CN1041662C

CN1041662C - 磁保持电磁铁控制电路

Info

Publication number: CN1041662C
Application number: CN92108199A
Authority: CN
Inventors: 张凡
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-07-06
Filing date: 1992-07-06
Publication date: 1999-01-13
Anticipated expiration: 2007-07-06
Also published as: CN1082243A

Abstract

磁保持电磁铁控制电路，属于电学的磁铁电路装置领域。它在合闸控制电路和分闸控制电路中设有一个能够正反向励磁的线圈和一个正向充电反向放电的电容器。新增了2个电压鉴幅器、触发器和一个合闸电子开关。本发明可以使磁保持电磁铁在欠电压和电容器充电电压达到某一预置值时自动关断合闸电子开关，并继续保持电容器处于浮充电状态。当电容器充电电压超过允许上限值时自动切断励磁电源并使电磁铁自动释放。主要特点是减少了电子元件的发热量，大幅度提高了电磁铁的操作频率，增加了工作可靠性，降低了制作成本。

Description

磁保持电磁铁控制电路

本发明涉及一种带有永磁体的磁保持电磁铁，特别涉及使用同一个励磁线圈和电容器进行吸合或释放控制的磁保持电磁铁。属于电学的磁铁电路装置领域。

在已有技术中，中国专利CN89105949．0提供了一种使用同一个励磁线圈和电容器控制电磁铁吸合和释放的脉冲控制单元电路，同时还提供了一种由“电子开关或电磁开关[12]、励磁电压取样器[14]、触发器[13]、限流元件[11]、电容器[10]构成一个使工作在吸合状态的磁保持式牵引电磁铁在励磁电源失电时自动返回到释放状态的自同步保持电路”。它们的不足之处是：第一，在电磁铁吸合过程完成以后，电容器二个极板上的储存电压，将会达到励磁直流电压的额定值或励磁工频直流脉动电压的峰值，这个电压值比操作磁保持电磁铁释放所需的电容应储存的能量高得多，从而在磁保持电磁铁的吸合或释放操作循环过程中，使分闸电子开关[12]和限流元件[11]过量发热。第二，储能电容器[10]的放电时间增长，影响到磁保持电磁铁的操作频率。

本发明的目的在于避免上述已有技术中的不足之处而提供一种在磁保持电磁铁吸合过程完成以后，储能电容器二个极板上的最终充电电压被限定在一个预置值范围内波动但又能满足磁保持电磁铁释放操作所必需的最低储存能量的一种控制电路；同时还提供一个相应的保护电路：当储能电容器的二个极板上的充电电压超过某一预置上限值时，可以自动切断磁保持电磁铁的励磁电源。

本发明的目的可以通过以下措施来实现：

一种磁保持电磁铁控制电路，一个励磁线圈[6]和电容器[5]串联组成的合闸控制电路，有一个并接在励磁线圈[6]和电容器[5]串联回路后侧的分闸电子开关[8]、限流元件[7]、励磁电压取样器[2]、触发器[9]所组成的分闸控制电路，在止逆二极管[3]的进线侧增设一个串联连接在合闸控制电路中的合闸电子开关[1]、一个并接在励磁电源上的励磁电压取样器[2]，当励磁电压低于设定门限时，合闸电子开关[1]联锁关断，触发器[9]和分闸电子开关[8]随之导通，由电容器[5]、励磁线圈[6]、限流元件[7]、分闸电子开关[8]构成磁保持电磁铁的反向放电回路；再增设一个止逆二极管[3′]和浮充电阻[4]，它们之间串联连接后再与合闸电子开关[1]和止逆二极管[3]并联连接，同时增设一个与电容器[5]并联的分压鉴幅器[10]和触发器[11]，当电容器[5]极板二侧的充电电压达到分压鉴幅器[10]的设定门限时，触发器[11]随之导通，合闸电子开关[1]被联锁关断，通过止逆二极管[3′]、浮充电阻[4]、励磁线圈[6]构成电容器[5]必须的浮充电回路；

在合闸电子开关[1]的进线侧，增设一个串接在励磁电源主回路中的熔断器[16]、限流元件[14]、电子开关[15]、触发器[13]、分压鉴幅器[12]，其中限流元件[14]和电子开关[15]串联后并接在熔断器[16]的出线侧和合闸电子开关[1]的进线侧间，分压鉴幅器[12]与电容器[5]并联连接，当电容器[5]极板二侧的充电电压达到分压鉴幅器[12]的设定门限时，触发器[13]和电子开关[15]随之导通，由限流元件[14]和电子开关[15]构成一个使熔断器[16]熔丝熔断的冲击电流回路。所述的二个分压鉴幅器[10]和分压鉴幅器[12]，还可以由一个具备窗口电压比较取样功能的运算放大器组合构成。所述的电子开关[15]通常由一个单向晶闸管T₆和抗干扰电阻R₁₃、抗干扰电容C₁构成。

下面，对本发明说明书附图说明如下：

图1为磁保持电磁铁控制电路原理框图。

图2为磁保持电磁铁控制电路实施例1。

现在，本发明将结合上述说明书附图作进一步详述。

由图1可见，这是在中国专利CN89105949．0规定的控制电路基础上经进一步改进而提出的一种新技术方案。与上述中国专利所提供的技术方案不同的是：图1中新增了二个止逆二极管[3]及[3′]、一个合闸电子开关[1]、浮充电阻[4]、分压鉴幅器[10]、触发器[11]、励磁电压取样器[2]、触发器[9]。其中合闸电子开关[1]与止逆二极管[3]串联，止逆二极管[3′]与浮充电阻[4]串联，然后均并联连接在E₊和K点。接通磁保持电磁铁励磁电压时，励磁电压取样器[2]得电，合闸电子开关[1]导通，合闸冲击电流I_H由E₊→[1]→[3]→[6]→[5]→E_-构成回路，其电流方向为K₊→G_-，磁保持电磁铁因正向励磁而吸合运行。由于浮充电阻[4]的阻值很大，故流经止逆二极管[3′]和浮充电阻[4]的浮充电流I_w可以忽略不计。经过一段充电时间后，电容器[5]正极板上的电压U_c值已达到预置值下限，这时，分压鉴幅器[10]的输出信号将触发器[11]开通，使合闸电子开关[1]关断，电容器[5]经由E₊→[3′]→[4]→[6]→[5]→E_-充电，这时仅流过一个微小的浮充电流I_w。U_c随励磁电压的波动而波动，一旦低于某一预置值下限时，分压鉴幅器[10]的输出信号不足以使触发器[11]导通，合闸电子开关[1]因之重新开通，使U_c迅速上升并再次自动关断。当励磁电压一旦低于磁保持电磁铁的欠电压保护规定的下限值时，励磁电压取样器[2]失电，导致合闸电子开关[1]联锁关断、触发器[9]翻转、分闸电子开关[8]开通，分闸冲击电流I_F因储能电容器[5]二个极板上储存的电压U_c经由C₊→[6]→[7]→[8]→C_-构成回路，其电流方向为G₊→K_-，已经吸合的磁保持电磁铁因反向励磁而自动释放。

为了防止电容器[5]二个极板上的充电电压超过预置值上限而造成电容器击穿事故，由分压鉴幅器[12]对电容器[5]的充电电压U_c采样，在超过预置上限值时其输出信号使触发器[13]开通，电子开关[15]随之导通，励磁电压经熔断器[16]、限流元件[14]、电子开关[15]构成短路回路，其电流流向如I_B所示。这个I_B因[14]的阻值很小，时间很短，从而使熔断器[16]的熔丝熔断而不致损坏电子开关[15]，励磁电压被切断，磁保持电磁铁因失电而自动释放。

图2示出本发明的一个实施例。

电阻R₁、R₂与达林顿三极管T₁构成合闸电子开关[1]，齐纳二极管D₁，电阻R₅、三极管T₂的发射结与电阻R₂、R₁的串联回路并联后构成励磁电压取样器[2]，大阻值电阻R₃构成浮充电阻[4]，电阻R₄构成限流元件[7]，达林顿晶体三极管T₃和基极电阻R₆构成分闸电子开关[8]，电阻R₅及三极管T₂构成触发器[9]，电阻R₇、R₈和三极管T₄的发射结构成分压鉴幅器[10]，三极管T₄、齐纳二极管D₁、电阻R₂构成触发器[11]。接通磁保持电磁铁励磁电压并达到D₁的击穿电压时，合闸电子开关[1]导通，合闸冲击电流I_H由E₊→T₁→D₃→[6]→[5]→E_-构成回路，电磁铁因正向励磁而吸合。电容器[5]二个极板电压U_c由零逐渐增大至预定值下限时，S₁点的电位达到T4发射结的导通电压，因而T₄饱和导通，将T₁管的基极钳至接近地电位，T₁管随之自动关断。电容器[5]上的电压U_c依靠E₊→D₂→R₃→[6]→[5]→E_-构成浮充回路而得以维持，其电流方向为K₊→G_-。当励磁电压向上波动时，由于电容器[5]的漏泄等效电阻与分压器电阻R₈和R₇并联后再经励磁线圈[6]与大阻值的浮充电阻R₃串联，所以，这时的U_c值虽然比T₁关断瞬间的U_c值为高，但它一直能够稳定在一个电容器[5]耐压所允许的范围内，而远较励磁电压的直流额定值或工频脉动直流励磁电压的峰值低得多。当励磁电压低于D₁的击穿电压时，因基极电流为零值而合闸电子开关[1]联锁截止，原先饱和导通的三极管T₂截止且三极管T₃随之导通，电容器[5]二个极板上储存的能最U_c值经励磁线圈[6]和电阻R₆使T₃管饱和导通，这时由C₊→[6]→R₄→T₃→C_-构成反放电回路，一个分闸冲击电流I_F使吸持着的磁保持电磁铁因反向励磁而自动恢复到释放状态。

当电容器[5]二个极板上的充电电压U_c超过预置值上限时，电阻R₉、R₁₀构成的分压器对U_c值取样，S₂点的电位达到齐纳二极管D₄的击穿值(含三极管T₅发射结压降在内)三极管T₅导通，励磁电压经由E₊→[16]→R11→晶闸管T₆控制极，阴极→E_-构成回路，T₆于瞬间快速导通，因限流元件[14](电阻R₁₂)的阻值很小，冲击电流I_B值十分巨大，引起熔断器[16]的熔丝快速熔断而不致损坏电子开关[15](晶闸管T₆)和电容器[5]，磁保持电磁铁因失电而自动释放。为了防止励磁电压中偶然出现的正尖脉冲干扰使晶闸管T₆误触发，在T₆的控制极及励磁电压E_-端子上并接抗干扰电容C₁和电阻R₁₃。电阻R₁₂的阻值应尽可能小，控制在晶闸管T₆的通态非重复浪涌电流I_SM值以内。

最后需要指出的是：电子开关、限流元件、分压鉴幅器等还可以用V-MOS管，等效晶体三极管，运算放大器构成的电压比较器等予以替代，为简化起见，本说明不再专门予以叙述。

本发明的主要优点是：

1．采用本发明提供的控制电路，可以制作出频繁操作的磁保持电磁铁和各型磁保持电器，例如磁保持接触器和磁保持继电器，它们的操作频率有时可达14400周／时。

2．减少了磁保持电磁铁在释放操作过程中的无效功耗和相应的发热量，使电子元件的选用标准降低，可靠性增加，制作成本下降。

3．当电容器[5]的充电电压超过预置值上限时可以自动切断励磁电压和自动操作磁保持电磁铁使之释放，从而保护电容器[5]免致击穿损坏。

Claims

1．一种磁保持电磁铁控制电路，有一个励磁线圈[6]和电容器[5]串联组成的合闸控制电路，有一个并接在励磁线圈[6]和电容器[5]串联回路后侧的分闸电子开关[8]、限流元件[7]、励磁电压取样器[2]、触发器[9]所组成的分闸控制电路，其特征在于：a)．在止逆二极管[3]的进线侧增设一个串联连接在合闸控制电路中的合闸电子开关[1]、一个并接在励磁电源上的励磁电压取样器[2]、当励磁电压低于设定门限时，合闸电子开关[1]联锁关断，触发器[9]和分闸电子开关[8]随之导通，由电容器[5]、励磁线圈[6]、限流元件[7]、分闸电子开关[8]构成磁保持电磁铁的反向放电回路；b)．再增设一个止逆二极管[3′]和浮充电阻[4]，它们之间串联连接后再与合闸电子开关[1]和止逆二极管[3]并联连接，同时增设一个与电容器[5]并联的分压鉴幅器[10]和触发器[11]，当电容器[5]极板二侧的充电电压达到分压鉴幅器[10]的设定门限时，触发器[11]随之导通，合闸电子开关[1]被联锁关断，通过止逆二极管[3′]、浮充电阻[4]、励磁线圈[6]构成电容器[5]必需的浮充电回路；c)．在合闸电子开关[1]的进线侧，增设一个串接在励磁电源主回路中的熔断器[16]、限流元件[14]、电子开关[15]、触发器[13]、分压鉴幅器[12]，其中限流元件[14]和电子开关[15]串联后并接在熔断器[16]的出线侧和合闸电子开关[1]的进线侧间，分压鉴幅器[12]与电容器[5]并联连接，当电容器[5]极板二侧的充电电压达到分压鉴幅器[12]的设定门限时，触发器[13]和电子开关[15]随之导通，由限流元件[14]和电容器[5]构成一个使熔断器[16]熔丝熔断的冲击电流回路。

2．按权利要求1规定的磁保持电磁铁控制电路，其特征在于所述的二个分压鉴幅器[10]和分压鉴幅器[12]，还可以由一个具备窗口电压比较取样功能的运算放大器组合构成。

3．按权利要求1规定的磁保持电磁铁控制电路，其特征在于所述的电子开关[15]通常由一个单向晶闸管T₆和抗干扰电阻R₁₃，抗干扰电容C₁构成。