Устройство для форсированного управ-ления электромагнитом постоянноготока

Устройство для форсированного управ-ления электромагнитом постоянноготока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п,832617

КАФФ -- Ь ( (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 050779 (21) 2790970/24-07 (51) М. К1. с присоединением заявки HP. Н OJ. Н 47/32

Н 01, F 7/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230581 Бюллетень NP 19 (5Ç) УДК621. 318. . 3 (088. 8) Дата опубликования описания 23.0581

«

1 "" A. С, Р ябиков, В. И. Мозговой и А,1А. ЩеглоЪ -: ;:,:

1 т i

fi

/ ".="=;« (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРСИРОВАННОГО

УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТОМ ПОСТОЯННОГО

TOKA

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в схемах быстродействующего управления электромагнитами постоянного тока с понижением потребления энергии.

Известно устройство управления электромагнитом постоянного тока, содержащее цепь из последовательно соединенных нестабилизированного источника постоянного напряжения, элек-. тромагнита, электронного ключа и элемента .обратной связи, причем . электромагнит зашунтирован цепью разряда магнитной энергии, а также задатчик тока возбуждения и формиро- 15 вания циклического режима (1) .

Недостатком этого устройства является отсутствие стабилизации тока возбуждения электромагнита, что увеличивает потребление энергии в элек- 20 тромагните и приводит к его перегреву.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для форсированного управления элек тромагнитом постоянного тока, содержащее цепь из последовательно соединенных нестабилизированного истОчника постоянного напряжения, электро-30 магнита, электронного ключа и элемента обратной связи, причем электромагнит зашунтирован цепью разряда его магнитной энергии,.а также форсирующую цепь, связанную с задатчиком тока возбуждения, формирователь циклического режима, при этом выходы задатчика тока возбуждения и элемента обратной, связи подключены по схеме сравнения ко. входу формирователя циклического режима, .а его выход связан с управляющим входом электронного ключа (2J .

Недостатком этого устройства является, то что длительность стадии форсирования электромагнита постоянна, т.е, не зависит от его параметров, что приводит к избыточному потреблению энергии в электромагните в стадии форсирования. Цель изобретения — снижение потребления энергии в электромагните.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено импульсным йакопительным звеном и электронным переключателем, при этом вход импульсного накопительного звена связан.с точкой соединения электронного ключа и электромагнита, а выход — с управляющим входом элект832617 ронного переключателя„ коммутирующие электроды которого связаны с задатчиком тока возбуждения.

Импульсное накопительное звено содержит последовательно соединенные разделительный конденсатор, выпрямитель и фильтр.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Последовательно соединенные нестабилизированный источник постоянного напряжения Е, обмотка 1 возбуждения электромагнита, электронный ключтранзистор 2, элемент обратной связи - резистор 3, земля образуют цепь возбуждения {заряда) электромагнита, 15

Последовательно соединенные диод

4.и резистор 5 Образуют; цепь разряда магнитной энергии электромагнита, подключенную параллельно его обмотке

1 возбуждения. Опорный источник пи- 20 тания Е „, резисторы 6 - 9, включенные по схеме перестраиваемого делителя напряжения, образуют двухуровневый задатчик тока воздуждения.Электронный переключатель — транзистор 10 связан со схемой эадатчика.тока возбуждения и служит для переключения его уровней настройки, Операционный усилитель 11, последовательная RC-цепь. из конденсатора 12 и резистора 13, включенная между выходом и неинвер-, тирующим входом усилителя 11, образу" ют формирователь циклического режима.

Дифференциальный вход усилителя

11 включен по схеме сравнения напряжений на резисторах 8 и 3,. а его выход связан wåðåç токоограничивающий резистор 14 с базой транзистора 2.

Разделительный конденсатор 15, выпрямитель на диодах 16 и 17, токоогра- 40 ничиваюший резистор 18, Т-образный

RC-фильтр из резисторов 19 и 20 и конденсатора 21 образуют импульсное накопительное звено, включенное между коллектором транзистора 2 и базой транзистора 10, Ключевой транзистор

22 связан со схемой задатчика тока возбуждения и подключен базой к источнику входного сигнала Ugy предназначенному для управления переклю- 50 чателем электромагнита 1.

Работа устройства заключается в следующем, В начальном состоянии положительHblM входным сигHB31oM Ugl TpBHBHGTop 55

22 открыт, напряжение.на резисторе

8 равно нулю, выходное напряжение усилителя 11 отрицательно (обеспечивается дополнительным смещением нуля усилителя), конденсатор 12 через резисторы 13. и 8 заряжен до уровня 60 отрицательного выходного напряжения усилителя 11 (по цепи заряда: выход усилителя 11-конденсатор 12-резистор

13-резистор 8- земля ), транзистор 2 эаПерт, ток возбуждения в об- 65. мотке электромагнита 1 и напряжение на резисторе 3 равны нулю, транзистор

10 закрыт.

При снятии сигнала Бя„ транзистор 22 запирается, с резистора 8 снимается положительное опорное напряжение, соответствующее заданному уровню тока притяжения электромагнита, в результате чего на выходе усилителя ll скачкообразно возникает положительное напряжение. Конденсатор 12 перезаряжается до положительного выходного напряжения усилителя 11. Транзистор 2 открывается, в обмотке возбуждения электромагнита 1 начинает протекать ток (по вышеуказанной цепи возбуждения), нарастающий во времени по экспоненте с постоянной .времени, равной отношению индуктивности обмотки возбуждения электромагнита к суммарному активному сопротивлению цепи возбуждения.

В момент достижения током возбуждения заданного уровня (тока притяжения) напряжение на резисторе 3 срав нивается, а затем начинает превышать опорное напряжение, снимаемое с резистора 8. На выходе усилителя за счет действия положительной обратной связи через конденсатор 12 и резистор 13 скачкообразно возникает отрицательное напряжение, при этом транзистор 2 запирается. Конденсатор

12 начинает перезаряжаться до отрицательного выходного напряжения усилителя 11, однако его зарядный ток, протекающий через резисторы 13 и 8 и спадающий во времени по экспоненте с постоянной времени вышеука-. занной. зарядной цепи,создает на резисторе 8 и неинвертирующем входе усилителя 11 отрицательное напояжение,которое удерживает усилитель в указанном состоянии, а транзистор

2 остается в запертом состоянии. Ток возбуждения в обмотке электромагнита

1 под действием его ЭДС самоиндукции начинает протекать через резистор 5 и диод 4 и спадает во времени по экспоненте с постоянной времени, равной отношению индуктивности электромагнита к суммарному активному сопротивлению, вышеуказанной цепи разряда магнитной энергии электромагнита. Напряжение на резисторе 3 при этом равно нулю.

В момент, когда зарядный ток конденсатора 12 сравняется с током, протекающим через резисторы 6,7 и 8, а затем станет меньше его, на резисторе 8 и неинвертирующем входе усилителя 11 возникает положительное напряжение. В результате действия положительной обратной связи на выходе усилителя скачкообразно возникает положительное напряжение, транзйстор 2 снова открывается.

832б17

Формула изобретения

1. Патент ФРГ Р 2208135, кл. 21 q 2/01, 1974.

2. Патент США 9 3549955, кл; Н 01 Н 47/32, 1970.

Так устанавливается циклический режим работы устройства, когда длительность закрытого состояния транзистора 2 постоянна (определяется параметрами схемы), а длительность его открытого состояния автоматически регулируется для поддержания заданного тока возбуждения электромагнита. При этом длительность первого цикла значительно больше длительности каждого последующего цикла,так как ток возбуждения в первом цикле нарастает с нуля, а начиная со второго цикла — колеблется в небольших пределах (снижаясь ниже заданного уровня .на малую величину, зависимую от выбираемой длитель- 15 ности запертого состояния транзистора 2).

В первом и последующих циклах работы устройства после запирания транзистора 2 зарядные импульсы тока кон- 2() денсатора 15 через диод 16 и резистор 19 заряжают конденсатор 21 (диод

17 и резистор 18 служат для перезаряда конденсатора 15). Напряжение, накапливаемое на конденсаторе 21, поступает через резистор 20 на базу транзистора 10, За один или несколько циклов это напряжение становится достаточным для отпирания транзистора (время заряда конденсатора 21 выбирается малым по сравнению с длительностью первого цикла). В результате этого транзистор 10 открывается, резистор 9 шунтирует схему задатчика тока возбуждения, опорное напряжение на выходе задатчика снижается до уровня, соответствующего заданному току удержания электромагнита. Устройство начинает автоматически поддерживать новое заданное значение тока возбуждения. 40

При подаче сигнала U „° устройство быстро переключается в йачальное состояние.

Таким образом, в устройстве длительность стадии форсирования электромагнита определяется в основном длительностью первого цикла, которая изменяется при изменении параметров электромагнита и таким образом снижается потребление энергии в электромагните, Введение .конденсатора 12 и резистора.13 в цепь положительной обратной связи усилителя 11 стабилизирует частоту циклов (переключений транзистора 2).при значительных 55 изменениях индуктивности и активного сопротивления электромагнита, что дополнительно улучшает качество работы устройства (так как при уменьшении частоты циклов снижается динамическая точности устройства, а при увеличении частоты увеличивается рассеиваемая мощность на транзисторе 2 за счет фронтов импульсов) .

1. Устройстьо для форсированного управления электромагнитом постоянного тока, содержащее цепь из последовательно соединенных нестабилизированного источника постоянного напряжения электромагнита, электронного ключа и элемента обратной связи, причем электромагнит зашунтирован цепью разряда его магнитной энергии, а также задатчик тока 1возбуждения и формирователь циклического режима при этом выходы задатчика тока возбуждения и элемента обратной связи подключены по схеме сравнения,ко входу формирователя циклического режима, а его выход связан с управляющим входом электронного ключа, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью потребления энергии в электромагните, оно снабжено импульсным накопительным звеном и электронным-переключателем, при этом вход импульсного накопительного звена связан с точкой соединения электронного ключа и электромагнита, а выход — с управляющим входом электронного переключателя, коммутирующие электроды которого связаны с .задатчиком тока возбуждения.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что импульсное накопительное звено выполнено в виде соединенных последовательно разделительного конденсатора, выпрямителя и фильтра.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

832617

Составитель Е. Рыкова

Техред M. Голинка, Корректор Г.Назарова

Редактор A.Øàíäîð

Подписное

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4

Заказ 3646/65 Тираж 784

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5