Устройство для поглощения энергии катушки контактора транспортного средства при ее коммутации

Устройство для поглощения энергии катушки контактора транспортного средства при ее коммутации

Реферат

 

Использование: аппаратура передачи электроэнергии между цепями вспомогательного электрооборудования преимущественно тепловозов, дизель-поездов, электровозов. Сущность изобретения: устройство состоит из блокирующего диода, конденсатора, стабилитрона, двух резисторов и транзистора. Новизна техенического решения определяется тем, что транзистор зашунтирован блокирующим размыкающим контактом контактора, параллельно катушке которого подключено данное устройство. Это позволяет без снижения эффективности уменьшить количество энергии, рассеиваемой транзистором, и увеличитьэнергию, выделяемую в резисторе. Перераспределение энергии облегчает условия работы транзистора. 1 ил.

Изобретение относится к области передачи электрической энергии от источников постоянного напряжения (аккумуляторная батарея, электрическая машина) и катушкам электромагнитных аппаратов транспортных средств (тепловозы, дизель-поезда, электровозы).

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, в котором освобождающаяся при отключении от источника напряжения индуктивного элемента (катушки контактора) энергия поглощается подключенными к его выводам через диод конденсатором и последовательно соединенными токоограничивающими резистором и транзистором, управляемым при помощи резистора смещения и стабилитрона. Транзистор рассеивает значительную часть энергии катушки контактора. Поэтому в известном устройстве используются мощные транзисторы, что увеличивает стоимость, габаритные размеры, массу устройства и затрудняет его использование на транспортных средствах.

В устройстве по изобретению транзистор зашунтирован размыкающим блокировочным контактом контактора. Это уменьшает энергию, рассеиваемую в транзисторе, и обеспечивает технический результат, который характеризуется снижением стоимости, массы и габаритных размеров устройства для поглощения энергии.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит диод 1, конденсатор 2, стабилитрон 3, транзистор 4, токоограничивающий резистор 5, резистор 6 смещения и выводы 7 для подключения к катушке контактора 8 с силовым контактом (на схеме не показан) и с размыкающим блокировочным контактом 8.1, который шунтирует эмиттер-коллекторный переход транзистора 4. Катушка контактора 8 через контакт 9 коммутирующего элемента (реле, тумблер) и клеммы 10 подключена к источнику напряжения управления транспортного средства.

Устройство работает следующим образом.

После замыкания контакта 9 присутствующее на клеммах 10 напряжение, полярность которого показана на схеме, прикладывается к катушке контактора 8. Контактор 8 включается, меняет положение своих контактов и размыкает контакт 8.1. При включенном контакторе 8 в цепи его катушки протекает ток и в ее индуктивности запасается энергия. Напряжение катушки контактора 8 имеет показанную на схеме полярность, которая не совпадает с проводящим направлением диода 1, и он препятствует поступлению напряжения в устройство поглощения энергии.

После размыкания контакта 9 напряжение катушки контактора 8 меняет полярность на обратную по отношению к показанной на схеме, ток из цепи контакта 9 переходит в цепь диода 1 и в первый момент протекает через конденсатор 2. Конденсатор 2 запасает энергию катушки контактора 8 и ограничивает напряжение на ее выводах. Напряжение конденсатора 2 имеет показанную на схеме полярность, растет и достигает напряжения стабилизации стабилитрона 3. После этого появляются ток в цепи стабилитрона 3 и напряжение на резисторе 6. Это напряжение имеет показанную на схеме полярность, обеспечивает протекание тока в цепи базы транзистора 4. Транзистор 4 отпирается, сопротивление его эмиттер-коллекторного перехода уменьшается и в резисторе 5 протекает убывающий ток.

При отпертом транзисторе 4 ток катушки контактора 8 протекает по двум параллельным цепям. Одна цепь образована стабилитроном 3, резистором 6 и эмиттер-базовым переходом транзистора 4, вторая цепь - эмиттер-коллекторным переходом транзистора 4 и резистором 5. Результирующее сопротивление обеих параллельных цепей определяется преимущественно сопротивлением резистора 5 и сопротивлением эмиттер-коллекторного перехода транзистора 4.

В первый момент после отпирания транзистора 4 сопротивление его эмиттер-коллекторного перехода невелико, так как ток катушки контактора 8 большой и в цепи базы транзистора 4 протекает ток, достаточный для его полного отпирания. По мере уменьшения тока катушки контактора 8 убывает ток в цепи базы транзистора 4 и увеличиваются сопротивление его эмиттер-коллекторного перехода, суммарное сопротивление транзистора 4 и резистора 4. При убывающем токе катушки контактора 8 напряжение на ее выводах сохраняет постоянную величину, равную напряжению стабилизации стабилитрона 3. В результате этого осуществляется оптимальный процесс поглощения транзистором 4 и резистором 5 энергии, которая накоплена в индуктивности катушки контактора 8. Такая оптимизация обеспечивает при максимально допустимом напряжении на выводах катушки контактора 8 минимальное время, в течение которого ток в цепи катушки достигает значения, необходимого для его отключения.

После этого контактор 8 отключается, меняется положение его контактов, контакт 8.1 замыкается и шунтирует эмиттер-коллекторный переход транзистора 4. При замкнутом контакте 8.1 ток в цепи этого перехода транзистора 4 не протекает и энергия в нем не рассеивается. Оставшаяся часть энергии катушки рассеивается в резисторе 5 и напряжение катушки по мере убывания ее тока уменьшается. Конденсатор 2 разряжается через резистор 5 и его напряжение снижается.

После замыкания контакта 8.1 сопротивление контура, в котором протекает ток катушки, уменьшается на величину, равную сопротивлению эмиттер-коллекторного перехода транзистора 4, постоянная времени этого контура и время протекания в нем тока увеличиваются. Увеличение времени протекания тока в цепи катушки контактора 8 происходит после его отключения и поэтому не ухудшает его быстродействия. Ток в цепи резистора 5 протекает до тех пор, пока энергия катушки и конденсатора не перейдет полностью в тепловую энергию. После этого устройство переходит в исходное состояние и готово к следующему поглощению энергии катушки контактора.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ КАТУШКИ КОНТАКТОРА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ПРИ ЕЕ КОММУТАЦИИ, содержащее транзистор, эмиттер которого соединен с одним, а коллектор через последовательно включенные токоограничивающий резистор и диод - с другим выводами для подключения катушки контактора, резистор смещения и стабилитрон, включенные соответственно между базой и эмиттером транзистора и между базой последнего и общим выводом диода и токоограничивающего резистора, соединенным через конденсатор с эмиттером транзистора, отличающееся тем, что эмиттер-коллекторный переход транзистора зашунтирован размыкающим блокировочным контактом контактора.

РИСУНКИ

Рисунок 1