RU181U1 - Электромагнит - Google Patents

Abstract

1. Электромагнит, содержащий два вывода для подключения источника питания, две обмотки, размещенные на двух сердечниках, магнитопровод, включающий в себя Г-образную скобу, на одной из внутренних плоскостей которой установлены сердечники с обмотками, включенными последовательно и согласно в магнитном отношении, внешний поворотный якорь, ось вращения которого размещена в плоскости, параллельной плоскости расположения осей сердечников и перпендикулярна им, отличающийся тем, что в него дополнительно введены два дополнительных контакта, три диода, токоограничивающий элемент, причем последовательно с первой и второй обмотками к одноименным концам одноименными электродами подключены соответственно первый и второй диоды, которые соединены первым вспомогательным контактом, два других одноименных конца обмоток и электродов первого и второго диодов соединены с первым выводом для подключения источника питания непосредственно, вторым выводом - через второй вспомогательный контакт, между вторым выводом для подключения источника питания и точкой соединения первой обмотки и первого диода включена последовательная цепь, состоящая из токоограничивающего элемента и третьего диода, включенного встречно первому диоду.2. Электромагнит по п. 1, отличающийся тем, что в качестве вспомогательных контактов использованы размыкающие контакты.3. Электромагнит по п. 1, отличающийся тем, что по крайней мере первый вспомогательный контакт выполнен магнитоуправляемым и размещен вне обмоток и ферромагнитных частей электромагнита с возможностью управления его полем возбуждения.

Description

ЭЖКГРШАГНИТ

Устройство относится к электроаппаратостроениго и может быть

использовано для форсированного управления приводным электромагнитом контактора, пускателя, реле от источника постоянного переменного напряжений.

Известен электромагнит /I/ с двумя сердечниками и двумя обмотками на них. Сердечники -установлены на одной из внутренних плоскостей Г-образной скобы магнитопровода, на внешнем ребре другой части Г-образной скобы вращается внешний якорь,Обмотки включены последовательно и встречно. Недостатком известного электромагнита является то, что в каждом из двух рабочих зазоров часть магнитного потока, вобужденного током каждой из обмоток и протекающего через сердечник, охваченной другой обмоткой,направлена встречно магнитному потоку, возбужденному другой обмоткой. Это уменьшает результирующий магнитный поток в каждом из двух рабочих зазоров и тяговое усилие, развиваемое электромагнитом. Для преодоления заданной противодействующей силы, определяемой механической нагрузкой электромагнита, требуется увеличение МДС обмоток, что вызывает увеличение потребляемой мощности, размеров обмотки и электромагнита.

Известен электромагнит, содержащий обмотку, подключенную через выпрямитель к источнику переменного тока, балластный резистор, зашунтированный размыкающим вспомогательным контактом электромагнита, и дополнительный диод, включенный последовательно с балластным диодом, причем обмотка состоит из двух полуобмоток, включенных через диоды встречно-параллельно, общая точка подуобмоток через вспомогательный контакт подключена к зажиму источника питания, соединенному через диод и резистор с общей точкой, одной из полуобмоток и

последовательно включенного с ней диода /Д/. Недостатком этогоустройства являются большие потребляемая мощности и маузсЬгабаритные пока затели в случае использования магнитных систем, в которых коэффициент

Д-rf-M II Qir 7/16, 7/1Q/

55-08x8/0 /0

Ю

связи между обмотками заметно меныпе I,Коэффициент связи мезаду обмотками близок к I лишь в тех случаях когда магнитные потоки, созданные токами в обмотках, протекают по одним и тем же участкам магнитной системы, например, когда обе обмотки установлены на одном сердечнике магнитной системы.При коэффициенте связи между обмотками меныпе I в данном устройстве МДС обмоток оказывается меньше «г. / и для преодоления заданной механической нагрузки требуется увеличить размеры обмоткии электромагнита или потребляемую мощность. Попытка изменить схему этого устройства, поменяв расположение обмотки и диоды на противоположное не дало бы полож4 тельных результатов, поскольку значения токов в обмотках не изменяется.

Известен также электромагнит с форсировкой ,рис.16, в котором два других одноименных конца обмоток и электродов первого и второго диодов соединены с первым выводом для подключения источника питания непосредственно, со втором выводом - через вспомогательный размыкающий контакт, ко второму выводу для подключения источника питания подсоединена последовательная цепь, состоящая из токоограничивающего элемента и третьего диода, а два одноименных конца обмоток и одноименных электродов двух первых диодов соединены в одну точку. Однако в этом решении в режиме удерживания одна из обмоток не участвует в ограничении потребляемого тока и в создании удерживающего усилия, что определяет большую потребляемую мощность.

Известен электомагнит, исползуемый в качествестве приводного электромагнита контактора //6/, выбранный в качестве прототипа, содержащий два вывода для подключения источника питания, д§е обмотки, размещенные на двух сердечниках, магнитопровод, включающий в себя Г-образную скобу, на одной из внутренних плоскостей которой установлены сердечники с обмотками, включеннши последовательно в магнитном отношении, внешний поворотный якорь, ось вращения которого размещена в плоскости, параллельной плоскости расположения осей

г/5 у

являются большие потребляемая мощность и массогабаритные показатели. Связано это с тем, что МДС обмоток в сработанном сосвоянии электромагнита определяется не необходимым значением МДС для удержания якоря в притянутом положении,а значением необходимым для обеспечения превьшения электромагнитного усилия над противодействующим при критическом значении рабочего воздушного зазора в процессе срабатывания электромагнита. Эта МДС срабатывания,как правило, в несколько раз превьшает ЩС удерживания. Электромагнит /2/ управляется лишь от источника постоянного напряжения,что снижает его эксп;огатационные возможности,

Целью является уменьшение массогабаритных показателей,потребляемой мощности, расширение эксплуатационных возможностей,

Цель достигается тем что в электромагните, содержащем два вывода для подключения источника питания,две обмотки, размещенные на двух сердечниках,магнитопровод,включающий в себя Г-образную скобу, на одной из внутренних плоскостей которой установлены сердечники с обмотками, включенными последовательно и согласно в магнитном отношении, внешний поворотный якорь ,ось вращения которого размещена в плоскости параллельной плоскости расположения осей сердечников и перепендикулярна им, в него дополнительно введены два вспомогательных контакта, три диода, токоограничивающий элемент,причем последовательно с первой и второй обмотками к одноименным концам одноименными электродами подключены соответственно первый и второй диоды, которые соединены первым вспомогательным контактом, два других одноименных конца обмоток и электродов первого и второго диодов соединены с первым выводом для подключения источника питания непосредственно, со вторым выводом через второй вспомогательный контакт, между вторым выводом для подключения источника питания и точной соединения первой обмотки и первого диода включена последовательная цепь, состоящая из токоограничивающего элемента и третьего диода, включенного встречно первому диоду,

- ®-

ный контакт выполнен магнитоуправляемым и размещен вне обмоток и ферромагнитных частей электромагнита с возможностью управления его полем возбуждения.

Сущность поясняется чертежами. На фигЛ представлен электромагнит с двумя размыкающимися вспомогательными контактами. На фиг.2 представлен электромагнит, в котором в качестве первого вспомогательного контакта использован магнитоуправляемый контакт. На фиг.З представлен электомагнит, с двумя замыкающимися вспомогательными магнитоуправляемыми контактами.

Электромагнит /фиг,1/ содержит первый I и второй 2 выводы для подключения источника питания, первую 3 и вторую 4 обмотки, размещенные соответственно на сердечниках 5 и 6, магнитопровод, включа.ющий в себя Г-образную скобу 7, на одной из внутренних плоскостей которой установлены сердечники 5,6 с обмотками 3 и 4, включенными последовательно и согласно, внешний поворотный якорь В, ось вращения которого размещена в плоскости, параллельной плоскости расположения осей сердечников 5 и 6 и перпендикулярна им, а также первый 9, второй 10, третий II диоды, первый 12, второй 13, вспомогательные контакты, токоограничивающий элеме.-нт 14, причем последовательно с

первой 3 и второй 4 обмотками к одноименным концам, обозначенным

звездочками, оноименньми электодами подключены соответственно первый 9 и второй 10 диоды, котоще соединены первым 12 вспомогательным контактом, другой одноименный конец второй обмотки 4 и другой одноименный электрод первого диода 9 соединен непосредсвенно с первым выводом I для подключения источника питания, другой одноименный конец первой обмотки 3 и другой одноименный электрод второго диода 10 соединен со вторым выводом 2 для подключения источника питания через второй вспомогательный контакт 13, между вторым выводом 2 и точкой соединения первой обмотки 3 и первог.о диода 9 включена последовательная цепь, состоящая из токоограничивающего элемента 14 и третьего диода II, вкюченного встречно первому диоду 9.

Электромагнит /фиг.I/ работает следующим образом. При подаче на выводы I и 2 переменного напряжения в положительный его плупериод ток, потребляемый от источника, протекает через вывод 2, замкнутый второй вспомогательный контакт 13, второй диод 10 и вторую обмотгог 4 замыкается на вывод I. При этом первый диод 9 заперт напряжением источника, В следующий, отрицательный полупериод напряжения ток, потребляемый от источника, протекает через вывод I, открывшийся диод 9, первую обмотку 3, контакт 13 и замыкается на вывод 2, при этом диод 10 закрыт, а

пто обмотки

через открытый диод 9 и замкнутый контакт 12 протекает и ток , поддерживаемый за счет запасенной в предыдущий полупериод электромагнитной энергии. При протекании тока в первой обмотке 3 возбуждается магнитный поток Ф,-/ замыкающийся через якорь 8 частично на скобу 7 магнитопроводя /Фг,г / и частично на сердечник б /, Ток во второй обгмотке 4 обуславливает магнитный поток замыкающийся частично через

сердечник 5 /Ф I и частично через часть скобы 7, параллельно осям серде дников 5,6 ,

Суммарные магнитные потоки ф в рабочих зазорах электромагнита определяются как с у ) / и ( с у- z Соотношение между магнитными потоками и , 0 зависит от соотношениия сопротивления рабочего зазора и сопротивления зазора между якорем 8 и скобой 7 магнитопровода, при этом коэффициент связи между обмотками 3 и 4 всегда будет меньше I, поскольку потоки (/ и с всегда будут отличны от нуля. Когда потоки в рабочих зазорах достигнут потока трогания начинается движение якоря 6 и связанных механически с ним элементов механической нагрузки электромагнита. И до тех пор пока первый вспомогательный контает 12 замкнут, ток потребляемый от источника в один из полупериодов протекает по первой обмотке, в другой полупериод по второй обмотке. Однако ток в кавдой из обмоток протекает в течение в течение всего периода питающего напряжения, замыкаясь в один из полупериодов, через шунтирующие их диоды, В конце движения контакты 12, 13 размыкаются или под действием подвижнах частей

электромагнита /фигЛ/ или за счет резкого уменьшения потоков рассеяния и выпучивания / фиг.З/ или под воздействием того и друго фактора. / фиг 2/. После размыкания вспомогательных контактов 12, 13 обмотки 3 и 4 электромагнита включается последовательно мевду собой и с токоограничивающим элементом 14. Это уменьшает в режиме удерживания потребляемый от источника ток. Дополнительное снижение потребляемыми из сети мощности обеспечивает третий диод II, пропускающий ток только в один из полупериодов питающего напряжения, В течении времени пока закрыт третий диод II токи в обмотках 3 и 4 замыкаются через постоянно открытые в режиме удерживания диоды 9 и 10,

При подключении к выводам I и 2 постоянного напряжения /фигЛ/, указанной полярности пусковой ток протекает через второй вспомогательный контакт 13, диод 10 и обмотку 4, а после размыкания контакта 13 к выводам I, 2 подключается последовательно обе обмотки 3, 4 и токоограничивающий элем: ,ент 14,

При выполнении вспомогательного контакта 12 магнитоуправляемым /фиг,2/ и размещенным в поле вьшучивания или рассеяния электромагнита первоначально он разомкнут. При протекании тока по одной из обмоток 3, 4 возбуждается магнитное поле электромагнита и контакт 12 замыкается, обеспечивая двух полупериодное питание электромагнита от источника переменного напряжения. При выполнении обоих вспомогательных контактов 12, 13 магнитоуправляемыми /фиг.З/ и размещенными вне обмоток и ферромагнитных частей электромагнита после подачи напряжения на выводы I и 2 ток первоначально протекает через токоограничивающий диод 14,третий диод II, обмотку 3, диод 10, вторую обмотку 4, Происходит замыкание контактов 12, 13 процесс срабатывания происходит анологично выше описанному.

Отключение электромагнита осуществляется размыканием внешнего контакта управления. Магнитный поток в системе затухает и якорь 8 электромагнита под действием усилий механической нагрузки злектромагнита возвращается в исходное состояние.

Посколку в заявляемом электромагните коэффициент связи между обмотками меньше I, то в случае включения его обмоток по решению /3/ будет меньше велишены пусковой МДС. Это подтверадается экспериментальным измерением средних значений токов в обмотках электромагнита / таблица/. Измерения произведены на электромагните контактора МК 2 при напряжении источника IZ/ В, 50 Гц, в качестве токоограничивающего элемента использовался резистор сопротивлением 1200 Ом, Индексы при обозначении токов соответствуют обозначениям элементов на фиг.1

Таблица

- дейсв тащее значение потребляемого тока в режиме включения электромагнита. Состояние контакта 12, 3 определяет замкнутое его состояние и соответствует режиму включения заявляемого электромагнита, состояние Р определяет его разомкнутое состояние и соответствует режиму включения электромагнита /3/, /4/, рис,1,в.

Таким образом, использование вспомогательного контакта, замкнутого в режиме включения заявляемого электромагнита обеспечивает в нем. больую пусковою МДС и позволяет выполнить электромагнит с меньшими массгабаритньми показателями.

Использование предлагаемого решения позволяет уменшить массогабаритныв : показатели, потребляемую мощность и расширить эксплуатационные/показатели/ возможности электромагнита.

пособие для студентов вузов. ,М.,Энергия,,с. 116,рис.5--6,б. 2.Контактор серии М1{1-02А,-Контакторл серии МК, технологическое описание и инструкции по эксплуатацииОЛХ 463.033, ОБК 469.5С2,издание40. 3.A.C.CGCP № 773V76, Hoi Н 47/00, 198Ст.,ЬИ №39 4.СВИНЦОВ Г.П.,Софронов Ю.В, Электромагниты с форсировкой.-Электотехническая промышленность,Сер.Аппараты низкого напряжения,,1983,

вып.4/107/, с.12-14. е,а& Ж Г.

i 9го

- s П.Сё

Claims (3)

1. Электромагнит, содержащий два вывода для подключения источника питания, две обмотки, размещенные на двух сердечниках, магнитопровод, включающий в себя Г-образную скобу, на одной из внутренних плоскостей которой установлены сердечники с обмотками, включенными последовательно и согласно в магнитном отношении, внешний поворотный якорь, ось вращения которого размещена в плоскости, параллельной плоскости расположения осей сердечников и перпендикулярна им, отличающийся тем, что в него дополнительно введены два дополнительных контакта, три диода, токоограничивающий элемент, причем последовательно с первой и второй обмотками к одноименным концам одноименными электродами подключены соответственно первый и второй диоды, которые соединены первым вспомогательным контактом, два других одноименных конца обмоток и электродов первого и второго диодов соединены с первым выводом для подключения источника питания непосредственно, вторым выводом - через второй вспомогательный контакт, между вторым выводом для подключения источника питания и точкой соединения первой обмотки и первого диода включена последовательная цепь, состоящая из токоограничивающего элемента и третьего диода, включенного встречно первому диоду.

2. Электромагнит по п. 1, отличающийся тем, что в качестве вспомогательных контактов использованы размыкающие контакты.

3. Электромагнит по п. 1, отличающийся тем, что по крайней мере первый вспомогательный контакт выполнен магнитоуправляемым и размещен вне обмоток и ферромагнитных частей электромагнита с возможностью управления его полем возбуждения.