CZ287509B6

CZ287509B6 - Electromagnet magnetizing coil feeding circuit

Info

Publication number: CZ287509B6
Application number: CZ19962985A
Authority: CZ
Inventors: Karim Benkaroun; Manuel Lima; Alain Gousset
Original assignee: Schneider Electric Sa
Priority date: 1995-10-12
Filing date: 1996-10-11
Publication date: 2000-12-13
Also published as: CA2187662A1; BR9605102A; AU710707B2; EP0768683A1; FR2739969B1; EP0768683B1; ES2131382T3; CA2187662C; AU6816796A; DE69602407T2; FR2739969A1; US5805405A; DE69602407D1; MX9604704A; CN1136590C; HUP9602811A3; HU221224B1; JP3792314B2; HU9602811D0; PL181225B1

Description

Napájecí obvod budicí cívky elektromagnetu

Oblast techniky

Vynález se týká napájecího obvodu stejnosměrného proudu nebo usměrněného střídavého proudu budicí cívky elektromagnetu, obsahujícího alespoň jedno hlavní vinutí a jedno sekundární vinutí.

Dosavadní stav techniky

Je známo, že pro elektromagnet může být použita cívka s dvojitým vinutím za účelem snížení přehřívání cívky a spotřeby proudu, požadovaného pro její napájení. Cívka obsahuje pro tento účel přítažné vinutí a přídržné vinutí.

Jsou-li vinutí uspořádána paralelně, jsou nejdříve obě napájena silným přítažným proudem za účelem způsobení počátečního pohybu pohyblivého magnetického obvodu elektromagnetu, potom přídržné vedení zůstane jediné napájeno slabším proudem aby udrželo pohyblivý magnetický obvod v přitažené poloze, přičemž napájení přítažného vinutí je zastaveno přepnutím.

Přepínání napájení jednoho z těchto vinutí elektrickými prostředky po zvoleném časovém zpoždění je známo z patentu DE 2128651. Je však obtížné řídit délku času zvoleného pro toho zpoždění. Přepnutí se může ve skutečnosti uskutečnit před uzavřením magnetických obvodů, přičemž v tomto případě se elektromagnet uzavře, ale zůstane neschopen setrvat v přitažené poloze, nebo se to může uskutečnit příliš pozdě, čímž způsobí přehřátí cívky a vedení ke zpomalení provozního výstupu elektromagnetu.

Podstata vynálezu

V důsledku toho směřuje vynález k zajištění elektronického obvodu, zabezpečujícího přepínání napájení jednoho z těchto dvou vinutí cívky až když je po uzavření elektromagnetu proud cívky velmi blízko k dosažení přídržného proudu, který je schopen udržet pohyblivý magnetický obvod v přitažené poloze.

Podle vynálezu se napájecí obvod vyznačuje tím, že obsahuje přepínací prostředky první polovodičové součástky s řízenou vodivostí, schopnou zajistit nebo zablokovat napájení sekundárního vinutí, přičemž uvedené zařízení je uspořádáno mezi hlavním vinutím a hradlem polovodičové součástky a obsahuje druhou polovodičovou součástku. Přepínací prostředky jsou navrženy pro provádění přepínání první polovodičové součástky, dosáhne-li napětí mezi hradlem a výstupem druhé polovodičové součástky prahového napětí většího, než je hodnota odpovídající začátku zavírání elektromagnetu.

Podle vynálezu obsahují přepínací prostředky přizpůsobovací obvod napětí, který je připojen k hlavnímu vinutí a ke hradlu druhé polovodičové součástky, přičemž naposledy zmíněné hradlo je připojeno na hradlo první polovodičové součástky, za účelem blokování této součástky, dosáhne-li napětí mezi hradlem a výstupem druhé polovodičové součástky prahové hodnoty.

Přizpůsobovací obvod s výhodou obsahuje RC filtr, tvořený odporovým členem a kondenzátorem, zapojeným paralelně, přičemž hradlo druhé polovodičové součástky je připojeno na vstup tohoto obvodu.

- 1 CZ 287509 B6

Odporový člen je přednostně tvořen můstkovým děličem, opatřeným dvěma sériovými rezistory, přičemž jeden z rezistorů je připojen k hlavnímu vinutí a druhý rezistor je umístěn paralelně s kondenzátorem a připojen ke zpětnému napájecímu vedení cívky.

Uspořádání a složení přepínacích prostředků tudíž umožňuje spolehlivé provádění přepínání první polovodičové součástky, je li proud blízko dosažení přídržné hodnoty po celkovém uzavření elektromagnetu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení, znázorněných na výkresech, na kterých představuje obr. 1 napájecí obvod podle vynálezu, obr. 2 a 3 obvod podle obrázku 1, napájený stejnosměrným proudem podle dvou uspořádání, obr. 4 obvod podle obrázku 1, napájený usměrněným střídavým proudem, obr. 5a a 5b grafy, které ukazují způsobem známým v oboru kolísání intenzity navzájem v hlavním vedení a sekundárním vedení ve funkci času, obr. 6 graf, ukazující kolísání napětí, vyobrazení kolísání intenzity podle obrázku 5a, a obr. 7 graf, ukazující kolísání napětí na vývodech RC obvodu, upraveného v přizpůsobovacím obvodu napětí, ve funkci času.

Příklady provedení vynálezu

Diagram znázorněný na obrázku 1 představuje napájecí obvod budicí cívky elektromagnetu podle vynálezu.

Elektromagnet, zde není znázorněn, obsahuje budicí cívku, pevný magnetický obvod a pohyblivý magnetický obvod, navržený k přitažení pevným magnetickým obvodem, je-li cívka napájena proudem. Cívka elektromagnetu je opatřena dvěma vinutími, hlavním vinutím B1 a sekundárním vinutím B2.

Vinutí B1 a B2 jsou umístěna paralelně mezi dvěma napájecími vedeními, vnějším vedením a a zpětným vedením b, spojenými s příslušnými kladnými a zápornými póly zdroje S proudového napájení. Tento obvod může fungovat ze zdroje stejnosměrného proudu (obrázky 1 až 3) nebo usměrněného střídavého proudu (obrázek 4).

Hlavní vinutí B1 a sekundární vinutí B2 jsou schopna aktivace pohybu pohyblivého magnetického obvodu. Nepřetržitě napájeno je pouze hlavní vinutí Bl. aby byl pohyblivý magnetický obvod udržen v přitažené poloze, jakmile je elektromagnet uzavřen.

Hlavní vinutí Bl je zapojeno do série s odporem RI mezi napájecími vedeními a a b.

Napájení sekundárního vinutí B2 je řízeno polovodičovou součástkou T2 s řízenou vodivostí, například tranzistorového typu.

-2CZ 287509 B6

Tranzistor T2, bipolámího nebo jiného typu, je připojen k obvodu 20 prahového napětí, který odevzdává prahové napětí, nezbytné pro jeho vodivost, jakmile je obvod zapnut.

V prvním uspořádání obvodu, napájeného stejnosměrným proudem, jak je ukázáno na obrázku 2, se může obvod 20 prahového napětí skládat ze dvou odporů R3 a R4, spojených do série mezi vedeními aab, přičemž hradlo tranzistoru T2 je spojeno se spojovacím bodem C těchto dvou odporů.

Ve druhém uspořádání obvodu, napájeného stejnosměrným proudem, jak je ukázáno na obrázku 3, se může obvod 20 prahového napětí skládat z odporu R2 a Zenerovy diody Z2, zapojených do série mezi vedeními aab, přičemž hradlo tranzistoru T2 je spojeno se spojovacím bodem C odporu a diody.

Tranzistor T2 je navržen k tomu, aby byl blokován po uzavření magnetických obvodů elektromagnetu, aby přerušil napájení sekundárního vinutí B2. Tranzistor T2 je blokován přepínacími prostředky JO, uspořádanými mezi jeho hradlem a hlavním vinutím Bl.

Přepínací prostředky 10 obsahují přizpůsobovací obvod 11 napětí a polovodičovou součástku TI s řízenou vodivostí tranzistorového typu.

Přizpůsobovací obvod 11 napětí obsahuje odpor R5, připojený k hlavnímu vinutí Bl a umístěný do série s filtrem typu RC, který se skládá z odporu R6 a kondenzátorů Cl, spojených paralelně a připojených na zpětné vedení b. Tento obvod tvoří napěťový integrátor.

Tranzistor TJ., bipolámího či jiného typu, představuje vstup připojený na hradlo tranzistoru T2, výstup připojený ke zpětnému vedení b, a hradlo připojené ke spojovacímu bodu D mezi odpor R5 a odpor R6 obvodu JJ.

Schéma na obrázku 4 znázorňuje obvod napájený ze zdroje dvojitého půlvlnného usměrněného střídavého proudu.

Pro toto uspořádání je umístěn mezi střídavý zdroj S proudového napájení a napájecí vedení aab obvodu usměrňovači můstek, aby zmíněný obvod napájel dvojitým půlvlnným usměrněným střídavým proudem, přičemž každá půlvlna je tvořena usměrněnými sinusoidami. Navíc je volitelně přidáno vyhlazovací zařízení aby ztlumilo tvar usměrněných sinusovek. Zařízení_30 obsahuje diodu D2 a kondenzátor C2, umístěné do série mezi hlavní vinutí Bl a zpětné vedení b, přičemž odpor R5 obvodu JJ je připojen k prostřednímu bodu E, který spojuje diodu D2 a kondenzátor C2.

Dále bude popsáno fungování obvodu.

Jakmile je mezi vedení aab přivedeno napětí, je vytvořen proud, za prvé hlavním vinutím _BJ a odporem Rl, a za druhé obvodem 20 prahového napětí. Potenciál na hradle tranzistoru T2 je nyní okamžitě dostatečný k tomu, aby tranzistoru dovolil přenášet proud, čímž aktivuje sekundární vinutí B2.

Obrázky 5a a 5b znázorňují rychlost cirkulace proudu navzájem v hlavním vedení Bl a v sekundárním vedení B2. Rychlost cirkulace proudu v sekundárním vinutí B2 je stejná jako v hlavním vinutí Bl, nehledě na fakt, že se proud nedostává do záporných hodnot. Ke studiu podoby proudu v cívce tudíž stačí studovat rychlost proudu v hlavním vinutí.

-3CZ 287509 B6

V usměrněném střídavém proudu je rychlost proudu stejná, ale křivka je tvořena sinusoidami. Jako následek může zůstat složení přizpůsobovacího obvodu 11 nezměněno vzhledem k obvodu stejnosměrného proudu.

Jak je znázorněno na obrázku 5a, je rozdíl mezi dvěma fázemi, přítažnou fází A a přídržnou fází B, přechod mezi těmito dvěma fázemi odpovídá okamžiku, kdy je proud stabilizován na přídržné hodnotě po uzavření elektromagnetů.

Během přítažné fáze A vzrůstá intenzita dvěma vinutími na hodnotu II proudu, počátkem které 10 se pohyblivý magnetický obvod pohybuje k pevnému magnetickému obvodu, přičemž způsobuje současně probíhající snižování proudu, až do uzavření elektromagnetů, odpovídající času tl na obrázku, tyto stavy jsou typické při prvním rázu Ol proudu. Při uzavírání elektromagnetů opět vzroste proud podle křivky exponenciálního typu, což odpovídá druhému rázu 02 proudu, aby dosáhl přídržné hodnoty Ic, odpovídající počátku přídržné fáze B. Napájení sekundárního vinutí 15 B2 nyní může být přerušeno použitím přepínacích prostředků 10, přizpůsobovací obvod 11 autorizuje permutaci zatímco je nyní elektromagnet uzavřen.

Obrázek 6 ukazuje napětí na vývodech odporu Rl, jehož rychlost je stejná, jako rychlost proudu v hlavním vinutí B1 znázorněném na obrázku 5a protože toto napětí je vzorem obrazu proudu 20 v hlavním vinutí Bl. Je to toto napětí, které je zpracováváno přizpůsobovacím obvodem 11.

Proto je požadován obraz cirkulace proudu v cívce, tento zmíněný obrázek je získán měřicími prostředky, tvořenými odporem Rl nebo Zenerovou diodou.

Obrázek 7 znázorňuje napětí na vývodech RC obvodu přizpůsobovacího obvodu 11, totiž mezi 25 hradlem a výstupem tranzistoru Tl.

Jak je ukázáno na obrázcích 6 a 7, během vzrůstu napětí na vývodech odporu Rl na maximální hodnotu Vm prvního napěťového rázu ΟΓ, je kondenzátor Cl nabit na hodnotu napětí Vl, přičemž tyto hodnoty Vm a Vl odpovídají počátku pohybu pohyblivého magnetického obvodu.

Kondenzátor Cl je nabíjen bez toho, aby dosáhl své maximální kapacity tak, aby napětí zůstalo menší, než prahové napětí Vs, které odpovídá napětí, požadovanému k aktivování vodivosti tranzistoru Tl. Pro hodnotu napětí Vl na vývodech obvodu RC, a tudíž pro napětí mezi hradlem a výstupem tranzistoru Tl, aby zůstala menší, než je prahová hodnota Vs pokud není elektro35 magnet uzavřen, jsou podniknuty kroky k zajištění toho, že hodnota Vm prvního napěťového rázu 01' na vývodech odporu RJ. je menší než přídržné napětí Vc druhého napěťového rázu 02', odpovídajícího přídržnému proudu Ic, dostatečného k tomu, aby udržel elektromagnet uzavřený, což je uskutečněno přizpůsobovacím obvodem 11 napětí. Dva odpory R5 a R6 a kondenzátor tvoří integrátor který zpracovává napěťový signál, dodaný na vývody odporu RJ, aby z tohoto 40 signálu přizpůsobil čas, požadovaný k dosažení prahu aktivace Vs tranzistoru Tl.

Potom se kondenzátor Cl vybíjí během poklesu napětí na vývodech Rl, což odpovídá pohybu pohyblivého magnetického obvodu.

Když je elektromagnet uzavřen, napětí na vývodech Rl vzrůstá ještě jednou, čímž způsobí ještě jednou nabíjení kondenzátoru Cl. Když kondenzátor dosáhne svého maximálního jmenovitého proudu, napětí na vývodech Rl dosáhlo přídržné hodnoty Vc a napětí na vývodech RC dosáhlo prahové hodnoty Vs, přičemž způsobí aktivaci vodivosti tranzistoru Tl a jeho vodivosti. Potenciál na hradle tranzistoru T2 poté prudce klesne, čímž způsobí své zablokování. Sekundární 50 vinutí B2 již proto není napájeno a hlavní vinutí B1 samo zůstává napájeno na přídržné hodnotě proudu. Tato přídržná hodnota musí zůstat během zavírání elektromagnetů dostatečná, aby zůstal kondenzátor nabit na svůj maximální jmenovitý proud, aby nezpůsobila pokles napětí mezi

-4CZ 287509 B6 hradlem a výstupem tranzistoru Tl, což by zablokovalo vodivost tranzistoru Tl a opět napájelo sekundární vinutí B2.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Napájecí obvod budicí cívky elektromagnetu, opatřené nejméně jedním hlavním vinutím (Bl) a sekundárním vinutím (B2), vyznačující se tím, že obsahuje přepínací prostředky (10) první polovodičové součástky (T2) s řízenou vodivostí, schopné zajistit nebo zablokovat napájení sekundárního vinutí (B2), přičemž uvedené prostředky (10) jsou uspořádány mezi hlavním vinutím (Bl) a hradlem polovodičové součástky (T2) a obsahují druhou polovodičovou součástku (Tl) a přizpůsobovací obvod (11) napětí, který je připojen k hlavnímu vinutí (Bl) a ke hradlu druhé polovodičové součástky (Tl), která je připojena na hradlo první polovodičové součástky (T2), aby blokovala tuto uvedenou polovodičovou součástku (T2), dosáhne-li napětí mezi hradlem a výstupem druhé polovodičové součástky (Tl) prahového napětí (Vs) většího než hodnota (VI), odpovídající počátku uzavírání elektromagnetu.
2. Napájecí obvod podle nároku 1, vyznačující se tím, že přizpůsobovací obvod (11) obsahuje RC filtr, tvořený odporovou součástkou, opatřenou dvěma odpory (R5, R6) umístěnými do série, a kondenzátorem (Cl), přičemž jeden z odporů (R5) je připojen k hlavnímu vinutí (Bl) a druhý odpor (R6) je umístěn paralelně s kondenzátorem (Cl) a připojen na zpětné napájecí vedení (b) cívky.
3. Napájecí obvod podle nároku 2, vyznačující se tím, že hradlo druhé polovodičové součástky (Tl) je připojeno na vstup, spojovací bod (D) přizpůsobovacího obvodu (11) mezi dva odpory (R5, R6).
4. Napájecí obvod podle kteréhokoli předcházejícího nároku, vyznačující se tím, že hradlo první polovodičové součástky (T2) je připojeno ke spojovacímu bodu (C) mezi odpor (R3) a odpor (R4), spojené sériově mezi dvěma napájecími vedeními (a, b) cívky.
5. Napájecí obvod podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že hradlo první polovodičové součástky (T2) je připojeno ke spojovacímu bodu (C) mezi odpor (R2) a Zenerovu diodu (Z2), spojené sériově mezi dvěma napájecími vedeními (a, b) cívky.
6. Napájecí obvod podle kteréhokoli předcházejícího nároku, vyznačující se tím, že dvě polovodičové součástky (Tl, T2) jsou tranzistory.
7. Napájecí obvod podle kteréhokoli předcházejícího nároku, vyznačující se tím, že hlavní vinutí (Bl) a sekundární vinutí (B2) jsou uspořádána paralelně mezi dvěma napájecími vedeními (a, b) cívky.
8. Napájecí obvod podle kteréhokoli předcházejícího nároku, vyznačující se tím, že obsahuje prostředky měření obrazu proudu obíhajícího v hlavním vinutí (Bl), přičemž tyto prostředky jsou uspořádány do série s uvedeným vinutím (Bl) a paralelně s přizpůsobovacím obvodem (11).