Устройство для управления электромагнитом
Патент 900323
Авторы
Устройство для управления электромагнитом
Иллюстрации
Реферат
Союз Соввтскии
Социаяистичвскии
Ресяубяик
К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ (BI ) Дояолиитсльиос к авт. саид-ву (И) Заявлсио 03. 03. 80 (21) 2890739/24-07 с ярисоедииеиием заявки Эв (Sl)NL. Кл.
Н 0l Н "7/32
Н ol F 7/18
)ююудлрстееииыМ кюяитет
СССР ию Аелая иэюбретеииЯ и юткрытий (23) Приоритет
Ояублкковаио 23.01.82 Бюллетень М 3 (53) УДК 621..316.371 (088.8) Дата ояубликоваиия ояисаиия 25.01.82 (72) Авторы изобретеиия
Г.П. Свинцов, Ю.В. Софронов и В.Г. Гри.% Ъ 1
/ "р . /
Чувашский государственный университет м. Й."Ц.;:,.Ульяновф"< /,с. м,1 (с.. г (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОИАГНИТОМ
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 tl5 . .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 устройство для форсированного включения электромагнита, питающегося от источника переменного тока через выпрямитель, содержащее обмотку, аунтированную диодом, последовательно соединенный с обмоткой ключ, выполненный на тран зисторе с резистором и стабилитроном в цепи базы, и вспомогательный контакт, шунтирующий на период включения транзистор С2) .
Недостатком этого устройства является недостаточная надежность изза повьеиенного износа вспомогательно-. го контакта, разрывающего большой пус новой ток в обмотке.
Цель изобретения " повышение надежности устройства для управления электромагнитом.
Указанная цель достигается тем, что в устройство для управления элек1 ромагнитом, содержащее клеммы для подключения источника выпрямленного напряжения, клеммы для подключения обмотки электромагнита, параллельно которым включен диод, последователь. но соединенный с клеммами для подключения обмотки электромагнита
90032 ключ, выполненный на транзисторе, в цейь базы которого включена последовательная цепочка из стабилитрона и резистора, и клеммы для подключения вспомогательного контакта электро- 5 магнита, введен другой резистор, причем этот другой резистор включен последовательно с креммами для подключения вспомогательных контактов электромагнита, а укаэанная последователь- 1О ная цепочка включена параллельно последовательной цепочке из стабилитрона и одного резистора.
Кроме того, с целью повышения надежности и уменьшения величины пульсации тока и рассеиваемой на обмотке электромагнита мощности в устройстао введены другой диод, другой транзистор другой стабилитрон и делитель напряжения на двух резисторах, ре причем база другого транзистора через другой стабилитрон соединена с точкой соединения резисторов делителя напряжения, который включен между клеммами для подключения источника 25 выпрямленного напряжения, эмиттер другого транзистора соединен с эмиттером первого транзистора, а коллектор другого транзистора соединен с анодами первого стабилитрона и другого диода, зе причем катод другого диода подключен к базе первого транзистора. Кроме того, в устройство введен другой стабилитрон, который подключен последовательно к клеммам для подключения вспомогательных контактов.
На фиг. 1 и 2 представлены электрические схемы устройства для управления электромагнитом; на фиг. 3временные диаграммы токов и напряжений, поясняющие работу схемы; на фиг. 4 — электрическая схема устройства с дополнительным стабилитроном.
В устройстве последовательно с обмоткой 1 электромагнита, шунтированной диодом 2, включен транзистор 3 со стабилитроном 4 и резистором 5 в цепи базы, параллельно которым через резистор 6 подключен вспомогательный контакт 7, управляемый электромагнитом (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 напряйейия стабилизации стабилитрона 4 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 4. Варьируя соотношение между напряжением стабилизации стабилитрона 4 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 4, транзистор 9, коллектор которого подключен к общей точке элемента 4 и 8, его база через стабилитрон 10 подсоединена к делителю напряжения, собранного на резисторах
1 1 и 12, и подключенного на выпрямленное напряжение, а эмиттер транзистора 9 соединен с эмиттером транзистора 3. При подаче напряжения про" исходит форсированное срабатывание электромагнита и размыкается вспомогательный контакт 7. Работа схемы в этом состоянии. электромагнита иллюстрируется диаграммами (фиг. 3). 8 момент времени t< напряжение достигает величины напряжения стабилизации стабилитрона 4 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. В момент времени t падение напряжения на резисторе 11 делителя достигает напряжения стабилизации стабилитрона 10 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 4, замыкается на источник питания через коллекторноэмиттерный переход насыщенного тран900323
25 формула изобретения
S5 зистора 9. База транзистора 3 обесточивается и он переходит в режим отсечки, а ток в обмотке поддерживается лишь за счет ЭДС самоиндукции
В момент времени t напряжение на ре- 5 зисторе 11 уменьшается до напряжения стабилизации стабилитрона 10, транзистор 9 закрывается. Ток, протекавший через резистор 5, стабилитрон 4, замыкается на источник через диод 8 и база-эмиттерный переход транзистора .3, вторично переводя его в режим насыщения. Начинается повторное нарастание тока в обмотке 1 электромагнита. В момент времени tq напряжение питания становится меньшим напряжения стабилизации стабилитрона 4, ток базы транзистора 3 уменьшается до нуля и он вновь переходит в режим отсечки. Ток в обмотке 1 электромагнита, уменьшаясь по величине до момента времени tg, замыкается через диод 2. В момент времени t начинается норой цикл работы схемы. Диод 8 исключает перетекание тока базы транзистора 3 через транзистор 9 в период 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 с800 очередь, уменьшает температуру перегрева обмотки, вероятность вибрации якоря и обеспечивает повышение надежности функционирования.
В условиях кратковременного значительного уменьшения напряжения (в определенных пределах) питания, например при пуске мощных двигателей в шахтных кабельных сетях, схема обеспечивает увеличение среднего тока, протекающего по обмотке и исключает (возврат якоря электромагнита.
При включении обмотки электромаг нита, рассчитанной на питание знако переменным напряжением, на выпрямленное напряжение имеет место избыточная степень форсировки вследс вие того, что установившееся значение постоянной составляющей тока при питании выпрямленным напряжением определяется лишь активным сопротивлением обмотки, при питании ее знакопеременным напряжением установившееся значение тока в обмотке ограничивается, 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 4 (фиг. 4).
При этом и s режиме срабатывания на обмотку подается лишь часть выпрямленного напряжения, что обеспечивает уменьшение пускового тока, скорости соударения подвижных элементов электромагнита, а значит и увеличение его срока службы.
Использование изобретения позволяет повысить эксплуатационные характе ристики разнообразных устройств авто» матического управления и регулирования, содержащих электромагнитные контакторы, магнитные пускатели или электромагнитные реле.
Устройство для управления электромагнитом, содержащее клеммы для под" ключения источника выпрямленного напряжения, клеммы для подключения обмотки электромагнита, параллельно которым включен диод, выполненный на транзисторе ключ, включенный:. последовательно с клеммами для подклю. чения обмотки электромагнита, последовательную цепь из стабилитрона и резистора, включенную в базу транзис" тора, и клеммы для подключения вспомогательного контакта электромагнита, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введен другой резистор, причем указанный другой резистор включен последовательно с клеммами для подключения вспомогательного контакта электромагнита, а указанная последовательная цепь включена параллельно последовательной цепи из стабилитрона и резис" тора.
2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения величины пульсации тока и рассеиваемой иа обмотке электромагнита мощности, в него введены другой диод, другой транзистор, другой стабилитрон и делитель напряжения на двух резисторах, причем база другого транзистора через другой стабилитрон соединена
900323 с точкой соединения резисторов делителя напряжения, который включен между клеммами для подключения источника выпрямленного напряжения, эмиттер другого транзистора соединен с эмит- s тером первого транзистора, а коллектор другого транзистора соединен с анодами первого стабилитрона и другого диода, причем катод другого диода подключен к базе первого транзистора.
3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введен другой стабилитрон, который подключен последовательно к клеммам для подключения вспомогательных контактов.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
Леоненко Л.И. Полупроводниковые форсирующие схемы. М., "Энергия", 1974, с 53, рис. 36.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке и 2619119/24-07, кл. Н 01 Н 47/32, 25.05.78 (прототип).