Приводной электромагнит с встроенными выпрямителями и элементами управления Советский патент 1992 года по МПК H01F7/18 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромагнитных приводах различных устройств автоматики и управления, например в контакторах, реле, муфтах и т.п., управляемых от источника трехфазного напряжения.

Известно устройство для трехфазного питания двухобмоточного электромагнита выпрямленным током, обмотки которого соединены друг с другом последовательно первыми выводами, а вторыми выводами подключены к первому и второму выводам для подсоединения источника трехфазного напряжения. Параллельно каждой из обмоток подключены по одному диоду, соединенные первыми выводами между собой, первыми выводами обмоток и первым выводом третьего диода, второй вывод которого подключен к третьему выводу для подсоединения источника трехфазного напряжения.

Недостаток этого устройства - невозможность управления им одним внешним контактом и использования его в режиме форсированного включения без применения дополнительных элементов. Это определяет большие массогабаритные показатели, значительный расход обмоточной меди и ферромагнитной стали, используемых для изготовления электромагнита, и повышенное потребление мощности в сработанном состоянии.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому приводному электромагниту является приводной электромагнит контактора, содержащий две обмотки возбуждения, три диода, контакт сигнализации о положении якоря элек- тромагнита. орган управления с замыкающим контактом и три вывода для подключения источника трехфазного напряжения питания. При этом первый вывод первого диода подключен к первому выводу первой обмотки, а вторые выводы второго и третьего диодов подключены к вторым выводам соответственно первой и второй обмоток.

Недостатком этого приводного электромагнита является невозможность управления им одним замыкающим контактом органа управления Это может приводить к значительному усложнению схем автоматики, в которых используется такой приводной электромагнит, что снижает эксплуатационные возможности. Другим недостатком является то, что одна из обмоток не ограничивает потребляемого приводным электромагнитом тока, а значит и потребляемой мощности в сработанном состоянии и неэффективно участвует в создании МДС удерживания электромагнита

Цель изобретения -упрощение и уменьшение потребляемой мощности электромагнита.

Указанная цель достигается тем, что в

приводном электромагните с встроенными выпрямителями и элементами управления, содержащем две обмотки возбуждения, контакт сигнализации о положении якоря электромагнита, три диода, орган управле0 ния с замыкающим контактом и три вывода для подключения источника трехфазного напряжения питания, причем первый вывод первого диода подключен к первому выводу первой обмотки, а вторые выводы второго и

5 третьего диодов подключены к вторым выводам соответственно первой и второй обмоток, введен первый магнитоуправляемый замыкающий контакт, установленный в зоне магнитного поля выпучивания рабочего

0 зазора электромагнита с возможностью замыкания этого контакта под действием магнитного поля выпучивания, первый вывод первой обмотки соединен с первым выводом для подключения источника трехфазно5 го напряжения, первый вывод второго диода соединен с первым выводом второй обмотки, а через первый магнитоуправляемый замыкающий контакт - с вторым выводом для подключения источника

0 трехфазного напряжения, первый вывод третьего диода через замыкающий контакт органа управления соединен с третьим выводом для подключения источника трехфазного напряжения, при этом контакт

5 сигнализации о положении якоря электромагнита одним выводом соединен с вторым выводом первой обмотки, другим выводом - с вторыми выводами первого диода и второй обмотки и выполнен в виде контакта

0 замкнутого в процессе срабатывания электромагнита и размыкающегося при завершении этого процесса.

На фиг. 1 представлен приводной электромагнит, в котором контакт сигнализации

5 о положении якоря электромагнита размыкается посредством механических связей между ним и якорем электромагнита; на фиг, 2 - приводной электромагнит, в котором контакт сигнализации о положении яко0 ря электромагнита выполнен в виде магнитоуправляемого замыкающего контакта, установленного в зоне магнитного поля выпучивания рабочего зазора; на фиг, 3 - временные диаграммы токов и напряжений,

5 иллюстрирующие работу приводного электромагнита с встроенными выпрямителями и элементами управления.

Приводной электромагнит с встроенными выпрямителями и элементами управления содержит первую 1 и вторую 2 обмотки

возбуждения, первый 3. второй 4, третий 5 диоды, первый 6, второй 7, третий 8 выводы для подключения источника трехфазного напряжения питания, первый магнитоуп- равляемый замыкающий контакт 9, установ- ленный в зоне магнитного поля выпучивания рабочего зазора электромагнита с возможностью замыкания этого контакта под действием поля выпучивания, орган управления с замыкающим контактом 10 и контакт 11 сигнализации о положении якоря электромагнита, Первый вывод первого диода 3 подключен к первому выводу первой обмотки 1 и к первому выводу 6 для подключения источника трехфазного напряжения, Вторые выводы второго 4 и третьего 5 диодов подключены к вторым выводам соответственно первой 1 и второй 2 обмоток, а первый вывод второго диода 4 соединен с первым выводом второй обмотки 2 и через первый магнитоуправляемый замыкающий контакт 9 - с вторым выводом 7 для подключения источника трехфазного напряжения. Первый вывод третьего диода 5 через замыкающий контакт 10 органа управления соединен стретьим выводомбдля подключения источника трехфазного напряжения. Контакт 11 сигнализации о положении якоря одним выводом соединен с вторым выводом первой обмотки 1, другим выводом - с вторыми выводами первого диода 3 и второй обмотки 2. Контакт 11 сигнализации о положении якоря электромагнита выполнен в виде контакта, замкнутого в процессе срабатывания электромагнита и размыкающего при завершении этого процесса.

Контакт 9 и контакт 11 при выполнении их магнитоуправляемыми моут быть размещены и в области магнитного поля рассеяния электромагнита, которое также, как и поле выпучивания в рабочем зазоре, уменьшается в процессе срабатывания электромагнита.

Для включения приводного электромагнита (фиг. 1) замыкают контакт 10 органа управления. Замыкание контакта 10 происходит в случайный момент времени относительно начала волны синусоидального напряжения между выводами 6 и 8. За начало отсчета времени t 0 примем начало положительной полуволны питающего напряжения U&-B (фиг. 3) между первым 6 и третьим 8 выводами для подключения источника питания. При замыкании контакта 10 в момент времени tB третий диод 5 открывается и к первой обмотке 1 прикладывается напряжение Ui, равное напряжению Ue-8, под действием которого в обмотке 1 начинает нарастать ток И, замыкающий через контакт 11, третий диод 5 (Is) и контакт 10 на вывод 8. По магнитной цепи приводного электромагнита начинает протекать магнитный поток. При этом в момент време- 5 ни ti замыкается магнитоуправляемый контакт 9 и обмотки возбуждения переводятся в режим питания трехфазным напряжением. В момент времени ti третий диод 5 запирается положительным напряжением

0 Us-7, а второй диод 4 открывается и через него начинает протекать ток обмотки И, замыкающий через контакт 9 на второй вывод 7, при этом диод 3 тоже закрыт. К моменту времени ta ток И в первой обмотке 1 дости5 гает своего максимального значения и начинает уменьшаться. Это вызывает уменьшение магнитного потока в магнитной цепи приводного электромагнита. Из-за наличия магнитной связи между обмотками

0 при этом во второй обмотке 2 наводится ЭДС взаимной индукции, под действием которой начинает протекать ток 12. препятствующий (замедляющий ) уменьшению магнитного потока. При этом ток ia замыка5 ется чрез открытый второй диод 4 (U). В момент времени ts напряжение Ui на первой обмотке 1 становится равным нулю (Ui 0), диод 4 запирается, а диод 3 открывается. Ток 12 во второй обмотке 2 продолжает

0 нарастать, так как к обмотке 2 приложено положительное напряжение Ua, определяемое суммой напряжений Us-7 и Uy-e. При этом ток, потребляемый от источника через вывод 7 равен току 12 и протекает далее

5 через диод 3 и замыкается на вывод 6. Одновременно через диод 3 замыкается и уменьшающийся во времени ток h первой обмотки 1. В момент времени t4 суммарная МДС обмоток возбуждения достигает МДС

0 трогания приводного электромагнита и начинается перемещение его подвижных частей. В момент времени ts напряжение U2 на второй обмотке 2 равно нулю, диод 3 запирается, а третий диод 5 открывается. Токи

5 обмоток 1 и 2 начинают замыкаться через диод 5 (is) на вывод 8, при этом ток И в первой обмотке 1 нарастает во времени и протекает от вывода б через контакт 11, а ток 2 во второй обмотке 2 уменьшается,

0 протекая от вывода 7, при этом диод 4 закрыт. В момент времени Тб диод 5 закрывается (is 0), а ток 2 обмотки 2 замыкается через контакт 11 и открывается диод 4; через диод 4 протекает потребляемый через

5 вывод 6 ток источника, замыкающийся по цепи: обмотка 1, диод 4, контакт 9, вывод 7. К моменту времени t якорь электромагнита займет такое положение, что происходит размыкание контактов 9 и 11. Размыкание контакта 9 объясняется тем, что

к моменту времени t рабочий зазор электромагнита настолько мал, что резко уменьшается магнитное поле выпучивания вблизи полюса электромагнита и поле рассеяния. При этом малый магнитный поток, протекающий -по магнитоуправляемому контакту, не может обеспечить его замкнутое состояние. Контакт 11 (фиг, 1) размыкается под воздействием кинематических звеньев, связывающих его с якорем электромагнита. Длдя упрощения рассмотрения процесса срабатывания электромагнита здесь принято, что размыкание контактов 9 и 11 происходит одновременно. В момент времени t при размыкании контактов 9-и 11 открывается диод 5 и обмотки возбуждения оказываются включенными последовательно и согласно. При этом токи в обмотках 1 и 2 и в диоде 4 изменяются практически мгновенно до одного уровня так, что с этот момент суммарное потокосцеиление обмоток остается неизменным. В интервале времени Гл.Да токи в обмотках уменьшаются, поскольку быстро уменьшается напряжение U6-8 между выводами 6 и 8. В момент времени ta диод 5 запирается обратным напряжением U6-8. а диод 3 открывается и через него замыкаются токи обмоток 1 и 2, поддерживаемые запасенной в них электромагнитной энергией в предыдущий период времени. К моменту tg на выводах 6 и 8 напряжение становится положительным, открывается диод 5 и потребляемый от источника ток протекает от вывода 6, через обмотку 1, диод А, обмотку 2, диод 5, контакт 10 к выводу 8, при этом диод 3 закрыт (з -0). Через подпериода в момент tto диод 5 запирается, а диод 3 открывается и токи обмоток снова замыкаются через него. Таким образом, после размыкания контактов 9 и 11 обмотки возбуждения электромагнита питаются выпрямленным однополупери- одным напряжением. При этом токи в обмотках обеспечивают МДС, достаточную для удерживания якоря в притянутом положении.

Отключение электромагнита производится размыканием контакта 10. Если размыкание контакта 10 происходит при проводящем состоянии диода 5, это приводит к отпиранию диода 3 и ток обмоток уменьшается, замыкаясь через него. При достижении током в обмотках значения тока трогания при отпускании начинается движение якоря в обратном направлении. Даже незначительное увеличение воздушного зазора на начальном этапе движения якоря рпиаодит к резкому уменьшению магнитного потока в электромагните. Этот малый поток не может вызвать срабатывание

магнитоуправляемого контакта при обратном ходе и якорь возвращается в исходное положение. При новом замыкании контакта 10 происходит очередное срабатывание

электромагнита.

В приводном электромагните, изображенном на фиг. 2, особенность процесса включения заключается в том, что после замыкания контакта 10 ток, потребляемый че0 рез вывод 6, протекает последовательно через обе обмотки, диоды 4 и 5 на вывод 8. После замыкания контактов 9 и 11 процесс срабатывания в целом происходит как и в приводном электромагните, представлен5 ном на фиг, 1,

Таким образом, в предлагаемом техни-. ческом решении включение и отключение приводного электромагнита осуществляется изменением коммутационного состояния

0 одного контакта органа управления, что упрощает устройство и схемы автоматики, в которых используется такой приводной электромагнит. Последовательное согласное включение обоих обмоток в режиме

5 удерживания якоря в притянутом положении якоря обеспечивает уменьшение потребляемого от источника питания тока, а значит и мощности.

Формула изобретения

0 1, Приводной электромагнит с встроенными выпрямителями и элементами управления, содержащий две обмотки возбуждения,контакт сигнализации о положении якоря электромагнита, три диода, ор5 ган управления с замыкающим контактом и три вывода для подключения источника трехфазного напряжения питания, причем первый вывод первого диода подключен к первому выводу первой обмотки, а вторые

0 выводы второго и третьего диодов - к вторым выводам соответственно первой и второй обмоток, отличающийся тем, что, с целью упрощения и уменьшения потребляемой мощности электромагнита, в него

5 введен первый магнитоупраеляемый замыкающий контакт, установленный в зоне магнитного поля выпучивания рабочего зазора электромагнита с возможностью замыкания этого контакта под действием магнитного

0 поля выпучивания, первый вывод первой обмотки соединен с первым выводом для подключения источника трехфазного напряжения, первый вывод второго диода - с первым выводом второй обмотки, а через

5 первый магнитоуправляемый замыкающий контакт - с вторым выводом для подключения источника трехфазного напряжения, первый вывод третьего диода через замыкающий контакт органа управления соединен с третьим выводом для подключения источника трехфазного напряжения, при этом контакт сигнализации о положении якоря электромагнита одним выводом соединен с вторым выводом первой обмотки, другим выводом - с вторыми выводами первого диода и второй обмотки и выполнен в виде контакта, замкнутого в процессе срабатывания электромагнита и размыкающегося при завершении этого процесса

2. Электромагнит поп 1,отличающийся тем, что контакт сигнализации о положе0

ним якоря электромагнита выполнен в виде размыкающего блок-контакта электромагнита

3 Электромагнит по п 1,отл ича ю щи- й с я тем, что контакт сигнализации о положении якоря электромагнита выполнен в виде второго магнитоуправляемого замыкающего контакта, установленного в зоне магнитного поля выпучивания рабочего зазора электромагнита аналогично первому магнитоуправля- емому замыкающему контакту

Использование: в качестве электромагнитного привода в контакторах, муфтах, реле, управляемых от источника трехфазного напряжения. Сущность изобретения: в электромагнит, содержащий две обмотки 1 и 2 возбуждения, контакт 11 сигнализации о положении якоря электромагнита, три диода 3-5, орган управления с замыкающим контактом 10 и три вывода 6-8 для подключения источника трехфазного напряжения питания, введен магнитоуправляемый замыкающий контакт 9, установленный в зоне магнитного поля выпучивания рабочего зазора электромагнита, первый вывод первой обмотки 1 соединен с первым выводом для подключения источника трехфазного напряжения, первый вывод второго диода 4 соединен с первым выводом второй обмотки 2, а через иагнитоуправляемый замыкающий контакт 9 - с вторым выводом 7 для подключения источника трехфазного напряжения, при этом контакт 11 сигнализации о положении якоря электромагнита одним выводом соединен с вторым выводом первой обмотки 1, а другим выводом - с вторыми выводами первого диода 3 и второй обмотки 2, что позволяет упростить электромагнит и уменьшить потребляемую мощность. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

8

I

Г

Фиг. 2

(/Јб

У УЫД / у .U/-& у Л Л л

({ t 1з;t/ tj

ta

ТлГ{

iio t