FR2601811A1 - Control circuit for EM relay coil - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un circuit de commande pour la bobine
excitatrice d'un electro-aimant comprenant un induit mobile.The invention relates to a control circuit for the coil
exciter of an electromagnet comprising a movable armature.
Comme on le sait, la force qui agit sur l'induit d'un
électro-aimant est proportionnelle au carré du courant à 5 travers la bobine excitatrice et inversement proportionnelle au
carre de la longueur de l'entrefer. Or, dans le cas général,
c'est à la'état de repos, c'est--dire lorsque l'induit est
décolle, que l'entrefer a sa grande longueur. Par conséquent,
la bobine excitatrice et le courant qui passe a travers celle
ci doivent être dimensionnes en tenant compte de la force
d'attraction nécessaire au moment de l'accrochage. En
comparaison de ce courant d'attraction, le courant de maintien
est donc beaucoup plus faible.C'est pourquoi il est également
connu d'abaisser à la valeur de maintien le courant qui
traverse la bobine excitatrice après l'attraction de l'induit,
ce qui peut s'effectuer par exemple par une résistance en série
et un contact auxiliaire. Etant donné que le courant permanent
admissible à travers la bobine excitatrice, d'ou résulte, en
combinaison avec la résistance ohmique de celle-ci, la tension
nominale, est limité par la capacité de charge thermique de la
bobine excitatrice, c'est-à-dire qu'il peut etre largement
dépassé pendant de brefs instants, un tel abaissement du
courant de la valeur d'attraction à la valeur de maintien
permet l'utilisation d'une bobine excitatrice dont la tension
nominale en régime permanent se situe nettement au-dessous de
la tension de service (nécessaire au moment de l'attraction).As we know, the force acting on the armature of a
electromagnet is proportional to the square of the current through the exciter coil and inversely proportional to the
square of the length of the gap. In the general case,
it is in the state of rest, ie when the armature is
take off, that the air gap has its great length. Therefore,
the exciter coil and the current that passes through the
must be dimensioned taking into account the force
of attraction necessary at the moment of the hanging. In
comparison of this current of attraction, the current of maintenance
is therefore much weaker.That is why it is also
known to lower to the sustain value the current that
crosses the exciter coil after the attraction of the armature,
this can be done for example by a series resistor
and an auxiliary contact. Since the permanent current
admissible through the exciter coil, from which results, in
combination with the ohmic resistance of it, the voltage
nominal, is limited by the thermal load capacity of the
exciter coil, that is to say, it can be widely
exceeded for brief moments, such a lowering of
current from the attraction value to the sustain value
allows the use of an exciter coil whose voltage
Rated steady state is significantly below
the service voltage (necessary at the moment of attraction).
Pour la même force d'attraction exercée, l'électro-aimant a des
dimensions réduites en conséquence. Xais l'inconvénient est que
la source de tension de service doit tout comme auparavant fournir, dans l'état de maintien, la même puissance qu'au moment de l'attraction, car c'est uniquement le point où se produit la dissipation de puissance qui est déplace hors de l'électro-aimant. For the same force of attraction exerted, the electromagnet has
reduced dimensions accordingly. But the disadvantage is that
the service voltage source must just as before provide, in the holding state, the same power as at the moment of attraction, since it is only the point where the power dissipation occurs which is moved out of the electromagnet.
L'invention a donc pour but de fournir un circuit de commande du genre défini en préambule, permettant que la puissance d'attraction ne soit prélevée sur la source de tension de service que pendant le temps d'attraction de l'induit de l'électro-aimant, mais qu'ensuite, la source de tension de service n'ait à délivrer que la puissance de maintien qui est beaucoup plus faible. The object of the invention is therefore to provide a control circuit of the kind defined in the preamble, allowing the power of attraction to be taken from the source of the operating voltage only during the attraction time of the armature of the electromagnet, but then the service voltage source has to deliver only the holding power which is much lower.
Une première solution pour atteindre ce but consiste en ce qu'il est monté en série, entre l'une des bornes de la tension de service qui correspond A peu près a la tension nominale de la bobine excitatrice et le potentiel de référence, une inductance, une diode polarisée dans le sens direct, la bobine excitatrice et un commutateur qui ferme le circuit, en ce qu'un condensateur de charge est en parallèle avec la bobine excitatrice et le commutateur, en ce que le point de jonction entre l'inductance et la diode peut être relié au potentiel de référence au moyen d'un interrupteur commandé et en ce qu'un circuit régulateur ouvre et ferme périodiquement l'interrupteur commandé pendant un temps de retard qui est de l'ordre de grandeur du temps d'attraction de l'induit, de telle manière que la tension moyenne appliquée à la bobine excitatrice pendant ce temps soit plus élevée que la tension de service. A first solution to achieve this goal is that it is connected in series, between one of the terminals of the operating voltage which corresponds approximately to the nominal voltage of the exciting coil and the reference potential, an inductance a forward-biased diode, the exciter coil and a switch which closes the circuit, in that a charge capacitor is in parallel with the exciter coil and the switch, in that the junction point between the inductor and the diode can be connected to the reference potential by means of a controlled switch and in that a regulator circuit periodically opens and closes the controlled switch for a delay time which is of the order of magnitude of the time of attraction of the armature, so that the average voltage applied to the exciting coil during this time is higher than the operating voltage.
Avec cette solution, le circuit de commande élève la tension appliquée à la bobine excitatrice pendant la temps d'attraction et, en conséquence, le courant qui passe a travers la bobine excitatrice, à une valeur qui se situe éventuellement très audessus de la tension de service. La tension nominale de la bobine excitatrice (en régime permanent) correspond donc a la tension fournie par la source de tension de service.With this solution, the control circuit raises the voltage applied to the exciting coil during the attraction time and, consequently, the current that passes through the exciting coil, to a value which is possibly much higher than the voltage of the excitation coil. service. The nominal voltage of the exciter coil (steady state) therefore corresponds to the voltage supplied by the operating voltage source.
Une forme de réalisation avantageuse de ce circuit de commande consiste en ce que 1'entrée de commande de l'interrupteur commandé est reliée à la sortie du circuit régulateur qui commence à fonctionner lors de la commutation a l'état passant du commutateur qui ferme le circuit et ne fonctionne que pendant le temps de retard, et en ce que le circuit régulateur comporte une entrée reliée au point de
Jonction entre la diode et la bobine excitatrice, compare la tension à cette entrée avec une valeur de consigne et produit a sa sortie un signal rythmé dont la durée d'impulsions dépend de la valeur du résultat de la comparaison et, en particulier, est proportionnelle à cette valeur.Le circuit régulateur peut comporter une entrée d'activation qui est reliée à un circuit de temporisation pour la production du temps de retard, le circuit de temporisation mettant le circuit régulateur hors service après l'écoulement de ce temps de retard. Le commutateur qui ferme le circuit peut être un commutateur à semiconducteur dont l'entrée de commande est reliée à l'entrée d'activation du circuit régulateur par l'intermédiaire du circuit de temporisation.An advantageous embodiment of this control circuit is that the control input of the controlled switch is connected to the output of the regulator circuit which starts to operate when the on-state switch of the switch which closes the circuit and operates only during the delay time, and in that the regulator circuit has an input connected to the
Junction between the diode and the exciter coil, compares the voltage at this input with a setpoint and produces a pulsed signal at its output whose pulse duration depends on the value of the result of the comparison and, in particular, is proportional The regulating circuit may comprise an activation input which is connected to a delay circuit for producing the delay time, the delay circuit putting the regulating circuit out of service after the lapse of this delay time. The switch which closes the circuit may be a semiconductor switch whose control input is connected to the activation input of the regulator circuit via the timer circuit.
Une seconde solution du problème consiste en ce que la bobine excitatrice est reliée par l'intermédiaire d'un interrupteur commandé à l'une des bornes d'une tension de service se situant au-dessus de la tension nominale de la bobine excitatrice, et en ce qu'un circuit régulateur ouvre et ferme périodiquement l'interrupteur, à la suite de la première fermeture, après un temps de retard de l'ordre de grandeur du temps d'attraction de l'induit, de telle manière que la tension moyenne appliquée à la bobine excitatrice soit à peu près égale à la tension nominale de celle-ci. Dans ce cas, après le temps d'attraction, le circuit de commande abaisse à la valeur de maintien la tension appliquée à la bobine excitatrice et, en conséquence, le courant qui passe à travers la bobine excitatrice.La tension nominale de la bobine excitatrice Cen régime permanent > se situe donc au-dessous de la tension fournie par la source de tension de service. A second solution of the problem is that the exciter coil is connected via a controlled switch to one of the terminals of a service voltage above the nominal voltage of the exciter coil, and in that a regulator circuit periodically opens and closes the switch, following the first closing, after a delay time of the order of magnitude of the attraction time of the armature, so that the voltage average applied to the exciter coil is approximately equal to the nominal voltage of it. In this case, after the attraction time, the control circuit lowers the voltage applied to the exciter coil to the holding value and, consequently, the current that passes through the exciter coil. The nominal voltage of the exciter coil The steady state> is therefore below the voltage supplied by the operating voltage source.
Une forme de réalisation avantageuse de cette seconde solution consiste en ce que le point de jonction de l'interrupteur commandé et de la bobine excitatrice est relié au potentiel de référence par l'intermédiaire d'une diode de roue libre, en ce que l'entrée de commande de l'interrupteur commandé est reliée à la sortie du circuit régulateur qui commence à fonctionner après le temps de retard et qui comporte une entrée reliée à la sortie d'un convertisseur courant/tension qui mesure le courant a travers la bobine excitatrice, compare la tension à cette entrée avec une valeur de consigne et délivre à sa sortie un signal rythmé dont la durée d'impulsions dépend de la valeur du résultat de la comparaison et, en particulier, est proportionnelle à cette valeur.Le convertisseur courant/tension peut être une résistance montée en série avec la bobine excitatrice, ou une sonde de Hall montée dans le circuit magnétique de la bobine excitatrice. An advantageous embodiment of this second solution consists in that the junction point of the controlled switch and the exciter coil is connected to the reference potential via a freewheeling diode, in that the control input of the controlled switch is connected to the output of the control circuit which starts to operate after the delay time and which has an input connected to the output of a current / voltage converter which measures the current through the exciter coil , compares the voltage at this input with a setpoint value and delivers at its output a pulsed signal whose pulse duration depends on the value of the result of the comparison and, in particular, is proportional to this value. voltage can be a resistor connected in series with the exciter coil, or a Hall probe mounted in the magnetic circuit of the exciter coil.
Une autre forme de réalisation avantageuse de la seconde solution consiste en ce que le circuit régulateur comporte une entrée d'activation et commute à l'état passant l'interrupteur commandé tant qu'un signal de déclenchement est appliqué à l'entrée d'activation et que la tension se situe au-dessous de la valeur de consigne, et en ce qu'il est connecté, à l'entrée reliée au convertisseur courant/tension, un circuit de temporisation qui maintient au-dessous de la valeur de consigne la tension à cette entrée pendant la durée du temps de retard. Another advantageous embodiment of the second solution consists in that the regulator circuit includes an activation input and switches the controlled switch on as long as a trigger signal is applied to the activation input. and that the voltage is below the setpoint, and that it is connected, at the input connected to the current / voltage converter, a delay circuit which maintains below the setpoint the voltage at this input for the duration of the delay time.
Le circuit de temporìsation est avantageusement activable au moyen du signal de déclenchement.The timing circuit is advantageously activatable by means of the tripping signal.
Les deux solutions offrent non seulement l'avantage évident que pendant le temps de maintien, qui est beaucoup plus long que le temps d'attraction en règle générale, il n'est prélevé qu'une puissance réduite sur la source de tension de service, mais aussi celui que dans le cas où plusieurs électroaimants fonctionnent sur la même source de tension de service, mais ne sont pas commutés en meme temps (par exemple dans le cas de panneaux de couplage d'antennes ou de commandes séquentielles), la source de tension de service peut être dimensionnée au total pour une puissance réduite en conséquence. The two solutions not only offer the obvious advantage that during the hold time, which is much longer than the attraction time in general, only a reduced power is taken from the operating voltage source. but also that in the case where several electromagnets operate on the same source of operating voltage, but are not switched at the same time (for example in the case of antenna coupling panels or sequential control), the source of The operating voltage can be dimensioned in total for a reduced power accordingly.
Des circuits de commande du genre proposé par l'invention sont représentés sous forme simplifiée sur les dessins. Control circuits of the kind proposed by the invention are shown in simplified form in the drawings.
La fig. 1 est un schéma par blocs d'un exemple de réalisation correspondant à la première solution. Fig. 1 is a block diagram of an exemplary embodiment corresponding to the first solution.
La fig. 2 est un diagramme expliquant le mode de fonctionnement du circuit de commande selon la fig. 1. Fig. 2 is a diagram explaining the operating mode of the control circuit according to FIG. 1.
La fig. 3 est un schéma par blocs d'un exemple de réalisation de la seconde solution. Fig. 3 is a block diagram of an exemplary embodiment of the second solution.
La fig. 4 est un diagramme expliquant le mode de fonctionnement du circuit de commande selon la fig. 3. Fig. 4 is a diagram explaining the operating mode of the control circuit according to FIG. 3.
Sur la fig. 1, il est disposé, entre la borne positive +Ub de la source de tension de service et le potentiel de référence, un montage en série constitué par une inductance L réalisée sous forme de bobine de self, une diode D polarisee dans le sens direct, la bobine excitatrice M et un transistor T fonctionnant en commutation. En parallèle avec la bobine excitatrice M et le transistor de commutation T est monté un condensateur de charge C. En outre, le point de Jonction entre l'inductance L et la diode D est connecté au potentiel de référence par l'intermédiaire d'un interrupteur å semiconducteur commandé S S.L'interrupteur à semiconducteur S reçoit son signal de commande de la sortie d'un circuit régulateur RS qui se comporte comme un régulateur de tension et, à cet effet, compare la valeur effective de la tension UN appliquée à la bobine excitatrice (a travers le transistor T, seule tombe, à l'état passant, la tension de saturation qui est négligeable et pratiquement constante > avec une valeur de consigne Ref engendrée intérieurement.Le signal de sortie du circuit régulateur RS, c'est-à-dire le signal de commande pour le semiconducteur S, est un signal rythmé ou périodique dont la durée de cycle dépend du résultat de la comparaison de telle manière que quand la valeur effective de la tension uz à travers la bobine excitatrice N se situe au-dessous de la valeur de consigne, la largeur des impulsions et, par suite, la durée de fermeture de l'interrupteur à semiconducteur S croissent, ce qui augmente aussi le courant i, d travers l'inductance et, par suite, l'énergie emmagasinée dans celle-ci qui se décharge dans le condensateur de charge C par l'intermédiaire de la diode D à chaque ouverture de l'interrupteur à semiconducteur S et, en conséquence, élève la tension un à travers la bobine excitatrice K. Toutefois, le circuit régulateur ES ne fonctionne que tant qu'un signal correspondant est appliqué A son entrée d'activation. Cette entrée d'actication est connectée à un circuit de temporisation R1C1 de telle manière que le signal correspondant ne soit disponible que pendant un temps qui est égal ou un peu supérieur au temps d'attraction de l'induit de l'électro-aimant dont fait partie la bobine excitatrice X. En outre, le condensateur C1 du circuit de temporisation est relié par l'intermédiaire de la résistance R2 à la base du transistor de commutation T.La tension de service est appliquée au moyen d'un contact K au point de Jonction commun, pour la mise en circuit de l'électro-aimant. C1 se charge alors à travers R1 conformément à la constante de temps Rl.Cl et, en même temps, le transistor de commutation T est commuté à l'état passant. In fig. 1, it is arranged, between the positive terminal + Ub of the operating voltage source and the reference potential, a series connection constituted by an inductance L formed as a self-winding coil, a diode D polarized in the forward direction , the exciter coil M and a transistor T operating in switching mode. In parallel with the exciter coil M and the switching transistor T is mounted a charge capacitor C. In addition, the junction point between the inductor L and the diode D is connected to the reference potential via a controlled semiconductor switch S S.The semiconductor switch S receives its control signal from the output of a regulator circuit RS which behaves as a voltage regulator and for this purpose compares the actual value of the applied voltage UN at the exciting coil (through the transistor T, only the saturation voltage, which is negligible and practically constant> with a reference value Ref generated internally, falls in the on state. The output signal of the regulator circuit RS, c i.e., the control signal for the semiconductor S, is a rhythmic or periodic signal whose cycle time depends on the result of the comparison in such a way that when the effective value e the voltage uz through the exciting coil N is below the setpoint, the pulse width and hence the closing time of the semiconductor switch S increase, which also increases the current i, through the inductance and, consequently, the energy stored therein which discharges into the charge capacitor C via the diode D at each opening of the semiconductor switch S and, in Accordingly, the voltage one is raised across the exciting coil K. However, the regulator circuit ES operates only as long as a corresponding signal is applied to its activation input. This actication input is connected to a timing circuit R1C1 in such a way that the corresponding signal is only available for a time which is equal to or slightly greater than the attraction time of the armature of the electromagnet of which In addition, the capacitor C1 of the delay circuit is connected via the resistor R2 to the base of the switching transistor T.The operating voltage is applied by means of a contact K common junction point, for switching on the electromagnet. C1 is then charged through R1 according to the time constant R1.Cl and at the same time the switching transistor T is switched on.
Il en résulte, pour le circuit de commande, le mode de fonctionnement représenté sur la fig. 2. As a result, for the control circuit, the operating mode shown in FIG. 2.
La première ligne indique la tension d'enclenchement produite au moyen du contact K. The first line shows the interlocking voltage produced using contact K.
La deuxième ligne indique la tension à l'entrée d'activation du circuit régulateur RS. The second line indicates the voltage at the activation input of the RS regulator circuit.
La troisième ligne indique la tension ua à travers le condensateur de charge C, +U',,, étant le potentiel de référence. The third line indicates the voltage ua across the charge capacitor C, + U ',,, being the reference potential.
La quatrième ligne indique la tension un à travers la bobine excitatrice M. The fourth line indicates the voltage one across the exciter coil M.
La cinquième ligne indique le courant i, à travers l'inductance L. The fifth line indicates current i, through inductance L.
On peut voir la surélévation, produite pendant le fonctionnement du circuit régulateur RS, de la tension UN appliquée a la bobine excitatrice X, tension qui commence par s'élever au triple environ de la valeur de la tension de service +Ub et, après avoir atteint la valeur de consigne, reste constante pendant la durée du fonctionnement du circuit régulateur RS, pour retomber à la tension de service +Ub après le passage au-dessous de la tension d'activation et, par suite, l'ouverture de l'interrupteur à semiconductur S, Jusqu'à ce que le contact K soit ouvert de nouveau. It is possible to see the raising, produced during the operation of the regulator circuit RS, of the voltage UN applied to the exciter coil X, which voltage begins to rise to about three times the value of the operating voltage + Ub and, after having reaches the set point, remains constant for the duration of the operation of the RS control circuit, to fall back to the operating voltage + Ub after the passage below the activation voltage and, consequently, the opening of the semiconductor switch S, until contact K is opened again.
La fréquence de commutation de l'interrupteur à semiconducteur S, c'est-à-dire la fréquence de cycles du signal de commande u, fourni par le circuit régulateur RS, doit être choisie aussi élevée que possible, en prenant toutefois en considération les pertes de commutation de l'interrupteur à semiconducteur S qui croissent avec l'augmentation de la fréquence. La capacité du condensateur de charge C se Juge d'après la tension d'ondulation maximale admissible au niveau de la bobine excitatrice M, mais elle ne doit pas être assez forte pour que l'inductance L parvienne à la saturation pendant le fonctionnement du circuit régulateur RS. L'inductance L est opportunément dimensionnée de telle manière que la part alternative s'élève à peu près à 1/10 à 1/3 du courant de sortie.Etant donné que lorsque l'interrupteur à semiconducteur
S est passant, la tension à travers l'inductance L est égale a la tension de service, on a
1
iL = Ub . t . L ;
Par un choix convenable de la fréquence de rythme et par une limitation du rapport de rythme, on parvient à ce que l'inductance L n'entre pas en saturation.The switching frequency of the semiconductor switch S, i.e., the cycle frequency of the control signal u, supplied by the regulator circuit RS, must be chosen as high as possible, taking into consideration, however, the switching losses of the semiconductor switch S which increase with increasing frequency. The capacitance of the charge capacitor C is judged from the maximum permissible ripple voltage at the exciter coil M, but it must not be so strong that the inductance L reaches saturation during circuit operation. RS regulator. The inductor L is appropriately dimensioned such that the alternating portion is approximately 1/10 to 1/3 of the output current. Since the semiconductor switch
S is passing, the voltage across the inductance L is equal to the operating voltage, we have
1
iL = Ub. t. L;
By a suitable choice of the frequency of rhythm and by a limitation of the ratio of rhythm, it is possible that the inductance L does not enter saturation.
Dans le cas du circuit de commande de la fig. 3, il est monté successivement, entre la borne positive +Ub de la tension de service et le potentiel cl de référence, un interrupteur à semiconducteur commandé S, la bobine excitatrice N et une résistance en série R=. Le point de Jonction entre l'interrupteur à semiconducteur S et la bobine excitatrice M est relié au potentiel de référence par l'intermédiaire d'une diode de roue libre D. L'interrupteur à semiconducteur S est commandé par un circuit régulateur RS dont la construction et le mode de fonctionnement sont les mêmes que ceux du circuit régulateur RS de la fig. 1. Toutefois, le circuit régulateur RS reçoit une tension Ui.s proportionnelle à la valeur effective du courant iN à travers la bobine excitatrice X, en provenance d'un convertisseur courant/tension qui est ici constitué par les résistances R3, RA en parallèle sur la résistance R8, mais qui pourrait être également constitué par exemple par une sonde de Hall suivie d'un amplificateur, surtout lorsque in prend des valeurs très élevées. L'interrupteur à semiconducteur S est commandé au moyen de la tension de commande us de façon correspondante au résultat de la comparaison de Ui~ avec la valeur de référence Ref produite intérieurement.Toutefois, au moyen d'un circuit de temporisation R1C1 et d'un transistor Tr, la tension uns est maintenue à une valeur qui se situe audessous de la valeur de référence pendant un temps qui est égal ou un peu supérieur au temps d'attraction de l'induit de 1'électro-aimant, indépendamment du courant d'aimantation iN qui passe à travers la bobine excitatrice X. A cet effet, le condensateur C1 et l'entrée d'activation du circuit régulateur
RS reçoivent 1'un et l'autre le signal de commutation du contact K.Le circuit régulateur RS produit alors un signal de commande us qui maintient l'interrupteur à semiconducteur S fermé en permanence, Jusqu'à ce que le temps de retard produit par le circuit de temporisation RlCl soit ecoulé, c'est-à-dire que le condensateur C1 se soit chargé, à travers la resistance Ri, dena une mesure suffisante pour que le transistor Tr bloque.In the case of the control circuit of FIG. 3, it is mounted successively, between the positive terminal + Ub of the operating voltage and the reference potential C1, a controlled semiconductor switch S, the exciter coil N and a series resistor R =. The junction point between the semiconductor switch S and the exciter coil M is connected to the reference potential via a freewheeling diode D. The semiconductor switch S is controlled by a regulator circuit RS whose construction and mode of operation are the same as those of the RS regulator circuit of FIG. 1. However, the regulator circuit RS receives a voltage Ui.s proportional to the effective value of the current iN through the exciter coil X, from a current / voltage converter which is constituted by the resistors R3, RA in parallel. on the resistor R8, but which could also be constituted for example by a Hall probe followed by an amplifier, especially when in takes very high values. The semiconductor switch S is controlled by means of the control voltage us correspondingly to the result of the comparison of Ui ~ with the reference value Ref produced internally. However, by means of a delay circuit R1C1 and of a transistor Tr, the voltage a is kept at a value which lies below the reference value for a time which is equal to or slightly greater than the attraction time of the armature of the electromagnet, independently of the current iN which passes through the exciter coil X. For this purpose, the capacitor C1 and the activation input of the regulator circuit
Both RS receive the switching signal of the contact K. The regulator circuit RS then produces a control signal us which keeps the semiconductor switch S closed permanently, until the delay time occurs. by the delay circuit RlCl is flowed, that is to say that the capacitor C1 is charged, through the resistance Ri, dena a measurement sufficient for the transistor Tr blocks.
Le circuit régulateur RS reçoit alors la tension usiez proportionnelle d la valeur effective du courant in à travers la bobine excitatrice N, tension qui se situe à ce moment audessus de la valeur de consigne Ref, ce qui fait que le circuit régulateur RS ouvre l'interrupteur à semiconducteur S. The regulator circuit RS then receives the voltage proportional to the effective value of the current in the exciter coil N, which voltage is at this point above the reference value Ref, which causes the regulator circuit RS to open. semiconductor switch S.
L'énergie magnétique accumulée dans la bobine excitatrice M se décharge à travers la résistance Rs et la diode de roue libre
D. Dès que le courant de décharge et, par suite, la tension Uj. sont tombés à une valeur correspondant à peu près au courant de maintien, valeur qui représente la valeur de consigne et sur laquellé est réglée la tension de référence
Ref, le circuit régulatur RS produit le signal de sortie rythmé us qui ouvre et ferme l'interrupteur à semiconducteur S avec une durée de cycle qui maintient le courant iN à travers la bobine excitatrice N à une valeur moyenne proche du courant de maintien. Etant donné que la résistance active de la bobine excitatrice N est faible en comparaison de son inductivité, on a :
1 = = uN . t .L la part alternative du courant IN est donc en fonction linéaire de la durée de fermeture de l'interrupteur & semiconducteur S.The magnetic energy accumulated in the exciter coil M is discharged through the resistor Rs and the freewheeling diode
D. As soon as the discharge current and, consequently, the voltage Uj. have fallen to a value corresponding approximately to the holding current, which value represents the setpoint and on which the reference voltage is set
Ref, the regulator circuit RS produces the pulsed output signal us which opens and closes the semiconductor switch S with a cycle time which holds the current iN through the exciter coil N to a mean value close to the holding current. Since the active resistance of the exciter coil N is small in comparison with its inductivity, we have:
1 = = uN. t .L the alternative part of the current IN is therefore linear function of the closing time of the switch & semiconductor S.
La fréquence de commutation est opportunément choisie de telle manière que la part alternative soit d'environ 1/10 à 1/3 du courant continu de maintien. Pour maintenir faibles les pertes de commutation de l'interrupteur à semiconducteur S et les pertes d'aimantation dans la bobine excitatrice X, la fréquence de rythme de la tension de commande ua ne doit pas être choisie superieure à ce qui est nécessaire. Contrairement au circuit de commande de la fig. 1, il ne se produit pas de phénomènes de saturation dans le circuit de la fig. 3.The switching frequency is conveniently chosen such that the alternating portion is about 1/10 to 1/3 of the DC sustaining current. To keep the switching losses of the semiconductor switch S and the magnetization losses in the exciter coil X low, the timing frequency of the control voltage ua must not be chosen higher than necessary. Unlike the control circuit of FIG. 1, there is no saturation phenomena in the circuit of FIG. 3.
Au lieu d'utiliser le circuit de temporisation R1C1 pour maintenir à zéro la tension ui~ t pendant le temps d'attraction, le circuit de temporisation pourrait aussi être monté en amont de l'entrée d'activation du circuit régulateur RS ou en aval de la sortie de commande de celui-ci, lorsque des dispositions sont prises pour qu'avec la fermeture du contact K, l'interrupteur à semiconducteur S se ferme également. Instead of using the delay circuit R1C1 to keep the voltage ui ~ t at zero during the attraction time, the delay circuit could also be mounted upstream of the activation input of the regulator circuit RS or downstream. of the control output thereof, when arrangements are made so that with the closing of the contact K, the semiconductor switch S also closes.
Le diagramme de la fig. 4 montre le mode de fonctionnement du circuit de la fig. 3. The diagram in fig. 4 shows the operating mode of the circuit of FIG. 3.
La ligne 1 représente le signal de commutation. Line 1 represents the switching signal.
La ligne 2 représente le courant iN à travers la bobine excitatrice M, courant qui commence à s'élever à la valeur d'attraction, puis oscille périodiquement autour d'une valeur se situant juste au-dessus de la valeur de maintien. La bobine et, par suite, sa tension nominale n'ont donc besoin d'être dimensionnées que pour cette valeur, qui peut se situer bien au-dessous de la tension de service U. Line 2 represents the current iN through the exciter coil M, which current starts to rise to the value of attraction, then oscillates periodically around a value just above the holding value. The coil and therefore its nominal voltage need only be dimensioned for this value, which can be well below the operating voltage U.
La ligne 3 rprésente la tension UN à travers la bobine excitatrice M. Line 3 represents the voltage UN across the exciter coil M.
La ligne 4 represente la tension usiez à l'entrée du circuit régulateur RS. Line 4 represents the voltage at the input of the RS regulator circuit.
Aussi bien dans le cas de la fig. 1 que dans celui de la fig. 3, le circuit régulateur RS peut être formé de composants discrets. Nais il est plus avantageux d'utiliser un modulateur d'impulsions en durée sous la forme d'un circuit intégré du commerce. In the case of FIG. 1 than in that of FIG. 3, the regulator circuit RS may be formed of discrete components. But it is more advantageous to use a pulse duration modulator in the form of a commercial integrated circuit.
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