Устройство для управления электромагнитом Советский патент 1982 года по МПК H01F7/18 H01H47/32 

I

Изобретение относится к области электроаппаратостроения и может быть использовано для управления обмотками приводных электромагнитных контакторов, магнитных пускателей и реле управления.

Известно устройство для форсированного включения электромагнита, обмотка которого подключена к источнику через балластный резистор, шунтированный вспомогательным контактом электромагнита 111.

Недостатками этого устройства являются большие потери мощности на балластном элементе и интенсивный износ вспомогательного контакта, что снижает надежность функционирования устройства в целом.

Наиболее близким к предлагаемому по техническим средствам и достигаемому результату является устроЙ9Тво для форсированного включения элект ромагнита, питающегося от источника переменного тока через выпрямитель.

2

содержа((ее обмотку, шунтированную диодом, последовательно соединенный с обмотке) ключ, выполненный на тран зисторе с резистором и стабилитроном в цепи базы, и вспомогательный контакт, шунтирующий на период включения транзистор С21.

Недостатком этого устройства является недостаточная надежность изза повьииенного износа вспомогательного контакта, разрывающего большой пус ковой ток в обмотке.

Цель изобретения - повышение надежности устройства для управления электромагнитом.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для управления элею ромагнитом, содержащее клеммы для подключения источника выпрямленного напряжения, клеммы для подключения обмотки электромагнита, параллельно которым включен диод, последовательно соединенный с клеммами для подключения обмотки электромагнита 39 ключ, выполненный на транзисторе, в цепь базы которого включена последовательная цепочка из стабилитрона и резистора, и клеммы для подключения вспомогательного контакта электромагнита, введен другой резистор, при чем этот другой резистор включен последовательно с креммами для подключения вспомогательных контактов элек ромагнита, а указанная последователь мая цепочка включена параллельно последовательной цепочке из стабилитрюна и одного резистора. Кроме того, с целью повышения надежности и уменьшения величины ПУЛЬсации тока и рассеиваемой на обмотке электромагнита мощности в устройство введены другой диод, другой транзистор другой стабилитрон и делитель напряжения на двух резисторах причем база другого транзистора через другой стабилитрон соединена с точкой соединения резисторов делителя напряжения, который включен между клеммами для подключения источника выпрямленного напряжения, эмиттер др гого транзистора соединен с эмиттеро первого транзистора, а коллектор дру гого транзистора соединен с анодами первого стабилитрона и другого диода причем катод другого диода подключен к базе первого транзистора. Кроме того, в устройство введен другой ста билитрон, который подключен последовательно к клеммам для подключения вспомогательных контактов. На фиг. t и 2 представлены электрические схемы устройства для управления электромагнитом; на фиг. 3 временные диаграммы токов и напряжеНИИ, поясняющиеработу схемы; на фиг. - электрическая схема устройстЁа с дополнительным стабилитроном. В устройстве последовательно с обмоткой 1 электромагнита, шунтированной Диодом 2, включен транзистор со стабилитроном и резистором 5 в цепи базы, параллельно которым через резистор 6 подключен вспомогательный контакт 7, управляемьЛ элект ромагнитом (фиг. 1). К эмиттеру транзистора 3 подается пульсирующее напряжение. При этом по цепи базы транзистора 3 через резистор 6, контакт 7, а при достижении входного пульсирующего напряжения величины напряжения стабилизации стабилитрона k и через резистор 5, протекает ток. Величина сопротивления резистора 6 выбрана такой, что при напряжении питания, достаточно близком к нулевому значению, транзистор 3 входит в режим насыщения и практически вся полуволна выпрямленного напряжения прикладывается к обмотке 1 электромагнита. Происходит форсированное срабатывание электромагнита и разрывается вспомогательный контакт 7, который коммутирует малый ток в цепи управления транзистора, что существенно облегчает режим работы контакта и повышает надежность функционирования устройства. После этого транзистор 3 находится в режиме насыщения лишь в интервале времени, когда пульсирующее напряжение больше напряжения стабилизации стабилитрона ; Варьируя соотношение между напряжением стабилизации стабилитрона k и амплитудным значением выпрямленного напряжения можно менять величину тока в режиме удерживания электромагнита. Устройство (фиг. 2) дополнительно содержит диод 8, включенный между базой транзистора 3 и стабилитроном , транзистор 9, коллектор которого подключен к общей точке элемента и 8, его база через стабилитрон 10 подсоединена к делителю напряжения , собранного на резисторах 11 и 12, и подключенного на выпрямленное напряжение, а эмиттер транзистора 9 соединен с эмиттером транзистора 3. При подаче напряжения происходит форсированное срабатывание электромагнита и размыкается вспомогательный контакт 7. Работа схемь в этом состоянии электромагнита иллюстрируется диаграммами (фиг. 3)- В момент времени tj напряжение достигает величины напряжения стабилизации стабилитрона и через него по резистору 5, диоду 8 и базу транзистора 3 протекает ток, насыщающий транзистор 3. Напряжение питания прикладывается к обмотке, ток в ней возрастает. 8 момент времени t падение напряжения на резисторе 11 делителя достигает напряжения стабилизации стабилитрона tO и ток, протекающий через резистор 12 делителя, стабилитрон 10 и базу транзистора 9 переводит его из режима отсечки в режим насыщения. Ток, протекающий через резистор 5 стабилитрон k, замыкается на источник питания через коллекторноэмиттерный переход насыщенного тран5зистора 9. База транзистора 3 обесточивается и он переходит в режим отсечки, а ток в обмотке поддерживается лишь за счет ЭДС самоиндукци В момент времени tjj напряжение на р зисторе 11 уменьшается до напряжени стабилизации стабилитрона 10, транзистор 9 закрывается. Ток, протекав ший через резистор 5, стабилитрон k замыкается на источник через диод 8 и база-эмиттерный переход транзисто ра 3, вторично переводя его в режим насыщения. Начинается повторное нарастание тока в обмотке 1 электрома нита. В момент времени t, напряжение питания становится меньшим напр жения стабилизации стабилитрона k, ток базы транзистора 3 уменьшается до нуля и он вновь переходит в режи отсечки. Ток в обмотке 1 электромаг нита, уменьшаясь по величине до момента времени tg, замыкается через диод 2. В момент времени tg начинается ноеый цикл работы схемы. Диод исклочает перетекание тока базы транзистора 3 через транзистор 9 в п риод включения электромагнита. При равной {фиг. 1 и 2) постоянной составляющей тока в обмотке в последней амплитуды гармонических составляющих тока меньше по величине, что уменьшает мощность активных потерь в обмотке и уровень пульсации электромагнитной силы. Это, в свою очередь, уменьшает температуру перегрева обмотки, вероятность вибрации якоря и обеспечивает повышение надежности функционирования. 8 условиях кратковременного значительного уменьшения напряжения (в определенных пределах) питания, например при пуске мощных двигателей в ахтных кабельных сетях, схема обеспечивает увеличение среднего тока, протекающего по обмотке и исключает /возврат якоря электромагнита. При включении обмотки электромаг}нита, рассчитанной на питание знакопеременным напряжением, на выпрямленное напряжение имеет место избыточная степень форсировки вследствие того, что установившееся значение по стоянной составляющей тока при питании выпрямленным напряжением определяется лишь активным сопротивлением обмотки, при питании ее знакопере ен ным напряжением установившееся значение тока в обмотке ограничивается 23 индуктивным ее сопротивлением. Поэтому для ограничения скорости соударения подвижных частей электромагнита с целью увеличения его срока службы (фиг. 4) последовательно со вспомогательным контактом включен стабилитрон 13, причем величина его напряжения стабилизации меньше напряжения стабилизации стабилитрона k (фиг. k). При этом и в режиме срабатывания на обмотку подается лишь часть выпрямленного напряжения, что обеспечивает уменьоюние пускового тока, скорости соударения подвижных элементов электромагнита, а значит и увеличение его срока службы. Использование изобретения позволя- ет повысить эксплуатационные характеристики разнообраз {х устройств авто матического управления и регулирования, содержащих электромагнитные контакторы, магнитные пускатели или электромагнитные реле. Формула изобретения 1.Устройство для управления электромагнитом, содержащее клеммы для подключения источника выпрямленного напряжения, клег«4Ы для подключения с(этки электрсй4агнита, параллельно которым диод, выполненный на транзисторе ключ, вклюменный; последовательно с клеммами для подклю чения обмотки электромагнита, последовательную цепь из стабилитрона и резистора, включенную в базу транзистора, и клеммы для подключения вспомогательного контакта электромагнита, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введен другой резистор, причем ука,заннь й другой резистор включен последовательно с клеммами для подключения вспомогательного контакта электро(«(агнита, а указанная последовательная цепь включена параллельно последовательной цепи из стабилитрона и резис тора. 2.Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что, с целью повьяиения надежности и уменьшения величины пульсации тока и рассеиваемой на обмотке электрстагнита мощности, в него введены другой диод, другой транзистор, другой стабилитрон и делитель напряжения на двух резисторах, причем база другого транзистора через другой стабилитрон соединена 790 с точкой соединения резисторов делителя напряжения, Kotopbifi включен между клеммами для подключения источника выпрямленного напряжения, эмиттер другого транзистора соединен с эмиттером первого транзистора, а коллектор другого транзистора соединен с ансздами первого стабилитрона и другого диода, причем катод другого дио да подключен к базе первого транзистора, 3. Устройство по пп. 1 и 2, от личающееся тем, что в него введен другой стабилитрон, который подключен последовательно к клеммам для подключения вспомогательных контактов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Леоненко Л,И. Полупроводниковые форсирующие схемы. М., Энергия, 197, с. 53, рис. 36. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2б19П9/2 -07, кл. Н 01 Н 7/32, 25.05.78 (прототип)

г1 t; fjl |tt tj М

Фиг.З N/