RU1788530C - Устройство управлени электромагнитом переменного тока - Google Patents

Abstract

Использование: низковольтное аппара- тостроение, электромагнитные приводы коммутационных аппаратов. Сущность изобретени : устройство содержит выводы дл  подключени , электронную систему управлени , включающую в себ  тиристорный ключ, сетевые клеммы и схему управлени  тиристорным ключом, соде рже щую источник посто нного напр жени , входной транзисторный ключ, входные и выходные клеммы дл  подключени  управл ющего электрода тиристорного ключа, врём зада- ющую электрическую цепь. При этом катушка электромагнита выполнена с обмоточными данными на минимальное, номинальное напр жение из р да номинальных напр жений электромагнита. Параллельно катушке электромагнитаi включен диод. Узел задержки выполнен в виде одновибратора с регулируемой длительностью выходных импульсов, врем задающа  Цепь содержит два регулирующих резистора , часть которых зашунтирована размыкающимис  вспомогательными контактами, преимущественно коммутационного аппарата . Задатчик входного напр жени  содержит однополупериодный выпр митель и резистивный делитель напр жени . 4 ил. со с

Description

Изобретение относитс  к низковольтному аппаратостроению, в частности к электромагнитным приводам коммутационных аппаратов.

Известно устройство с системой управлени , работающее по принципу шунтировани  добавочного резистора контактами вспомогательных цепей.

В этой системе управлени  ограничение тока в катушке электромагнита во включенном состо нии обеспечиваетс  резистором,

включенным последовательно б катушкой. Резистор зашунтирован вспомогательными контактами аппарата, которые размыкаютс  либо после срабатывани  аппарата, либо в процессе его включени . Така  система управлени  позвол ет осуществл ть форси- ровку электромагнита при включении, а после срабатывани  уменьшать ток катушки, что позвол ет экономить электроэнергию. Схема управлени  рассчитана на одно конкретное , номинальное напр жение сети и

VI

00 00 СП

со о

дл  каждой величины этого напр жени  требует изготовлени  особой катушки, что требует дополнительных затрат на производство . К тому же, наличие резистора обус- лавливает активные потери мощности на нем, причем из-за коммутации больших пусковых токов вспомогательные контакты имеют низкую надежность.

Известно устройство с системой импульсного питани  катушки электромагнита . Это устройство управлени  содержит источник однопол рных импульсов напр жени  низменной де тельности, выводы дл  подключени  обмотки электромагнита, дроссель, два диода и конденсатор, причем одна из выводов дл  подключени  обмотки электромагнита соединен с одним из выводов источника однопол рных импульсов на- пр жени , другой вывод которого подключен к одной из обкладок конденсатора . При по влении на зажимах электромагнитного механизма импульса напр жени , он, благодар  наличию шунтирующей дроссель цепи из конденсатора и диода, в первый момент прикладываетс  к подключенной обмотке электромагнита, в которой ток сначала быстро нарастает вследствие малой индуктивности обмотки, а затем, по мере зар да конденсатора, спадает , что обуславливает спадающий характер напр жени  на обмотке электромагнита до величины минимально допустимой. Одновременно с током зар да конденсатора в дросселе возникает нарастающий ток, который также протекает через обмотку электромагнита .

По окончании импульса напр жени , энерги , накопленна  в дросселе и конденсаторе передаетс  через диод в обмотку электромагнита, напр жение которой при этом определ етс  суммой напр жений на конденсаторе и дросселе, благодар  этому длительность импульса напр жени  питани  в. обмотке электромагнита увеличиваетс . Эта система управлени  позвол ет экономить электроэнергию, потребл емую электромагнитом, однако, дл  каждого номинального напр жени  сети требует особую катушку, что требует дополнительных затрат на производство.

Наиболее близким по технической сущности к за вл емому устройству  вл етс  устройство управлени  электромагнитом переменного тока с электронной системой управлени ..

Устройство управлени  электромагнитом содержит катушку и электронную систему управлени  этим электромагнитом. Система управлени  содержит двухполупе- риодный тиристорный ключ, причем один

вывод источника сетевого напр жени  подключен непосредственно к обмотке электромагнита , а второй вывод источника сетевого напр жени  подключен через

двухполупериодный тиристорный ключ последовательно с обмоткой электромагнита и схему управлени  тиристорным ключом, обеспечивающую требуемый угол включени  ключа.

Схема управлени  тиристорным ключом содержит независимый источник питани , ограничительный резистор, накопительный конденсатор, выключатель, управл ющий электромагнитом, входной

ключ, узел задержки, который содержит интегрирующую RC-цепь и эмиттерный повторитель . На входные клеммы подключаетс  управл ющий электрод двухполупериодно- го тиристорного ключа. Электромагнит с такой системой управлени , обеспечивающей его форсированное включение позвол ет экономить электроэнергию, позвол ет уменьшить габариты и массу электромагнита , однако известное устройство не дает

возможности применить одно типоисполне- ние катушки на р д напр жений и дл  каждого номинального напр жени  требует рассчитанное на это напр жение катушки, что требует дополнительных затрат на ее

производство. Поскольку катушка электромагнита с известной системой управлени  питаетс  разнопол рным напр жением, дл  устранени  вибраций электромагнит должен быть снабжен короткозамкнутым витком , что увеличивает потери электроэнергии. Кроме того, электромагнит будет иметь потери в стали на перемагничи- вание или токи Фуко. Эти потери (в коротко- замкнутом витке и стали) вызывают

увеличение тока, протекающего через катушку , а значит, увеличение омических потерь .

Цель изобретени  - упрощение устройства , уменьшение энергопотреблени , расширение эксплуатационных возможностей. Достигаетс  поставленна  цель в предлагаемом устройстве, содержащее катушку и электронную систему управлени , содержащую тиристорный ключ, включенный последовательно с катушкой электромагнита, сетевые клеммы и схему управлени  тиристорным ключом, содержащую независимый источник посто нного напр жени ,

узел задержки, входной транзисторный

ключ, входные, выходные клеммы дл  подключени  управл ющего электрода тиристорного ключа, врем задающую электрическую цепь за счет того, что в устройство введены второй резистор, задатчик входного напр жени , выполненный в виде

однополупериодного выпр мител  с делителем , ограничительный диод, причем в качестве первого и второго резисторов использованы переменные резисторы, узел задержки выполнен в виде одновибратора с регулируемой длительностью выходных импульсов , вход зздатчика входного напр жени  подключен к выводам дл  подключени  источника питани  электромагнита, выход задатчика входного напр жени  подключен к входу входного ключа, выход которого подключен к входу узла задержки, выход узла задержки подключен к управл ющему электроду тиристорного ключа, первый вывод первого резистора подключен к подвижному выводу того же резистора и к первому входу дл  регулировки длительности выходных импульсов узла задержки, второй вывод первого резистора подключен к первому выводу второго резистора, к подвижному выводу второго резистора и к первому выводу контактной группы, второй вывод которого подключен к второму выводу контактной группы, второй вывод которого подключен к второму выводу второго резистора и к второму входу дл  регулировки длительности выходных импульсов узла задержки, ограничительный диод включен параллельно выводам дл  подключени  катушки электромагнита, причем анод этого диода подключен к аноду тиристорного ключа.

Именно за счет того, что в устройство введены второй резистор, задатчик входного напр жени , выполненный в виде однополупериодного выпр мител  с делителем, ограничительный диод, причем в качестве первого и второго резисторов использованы переменные резисторы, узел задержки выполнен в виде одновибратора с регулируемой длительностью выходных импульсов, вход задатчика входного напр жени  подключен к выводам дл  подключени  источника питани  электромагнита, выход задатчика входного напр жени  подключен к входу входного ключа, выход которого подключен к входу узла задержки, выход узла задержки подключен к управл ющему электроду тиристорного ключа, первый вывод первого резистора подключен к подвижному выводу того же резистора и к первому входу дл  регулировки де тельности выходных импульсов узла задержки, второй вывод первого резистора подключен к первому выводу второго резистора, к подвижному выводу второго резистора и к первому выводу контактной группы, второй вывод которого подключен к второму выводу второго, резистора и к второму входу дл  регулировки длительности выходных импульсов узла задержки, ограничительный диод включен параллельно выводам дл  подключени  катушки электромагнита, причем анод этого диода подключен к аноду 5 тиристорного ключа достигаетс  упрощение устройства, расширение эксплуатационных возможностей и уменьшение энергопотреблени .

Применение однополупериодного тири0 сторного ключа позвол ет обеспечить одно- пол рные импульсы напр жени  на катушке электромагнита, что сущё тВёй но уменьшает потери в стали, а включение параллельно катушке диода, подключенного встречно ти5 ристорному ключу позвол ет в момент между импульсами напр жени  использовать запасенную в катушке электромагнитную энергию, что позвол ет отказатьс  от корот- козамкнутого витка, т.к. величина электро0 магнитного усили  поддерживаетс  на требуемом уровне, а уменьшение потерь в стали.и устранени  потерь за счет исключени  короткозамкнутого витка совместно с импульсным питанием катушки существен5 но снизит расход электроэнергии, что позволит снизить эксплуатационные расходы. Авторам неизвестны устройства подобного назначени , имеющие признаки сход- ные с отличительными признаками

0 за вл емого технического решени .

На фиг.1 изображена схема подключени  катушки; на фиг.2 - схема управлени  тиристорным ключом; на фиг.З - схема задатчика напр жени ; на фиг.4 - эпюры на5 пр жений и тока, отражающие работу устройства.

Устройство управлени  электромагнитом с электронной системой управлени  содержит катушку 1 с обмоточными данными

0 на минимальное номинальное напр жение из р да номинальных напр жений электромагнита , котора  включена последовательно с однополуперйо дным тиристорным ключом 2; (например, Т1025). Электронна 

5 система управлени  содержит тиристорный ключ 2 (фиг.1), диод 3 (например. КД210Г), включенный параллельно катушке 1, причем встречно тиристорному ключу 2, сетевые клеммы 4, причем одна клемма подключена

0 к катоду диода 3, а друга  к катоду тиристорного ключа 2 и схему управлени  тиристорным ключом 2 (фиг.2).

Схема управлени  тиристорным клю- 5 чом содержит источник посто нного напр жени  5, входной транзисторный ключ 6, узел задержки 7, выполненный в виде одно- вибратора (например, микросхема К155АГЗ) с регулируемой длительностью выходных импульсов.

Дл  регулировани  длительности выходных импульсов служит врем задающа  цепь, содержаща  переменные регулирующие резисторы 8, 9, причем часть резисторов зашунтирована вспомогательными контактами 10, например, контакторы (на чертеже не показаны), транзистор входного транзисторного ключа 6 коллектором подключен к входному выводу узла задержки 7, а эмиттером к отрицательному выводу питани  узла задержки 7. Отрицательный вывод питани  узла задержки 7 соединен с общей шиной питани , котора  подключена к отрицательному выводу источника посто нного напр жени  5. Положительный вывод узла задержки 7 подключен к положительному выводу источника питани  5. Выход уз ла задержки 7 подключён к выходным клеммам 11 дл  подключени  управл ющего электрода тиристорного ключа 2. На входные клеммы 12, одна из которых подключена к базе транзистора входного транзисторного ключа 6, друга  к общей шине схемы, подключен задатчик входного на пр жени  13. Задатчик 13 (фиг.З) содержит однополупериодный выпр митель 14 и ре- зистивный делитель, напр жени , содержащий резисторы 15 и 16. Параллельно резистору 16 подключены входные клеммы 12. Вход задатчика подключен к сетевым клеммам 4.

Устройство работает следующим образом .

На сетевые клеммы 4 электронной системы управлени  подаетс  номинальное напр жение Vc. На выходе задатчика входного напр жени  13 по вл ютс  положительные полуволны сетевого.напр жени  уменьшенные по амплитуде соответственно коэффициенту делени  резистивного делител  напр жени , содержащего резисторы 15, 16. Это напр жение воздейству  на входной транзисторный ключ 6 вызывает на его выходе , а соответственно на входе одновибра- тора 7, импульсы напр жени  сетевой частоты, Эти импульсы осуществл ют запуск одновибратора 7. Таким образом, что на его выходе по вл етс  импульс (фиг.4 III а) длительностью in, который задним фронтом открывает тиристорный ключ 2. В момент включени  тиристорного ключа 2 на катушку электромагнита 1 подаетс  однопо- л рный импульс сетевого напр жени  (фиг.З, I а), амплитуда которого соответствует углу включени  тиристорного ключа 2, что вызывает протекание тока по катушке и ти- ристорному ключу 2. В момент перехода через О тиристорный ключ 2 закрываетс . 8 этом момент ЭДС, возникша  в катушке 1, за счет спада тока создает ток, который протекает через диод 3 включенный параллельно катушке 1. Этот тот протекает по катушке 1 в том же направлении, что и ток, создаваемый импульсами сетевого напр жени , т.к.

катушка 1 разр жаетс  сама по себе. Этот ток разр да создает намагничивающую силу в паузах между импульсами сетевого напр жени . Таким образом, возникает экономи  электроэнергии. Якорь электромагнита , прит гиваетс . Вспомогательные контакты 10, которые св заны механически с  корем размыкаютс , что ведет за собой увеличение сопротивлени  врем задающей цепи, содержащей регулирующие резисторы 8, 9, которые определ ют длительность импульса одновибратора, а следовательно и момент включени  тиристорного ключа 2. Длительность выходного импульса увеличиваетс  (фиг.4, III а) до значени  t и 2. При

этом угол включени  тиристорного ключа 2 измен етс  так, что импульсы сетевого напр жени , подающиес  на катушку 1, создают в катушке 1 ток, уменьшенный до значени  тока удержани , с определенным

запасом (не менее 20%).

При подаче любого, оговоренного ГОСТом 11206-77 переменного напр жени  на вход электронной системы управлени  оператор устанавливает регулирующие резисторы 8, 9 в соответствующее положение, которое определ ет угол включени  тиристорного ключа 2. Это положение регулирующих резисторов 8, 9 дл  каждого входного напр жени  соответствует оптимальным

пусковому и удерживающему токам.

Если напр жение сети (фиг.4 I б), то эпюры рабочих напр жений и тока примут вид (фиг.4 16, Пб, III6, IV6, V6). Этим обеспечиваетс  применение одного типоразмера катушки дл  всего диапазона сетевых напр жений от 36 В до 660 В. А настройка системы на то или иное напр жение сети осуществл етс  с помощью регули- рующих резисторов 8, 9 причем резистор 8 устанавливает пусковой ток, а резистор 9 ток удержани .

Таким образом, по сравнению с прото- типом, предлагаемое устройство управлени  электромагнитом с электронной системой управлени  обеспечивает возможность устанавливать пусковой и удерживающий ток, в зависимости от амплитуды входного напр жени , что позволит использовать один типоразмер катушки дл  напр жений в диапазоне 36-660 В, тем самым позволит расширитьэксплуатационные возможности , а применение такой катушки позволит снизить производственные расходы.

При этом исключение различных согласующих устройств и экономи  электроэнергии за счет применени  форсированного включени  позволит снизить эксплуатационные расходы.

Claims (1)

1. Формула из обретени  Устройство управлени  электромагнитом переменного тока, содержащее выводы дл  подключени  источника питани  элект- ромагнита, выводы дл  подключени  источ- ника питани  схемы управлени  электромагнитом, выводы дл  подключени  катушки электромагнита, тиристорный ключ, входной ключ, узел задержки, контак- тную группу, резистор, первый вывод дл  подключени  источника питани  электромагнита подключен к катоду тиристорного ключа, анод которого подключен к первому выводу дл  подключени  катушки электро- магнита, второй вывод дл  подключени  катушки электромагнита подключен к второму выводу дл  подключени  источника питани  электромагнита, отличающеес  тем, что, с целью упрощени  устройства, расши- рени  эксплуатационных возможностей и уменьшени  энергопотреблени , в него введены второй резистор, задатчик входного напр жени , выполненный в виде однополупериодного выпр мител  с делителем, ограничительный диод, причем в качестве первого и второго резисторов использованы переменные резисторы, узел задержки выполнен в виде одновибратора с регулируемой длительностью выходных импульсов, вход задатчика входного напр жени  подключен к выводам дл  подключени  источника питани  электромагнита, выход задатчика входного напр жени  подключен к входу узла задержки, выход узла задержки подключен к управл ющему электроду тиристорного ключа, первый вывод первого резистора подключен к подвижному выводу того же резистора и первому входу дл  регулировки длительности выходных импульсов узла задержки, второй вывод первого резистора подключен к первому выводу второго резистора, к подвижному выводу второго резистора и первому выводу контактной группы, второй вывод которой подключен к второму выводу второго резистора и второму входу дл  регулировки длительности выходных импульсов узла задержки, ограничительный диод включен параллельно выводам дл  подключени  катушки электромагнита, причём анод этого диода подключен к анодутиристорнбго ключа .

   Фиг.2

   0Ve.3

   А/гУ