Двухобмоточный электромагнит со встроенными выпрямителями

Двухобмоточный электромагнит со встроенными выпрямителями

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ кои

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 061081 (21) 3343956/24-07 (51) М Кд З

>Ч 01 Н 47/00 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (33) УДК 621. 318. . 3 {088. 8) Опубликовано 28.0283, Бюллетень ¹ 8

Дата опубликования описания 280283 (72) Авторы изобретения

Я.Я. Либерт и В.А. Рижий

Рижское производственное объединение ВЪФ--. им. B. И. Ленина (71) Заявитель

{ 54 ) ДВУХОБМОТОЧНЫЙ ЗЛЕКТРОМ1ГНИТ СО ВСТРОЕННЕМИ

ВЫПРЯМИТЕЛЯМИ

Изобретение относится к электромагнитной технике и может быть использовано в качестве привода переменного тока для различных электромагнитных механизмов, например реле, контакторов и вибраторов.

Известен электромагнит, состоящий из магнитопроцода с расположенной на нем обмоткой, подключаемой непосредственно к источнику переменного напряжения. Сила электромагнитногo притя жения пульсирует от нуля до максимума с удвоенной частотой по отношению к частоте питающего тока. На якорь действует постоянная составляющая переменной силы, притягивающая его к полюсам. Переменная составляющая сила приводит к вибрации якоря электромагнита. В зависимости от типа электромагнита и его характеристики его можно использовать в качестве тягового или вибрационного (1).

Однако малые значения КПД, коэффициента мощности и тяговой силы, значительная величина потребляемой реактивной энергии, а также малая эффективность использования активных материалов ограничивает применение известного устройства для тяговых и вибрационных электромагнитов.

Известно также устройство для управленияя дв ухобмо точным электромаг нитом, в котором обмотки подсоединены

5 к источнику переменного напряжения через два встречно-параллельно включенных выпрямительных диода. В зависимости от того, как включены обмотки, устройство может быть применено в

10 качестве тягового электромагнита с согласно включенными обмотками и как вибратор со встречно включенными обмотками (2).

Однако данное устройство характеризуется малыми значениями КПД, коэффициента мощности и тяговой силы, значительной величиной обратного напряжения. источника питания и загрузкой сети значительной реактивной мощностью.

20 Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для питания однотактного электромагнитного вибратора, содержащее две питаемые переменным током двухсекционные токонесущие обмотки, в которых каждая секция первой обмотки включена последовательно С соответствующей секцией второй обмотки, и полупроводниковые выпрямители, подключенные к секциям обмоток, причем выпрямители секций одной и той же

1п()12) Ь обмотки включены встречно, а каждая секция первой обмотки включена последовательно с соответствующей секцией второй обмотки через регулировочный резистор

Недостатками известного устройства являются небольшие значения КПД,коэффициента мощности и силы тяги вследствие значительных потоков рассеивания и потерь энергии на регулировочном резисторе. Недостатки обусловлены так же тем, что постоянная времени контура, по которому замыкается дополнительный подмагничиэающий ток, значительно меньше периода ЭДС источника переменного напряжения, поэтому импульс тока кратковременен по сравнению с полупериодом колебания якоря и большая часть накопленной в контуре магнитной энергии идет на джоулевские потери, а также тем, что в каждый 20 полупериод ЭДС источника переменного напряжения рабочий ток проходит через дэа .диода, а в распределении дополнительных подмагничиэанщих токов участвуют все четыре диода. 25

Цель изобретения — увеличение КПД н улучшение тяговых характеристик устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в двухобмоточном электромагните 30 со встроенными выпрямителями, каждая из обмоток котoporo выполнена двухсекционной, содержаШем четыре полупров:JJ,никовых выпрямителя, причем одна и секций первой обмотки соедине.:а последовательно с другой секцией второй обмотки и одним из диодов, одна секция второй обмотки соединена по ледовательно с другой секцией первой обмотки и вторым диодом, причем указанные последовательные цепи сое-, динены с выводами для подключения источника питания, а диоды в указанных цепях включены встречно, секции первой обмотки соединены между собой через третий диод, а секции второй 45 обмотки — через четвертый диод, причем первый и третий. диоды и второй и четвертый диоды соответственно включены между собой встречно.

На фиг. 1 показана принципиальная 50 схема устройства; на фиг. 2 — схема включения секций обмоток в режиме тягового электромагнита; на фиг.3то же, в режиме вибратора.

Двухобмоточный электромагнит со встроенными выпрямителями содержит две с раэньпл количеством витков обмотки, размещенных на одном П-образном магнитопроводе. Каждая обмотка состоит из двух секций, имекщих раз- 60 личное число витков. Первая обмотка имеет секции 1 и 2, вторая обмотка секции 3 и 4. Секция 4 с меньшим числом витков одним Bыводом подключена к первому зажиму источника 5 перемен- 65 ного напряжения, а другим через последовательно соединенные секции 1 и выпрямительный диод б — к второму зажиму источника 5 напряжения, и соответственно секция 2 с меньшим числом витков одним выводом подключена к первому зажиму источника 5 питания, а другим через последовательно соединенные секцию 3 и выпрямительный диод 7 — к второму зажиму источника

8 напряжения, причем диоды б и 7 включены встречно-параллельно. Одни выводы секций 1 и 2 соединены через секцию 4, а другие выводы соединены ,диодом 8, включенным встречно выпря— мительному диоду 6, и аналогично одни выводы секций 3 и 4 соединены через секцию 2, а другие выводы соединены диодом 9, включенным встречно выпрямительному диоду 7. Обе обмотки рас.положены на одном магнитопроводе 10, который установлен с зазором относи— тельно якоря 11 посредством упругой связи 12.

Устройство работает следующим об— разом.

В полупериод проводимости выпрямительного диода б под током находятся секции 1 и 4, а ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции секций 2 и 3 создают дополнительный импульс тока в секции

4. Аналогично в полупериод проводимости диода 7 под током находятся секции 2 и 3, а ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции секций 1 и 4 создают дополнительный импульс тока в секции 2. Импульсы тока, проходящие через секции обмоток электромагнита, наводят пульсирукицее магнитное поле, вызывающее притяжение якоря 11 к магнитопроводу 10. Величина силы упругой связи 12 относительно электромаг=нитной силы и согласное или встречное включение обмоток onðåäåëÿþò работу устройства в одном из двух режимов: в режиме тягового электромагнита (фиг. 2) или в режиме вибратора . (фиг. 3) . !

В режиме вибратора восс та на влив ающая сила, развиваемая ре зо на ясной упругой связью 12, больше электромагнитной силы возмущения. Последовательное согласное включение секций 1 с

4 и 2 с 3 в магнитном отношении, учитывая направление проходящего тока по ним, создает встречное включение обмоток (фиг. 3). Отношение количества витков в секциях 1 и 4 или 2 и 3 такое, что действия намагничивакщих сил их равны. Это обусловлено тем, что в секции с большим числом витков течет меньший.ток, а э секции с меньшим числом витков — больший ток за счет дополнительных токов. Оптимизацию отношения количества витков в секциях определяют также глубина пульсации и разность минимального и мак—

1001215 симального значений намагьичивакицея силы, что наиболее благоприятно сказывается на механических параметрах зибратора, т.е. получение наибольшей амплитуды при меньшей потребляемой мощности. Постоянная времени контура (секции 1,4 и 2 и диод 8 или секции

4,2 и 3 и диод 9) близка пс величине периоду ЭДС источника напряжения, что позволяет рационально использовать накопленную в контуре магнитную

10 энергию, которая дает дополнительную работа устройства заключается, например, в удержании якоря 11 в притянутом положении, когда электромагнитная сила притяжения якоря 11 больше восстанавливающей силы упругой связи 12. Последовательное встречное включение секций 1 с 4 и 2 с 3 в маг-30 нитном отношении, учитывая направле.ния проходящего тока по ним, создает согласное включение обмоток (фиг. 2).

Секции 1-4 могут быть и полуобмотками. Магнитный поток в магнитопроводе

10 электромагнита не изменяет направления. Благодаря ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции ток в каждой секции не снижается до нуля в момент прохода питающего напРяжения через нуль. Ток 40 в секциях 1 и 4 или 2 и 3, которые в данный полупериод отключены от источника питания запирающим диодом 6 или 7, поддерживается благодаря ЭДС самоиндукции, а в конце полупериодаблагодаря ЭДС вэаимоиндукции. Значительное самоподмагничивание, присут" ствие тока в каждой секции в течение всего периода ЭДС источника перемен" ного напряжения, значительное снижение пульсации и уменьшение переменной составляющей намагничивающей си50 лы, позволяют характеризовать электромагнит высокими энергетическими показателями. Наличие намагничивающей силы от тока самоподмагничивания 5S преимущественно в одной обмотке снимает потоки рассеивания.

tСогласное включение обмоток рационально использовать для ра-боты электромагнита в режиме вибрато-60 ра для получения небольших амплитуд колебания якоря.

Предлагаемое устройство создает положительный эффект, обусловленный увеличением КПД, коэффициента мощнос-65 силу притяжения якоря к магнитопроводу в то время, когда якорь развивает наибольшую скорость. Вследствие наличия значительного подмагничивания при больших зйачениях магнитного потока якорь 11 совершает движение к магнитопроводу 10, а при малых значениях под действием упругой связи

12, превышающем усилие, развиваемое 20 электромагнитном, якорь совершает

i (ббратное движение.

В режиме тягового электромагнита ти и силы тяги (или амплитуд колебания яко:я) благодаря рациональным условиям рекуперации энергии во внутренней цепи электромагнита.

По сравнению с прототипом в предлагаемом устройстве уменьшаются потоки рассеивания вследствие того, что ток самоподмагничивания проходит через обмотку и меньшую секцию другой ,обмотки, постоянная времени контура, по которому замыкается подмагничивающий ток, по величине близка к периоду

ЭДС источника переменного напряжения, что увеличивает перекрытие магнитных потоков, создаваемых в оба полупериода, и кроме того, увеличение самоподмагничивания (увеличение перекрытия магнитных потоков) уменьшает индуктив ность, что в свою очередь увеличивает рабочий ток, а значит и электромагнитное усилие.

Предлагаемый электромагнит характеризуется также тем, что в нем отсутствует регулировочный резистор, а оптимальный угол перекрытия магнитных потоков устанавливается определенным отношением (в пределах 1,65-1,80) количества витков в секциях каждой обмотки; в каждый полупериод ЭДС ис« точника переменного напряжения рабочий ток проходит через один диод, а подмагничивающий ток тоже через один (но другой) диод.

Изготовленный образец показывает, что при прочих равных условиях (один и тот же магнитопровод с тем же общим

<оличеством витков в каждой из обеих обмоток, при одном и том же зазоре между якорем и магнитопроводом и тех же четырех диодах) потребляемая мощность на единицу развиваемого усилия (или амплитуды) в 1,7-2,0 раза меньше, чем у прототипа. При согласном включении обмоток образец имеет коэффициент мощности 0,85-0,98, а при встречном — 0,81-0,87, а прототип — соответственно 0,65 и 0,8.

Предлагаемое устройство предназначено для внедрения на вибротранспортирующих и ориентирующих устройствах, работающих в околорезонансном режиме при собственной частоте 100 Гц, Формула изобретения

Двухобмоточный электромагнит со встроенными выпрямителями, каждая из обмоток которого выполнена двухсекционной, содержащей четыре полупроводниковых выпрямителя, причем одна из секций первой обмотки соединена последовательно с другой секцией второй обмотки и одним из диодов, одна секция второй обмотки соединена последовательно с другой секцией первой обмотки и вторым диодом, причем

1001215

ЭНИИПИ Эакаэ 1409/62 Тираж 701 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул,Проектная,4 укаэанные последовательные цепи соединены с выводами для подключения источника питания, а диоды в укаэанных цепях включены встречно, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения

КПД и улучшения тяговых характеристик, секции первой обмотки соединены между .собой череэ третий диод,а секции второй обмотки — череэ четвертый диод, причем первый и третий диоды и второй и четвертый диоды соответственно включены между собой встречно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

1. Сливинская А. Г. Элен тромагниты и постоянные магниты. М., Энергия, 1972 с. 192-200

2 . Слив и нск ая A Г . Электромаг ниты со встроенными выпрямителями. И., Энергия, 1970, с. 23, 35.

10 3 . .Авторское свидетельство СССР Ф 605292, кл. Н 02 К 33/00, 1978,