита, содержащее выводы для подключения обмотки управления электромагнита, выводы для подключения оСмовного и дoпoлниteльнoгo источников питания, два ключевых элемента, диод и стабилитрон, причем управляющий вход второго ключевого элемента соединен с входом устройства, первые выводы первого и второго ключевых элементов и первый вывод для подключения основного источника Питэния объединены, второй вывод первого ключевого элемента соединен с первым выводом для подключения дополнительного источника питания, второй вывод для подключения которого соединен с первым выводом для подключения обмотки управления электромагнита и через диод - ,

с вторым выводом второго ключевого элемента, стабилитрон включен параллельно ключевому элементу, отличающееся тем, что, с целью уменьшения потребления электроэнергии, в него введены датчик тока,

дифференцирующий усилитель, усилительограничитель, формирователь и триггер, причем датчик тока включен между вторыми выводами для подключения обмотки управления электромагнитом и основного источника питания, второй вывод для подключения обмотки управления электромагнита соединен с входом сброса триггера через последовательно соединенные диф- . ференцирующий усилитель, усилитель-ограничитель и формирователь, управляющий вход первого ключевого элетлента соединен . с выходом триггера, вход установки которого соединен с входом устройства.

фи. Z

Изобретение относится к устройствам автоматики и может быть использовано для управления электромагнитами постоянного тока, пускателями, электромуфтами. Цель изобретения — уменьшение потребления электроэнергии. В устройстве использованы основной 10 и дополнительный 4,источники питания. Сигнал, снимаемый с датчика 9 тока, воздействует на дифференцирующий усилитель 11. выходной сигнал которого через усилитель-ограничитель 13 и формирователь 12 переключает триггер 2, Электромагнит 8 переходит в режим удержания. 2 ил.(/)С