RU2262764C1 - High-speed electromagnetic operating mechanism of switching device - Google Patents
High-speed electromagnetic operating mechanism of switching device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2262764C1 RU2262764C1 RU2004117287/09A RU2004117287A RU2262764C1 RU 2262764 C1 RU2262764 C1 RU 2262764C1 RU 2004117287/09 A RU2004117287/09 A RU 2004117287/09A RU 2004117287 A RU2004117287 A RU 2004117287A RU 2262764 C1 RU2262764 C1 RU 2262764C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- terminal
- transformer
- drive
- output
- diode
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electronic Switches (AREA)
- Relay Circuits (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к электромагнитным приводам коммутационных аппаратов постоянного тока с большим включающим током и небольшим удерживающим током. В подобных электромагнитных приводах обычно требуется форсировка тока управления при включении привода. Одним из способов форсировки тока управления электромагнитным приводом является шунтирование добавочного сопротивления, включаемого последовательно с катушкой электромагнита, конденсатором, который увеличивает ток управления катушкой электромагнита в течение времени заряда этого конденсатора. (А.А.Чунихин. Электрические аппараты. М.: Энергоатомиздат, с.230, рис. 5.23, а). Однако ток форсировки не является при этом оптимальным, так как он убывает по мере заряда шунтирующего конденсатора, что требует завышения мощности источника питания, а после заряда конденсатора напряжение питания делится между активным сопротивлением катушки электромагнита и добавочным активным сопротивлением. И то и другое приводит к повышению потерь в электромагнитном приводе.The present invention relates to electromagnetic drives of DC switching devices with a large switching current and a small holding current. In such electromagnetic drives, control current is usually required when the drive is turned on. One of the ways to force the control current of the electromagnetic drive is to shunt the additional resistance, connected in series with the electromagnet coil, a capacitor, which increases the control current of the electromagnet coil during the charge time of this capacitor. (A.A. Chunikhin. Electrical apparatuses. M.: Energoatomizdat, p. 230, Fig. 5.23, a). However, the boost current is not optimal, since it decreases as the shunt capacitor charges, which requires an increase in the power of the power source, and after charging the capacitor, the supply voltage is divided between the active resistance of the electromagnet coil and the additional active resistance. Both that and another leads to increase of losses in the electromagnetic drive.
Известен также способ управления электромагнитным приводом коммутационного аппарата (см. патент РФ 2074430, H 01 F 7/08, Н 01 Н 47/32, 1997), в котором форсировка осуществляется путем шунтирования транзистором добавочного резистора, включенного последовательно с катушкой электромагнита, при этом конец интервала времени шунтирования добавочного резистора транзистором определяется либо временем заряда конденсатора в цепи управления транзистора, либо временем срабатывания концевого замыкающего контакта при включении электропривода. В этом аналоге после запирания транзистора напряжение питания также делится между активным сопротивлением катушки и добавочным сопротивлением, причем основная часть напряжения, как и в ранее рассмотренном аналоге, прикладывается к добавочному сопротивлению, что приводит также к большим нерациональным потерям в электромагнитном приводе в удерживающем режиме. При отключении транзистора накопленная в катушке электромагнитная энергия расходуется в активном сопротивлении катушки через шунтирующий ее диод. Таким образом, и в данном аналоге имеет место тот же главный недостаток, заключающийся в непроизводительном расходовании электроэнергии.There is also a method of controlling the electromagnetic drive of the switching apparatus (see RF patent 2074430, H 01
Наиболее близким к предлагаемому изобретению аналогом, который выбран в качестве прототипа, является устройство форсированного электромагнитного привода коммутационного аппарата (патент №2195732, H 01 F 7/18, Н 01 Н 47/32 от 27.12.02). В этом патенте регулирование тока управления электромагнитного привода осуществляется за счет введения двухпозиционного переключателя, который обеспечивает подключение управляющего электрода транзистора, соединенного последовательно с зашунтированной диодом катушкой электромагнита, либо к источнику питания привода, либо к выходу генератора прямоугольных импульсов, при этом упомянутый генератор выполнен с широтно-импульсной модуляцией. Применение широтно-импульсной модуляции в прототипе для регулирования тока удержания электромагнита позволяет существенно снизить потери в электромагнитном приводе.Closest to the proposed invention, an analogue that is selected as a prototype is a forced electromagnetic drive of the switching apparatus (patent No. 2195732, H 01
Однако наряду с указанными достоинствами в устройстве прототипа имеются следующие недостатки.However, along with these advantages in the device of the prototype there are the following disadvantages.
Во-первых, пониженная надежность привода, а именно: отказ в работе транзистора, двухпозиционного ключа, таймера или генератора прямоугольных импульсов может привести к отказу в операции снятия напряжения с катушки электромагнита, если не удается закрыть транзистор, следовательно, к отказу в операции отключения коммутационного аппарата, что может приводить к серьезным авариям в силовой сети коммутационного аппарата, которую он и должен защищать, особенно в аварийных режимах короткого замыкания нагрузки. Во-вторых, в прототипе не раскрыта система ШИМ-модуляции генератора прямоугольных импульсов. В третьих, в прототипе привод не может отключить быстро коммутационный аппарат, так как при снятии напряжения питания с катушки электромагнита ток будет медленно снижаться, протекая по цепи катушка - шунтирующий диод, при этом чем меньше активное сопротивление катушки, которое необходимо уменьшать для снижения потерь в катушке, тем дольше будет протекать спадающий по экспоненциальному закону ток катушки и тем больше будет время отключения аварийного режима короткого замыкания в силовой цепи коммутационного аппарата. В четвертых, в прототипе нет устройств ускоренного обнаружения момента возникновения тока короткого замыкания нагрузки. В пятых, при очень большой разнице пускового и удерживающего токов электромагнита привода затруднительно сформировать указанные токи только за счет ШИМ-модуляции. Предлагаемое изобретение позволяет устранить все отмеченные недостатки прототипа.Firstly, the reduced reliability of the drive, namely: failure of the transistor, on-off switch, timer, or square-wave pulse generator, can lead to a failure in the operation of removing the voltage from the electromagnet coil if it is not possible to close the transistor, and therefore to failure in the operation of switching off the switching apparatus, which can lead to serious accidents in the power network of the switching apparatus, which he must protect, especially in emergency modes of short circuit load. Secondly, the prototype does not disclose a system of PWM modulation of a rectangular pulse generator. Thirdly, in the prototype, the drive cannot turn off the switching device quickly, since when the supply voltage is removed from the electromagnet coil, the current will slowly decrease, flowing along the coil-shunt diode circuit, and the lower the resistance of the coil, which must be reduced to reduce losses in to the coil, the longer the coil current, decreasing exponentially, will flow and the longer will be the time to turn off the emergency short circuit mode in the power circuit of the switching device. Fourth, in the prototype there are no devices for accelerated detection of the instant of occurrence of the short circuit current of the load. Fifth, with a very large difference between the starting and holding currents of the drive electromagnet, it is difficult to form the indicated currents only due to PWM modulation. The present invention allows to eliminate all the noted disadvantages of the prototype.
Технический результат от изобретения заключается в том, чтобы увеличить надежность и экономичность работы привода, уменьшить время отключения коммутационного аппарата, уменьшить время обнаружения аварийного режима короткого замыкания нагрузки.The technical result of the invention is to increase the reliability and efficiency of the drive, reduce the disconnection time of the switching device, reduce the detection time of the emergency mode of a short circuit load.
По п.1 формулы предлагаемый привод (фиг.1) содержит известные элементы: зашунтированную первым диодом 4 катушку 3 электромагнита привода с сердечником и якорем и первый транзистор 5 с блоком управления БУ, при этом первый транзистор 5 управляется от блока управления БУ.According to
Новым в предлагаемом изобретении является то, что дополнительно введены второй диод 9 и первый трансформатор 6, последовательно с первичной обмоткой 7 которого соединен упомянутый первый транзистор 5, при этом к вторичной обмотке 8 первого трансформатора 6 подсоединена через второй диод 9 катушка 3 электромагнита привода. Это позволяет существенно увеличить надежность работы электропривода при отключении, особенно наиболее тяжелого режима короткого замыкания нагрузки. Действительно, в предлагаемом приводе отказ блока управления, транзистора или трансформатора не приводит к неотключению привода, что особенно важно в режиме короткого замыкания.What is new in the present invention is that a
По п.2 формулы для ускорения выключения в предлагаемом приводе (фиг.2) последовательно с вторым диодом 9 во вторичной цепи первого трансформатора 6, через который подается напряжение на катушку 3 электромагнита привода, включен дополнительно введенный второй транзистор 15, который управляется от этого же первого трансформатора 6. Поэтому при прекращении высокочастотных колебаний запирается второй транзистор 15, автоматически прекращается поступление напряжения на катушку 3 электромагнита привода, в результате чего последний выключается, а для снижения перенапряжения на упомянутой катушке 3 она зашунтирована дополнительно введенным диодно-конденсаторным контуром 19, 18. Это позволяет существенно сократить время выключения аварийного режима при поступлении сигнала об этом режиме от блока управления БУ.According to
По п.3 формулы для сокращения времени обнаружения короткого замыкания нагрузки в предлагаемом приводе (фиг.3) дополнительно введены пусковое устройство ПУ, которое может состоять из первого усилителя У1, пусковой кнопки П и нормально замкнутых блок-контактов БКЗ, а также датчик напряжения ДН и второй усилитель У2, управляющий первым транзистором 5, включенным последовательно с первичной обмоткой 7 первого трансформатора 6, питающего катушку 3 электромагнита привода, при этом управление упомянутого первого транзистора 5 в пусковом режиме осуществляется от первого усилителя У1 пускового устройства ПУ, который получает напряжение питания через пусковую кнопку П и нормально замкнутые третьи блок-контакты БКЗ, при этом управление первым У1 и вторым У2 усилителями при замкнутом остановочном ключе С блока управления БУ осуществляется от импульсного задающего генератора ЗГ блока управления БУ. При коротком замыкании нагрузки на ней исчезает напряжение, прекращается поступление питающего напряжения на упомянутый второй усилитель У2, прекращается управление первым транзистором 5, прекращается поступление напряжения на катушку 3 электромагнита привода и происходит ускоренное его выключение, так как исчезновение напряжения на нагрузке при обычно встречающемся активно-индуктивном характере силовой сети происходит быстрей, чем нарастание по экспоненциальному закону тока нагрузки до значения тока уставки.According to claim 3 of the formula, to reduce the time for detecting a load short circuit in the proposed drive (Fig. 3), a PU launcher is additionally introduced, which can consist of a first amplifier U1, a start button P and normally closed block contacts BKZ, as well as a voltage sensor and a second amplifier U2, controlling the
По п.4 формулы для оптимизации режима питания катушки электромагнита привода в условиях значительных колебаний напряжения сети питания собственных нужд, от которой обычно запитывается электропривод, в предлагаемом приводе (фиг.4) по сравнению с приводом, изображенном на фиг.1, введены второй трансформатор 16, второй транзистор 15 и резистор 19, при этом первичная обмотка 17 упомянутого второго трансформатора 16 включена последовательно с резистором 19 и вторым транзистором 15, управляемым от импульсного задающего генератора ЗГ, блока управления БУ, а вторичная обмотка 18 второго трансформатора 16 подсоединена к цепи управления первого транзистора 5. При возрастании напряжения Еп сети питания собственных нужд сокращается время намагничивания второго трансформатора 16, уменьшается длительность передаваемого на вторичную обмотку 18 второго трансформатора 16 импульса, что при неизменной частоте формирования импульсов ЗГ вызывает уменьшение среднего значения напряжения как на первичной 7, так и на вторичной 8 обмотках первого трансформатора 6, компенсируя тем самым увеличение питающего напряжения Еп.According to
По п.5 формулы для оптимизации режима питания катушки 3 электромагнита привода с учетом изменяющегося активного сопротивления провода упомянутой катушки 3 электромагнита при изменении температуры окружающей среды в предлагаемый привод (фиг.5) дополнительно введены вторая 20 и третья 21 вторичные обмотки второго трансформатора 16, нормально замкнутые третьи блок-контакты БКЗ, нормально разомкнутые четвертые блок-контакты БК4, третий 22 и четвертый 23 диоды, при этом постоянный ток катушки 3 электромагнита привода пропускается либо через вторую вторичную обмотку 20 второго трансформатора 16 при пуске, либо через третью вторичную обмотку 21 того же трансформатора 16 в удерживающем режиме, что определяется блок-контактами БКЗ и БК4, при этом чем больше постоянный ток, тем быстрей происходит насыщение второго трансформатора 16, при этом уменьшается длительность импульса как на обмотках второго 16, так и на обмотках первого 6 трансформаторов, а это приводит к уменьшению напряжения, поступающего на катушку 3, а следовательно, и к уменьшению ее тока, то есть происходит стабилизация тока упомянутой катушки 3, при этом первая дополнительная вторичная обмотка 20 имеет меньшее число витков и обеспечивает стабилизацию тока при включении привода, а вторая обмотка 21 - большее число витков и обеспечивает стабилизацию тока в установившемся удерживающем режиме. Блок-контакты БК3 и БК4 могут быть заменены любыми управляемыми ключами.According to
На фиг.6 и 7 приведены варианты привода с параметрической форсировкой тока при включении привода, при этом в приводе по п. 6 формулы, изображенном на фиг.6, форсировка достигается уменьшением числа витков первичной обмотки первого трансформатора 6, а в приводе, изображенном на фиг.7, форсировка достигается увеличением числа витков вторичной обмотки того же первого трансформатора 6. Для этого в варианте привода, изображенного на фиг.6, дополнительно введены второй транзистор 15, третий 16 и четвертый 17 диоды, вторая первичная обмотка 18 и третьи нормально замкнутые блок-контакты БКЗ, при этом в пусковом режиме второй транзистор 15 обеспечивает работу первого трансформатора 6 при уменьшенном количестве витков первичной обмотки 18, а в удерживающем режиме первый транзистор 5 обеспечивает работу упомянутого первого трансформатора 6 при увеличенном количестве витков первичной обмотки 18, 7.Figures 6 and 7 show drive options with parametric acceleration of the current when the drive is turned on, while in the drive according to
В варианте привода по п.7 формулы, изображенного на фиг.7, дополнительно введены третий диод 15, третьи нормально замкнутые блок-контакты БКЗ и вторая вторичная обмотка 16, при этом третьи нормально замкнутые блок-контакты БКЗ в пусковом режиме обеспечивают работу первого трансформатора 6 с увеличенным количеством витков вторичной обмотки 8, 16, а в удерживающем режиме - с уменьшенным количеством витков вторичной обмотки 8 того же трансформатора 6. Оба последних варианта целесообразно применять при очень большой разнице между пусковым током привода и его удерживающим током, так как в этом случае сложно скомпенсировать эту разницу одним широтно-импульсным или частотно-импульсным регулированием. В обоих последних вариантах блок-контакты привода могут быть заменены любыми управляемыми ключами.In the drive variant according to
Таким образом, в предлагаемом изобретении увеличивается надежность привода, его быстродействие, эффективность пусковых и установившихся режимов, то есть происходит сокращение расхода электроэнергии при колебаниях питающего напряжения Еп и изменениях активного сопротивления катушки 3 электромагнита привода.Thus, in the present invention increases the reliability of the drive, its speed, the efficiency of starting and steady-state modes, that is, there is a reduction in energy consumption during fluctuations in the supply voltage E p and changes in the active resistance of the coil 3 of the electromagnet of the drive.
В состав варианта привода, изображенного на фиг.1, входят: выводы 1, 2 неподвижных контактов для подсоединения к сети питания собственных нужд, катушка 3 электромагнита привода, первый диод 4, первый транзистор 5, первый трансформатор 6 с первичной 7 и вторичной 8 обмотками и второй диод 9, а также блок управления БУ, который может содержать кинематически связанные с якорем электромагнита привода нормально разомкнутые БК1 и нормально замкнутые БК2 блок-контакты, пусковую кнопку П, остановочный ключ С, импульсный задающий генератор ЗГ, форсирующее устройство ФУ (форсирующее устройство ФУ в простейшем виде может представлять резистор, который на время включения привода подсоединяется параллельно к резистору времязадающей цепи импульсного задающего генератора ЗГ и, уменьшая постоянную времени этой цепи, увеличивает частоту формирования импульсов упомянутого задающего генератора ЗГ), датчик ДТ тока нагрузки, при этом к первому выводу 1 для подсоединения к первому - положительному полюсу +Еп сети питания собственных нужд подсоединены первые выводы первичной обмотки 7 первого трансформатора 6, пусковой кнопки П и первых нормально разомкнутых блок-контактов БК1 блока управления БУ, при этом второй вывод упомянутой обмотки 7 соединен с первым выводом (коллектором) первого транзистора 5, второй вывод которого (эмиттер) соединен с вторым выводом 2 для подсоединения к второму - отрицательному полюсу -Еп сети питания собственных нужд, при этом вторые выводы упомянутой пусковой кнопки П и первых нормально разомкнутых блок-контактов БК1 блока управления БУ соединены с первым выводом остановочного ключа С, второй вывод которого соединен с первым выводом 10 для подвода напряжения питания импульсного задающего генератора ЗГ, второй вывод 11 для подвода напряжения питания которого соединен с вторым выводом 2 для подсоединения к второму - отрицательному полюсу -Еп сети питания собственных нужд, при этом к входным выводам 12 импульсного задающего генератора ЗГ через вторые нормально замкнутые блок-контакты БК2 подсоединено форсирующее устройство ФУ, к входным выводам 13 упомянутого генератора ЗГ подсоединены выходные выводы датчика ДТ тока нагрузки, а выходные выводы 14 упомянутого генератора ЗГ подсоединены к входным выводам (управляющему электроду и эмиттеру) первого транзистора 5, при этом первый вывод вторичной обмотки 8 первого трансформатора 6 соединен с анодом второго диода 9, катод которого соединен с катодом первого диода 4 и первым выводом катушки 3 электромагнита привода, а вторые выводы упомянутых вторичной обмотки 8 и катушки 3 электромагнита привода соединены с анодом первого диода 4.The composition of the drive variant shown in Fig. 1 includes:
В состав варианта привода, изображенного на фиг.2, дополнительно кроме элементов, приведенных на фиг.1, входят: второй транзистор 15, выпрямительный мост 16, третий диод 19, конденсатор 18, первый резистор 20 и вторая вторичная обмотка 17 первого трансформатора 6, при этом катоды первого 4 и второго 9 диодов соединены с коллектором второго транзистора 15, эмиттер которого соединен с общей точкой первых выводов конденсатора 18, первого резистора 20 и катушки 3 электромагнита привода, при этом вторые выводы конденсатора 18 и резистора 20 соединены с катодом четвертого диода 19, анод которого соединен с вторым выводом катушки 3 электромагнита привода, при этом первый и второй выводы второй вторичной обмотки 17 трансформатора 6 соединены с входными выводами переменного тока выпрямительного моста 16, выходные выводы постоянного тока которого подсоединены к входным выводам (управляющему электроду и эмиттеру) второго транзистора 15.The composition of the drive variant shown in FIG. 2, in addition to the elements shown in FIG. 1, includes: a
В состав варианта привода, изображенного на фиг.3, кроме элементов, приведенных на фиг.1, входят: пусковое устройство ПУ, которое может состоять из нормально замкнутых блок-контактов БКЗ, пусковой кнопки П и первого усилителя У1, второй усилитель У2 и датчик ДН напряжения на нагрузке, при этом к первому выводу 1 для подсоединения к первому - положительному полюсу +Еп сети питания собственных нужд подсоединен первый вывод третьих нормально замкнутых блок-контактов БКЗ, второй вывод которых соединен с первым выводом пусковой кнопки П, второй вывод которой соединен с первым выводом 17 для подвода напряжения питания первого усилителя У1, второй вывод 18 для подвода напряжения питания которого соединен с вторым выводом 2 для подсоединения к второму - отрицательному полюсу -Еп сети питания собственных нужд, при этом выходные выводы 14 импульсного задающего генератора ЗГ блока управления БУ соединены с входными выводами 15 первого усилителя У1 пускового устройства ПУ и входными выводами 16 второго усилителя У2, а выходные выводы 23 и 24 усилителей соответственно У1 и У2 соединены с входными выводами (управляющим электродом и эмиттером) первого транзистора 5, при этом выводы для подвода напряжения питания 21 и 22 второго усилителя У2 соединены с выходными выводами 19 и 20 датчика ДН напряжения на нагрузке.The structure of the drive variant shown in Fig. 3, in addition to the elements shown in Fig. 1, includes: a PU launcher, which may consist of normally closed BKZ block contacts, a start button P and a first amplifier U1, a second amplifier U2 and a sensor DN of the voltage at the load, while to the
В состав варианта привода, изображенного на фиг.4, кроме элементов, приведенных на фиг.1, входят: второй транзистор 15, второй трансформатор 16 с первичной 17 и вторичной 18 обмотками и резистор 19, при этом к первому выводу 1 для подсоединения к первому - положительному полюсу +Еп сети питания собственных нужд подсоединен первый вывод резистора 19, второй вывод которого соединен с первым выводом первичной обмотки 17 второго трансформатора 16, второй вывод которой соединен с первым выводом (коллектором) второго транзистора 15, второй вывод (эмиттер) которого соединен с вторым выводом 2 неподвижных контактов для подсоединения к второму - отрицательному полюсу -Еп сети питания собственных нужд, при этом входные выводы (управляющий электрод и эмиттер) второго транзистора 15 соединены с выходными выводами 14 импульсного задающего генератора ЗГ блока управления БУ, а выводы вторичной обмотки 18 второго трансформатора 16 соединены с входными выводами первого транзистора 5 таким образом, чтобы первый транзистор 5 открывался синхронно с вторым транзистором 15.The composition of the drive variant shown in Fig. 4, in addition to the elements shown in Fig. 1, includes: a
В состав варианта привода, изображенного на фиг.5, кроме элементов, приведенных на фиг.4, входят: вторая 20 и третья 21 вторичные обмотки второго трансформатора 16, третьи БКЗ нормально замкнутые и четвертые БК4 нормально разомкнутые блок-контакты, третий 22 и четвертый 23 диоды, при этом катоды первого 4 и второго 9 диодов соединены с анодами третьего 22 и четвертого 23 диодов, при этом катод третьего диода 22 соединен с первым выводом третьих БКЗ нормально замкнутых блок-контактов, второй вывод которых соединен с первым выводом второй вторичной обмотки 20, второго трансформатора 16, при этом катод четвертого диода 23 соединен с первым выводом четвертых БК4 нормально разомкнутых блок-контактов, второй вывод которых соединен с первым выводом третьей вторичной обмотки 21 упомянутого второго трансформатора 16, при этом вторые выводы упомянутых обмоток 20 и 21 соединены с первым выводом катушки 3 электромагнита привода.The composition of the drive variant shown in Fig. 5, in addition to the elements shown in Fig. 4, includes: second 20 and third 21 secondary windings of the
В состав варианта привода, изображенного на фиг.6, кроме элементов приведенных на фиг.1, входят: второй транзистор 15, третий 16 и четвертый 17 диоды, вторая первичная обмотка 18 первого трансформатора 6, третьи нормально замкнутые блок-контакты БКЗ, при этом к первому положительному полюсу +Еп сети питания собственных нужд подсоединен первый вывод второй первичной обмотки 18 трансформатора 6, второй вывод которой соединен с первым выводом первой первичной обмотки 7 трансформатора 6, второй вывод которой соединен с анодом четвертого диода 17, катод которого соединен с первым выходным выводом первого управляемого электронного ключа 5, при этом к общей точке первой 7 и второй 18 первичных обмоток трансформатора 6 подсоединен анод третьего диода 16, катод которого соединен с первым выходным выводом - коллектором второго управляемого электронного ключа 15, второй выходной вывод которого - эмиттер соединен с вторым отрицательным полюсом -Еп сети питания собственных нужд, при этом выходные выводы блока управления БУ соединены с входными выводами первого управляемого электронного ключа 5 и через последовательную цепь, образованную нормально замкнутыми блок-контактами БКЗ и пусковой кнопкой П - с входными выводами второго управляемого электронного ключа 15.The structure of the drive variant shown in Fig.6, in addition to the elements shown in Fig.1, includes: a
В состав варианта привода, изображенного на фиг.7, кроме элементов, приведенных на фиг.1, входят: третий диод 15, вторая вторичная обмотка 16 первого трансформатора 6, третьи нормально замкнутые блок-контакты БКЗ, при этом к общей точке первой вторичной обмотки 8 первого трансформатора 6 и второго диода 9 вторым выводом подсоединена вторая вторичная обмотка 16, первый вывод которой соединен с первым выводом третьих нормально замкнутых блок-контактов БКЗ, второй вывод которых соединен с анодом третьего диода 15, катод которого соединен с первым выводом пусковой кнопки П, второй вывод которой соединен с катодами первого 4 и второго 9 диодов и первым выводом катушки 3 электромагнита привода.The structure of the drive variant shown in Fig. 7, in addition to the elements shown in Fig. 1, includes: a
Предлагаемые варианты привода работают следующим образом. Во всех предложенных вариантах привода имеет место два режима работы:The proposed drive options work as follows. In all the proposed drive options, there are two operating modes:
1) режим включения привода (а соответственно и коммутационного аппарата);1) drive enable mode (and, accordingly, switching apparatus);
2) режим выключения привода (а соответственно и коммутационного аппарата), при этом режим выключения имеет три варианта: а) режим оперативного выключения; б) режим выключения при перегрузке; в) режим выключения при коротком замыкании нагрузки.2) the shutdown mode of the drive (and, accordingly, the switching apparatus), while the shutdown mode has three options: a) on-line shutdown mode; b) shutdown mode during overload; c) shutdown mode during short circuit load.
Режим включения варианта привода, изображенного на фиг.1, заключается в следующем. Замыкается остановочный ключ С блока управления БУ, замыкается нормально разомкнутая пусковая кнопка П блока управления БУ, в результате чего на импульсный задающий генератор ЗГ блока управления БУ подается напряжение от сети питания Еп собственных нужд по цепи +Еп -1-П-С-10-11-2- -Еп, начинает работать упомянутый генератор ЗГ, с выходных выводов 14 которого импульсы поступают на входные выводы - управляющий электрод и эмиттер первого транзистора 5, который также в цепи +Еп -1-7-5-2- -Еп начинает формировать униполярные прямоугольные импульсы, которые поступают с первичной обмотки 7 трансформатора 6 на его вторичную обмотку 8 в виде двухполярных импульсов, которые поступают на катушку 3 электромагнита привода через второй диод 9 и обеспечивают протекание постоянного тока через катушку 3 электромагнита привода по цепи 8-9-3-8, при этом вторая полуволна импульсов на обмотке 8 при наличии второго диода 9 не подается на катушку 3, при этом за счет запаса электромагнитной энергии при отсутствии тока подпитки катушки 3 от обмотки 8 ток через упомянутую катушку 3 протекает в том же направлении через шунтирующий первый диод 4 по цепи 3-4-3. Для обеспечения форсированного режима питания катушки при включении привода через нормально замкнутые блок-контакты БК2 блока управления БУ на входные выводы 12 импульсного задающего генератора ЗГ блока управления БУ от форсирующего устройства ФУ подается сигнал, обеспечивающий увеличение частоты подачи импульсов на первый транзистор 5, что обеспечивает нормальное включение привода, после включения которого замыкаются нормально разомкнутые блок-контакты БК1 блока управления БУ, которые обеспечивают постоянную подачу питающего напряжения на импульсный задающий генератор ЗГ блока управления БУ, и размыкаются вторые нормально замкнутые блок-контакты БК2, размыкая цепь подсоединения форсирующего устройства ФУ, при этом частота формирования импульсов задающего генератора ЗГ блока управления БУ обеспечивает ток через катушку 3, необходимый для удержания электромагнита привода в притянутом состоянии. На этом процесс включения привода заканчивается.The inclusion mode of the drive option shown in FIG. 1 is as follows. With the closed key stopping control unit BU, closes normally open launcher button P DR control unit, resulting in a pulsed master oscillator MO control unit CU is supplied from the power supply voltage E n of their own needs of the circuit E p + 1-n-C 10-11-2- -E p , the aforementioned ZG generator starts working, from the
Процесс выключения привода, изображенного на фиг.1, заключается в следующем.The process of turning off the drive depicted in figure 1, is as follows.
А. Оперативное выключение производится размыканием остановочного ключа С блока управления БУ, при этом прекращает формирование импульсов задающий генератор ЗГ блока управления БУ, запирается первый транзистор 5, на первичной 7 и вторичной 8 обмотках первого трансформатора 6 исчезают импульсы, прекращается формирование постоянного тока через катушку 3 электромагнита привода, ток через которую начинает спадать по экспоненциальному закону, определяемому индуктивным и активным сопротивлениями катушки 3, при этом будет уменьшаться электромагнитная удерживающая сила электромагнита привода и последний выключится, при этом разомкнутся нормально разомкнутые первые блок-контакты БК1 и замкнутся нормально замкнутые вторые блок-контакты БК2 блока управления БУ.A. Operational shutdown is performed by opening the stop key C of the control unit of the control unit, while the master oscillator of the control unit of the control unit of the control unit stops generating pulses, the
Б. Выключение привода при перегрузке происходит следующим образом. При перегрузке с заданным запозданием от датчика ДТ тока нагрузки блока управления БУ на входные выводы 13 импульсного задающего генератора ЗГ блока управления БУ поступает сигнал, который прекращает работу упомянутого ЗГ, при этом так же, как и в предыдущем случае, прекращается формирование постоянного тока для катушки 3 электромагнита привода и происходит его выключение.B. Shutdown of the drive during overload is as follows. When overloading with a given delay from the load cell sensor DT of the control unit of the control unit to the
В. Выключение привода при коротком замыкании нагрузки. При коротком замыкании нагрузки в рассматриваемом варианте привода так же, как и в предыдущем случае, от датчика ДТ блока управления БУ тока нагрузки на входные выводы 13 импульсного задающего генератора ЗГ блока управления БУ поступает сигнал, который прекращает работу упомянутого генератора ЗГ, что, как показано выше, также приводит к выключению привода.B. Shutdown of drive during short circuit load. In case of a short circuit of the load in the considered version of the drive, in the same way as in the previous case, from the sensor DT of the control unit of the control unit of the load current, a signal arrives at the
В рассмотренном варианте привода достигается одно из заявленных достоинств, а именно увеличение надежности привода. Действительно, как следует из описания работы рассмотренного варианта, если поступает сигнал о самом тяжелом режиме - режиме короткого замыкания - то отказ первого транзистора 5, то есть его пробой, пробой трансформатора 6, пробой диодов 4 и 9 приводит обязательно к выключению привода.In the considered version of the drive, one of the declared advantages is achieved, namely, an increase in the reliability of the drive. Indeed, as follows from the description of the operation of the considered option, if a signal is received about the most severe mode - short circuit mode - then the failure of the
Недостатком варианта привода, изображенного на фиг.1, является то, что при прекращении работы импульсного задающего генератора ЗГ блока управления БУ ток катушки 3 электромагнита привода спадает медленно по экспоненциальному закону. Поэтому предложен усовершенствованный вариант привода, изображенный на фиг.2, работа которого рассмотрена ниже.The disadvantage of the drive variant depicted in FIG. 1 is that when the pulse generator set 3 of the control unit BU stops functioning, the current of the drive coil 3 of the drive magnet decreases slowly exponentially. Therefore, an improved version of the drive is shown, depicted in figure 2, the operation of which is discussed below.
Включение привода.Turning on the drive.
При замыкании остановочного ключа С блока управления БУ и замыкании пусковой кнопки П того же блока БУ как и в варианте привода, изображенного на фиг.1, начинает формировать прямоугольные импульсы задающий генератор ЗГ, блока управления БУ, в результате чего начинается формирование постоянного тока для катушки 3 электромагнита привода, который в соответствии с измененной структурой цепи питания упомянутой катушки 3 электромагнита привода протекает по контуру 8-9-15-3-8, при этом второй транзистор 15 при работающем генераторе ЗГ блока управления БУ открывается сигналом с второй вторичной обмотки 17 первого трансформатора 6, поступающим по цепи 17-16-15-16-17. В течение паузы между импульсами управляющего сигнала от обмотки 17 транзистор 15 находится в открытом состоянии за счет заряда межэлектродной емкости между управляющим электродом и эмиттером, если же она недостаточна по величине, то между базой и эмиттером ставится дополнительный конденсатор с малой емкостью и тем самым обеспечивается постоянный ток через катушку 3 электромагнита привода с малой емкостью. В остальном процесс включения происходит так же, как и в приводе, изображенном на фиг.1.When the stop key C is closed, the control unit of the control unit is closed and the start button P of the same control unit is closed, as in the version of the drive shown in Fig. 1, rectangular pulses of the driving generator of the control unit of the control unit begin to form rectangular pulses, as a result of which the formation of direct current for the coil begins 3 electromagnets of the drive, which, in accordance with the changed structure of the power circuit of the mentioned coil 3, the electromagnets of the drive flows along the circuit 8-9-15-3-8, while the
Выключение привода.Drive off
А. Оперативное выключение, как и в предыдущем варианте, производится размыканием остановочного ключа С блока управления БУ, при этом прекращает формирование импульсов задающий генератор ЗГ блока управления БУ и прекращается формирование постоянного тока для катушки 3 электромагнита привода. В отличие от варианта привода, изображенного на фиг.1, прекращение формирования импульсов на первичной обмотке 7 трансформатора 6 приводит к прекращению формирования импульсов и на вторичной обмотке 17, которые обеспечивали отпирание транзистора 15, поэтому после разряда межэлектродной собственной или дополнительной небольшой емкости между базой и эмиттером второй транзистор 15 закрывается и ток через катушку 3 электромагнита привода быстро прекращается, так как шунтирующий ее диод 4 подсоединен к катушке 3 через транзистор 15. После запирания транзистора 15 ток катушки 3 начинает протекать по контуру 3-19-18-3, при этом начинает заряжаться конденсатор 18 демпфирующего контура, в результате чего в некоторый момент времени ток катушки 3 электромагнита привода достигнет нулевого значения, что приведет к его выключению. Интервал времени спада тока катушки 3 от номинального значения до нуля определяется значением емкости конденсатора 18 демпфирующего контура, а значение емкости последнего выбирается из условия ограничения перенапряжения на катушке 3 электромагнита привода, чем меньше эта емкость, тем меньше время выключения, но тем больше перенапряжение на катушке 3 и на транзисторе 15.A. Operational shutdown, as in the previous version, is performed by opening the stop key C of the control unit of the control unit, while the pulse generator of the control unit of the control unit of the control unit stops generating pulses and the formation of direct current for the coil 3 of the drive electromagnet stops. In contrast to the drive variant shown in Fig. 1, the termination of the pulse formation on the primary winding 7 of the
Б, В. Выключение привода при перегрузке и при коротком замыкании нагрузки происходит так же, как в варианте привода, изображенном на фиг.1, то есть от сигнала, поступающего с датчика ДТ тока нагрузки блока управления БУ на входные выводы 13 импульсного задающего генератора ЗГ блока управления БУ о перегрузке или коротком замыкании нагрузки, прекращает работу упомянутый генератор ЗГ, прекращает работу первый транзистор 5, прекращается формирование импульсов на первичной 7 и вторичных 8 и 17 обмотках трансформатора 6, прекращается формирование постоянного тока для катушки 3 электромагнита привода, запирается второй транзистор 15, ток упомянутой катушки 3 привода быстро спадает до нуля и привод быстро выключается. Таким образом, в варианте привода, изображенном на фиг.2, достигается второе заявленное достоинство, то есть увеличивается быстродействие привода, что имеет важное значение при выключении тока короткого замыкания нагрузки. Выключение привода в рассмотренном варианте при коротком замыкании нагрузки начинается с момента появления сигнала об этом коротком замыкании от датчика ДТ тока нагрузки блока управления БУ, а сигнал этот появляется только тогда, когда ток короткого замыкания, возрастающий по экспоненциальному закону, достигнет значения тока уставки, то есть с некоторой задержкой по отношению к моменту времени начала короткого замыкания.B, C. The drive is turned off during overload and with a short circuit of the load in the same way as in the drive variant shown in Fig. 1, that is, from the signal from the load cell sensor DT of the control unit BU to the
В варианте привода, изображенного на фиг.3, эта задержка исключена. Рассматриваемый привод работает следующим образом.In the embodiment of the drive depicted in figure 3, this delay is excluded. The drive in question works as follows.
Включение привода.Turning on the drive.
При замыкании остановочного ключа С блока управления БУ по контуру +Еп -1-С-10-11-2- -Eп на импульсный задающий генератор ЗГ блока управления БУ подается напряжение Еп от сети питания собственных нужд, при этом упомянутый генератор ЗГ начинает формировать импульсы для форсированного режима включения, которые поступают с выходных выводов 14 генератора ЗГ блока управления БУ на входные выводы 15 и 16 усилителей соответственно У1 и У2, которые должны формировать управляющие импульсы для первого транзистора 5, однако ни У1, ни У2 при этом не работают, так как на них нет напряжения питания. При замыкании пусковой кнопки П по контуру +Еп -1-БКЗ-П-17-18-2- -Еп на усилитель У1 подается напряжение Еп от сети питания собственных нужд, при этом усилитель У1 начинает формировать в форсированном режиме управляющие импульсы для первого транзистора 5, при этом формируются импульсы на первичной 7 и вторичной 8 обмотках первого трансформатора 6, формируется форсированный постоянный ток для катушки 3 электромагнита привода и последний включается, при этом появляется напряжение на нагрузке, а следовательно, и на датчике ДН напряжения на нагрузке, которое с выходных выводов 19, 20 датчика ДН подается на выводы 21, 22 для подвода напряжения питания на усилитель У2, который начинает формировать импульсы для управления первого транзистора 5. Одновременно с этим при включении привода размыкаются нормально замкнутые блок-контакты БК2 блока управления БУ, отключающие форсирующее устройство ФУ того же блока от импульсного задающего генератора ЗГ блока управления БУ, который начинает формировать импульсы, необходимые для удерживающего режима привода, кроме того размыкаются нормально замкнутые блок-контакты БКЗ пускового устройства ПУ, которые разрывают цепь питания первого усилителя У1 пускового устройства ПУ и он перестает формировать управляющие импульсы для первого транзистора 5, который в этом режиме управляется только от второго усилителя У2. На этом процесс включения заканчивается.When the stop key C is closed, the control unit of the control unit along the circuit + E p -1-С-10-11-2- -E p to the pulse master generator ЗГ of the control unit БУ the voltage Е p is supplied from the auxiliary supply network, while the mentioned generator ЗГ begins to generate pulses for the forced on mode, which are received from the
Выключение привода.Drive off
А. Оперативное выключение привода осуществляется размыканием остановочного ключа С блока управления БУ, при этом разрывается цепь питания импульсного задающего генератора ЗГ, который прекращает формирование импульсов, следовательно, прекращает формирование управляющих импульсов для первого транзистора 5 второй усилитель У2, прекращается формирование импульсов на первичной 7 и вторичной 8 обмотках трансформатора 6, прекращается формирование постоянного тока катушки 3 электромагнита привода, и последний выключается.A. Operational shutdown of the drive is carried out by opening the stop key C of the control unit of the control unit, while the power supply circuit of the pulse master oscillator ZG is interrupted, which stops the formation of pulses, therefore, stops the formation of control pulses for the
Б. Выключение привода при перегрузке осуществляется так же, как и в вариантах приводов, изображенных на фиг.1 и 2, то есть сигнал о перегрузке, снимаемый с датчика ДТ тока нагрузки блока управления БУ, подается через входные выводы 13 на импульсный задающий генератор ЗГ блока управления БУ, последний прекращает формировать импульсы, что, как показано выше, приводит к выключению привода.B. The drive is turned off during overloading in the same way as in the drive variants shown in Figs. 1 and 2, that is, the overload signal taken from the load current sensor DT of the control unit of the control unit is fed through
В. Выключение привода при коротком замыкании нагрузки происходит следующим образом. При коротком замыкании нагрузки исчезает напряжение на нагрузке, исчезает напряжение на датчике ДН напряжения на нагрузке, то есть исчезает напряжение на выходных выводах 19, 20 упомянутого датчика ДН, исчезает напряжение питания на выводах 21, 22 для подвода напряжения питания второго усилителя У2, который прекращает формирование управляющих импульсов для первого транзистора 5, при этом прекращается формирование импульсов на первичной 7 и вторичной 8 обмотках трансформатора 6, прекращается формирование постоянного тока для катушки 3 электромагнита привода, и последний выключается. Поскольку напряжение на нагрузке при ее коротком замыкании при обычно встречающемся активно-индуктивном характере сопротивления силовой сети исчезает быстрей, чем ток короткого замыкания, нарастающий по экспоненциальному закону, достигнет тока уставки, выключение привода в предлагаемом варианте происходит быстрей, чем при использовании сигнала о коротком замыкании нагрузки от датчика ДТ тока нагрузки блока управления БУ. Если сигнал от датчика ДТ тока нагрузки поступит раньше, то рассматриваемый привод выключится от него. Для предотвращения влияния на длительность короткого замыкания нагрузки, произошедшего при пуске, когда работает усилитель У1, отказа в поступлении сигнала о коротком замыкании нагрузки от датчика ДТ тока нагрузки, длительность работы усилителя У1 в процессе пуска ограничена временем, необходимым для включения привода.B. Shutdown of the drive during a short circuit load is as follows. When the load is short-circuited, the voltage at the load disappears, the voltage at the DN sensor of the voltage at the load disappears, that is, the voltage at the
Рассмотрим работу варианта привода, изображенного на фиг.4.Consider the operation of the drive option shown in figure 4.
Включение привода.Turning on the drive.
Включение привода происходит следующим образом. Замыкается остановочный ключ С блока управления БУ и замыкается пусковая кнопка П того же блока, при этом по цепи +Еп -1-П-С-10-11-2- -Еп подается напряжение на импульсный задающий генератор ЗГ блока управления БУ, который начинает в форсированном режиме, так как к его входным выводам 12 подсоединено через вторые нормально замкнутые блок-контакты БК2 блока управления БУ форсирующее устройство ФУ того же блока, формировать импульсы, которые с его выходных выводов 14 подаются на входные выводы второго транзистора 15, при этом формируются импульсы на первичной 17 и вторичной 18 обмотках второго трансформатора 16, которые с упомянутой обмотки 18 подаются на входные выводы первого транзистора 5, при этом формируются импульсы на первичной 7 и вторичной 8 обмотках первого трансформатора 6, формируется форсированный постоянный ток для катушки 3 электромагнита привода, и последний включается, при этом замыкаются первые нормально разомкнутые блок-контакты БК1 блока управления БУ, обеспечивая постоянную подачу напряжения питания на импульсный задающий генератор ЗГ того же блока, и размыкаются вторые нормально замкнутые блок-контакты БК2 того же блока, которые разрывают цепь подключения форсирующего устройства ФУ того же блока к упомянутому задающему генератору ЗГ того же блока, который начинает формировать импульсы, обеспечивающие установившийся удерживающий режим работы привода. Стабилизация удерживающего тока катушки 3 электромагнита привода при изменении напряжения Еп сети питания собственных нужд осуществляется следующим образом. Параметры второго трансформатора 16, а именно число витков его первичной обмотки 17 и сечение его магнитопровода выбираются таким образом, чтобы при минимально допустимом напряжении Еп время намагничивания второго трансформатора 16 до насыщения под воздействием приложенного напряжения составляло половину периода частоты формирования импульсов задающим генератором ЗГ блока управления БУ. При увеличении напряжения Еп время намагничивания, как известно, уменьшается, при этом уменьшается длительность импульса и увеличивается длительность паузы между импульсами на первичной обмотке 17 второго трансформатора 16, при этом после насыщения трансформатора 16 напряжение на его первичной 17 и вторичной 18 обмотках падает, а напряжение на резисторе 19 возрастает. Сформированная система импульсов с уменьшенной длительностью импульса и увеличенной длительностью паузы подается с вторичной обмотки 18 второго трансформатора 16 на входные выводы первого транзистора 5, при этом на первичной 7 и вторичной 8 обмотках первого трансформатора 6 формируется аналогичная система импульсов с уменьшенной длительностью импульса и увеличенной длительностью паузы, при этом амплитуда импульса на вторичной обмотке 8 первого трансформатора 6 будет возрастать из-за увеличения напряжения Еп сети питания собственных нужд, а увеличение амплитуды импульса при одновременном уменьшении его длительности в случае идеального трансформатора 6 обеспечит постоянство напряжения, а следовательно, и тока катушки 3 электромагнита привода независимо от изменения напряжения Еп сети питания собственных нужд.The drive is turned on as follows. The stop key C is closed from the control unit of the control unit and the start button P of the same unit is closed, while the voltage is applied to the pulse control generator 3 of the control unit of the control unit via the circuit + Е п -1-П-С-10-11-2-Е п , which starts in the forced mode, since the boosting device of the same unit is connected through its second normally closed block contacts BK2 of the control unit BU to the input terminals 12 to generate pulses that are fed from its output terminals 14 to the input terminals of the second transistor 15, this forms pulses on the primary 17 and secondary 18 windings of the second transformer 16, which are supplied from the mentioned winding 18 to the input terminals of the first transistor 5, while pulses are generated on the primary 7 and secondary 8 windings of the first transformer 6, a forced DC current is generated for the drive electromagnet coil 3, and the last it turns on, while the first normally open block contacts BK1 of the control unit BU are closed, providing a constant supply of voltage to the pulse master generator of the same block, and open Other normally closed block contacts BK2 of the same block, which break the connection circuit of the forcing device ФУ of the same block to the mentioned master oscillator of the ЗГ of the same block, which starts to generate pulses that provide a steady holding mode of operation of the drive. The stabilization of the holding current of the coil 3 of the electromagnet of the drive when the voltage E p of the auxiliary supply network is changed is as follows. The parameters of the
Выключение привода.Drive off
А. Оперативное выключение.A. Operational shutdown.
Оперативное выключение рассматриваемого варианта привода осуществляется, как и во всех ранее рассмотренных вариантах привода, размыканием остановочного ключа С блока управления БУ, при этом прекращает работу импульсный задающий генератор ЗГ блока управления БУ и привод выключается.Operational shutdown of the considered variant of the drive is carried out, as in all previously considered variants of the drive, by opening the stop key C of the control unit of the control unit, while the pulse master oscillator 3 of the control unit of the control unit stops operation and the drive turns off.
Б, В. Выключение привода при перегрузке или коротком замыкании нагрузки происходит так же, как во всех рассмотренных ранее вариантах привода, то есть при поступлении сигнала от датчика ДТ тока нагрузки о перегрузке или коротком замыкании нагрузки прекращает работу импульсный задающий генератор ЗГ того же блока, и привод выключается.B, C. Shutdown of the drive during overload or short circuit of the load occurs in the same way as in all the drive options considered earlier, that is, when the load current sensor overload or short circuit of the load receives a signal from the DT sensor, the pulse generator of the same unit stops working, and the drive shuts down.
Стабилизация питающего напряжения для катушки 3 электромагнита привода может обеспечить постоянство тока этой катушки при постоянном ее активном сопротивлении. Однако с учетом температуры окружающей среды и с учетом нагрева катушки 3 ее сопротивление может существенно изменяться.The stabilization of the supply voltage for the coil 3 of the electromagnet of the drive can provide a constant current of this coil with a constant active resistance. However, taking into account the ambient temperature and taking into account the heating of the coil 3, its resistance can vary significantly.
На фиг.5 приведен вариант привода, в котором достигается стабилизация тока катушки 3 привода при изменяющемся ее активном сопротивлении.Figure 5 shows a variant of the drive, in which the stabilization of the current of the coil 3 of the drive with changing its active resistance is achieved.
Включение привода.Turning on the drive.
Включение привода происходит при замыкании остановочного ключа С блока управления БУ и пусковой кнопки П того же блока, при этом по цепи +Еп -1-П-С-10-11-2- -Еп на импульсный задающий генератор ЗГ блока управления БУ подается напряжение питания, и он начинает генерировать прямоугольные импульсы, у которых длительность импульса и паузы равны и которые с его выходных выводов 14 подаются на входные выводы второго транзистора 15, при этом начинают формироваться прямоугольные импульсы на первичной 17 и вторичной 18 обмотках второго трансформатора 16, которые с упомянутой обмотки 18 подаются на входные выводы первого транзистора 5, при этом начинают формироваться прямоугольные импульсы на первичной 7 и вторичной 8 обмотках первого трансформатора 6, при этом формируется форсированный ток для катушки 3 электромагнита привода, при этом третьи нормально замкнутые блок-контакты БКЗ находятся в замкнутом состоянии, а четвертые нормально разомкнутые блок-контакты БК4 находятся в разомкнутом состоянии, поэтому форсированный ток катушки 3 электромагнита привода протекает по контуру 8-9-22-БКЗ-20-3-8, и привод включается. Для того, чтобы при пуске привода ток катушки 3 привода был форсированным, число витков первичной 17 и вторичной 20 обмоток и сечение магнитопровода второго трансформатора 16, а также число витков первичной 7 и вторичной 8 обмоток и сечение магнитопровода первого трансформатора 6 выбираются таким образом, чтобы при минимальном значении напряжения Еп сети питания собственных нужд и максимальном активном сопротивлении катушки 3 электромагнита привода через упомянутую катушку 3 протекал ток, достаточный для включения привода, при этом длительность импульса на первичной обмотке 17 второго трансформатора 16 была равна длительности паузы между импульсами. При уменьшении активного сопротивления катушки 3 электромагнита привода происходит увеличение тока упомянутой катушки 3 привода, что вызывает ускорение намагничивания второго трансформатора 16 и, следовательно, уменьшение длительности импульса на первичной 17 и вторичной 18 обмотках второго трансформатора 16. Это изменение передается посредством обмотки 18 на входные выводы первого транзистора 5, поэтому на первичной 7 и вторичной 8 обмотках первого трансформатора 6 также формируются импульсы, длительность которых становится меньше паузы между этими импульсами, следовательно, среднее значение напряжения и тока катушки 3 привода уменьшается. После включения привода третьи нормально замкнутые блок-контакты БКЗ размыкаются, а четвертые нормально разомкнутые блок-контакты БК4 замыкаются, при этом удерживающий ток катушки 3 привода протекает по контуру 8-9-23-БК4-21-3-8. Стабилизация удерживающего тока катушки 3 привода происходит аналогично выше рассмотренному. Отличие заключается в том, что при минимальном напряжении Еп сети питания собственных нужд и максимальном активном сопротивлении катушки 3 привода число витков вторичной обмотки 21 второго трансформатора 16 выбирается таким образом, чтобы ток катушки 3 привода был достаточным для удержания якоря электромагнита в притянутом состоянии. Поскольку удерживающий ток в несколько раз меньше включающего форсированного тока, число витков вторичной обмотки 21 во столько же раз должно быть больше, чем число витков вторичной обмотки 20 второго трансформатора 16. Таким образом, в рассматриваемом варианте обеспечивается стабилизация тока как в пусковом режиме, так и в удерживающем режиме независимо от величины активного сопротивления катушки 3 электромагнита привода.The drive is turned on when the stop key C of the control unit of the control unit and the start button P of the same unit are closed, while the circuit + E p -1-P-S-10-11-2- -E p to the pulse master generator ZG control unit BU a supply voltage is applied, and it begins to generate rectangular pulses, for which the pulse duration and pauses are equal and which from its
Выключение привода.Drive off
А. Оперативное выключение. Оперативное выключение привода осуществляется размыканием остановочного ключа С блока управления БУ, при этом прекращается работа импульсного задающего генератора ЗГ того же блока, прекращается формирование импульсов на втором трансформаторе 16, на первом трансформаторе 6, прекращается формирование постоянного тока для катушки 3 электромагнита привода, и последний выключается.A. Operational shutdown. Operational shutdown of the drive is carried out by opening the stop key C of the control unit of the control unit, while the operation of the pulse master oscillator of the ЗГ of the same unit stops, the pulse formation on the
Б, В. Выключение привода при перегрузке и коротком замыкании нагрузки. При появлении сигнала с датчика ДТ тока нагрузки блока управления БУ о перегрузке или коротком замыкании нагрузки, поступающего на входные выводы 13 импульсного задающего генератора ЗГ того же блока, последний прекращает работу, что, как показано выше, приводит к выключению привода.B, C. Shutdown of the drive during overload and short circuit of the load. When a signal appears from the DT sensor of the load current of the control unit BU about an overload or short circuit of the load supplied to the
В ряде случаев при очень большой разнице пускового и удерживающего токов катушки 3 электромагнита привода оказывается затруднительно обеспечивать пусковой и удерживающий токи ЧИМ-регулированием, как это осуществляется в вариантах приводов, изображенных на фиг.1, 2, 3, 4, или ШИМ-регулированием, как это осуществляется в варианте привода, изображенном на фиг.5. Для этих случаев предлагаются два варианта приводов (фиг.6, фиг.7), в которых форсированный включающий режим достигается изменением коэффициента трансформации первого трансформатора 6.In some cases, with a very large difference between the starting and holding currents of the coil 3 of the drive electromagnet, it turns out to be difficult to provide starting and holding currents with PFM regulation, as is done in the drive variants shown in Figs. 1, 2, 3, 4, or PWM regulation, as is the case with the drive embodiment shown in FIG. 5. For these cases, two drive options are proposed (FIG. 6, FIG. 7), in which the forced switching mode is achieved by changing the transformation ratio of the
Рассмотрим работу варианта привода, приведенного на фиг.6.Consider the operation of the drive option shown in Fig.6.
Включение привода.Turning on the drive.
Включение привода осуществляется замыканием остановочного ключа С блока управления БУ, при этом по контуру +Еп -1-С-10-11-2- -Еп на импульсный задающий генератор ЗГ того же блока подается напряжение Еп от сети питания собственных нужд, при этом упомянутый ЗГ того же блока начинает формировать прямоугольные импульсы, которые с его выходных выводов 14 поступают на входные выводы первого транзистора 5, при этом на первичных обмотках 18 и 7 первого трансформатора 6 в контуре +Еп -1-18-7-17-5-2- -Еп формируются прямоугольные импульсы, которые трансформируются на вторичную обмотку 8 упомянутого трансформатора 6 с коэффициентом трансформации W8/W18+W7 (W - число витков соответствующей обмотки трансформатора), который выбирается таким, чтобы для катушки 3 электромагнита привода формировался удерживающий ток. При последующем замыкании пусковой кнопки П прямоугольные импульсы с выходных выводов 14 упомянутого импульсного задающего генератора ЗГ блока управления БУ поступают на входные выводы второго транзистора 15, при этом на первичной обмотке 18 первого трансформатора 6 в контуре +Еп -1-18-16-15-2- -Еп формируются прямоугольные импульсы, которые трансформируются на вторичную обмотку 8 трансформатора 6 с коэффициентом трансформации W8/W18, который выбирается таким, чтобы для катушки 3 электромагнита привода формировался включающий форсированный ток, который протекает по контуру 8-9-3-8 и включает привод. В режиме включения первый транзистор 5 не работает, так как он закрыт напряжением на первичной обмотке 7 первого трансформатора 6, полярность которого указана на фиг.6. После включения привода размыкаются третьи нормально замкнутые блок-контакты БКЗ, которые разрывают цепь для поступления управляющих импульсов на второй транзистор 15, он прекращает работу, но при этом продолжает работу первый транзистор 5, при этом как показано выше, формируется удерживающий ток для катушки 3 электромагнита привода, то есть пусковой процесс включения на этом заканчивается.The drive is switched on by closing the stop key C of the control unit BU, while along the circuit + E p -1-С-10-11-2- -Е p the voltage E p is supplied from the auxiliary power supply network to the pulse master generator ЗГ of the same unit, while the aforementioned ZG of the same block begins to form rectangular pulses, which from its
Выключение привода.Drive off
А. Оперативное выключение привода.A. Operational shutdown of the drive.
Оперативное выключение привода осуществляется размыканием остановочного ключа С блока управления БУ, при этом прекращается питание импульсного задающего генератора ЗГ того же блока, последний прекращает формировать прямоугольные импульсы, прекращается управление первого транзистора 5 или второго транзистора 15, в зависимости от того, который из них работает, прекращается формирование импульсов на обмотках первого трансформатора 6, прекращается формирование постоянного тока для катушки 3 электромагнита привода, и последний выключается.Operational shutdown of the drive is carried out by opening the stop key C of the control unit of the control unit, while the power supply of the pulse master oscillator of the same unit is stopped, the latter stops generating rectangular pulses, the control of the
Б, В. Выключение привода при перегрузке или коротком замыкании нагрузки. При появлении сигнала с датчика ДТ тока нагрузки блока управления БУ о перегрузке или коротком замыкании нагрузки, поступающего на входные выводы 13 импульсного задающего генератора ЗГ того же блока, последний прекращает работу, прямоугольные импульсы не поступают на первый транзистор 5 или второй транзистор 15, прекращается формирование прямоугольных импульсов на обмотках первого трансформатора 6, прекращается формирование постоянного тока для катушки 3 электромагнита привода, и последний выключается.B, C. Shutdown of the drive during overload or short circuit of the load. When a signal appears from the DT sensor of the load current of the control unit BU about an overload or short circuit of the load supplied to the
Рассмотрим работу варианта привода, приведенного на фиг.7.Consider the operation of the drive option shown in Fig.7.
Включение привода.Turning on the drive.
Включение привода осуществляется предварительным замыканием остановочного ключа С блока управления БУ, при этом по контуру +Еп -1-С-10-11-2- -Еп на импульсный задающий генератор ЗГ того же блока подается напряжение Еп сети питания собственных нужд, при этом упомянутый ЗГ начинает формировать прямоугольные импульсы, которые с его выходных выводов 14 поступают на входные выводы первого транзистора 5, при этом на первичной обмотке 7 первого трансформатора 6 формируются прямоугольные импульсы, которые трансформируются на вторичную обмотку 8 упомянутого первого трансформатора 6 с коэффициентом трансформации W8/W7, который выбирается таким, чтобы для катушки 3 электромагнита привода формировался удерживающий ток, что недостаточно для включения привода. Поэтому вслед за замыканием остановочного ключа С блока управления замыкается пусковая кнопка П, при этом прямоугольные импульсы, формирующиеся на первичной обмотке 7 первого трансформатора 6 трансформируются на вторичные обмотки 8 и 16 упомянутого первого трансформатора 6 с коэффициентом трансформации W8+W16/W7, который выбирается таким образом, чтобы для катушки 3 электромагнита привода формировался включающий форсированный ток, который протекает по контуру 8-16-БКЗ-15-П-3-8 и обеспечивает включение привода, после чего размыкаются третьи нормально замкнутые блок-контакты БКЗ, при этом размыкается цепь форсировки тока катушки 3 электромагнита привода и вновь формируется удерживающий ток для упомянутой катушки 3 привода, то есть на этом заканчивается включение привода.The drive is turned on by pre-closing the stop key C of the control unit BU, while the circuit + E p -1-C-10-11-2-E p to the pulse master generator ZG of the same block is supplied with voltage E p of the auxiliary supply network, at the same time, the mentioned ZG starts to form rectangular pulses, which from its
Выключение привода.Drive off
А. Оперативное выключение. Оперативное выключение рассматриваемого варианта привода осуществляется размыканием остановочного ключа С блока управления БУ, при этом прекращается питание импульсного задающего генератора ЗГ того же блока, последний прекращает работу, прекращается управление первым транзистором 5, прекращается формирование импульсов на обмотках первого трансформатора 6, прекращается формирование постоянного тока для катушки 3 электромагнита привода, и последний выключается.A. Operational shutdown. Operational shutdown of the considered variant of the drive is carried out by opening the stop key C of the control unit BU, while the power supply of the pulse master oscillator ZG of the same block is stopped, the latter stops working, the control of the
Б, В. Выключение привода при перегрузке и коротком замыкании нагрузки. При появлении сигнала с датчика ДТ тока нагрузки блока управления БУ о перегрузке или коротком замыкании нагрузки, поступающего на входные выводы 13 импульсного задающего генератора ЗГ того же блока, последний прекращает работу, прямоугольные импульсы не поступают на входные выводы первого транзистора 5, прекращается формирование импульсов на обмотках первого трансформатора 6, прекращается формирование постоянного тока для катушки 3 электромагнита привода, и последний выключается.B, C. Shutdown of the drive during overload and short circuit of the load. When a signal appears from the DT sensor of the load current of the control unit BU about an overload or short circuit of the load supplied to the
Таким образом, в двух последних вариантах приводов, приведенных на фиг.6 и 7, форсировка пускового тока привода достигается изменением соотношения первичных и вторичных витков первого трансформатора 6 и не требует ЧИМ-регулирования или ШИМ-регулирования, что увеличивает эффективность пусковых режимов привода.Thus, in the last two versions of the drives shown in FIGS. 6 and 7, forcing the starting current of the drive is achieved by changing the ratio of the primary and secondary turns of the
В заключение необходимо отметить:In conclusion, it should be noted:
1) при изменении полярности напряжений, отмеченных на фиг.1-7, изменяются направления прямого включения полупроводниковых приборов;1) when the polarity of the voltages indicated in FIGS. 1–7 is changed, the directions of the direct connection of semiconductor devices change;
2) на фиг.1-7 для упрощения не показаны известные защитно-демпфирующие устройства в цепях управления и силовых цепях полупроводниковых приборов, состоящие обычно из резисторов, конденсаторов, варисторов и стабилитронов.2) in FIGS. 1-7, for simplicity, the known protective damping devices in control circuits and power circuits of semiconductor devices are not shown, usually consisting of resistors, capacitors, varistors and zener diodes.
3) упомянутые в тексте блок-контакты привода могут быть заменены любыми управляемыми ключами.3) the drive block contacts mentioned in the text can be replaced by any managed keys.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004117287/09A RU2262764C1 (en) | 2004-06-07 | 2004-06-07 | High-speed electromagnetic operating mechanism of switching device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004117287/09A RU2262764C1 (en) | 2004-06-07 | 2004-06-07 | High-speed electromagnetic operating mechanism of switching device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2262764C1 true RU2262764C1 (en) | 2005-10-20 |
RU2004117287A RU2004117287A (en) | 2005-11-20 |
Family
ID=35863196
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004117287/09A RU2262764C1 (en) | 2004-06-07 | 2004-06-07 | High-speed electromagnetic operating mechanism of switching device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2262764C1 (en) |
-
2004
- 2004-06-07 RU RU2004117287/09A patent/RU2262764C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004117287A (en) | 2005-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20050254268A1 (en) | Control circuit for switched mode power supply unit | |
US20110110129A1 (en) | Circuit arrangement and control circuit for a power-supply unit, computer power-supply unit and method for switching a power-supply unit | |
JPH03501438A (en) | Power supply start circuit | |
US7403366B2 (en) | Control circuit for an electromagnetic drive | |
JP2003338239A (en) | Hybrid dc electromagnetic contactor | |
JP6900391B2 (en) | Circuit equipment for operating an electromagnetic drive system | |
CN112865502B (en) | Automatic closing bypass protection device of series power module and control method | |
JP2017225328A (en) | Device and method for protecting dc source | |
US3577040A (en) | Solenoid control circuit | |
CN110651422B (en) | Ignition device for GTAW welding equipment | |
JP2005223867A (en) | Stepup pulse power supply using magnetic energy regeneration switch | |
RU2262764C1 (en) | High-speed electromagnetic operating mechanism of switching device | |
KR100276020B1 (en) | High pressure pulse generator using nonlinear capacitor | |
RU41537U1 (en) | FAST ELECTROMAGNETIC ACTUATOR SWITCHING UNIT | |
JP6673801B2 (en) | Gate pulse generation circuit and pulse power supply device | |
US5671129A (en) | Electronic switched-mode power supply for supplying power to an accumulator | |
US4570213A (en) | Static converter switch with fast recovery freewheel diode | |
RU2310938C1 (en) | Forced control device for direct-current electromagnet | |
RU52783U1 (en) | DEVICE FOR STARTING AND RECOVERABLE-ROSTATIC BRAKING OF TRACTION ENGINES | |
SU767952A1 (en) | Pulse generator | |
SU1757067A1 (en) | Stabilizing inverter | |
RU2094882C1 (en) | Device for arcless handling of inductance circuit | |
RU2262766C1 (en) | High-speed electromagnetic operating mechanism of switching device (alternatives) | |
RU2189655C1 (en) | Electromagnet incorporating field-forcing provision | |
JP2003133619A (en) | Voltage clamp method of peaking capacitor and pulse power supply device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090608 |