Электромагнит со встроенным выпрямителем Советский патент 1982 года по МПК H01F7/18 H01H47/00 

(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТ СО BCTPOEHHMI ВЫПРЯМИТЕЛЕМ

изобретение относится к электромагнитной технике и может быть использовано при создании привода переменного тока для различных электромагнитных механизмов, например реле,, контакторов, пускателей и вибраторов.

Известны электромагниты, .питание которых осуществляется от источника переменного напряжения, а сила электромагнитного притяжения пульсирует от нуля до максимума с удвоенной частотой по отношению к частоте питающего тока зависимости от типа электромагнита и его характеристики такой электромагнит может использоваться в качестве тягового или вибрационного.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электромагнит со встроенным выпрямителем, содержащий две обмотки, включенные параллельно и согласно, и два диода, включенные последовательно с обмотками 2.

Недостатками известного устройства являются: небольшое значение тяговой силы электромагнита на единицу потребляемой мощности, малая

величина коэффициента мощности и КПД, значительная величина выброса обратного напряжения на диодах.

Цель изобретения - увеличение тягового усилия на единицу потребляемой мощности и КПД.

Указанная цель, достигается тем, что в электромагните со встроенным выпрямителем, содержащем две после10довательные цепи из обмотки и диода, одна из которых подключена к выводам для подключения источника питания переменного тока, другая последовательная цепь из обмотки и диода подключена параллельно йхбмотке первой последовательной цёпн.

КроМе того, обмотки электромагнита в зависимости от его назначения. могут включаться согласно или

20 встречно. .

На фиг. 1 приведена электрическая схема предлагаемого электромагнита при .его работе в режиме тягового . электромагнита) на фиг. 2 - то же, в режиме вибратора, на фиг. 3 - принципиальная схема электромагнита.

Электромагнит со встроенным выпрямителем содержит диоды 1 и 2, соединяемые с обмотками 3 и 4, и источник 5 питания переменного тока.

Механическая и магнитная части электромагнита включают в себя магнитопровод 6, якорь 7 и упругий элемент 8.

В режиме тяговго электромагнита устройство работает следующим образом СФИГ.1 и 3).

В первый полупериод прохождения тока через диод 1 и обмотку 3 в магнитопроводе б возникает магнитHfcril поток, вызывающий притяжение якоря 7, Во второй полупериод, когда диод 1 заперт, ток в контуре, образуемом обмотками 3, 4 и диодом 2, поддерживается за счет ЭДС самоиндукции. Намотка обмоток 3 и 4 выполнена /так, что в магнитном отношении, учитывая направление проходящего по ним тока, они действуют согласно. Ток в обеих обмотках поддерживается во втором полупериоде, что сглаживает пульсацию намагничивающей силы. Во втором полупериоде происходит гашение запасенной энергии в магнитном контуре, обеспечивающее рекуперацию энергии во внутренней цепи, проявляющейся в увеличении значения величины постоянной составляющей тока, что, в свою очередь, -увеличивает коэффициент .мощности и КПД устройства. Ток во втором полупериоде способствует уменьшению выброса обратного напряжения на диодах 1. При отключении электромагнита от источника 5 питания переменного тока якорь 7 под действием упругого элемента 8 устанавливается с зазором относительно магнитопровода б, причем механическая сила упругого элемента 8 значительно меньше электромагнитной силы, действующей па якор 7 даже при малых напряжениях источника 5 питания переменного тока.

Работа .устройства в режиме вибратора происходит следующим образом (фиг.2).

Механическая сила упругого элемента 8 выбирается больще пульсирующей намагничивающей силы. Тогда в каждый полупериод прохождр:ия тока через диод 1 и обмотку 3. в магнитопроводе 6 появляется магнитный пото вызывающий притяжение якоря 7. Во второй полупериод диод 1 заперт. Так как обмотки 3 и 4 включены встречно, в начале второго полупери да появляется дополнительный импуль тока, что дает увеличение намагничивающей силы, увеличивая глубину пульсации намагничивающей силы, увеличивает постоянную составляющую тока и уменьшает индуктивность контура. Указанные эффекты позволяют увеличить аьтлитуду колебаний якоря вибратора на единицу потребляемой мощности и увеличить КПД, уменьшить обратный выброс напряжения на диоде так как производится рекуперация

энергии, т.,е. гашение накопленной в первый полупериод в магнитном контуре энергии используется для увеличения тока, что, в свою очередь, увеличивает амплитуду колебания якоря. Так как амплитуда силы, развиваемой резонансной упругой подвеской, обычно в 5-20 раз превышает, амплитуду вынуждающей электромагнитной силы, то значение электромагнитной силы, образуемой постоянной составляющей тока, не может воспрепятствовать отходу якоря за счет упругих элементов. Колебания якоря 7 обусловлены разностью максимального

5 и минимального значений магнитного

потока.

Соответственно выбранное отношение витков рабочей и дополнительной об моток дают оптимальные условия рекуперации энергии во внутреннейцепи

электромагнита за счет токов, вызванных ЭДС самоиндукции, ЭДС дви,женин и противо-ЭДС пульсации, что приводит к повышению энергетических показателей устройства. Глубина

пульсации, значение постоянной

составляющей и разность максимальной и минимальной Нс1Магничивающей силы, а также величина постоянной времени контура (обмотки 3, 4 и диод 2)

определяющие возбуждающую силу с одной стороны и значение восстанавливаюй1ей силы с другой, определяют оптимальное соотношение витков обмоток 3 и 4 электромагнита.

S Для предлагаемого устройства перспективно использование тиристорных источников питания с регулируемой длиной импульса. Например, для вибратора с согласно включенными обмотками возбуждающие действие определенной длительности импульса тока и последующее гашение запасенной в магнитном контуре энергии происходит в течение полупериода механических

5 колебаний якоря, что позволяет во второй полупериод якорю свободно совершать обратный ход за счет запасенной в упругих элементах потенциальной энергии.

Использование предлагаемого изобретения позволяет улучшить эксплуатационные характеристики различных электромагнитных механизмов, расширить их функциональные возможности и снизить потребляемую энергию.

Формула изобретения

60 1, Электромагнит со встроенным выпрямителем, содержаний две последовательнве цепи из обмотки и дяода, одна иэ котор ых подключена к выводам. дпя подключения источника питания

65 переменного тока, отличаю