RU2310938C1 - Forced control device for direct-current electromagnet - Google Patents
Forced control device for direct-current electromagnet Download PDFInfo
- Publication number
- RU2310938C1 RU2310938C1 RU2006109690/09A RU2006109690A RU2310938C1 RU 2310938 C1 RU2310938 C1 RU 2310938C1 RU 2006109690/09 A RU2006109690/09 A RU 2006109690/09A RU 2006109690 A RU2006109690 A RU 2006109690A RU 2310938 C1 RU2310938 C1 RU 2310938C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- output
- integrator
- transistor switch
- protective diode
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромагнитных приводах постоянного тока с форсированным управлением устройств автоматики и управления, в частности в приводах коммутационных аппаратов (реле, контакторов, магнитных пускателей и т.п.).The invention relates to electrical engineering and can be used in electromagnetic DC drives with forced control of automation and control devices, in particular in drives of switching devices (relays, contactors, magnetic starters, etc.).
Известно устройство форсированного управления, состоящее из одновибратора, управляющего первым транзисторным ключом, через который обмотка электромагнита подключается к источнику постоянного напряжения в период пуска, и генератора, управляющего вторым транзисторным ключом, формирующим в режиме удержания после окончания пускового периода импульсное напряжение на обмотке электромагнита с частотой и скважностью генератора [1].A forced control device is known, consisting of a single-vibrator controlling the first transistor switch, through which the electromagnet winding is connected to a constant voltage source during the start-up period, and a generator controlling the second transistor switch, which generates a pulse voltage across the electromagnet winding with a frequency in the hold mode after the start-up period. and duty cycle of the generator [1].
Недостатком данного устройства является наличие двух транзисторных ключей, коммутирующих напряжение на обмотке электромагнита, что усложняет схему и снижает надежность устройства.The disadvantage of this device is the presence of two transistor switches, switching voltage on the winding of the electromagnet, which complicates the circuit and reduces the reliability of the device.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению и взятым за прототип является устройство для форсированного управления электромагнитом постоянного тока с питанием от источника постоянного напряжения [2]. Устройство содержит мультивибратор (генератор импульсов), подключенный через резистор и диод к базе транзисторного ключа, ключевой элемент, соединенный с положительным выводом источника питания и подключенный к базе транзисторного ключа через второй резистор, второй диод, подключенный анодом к коллектору транзисторного ключа, а катодом к положительному выводу источника питания, выводы для подключения обмотки электромагнита, соединенные с анодом и катодом второго диода, выводы для подключения источника питания. Работа данного устройства описана в [2].The closest in technical essence to the claimed solution and taken as a prototype is a device for forced control of a DC electromagnet powered by a constant voltage source [2]. The device contains a multivibrator (pulse generator) connected through a resistor and a diode to the base of the transistor switch, a key element connected to the positive terminal of the power supply and connected to the base of the transistor switch through a second resistor, a second diode connected by the anode to the collector of the transistor switch, and the cathode to a positive terminal of the power source, terminals for connecting an electromagnet winding connected to the anode and cathode of the second diode, terminals for connecting a power source. The operation of this device is described in [2].
Недостатком прототипа является снижение надежности вследствиеThe disadvantage of the prototype is a decrease in reliability due to
- изменения величины тока через обмотку электромагнита при колебаниях напряжения источника питания, что в режиме удержания может привести к перегреву обмотки при повышении напряжения или отпаданию якоря электромагнита при понижении напряжения;- changes in the magnitude of the current through the winding of the electromagnet during fluctuations in the voltage of the power source, which in holding mode can lead to overheating of the winding when the voltage rises or the armature of the electromagnet drops off when the voltage is reduced;
- большой токовой перегрузки транзисторного ключа при его открывании, так как при переходе защитного диода из проводящего состояния в закрытое состояние при открывании транзисторного ключа диод в течение времени восстановления своих запирающих свойств представляет собой закоротку, и в цепи источника питания в это время протекает ток, ограниченный только внутренним сопротивлением ключа.- a large current overload of the transistor switch when it is opened, since when the protective diode transitions from the conducting state to the closed state when the transistor switch is opened, the diode is a short circuit during the recovery time of its locking properties, and a limited current flows in the power supply circuit at this time only the internal resistance of the key.
Технический результат заявляемого решения - повышение надежности устройства форсированного управления электромагнитом постоянного тока.The technical result of the proposed solution is to increase the reliability of the forced control device of the DC electromagnet.
Технический результат достигается тем, что в устройство форсированного управления электромагнитом постоянного тока, содержащее генератор, транзисторный ключ, защитный диод, выводы для подключения обмотки электромагнита, дополнительно введены таймер, источник тока, зависимый от уровня напряжения источника питания, интегратор с двумя ступенями постоянной интегрирования, компаратор с внутренним опорным напряжением и токоограничивающий резистор, при этом выходы генератора, таймера и источника тока, соединенного с источником питания, подключены к входу интегратора, выход интегратора подсоединен к входу компаратора, выход которого подключен к управляющему входу транзисторного ключа, первый силовой вывод которого подсоединен к отрицательной шине источника питания, второй силовой вывод транзисторного ключа подключен к первому выводу токоограничивающего резистора, второй вывод которого подсоединен к аноду защитного диода, катод защитного диода подсоединен к положительной шине источника питания, выводы для подключения обмотки электромагнита подсоединены к аноду и катоду защитного диода.The technical result is achieved in that a forced control device for a DC electromagnet containing a generator, a transistor switch, a protective diode, terminals for connecting an electromagnet winding, additionally introduces a timer, a current source dependent on the voltage level of the power supply, an integrator with two stages of constant integration, a comparator with an internal reference voltage and a current-limiting resistor, while the outputs of the generator, timer and current source connected to the power source connected to the input of the integrator, the output of the integrator is connected to the input of the comparator, the output of which is connected to the control input of the transistor switch, the first power output of which is connected to the negative bus of the power source, the second power output of the transistor switch is connected to the first output of the current-limiting resistor, the second output of which is connected to the anode a protective diode, the cathode of the protective diode is connected to the positive bus of the power source, the terminals for connecting the electromagnet winding are connected to the anode and cat Ode to the protective diode.
Отличительной особенностью предлагаемого изобретения является то, что повышение надежности устройства достигается за счет введения таймера, источника тока, зависимого от уровня напряжения источника питания, интегратора с двумя ступенями постоянной интегрирования, компаратора с внутренним опорным напряжением и токоограничивающего резистора и их соответствующего подключения к генератору, транзисторному ключу, защитному диоду, источнику питания, выводам для подключения обмотки электромагнита.A distinctive feature of the invention is that increasing the reliability of the device is achieved by introducing a timer, a current source dependent on the voltage level of the power source, an integrator with two steps of constant integration, a comparator with internal reference voltage and a current-limiting resistor and their corresponding connection to a transistor generator a key, a protective diode, a power source, terminals for connecting an electromagnet winding.
На чертеже приведена схема заявляемого устройства, где приняты следующие обозначения:The drawing shows a diagram of the inventive device, where the following notation:
1 - генератор;1 - generator;
2 - источник тока, зависимый от уровня напряжения источника питания;2 - current source, dependent on the voltage level of the power source;
3 - таймер;3 - timer;
4 - интегратор с двумя ступенями постоянной интегрирования;4 - integrator with two steps of constant integration;
5 - компаратор с внутренним опорным напряжением;5 - a comparator with an internal reference voltage;
6 - защитный диод;6 - protective diode;
7 - токоограничивающий резистор;7 - current limiting resistor;
8 - транзисторный ключ;8 - transistor switch;
9, 10 - выводы для подключения обмотки электромагнита.9, 10 - conclusions for connecting the winding of an electromagnet.
Предлагаемое устройство форсированного управления электромагнитом постоянного тока содержит генератор 1, источник тока 2, зависимый от уровня напряжения источника питания, таймер 3, выходы которых подключены к входу интегратора 4 с двумя ступенями постоянной интегрирования, источник тока 2 соединен с источником питания, выход интегратора 4 подсоединен к входу компаратора с внутренним опорным напряжением 5, выход которого подключен к управляющему входу транзисторного ключа 8, первый силовой вывод которого подсоединен к отрицательной шине источника питания, второй силовой вывод транзисторного ключа подключен к первому выводу токоограничивающего резистора 7, второй вывод которого подсоединен к аноду защитного диода 6, катод защитного диода подсоединен к положительной шине источника питания, выводы 9, 10 для подключения обмотки электромагнита подсоединены к аноду и катоду защитного диода 6.The proposed device for forced control of the DC electromagnet contains a generator 1, a current source 2, depending on the voltage level of the power source, a timer 3, the outputs of which are connected to the input of the integrator 4 with two steps of constant integration, the current source 2 is connected to the power source, the output of the integrator 4 is connected to the input of the comparator with the internal reference voltage 5, the output of which is connected to the control input of the transistor switch 8, the first power output of which is connected to the negative bus the power source, the second power terminal of the transistor switch is connected to the first terminal of the current-limiting resistor 7, the second terminal of which is connected to the anode of the protective diode 6, the cathode of the protective diode is connected to the positive bus of the power source, the terminals 9, 10 for connecting the winding of the electromagnet are connected to the anode and cathode of the protective diode 6.
Устройство (фиг.1) работает следующим образом.The device (figure 1) works as follows.
В основу работы положен принцип широтно-импульсного регулирования. Основным элементом устройства является интегратор 4, который интегрирует ток от источника тока 2. Генератор импульсов 1 с заданной частотой обнуляет напряжение на выходе интегратора 4. Таким образом, на выходе интегратора 4 получается напряжение пилообразной формы, причем наклон "пилы" задается источником тока 2. Напряжение с выхода интегратора 4 сравнивается с внутренним опорным напряжением компаратора 5. На выходе компаратора 5 формируется последовательность прямоугольных импульсов, длительность которых зависит от скорости нарастания напряжения на выходе интегратора 4. Указанные импульсы открывают транзисторный ключ 8, периодически коммутирующий обмотку электромагнита, подключенного к выводам 9 и 10. Во время пускового периода (форсировки), длительность которого задается таймером 3, включается первая ступень постоянной интегрирования интегратора 4, уменьшающая скорость нарастания пилообразного напряжения, что обеспечивает на выходе компаратора 5 широкие импульсы управления транзисторным ключом 8, обеспечивающие пусковой ток через обмотку электромагнита. При переходе в режим удержания таймер 3 выдает команду на переключение на вторую ступень постоянной интегрирования интегратора 4, при которой на выходе компаратора 5 ширина импульсов уменьшается до величины, необходимой для обеспечения тока удержания через обмотку электромагнита. Важным преимуществом предлагаемого устройства является независимость ширины управляющих импульсов от колебаний напряжения источника питания, что обеспечивается источником тока 2, соединенным с источником питания. Например, при понижении напряжения источника питания уменьшается величина тока источника тока, поступающего на интегратор 2, уменьшая при этом скорость нарастания пилообразного напряжения на его выходе и увеличивая ширину прямоугольных импульсов на выходе компаратора 5, тем самым поддерживая ток на обмотке электромагнита. Аналогично поддерживается ток на обмотке электромагнита при повышении напряжения источника питания.The work is based on the principle of pulse-width regulation. The main element of the device is an integrator 4, which integrates the current from the current source 2. The pulse generator 1 with a given frequency resets the voltage at the output of the integrator 4. Thus, the voltage of a sawtooth shape is obtained at the output of the integrator 4, and the slope of the saw is set by the current source 2. The voltage from the output of the integrator 4 is compared with the internal reference voltage of the comparator 5. A sequence of rectangular pulses is formed at the output of the comparator 5, the duration of which depends on the slew rate voltage at the output of the integrator 4. These pulses open the transistor switch 8, periodically switching the winding of the electromagnet connected to the terminals 9 and 10. During the start-up period (boost), the duration of which is set by the timer 3, the first stage of constant integration of the integrator 4 is turned on, which reduces the slew rate sawtooth voltage, which provides at the output of the comparator 5 wide control pulses of the transistor switch 8, providing inrush current through the winding of the electromagnet. Upon transition to the holding mode, timer 3 gives a command to switch to the second stage of constant integration of the integrator 4, at which the output pulse width decreases to the value necessary to provide a holding current through the magnet winding. An important advantage of the proposed device is the independence of the width of the control pulses from the voltage fluctuations of the power source, which is provided by the current source 2 connected to the power source. For example, when the voltage of the power source is reduced, the current of the current source supplied to the integrator 2 decreases, while decreasing the rate of rise of the sawtooth voltage at its output and increasing the width of the rectangular pulses at the output of the comparator 5, thereby maintaining the current on the electromagnet winding. Similarly, the current is maintained on the winding of the electromagnet with increasing voltage of the power source.
Токоограничивающий резистор 7 выбирается из расчета ограничения тока через транзисторный ключ 8 на допустимом уровне во время восстановления запирающих свойств защитного диода 6.The current-limiting resistor 7 is selected from the calculation of the current limit through the transistor switch 8 at an acceptable level during the restoration of the locking properties of the protective diode 6.
Таким образом, заявляемое решение повышает надежность работы устройства форсированного управления электромагнитом постоянного тока.Thus, the claimed solution improves the reliability of the device forcing control of a DC electromagnet.
При установке выпрямителя на входе предлагаемое устройство форсированного управления электромагнитом постоянного тока может работать от сети переменного тока.When installing a rectifier at the input of the proposed device, the forced control of the DC electromagnet can operate from an AC network.
Источники информацииInformation sources
[1] Пат. США 3579052. Устройство для включения электромагнита постоянного тока. Опубл. 18.05.71.[1] Pat. USA 3579052. A device for activating a DC electromagnet. Publ. 05/18/71.
[2] А.с. СССР 1372379. Устройство для форсированного управления электромагнитом постоянного тока с питанием от источника постоянного напряжения / Б.В.Клименко, В.Н.Белоус, Н.П.Старжинский // Открытия. Изобретения. 1988, №5.[2] A.S. USSR 1372379. A device for forced control of a DC electromagnet powered by a constant voltage source / B.V. Klimenko, V.N. Belous, N.P. Starzhinsky // Discovery. Inventions 1988, No. 5.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006109690/09A RU2310938C1 (en) | 2006-03-27 | 2006-03-27 | Forced control device for direct-current electromagnet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006109690/09A RU2310938C1 (en) | 2006-03-27 | 2006-03-27 | Forced control device for direct-current electromagnet |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2310938C1 true RU2310938C1 (en) | 2007-11-20 |
Family
ID=38959551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006109690/09A RU2310938C1 (en) | 2006-03-27 | 2006-03-27 | Forced control device for direct-current electromagnet |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2310938C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2636052C1 (en) * | 2016-12-13 | 2017-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" | Device to control electromagnet of constant voltage |
| RU2733078C1 (en) * | 2019-09-02 | 2020-09-30 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Electromagnet actuation timing method and device for implementation thereof |
-
2006
- 2006-03-27 RU RU2006109690/09A patent/RU2310938C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2636052C1 (en) * | 2016-12-13 | 2017-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" | Device to control electromagnet of constant voltage |
| RU2733078C1 (en) * | 2019-09-02 | 2020-09-30 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Electromagnet actuation timing method and device for implementation thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100422881C (en) | Solenoid-operated valve actuating controller | |
| KR101759808B1 (en) | Flyback converter for operation with very low input voltages | |
| EP1513248A3 (en) | Switching electric source device | |
| JP6349603B2 (en) | Apparatus and method for protecting a dc source | |
| RU2310938C1 (en) | Forced control device for direct-current electromagnet | |
| CN205303336U (en) | Controlling means of contactor | |
| JP4283312B2 (en) | DC voltage drive type magnet contactor drive circuit and power converter | |
| US6559625B2 (en) | Circuit arrangement and electrical appliance with an inductive load and a buck converter | |
| CN101459384B (en) | Method of forming a PWM controller and structure therefor | |
| CN105471285A (en) | Switching power-supply device | |
| RU2636052C1 (en) | Device to control electromagnet of constant voltage | |
| CN106899218B (en) | For using the accessory power supply of the switch mode power controller of relay system rule | |
| JP2020017891A (en) | Pulse control device | |
| CN107359785B (en) | Switching power supply and starting circuit thereof | |
| RU31685U1 (en) | ELECTROMAGNET CONTROL DEVICE | |
| RU2249271C2 (en) | Focused electromagnet control device | |
| RU202469U1 (en) | Electric circuit for controlling the electromagnetic drive of the switching device | |
| CN214588625U (en) | Low-voltage drive general relay device with anti-shake characteristic | |
| RU2349978C2 (en) | Electromagnet controller | |
| RU69347U1 (en) | ELECTROMAGNETIC DRIVE FORCED START BRAKE FOR ELECTRIC MOTOR | |
| RU66597U1 (en) | ELECTROMAGNET CONTROL DEVICE | |
| RU41537U1 (en) | FAST ELECTROMAGNETIC ACTUATOR SWITCHING UNIT | |
| SU900323A1 (en) | Electromagnet control device | |
| JP2004022966A (en) | Driver for electromagnet apparatus | |
| RU2624305C1 (en) | Method of starting and stopping electric motor of pump |