SU1001215A1 - Двухобмоточный электромагнит со встроенными выпр мител ми - Google Patents

Description

(54) ДВУХОБМОТОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ СО ВСТРОЕННЫМИ

ВЫПРЯМИТЕЛЯМИ

Изобретение относитс  к электромагнитной технике и может быть использовано в качестве привода переменного тока дл  различных электромагнитных механизмов, например реле, контакторов и вибрато.ров .

Известен электромагнит, состо щий из магнитопровода с расположенной на нем обмоткой, подключаемой непосредственно к источнику переменного напр жени . Сила электромагнитного прит жени  пульсирует от нул  до максимума с удвоенной частотой по отношению к частоте питающего тока. На  корь действует посто нна  составл юща  переменной силы, прит гивающа  его к полюсам. Переменна  составл юща  сила приводит к вибрации  кор  электромагнита . В зависимости от типа электромагнита и его характеристики его можно использовать в качестве т гового или вибрационного 1.

Однако малые значени  КПД, коэффициента мощности и т говой силы, значительна  величина потребл емой реактивной энергии, а также мала  эффективность использовани  активных материалов ограничивает применение известного устройства дл  т говых и вибрационных электромагнитов.

Известно также устройство дл  управлени  двухобмоточным ; лектромагнитом , в котором обмотки подсоединены к источнику переменного напр жени  через два встречно-параллельно включенных выпр мительHbix диода. В зависимости от того, как включены обмотки, устройство может быть применено в

10 качестве т гового электромагнита с согласно включенными обмотками и как вибратор со встречно включенными обмотками 2.

Однако данное устройство характе ризуетс  малыми значени ми КПД, коэффициента мощности и т говой силы, значительной величиной обратного напр жени  источника питани  и загрузкой сети значительной реактивной мощностью.

Наиболее близким по технической

20 сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  питани  однотактного электромагнитного вибратора, содержащее две питаемые переменньв током

2с двухсекционные Токонесущие обмотки, в которых кажда  секци  первой обмотки включена последовательно С соответствуккцей секцией второй обмотки, и полупроводниковые выпр мители, подключенные к секци м обмоток, причем

Claims (2)

1. 30 выпр мители секций одной и той же обмотки включены встречно, а кажда  секци  первой обмотки включена после довательно с соответствующей секцией второй обмотки через регулировочный резистор 3. Недостатками известного устройств  вл ютс  небольшие значени  КПД, коэф фициента мощности и силы т ги вследствие значительных потоков рассеивани  и потерь энергии на регулировочном резисторе. Недостатки обусловлевы так же тем, что посто нна  времени контура, по которому замыкаетс  дополнительный подмагничивающий ток, значительно меньше периода ЭДС источ ника переменного напр жени , поэтому импульс тока кратковременен по сравН€;нию с полупериодом колебани   корЯ и больша  часть накопленной в контуре магнитной энергии идет на джоулев кие потери, а также тем, что в кажды полупериод ЭДС источника переменного напр жени  рабочий ток проходит через два .диода, а в распределении дополнительных подмагничивающих токов участвуют все четыре диода. Цель изобретени  - увеличение КПД и улучшение т говых характеристик устройства, Поставленна  цель достигаетс  тем что в двухобмоточном электромагните со встроенными выпр мител ми, кажда  из обмоток которого выполнена двухсекционной , содержащем четыре полупроводниковых выпр мител , причем одна из секций первой обмотки соедине ;а последовательно с другой секцией второй обмотки и одним из диодов, о.пна секци  второй обмотки соединена последовательно с другой секцией первой обмотки и вторым диодом, причем указанные последовательные цепи соединены с выводами дл  подключени  источника питани , а диоды в указанных цеп х включены встречно, секции первой обмотки соединены между собой через третий диод, а секции второй обмотки - через четвертый диод, причем первый и третий, диоды и второй и четвертый диоды соответственно включены между собой встречно. На фиг. 1 показана принципиальна  схема устройства; на фиг. 2 - схема включени  секций обмоток в режиме т гового электромагнита; на фиг.З- то же, в режиме вибратора. Двухобмоточный электромагнит со встроенными выпр мител ми содержит две с paBHfciM количеством витков обмотки , размещенных на одном П-образном магнитопроводе. Кажда  обмотка состоит из двух секций, имеющих различное число витков. Перва  обмотка имеет секции 1 и 2, втора  обмотка - секции .3 и 4. Секци  4 с меньшим числом витков одним вьшодом подключена к первому зажиму источника 5 переменного . напр жени , а другим-через последовательно соединенные секции 1 и выпр мительный диод 6 - к второму зажиму источника 5 напр жени , и соответственно секци  2 с меньшим числом витков одним выводом подключена к первому зажиму источника 5 питани , а другим через последовательно соединенные секцию 3 и выпр мительный диод 7 - к второму зажиму источника 5 напр жени , причем диоды 6 и 7 включены встречно-параллельно. Одни выводы секций 1 и 2 соединены через секцию 4, а другие выводы соединены .диодом 8, включенным встречно выпр -, мительному диоду б, и аналогично одни выводы секций 3 и 4 соединены через секцию 2, а другие выводы соединены диодом 9, включенным встречно вьтр мительному диоду 7. Обе обмотки расположены на одном магнитопроводе 10, который установлен с зазором относительно  кор  11 посредством упругой св зи 12. Устройство работает следующим образом . В полупериод проводимости выпр мительного диода 6 под током наход тс  секции 1 и 4, а ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции секций 2 и 3 создают дополнительный импульс тока в секции 4 Аналогично в полупериод проводимости диода 7 под током наход тс  секции 2 и 3, а ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции секций 1 и 4 создают дополнительный импульс тока в секции
2. 2. Импульсы тока, проход щие через секции обмоток электромагнита, навод т пульсирукмее магнитное поле, вызьшающее прит жение  кор  11 к магнитопроводу 10. Величина силы упругой св зи 12 относительно электромагнитной силы и согласное или встречное включение обмоток определ ют работу устройства в одном из двух режимов: в режиме т гового электромагнита (фиг. 2) или в режиме вибратора . {фиг. 3). В режиме вибратора восстанавливающа  сила, развиваема  резонансной упругой св зью 12, больше электромагнитной силы возмущени . Последовательное согласное включение секций 1 с 4 и 2 с 3 в магнитном отношении, учитьша  направление прюход щего тока по ним, создает встречное включение обмоток (фиг. 3), Отношение количества витков в секци х 1 и 4 или 2 и 3 такое , что действи  намагничивакадих сил их равны. Это обусловлено тем, что в секции с большим числом витков тбчет меньший, ток, а в секции с меньшим числом витков - больший ток за счет дополнительных токов. Оптимизацию отношени  количества витков в секци х определ ют также глубина пульсации и разность минимального и максимального значений намагничивающей силы, что наиболее благопри тно скаsfcjBaeiCH на механических параметрах вибратора, т.е. получение наибольшей амплитуды при меньшей потребл емой мощности. Посто нна  времени контура (секции 1,4 и 2 и диод 8 или секции 4,2 и 3 и диод 9) близка по величине периоду ЭДС источника напр жени , что позвол ет рационально использовать накопленную в контуре магнитную энергию, котора  дает дополнительную силу прит жени   кор  к магнитопрово ду в то-врем , когда  корь развивает наибольшую скорость. Вследствие нали чи  значительного подмагничивани  при больших значени х магнитного потока  корь 11 совершает движение к магнитопроводу 10, а при малых значени х под действием упругой св зи 12, превышающем усилие, развиваемое электромагнитном,  корь совершает Обратное движение. В режиме т гового электромагнита работа устройства заключаетс , напри мер, в удержании  кор  11 в прит нутом положении, когда электромагнитна  сила прит жени   кор  11 больше восстанавливающей силы упругой св зи 12. Последовательное встречное включение секций 1с4и2сЗв маг нитном отношении, учитыва  направле ни  проход щего тока по ним, создает согласное включение обмоток (фиг. 2) Секции 1-4 могут быть и полуобмотками . Магнитный поток в магнитопроводе 10 Электромагнита не измен ет направ лени . Благодар  ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции ток в каждой секции не снижаетс  до нул  в момент проход питакхцего напр жени  через нуль. ТОк в секци х 1 и 4 или 2 и 3, которые в данный полупериод отключены от источника питани  запирающим диодом б или 7, поддерживаетс  благодар  ЭДС самоиндукции, а в конце полупернода благодар  ЭДС взаимоиндукции, Значительное самоподмагничивание, присутствие тока в каждой секции в течение всего периода ЭДС источника переменного напр жени , значительное снижение пульсации и уменьшение переменной составл ющей намагничивающей силы , позвол ют характеризовать электр магнит высокими энергетическими показател ми . Наличие намагничивающей силы от тока самоподмагничивани  преимущественно в одной обмотке сниж ет потоки рассеивани . Согласное включение обмоток рационально использовать дл  работы электромагнита в режиме вибрато ра дл  получени  небольших амплитуд колебани   кор . Предлагаемое устройство создает положительный эффект, обусловленный увеличением КПД, коэффициента мощнос ти и силы т ги (или амплитуд колебани   кор ) благодар  рациональным услови м рекуперации энергии во внутренней цепи электромагнита. По сравнению с прототипом в предлагаемом устройстве уменьшаютс  потоки рассеивани  вследствие того, что ток самоподмагничивани  проходит через обмотку и меньшую секцию другой обмотки, посто нна  времени контура, по которому замыкаетс  подмагничивающий ток, по величине близка к периоду ЭДС источника переменного напр жени , что увеличивает перекрытие магнитных потоков, создаваемых в оба полупериода , и кроме того, увеличение самоподмагничивани  (увеличение перекрыти  магнитных потоков) уменьшает индуктив ность, что в свою очередь увеличивает рабочий ток, а значит и электромагнитное усилие. Предлагаемый электромагнит характеризуетс  также тем, что в нем отсутствует регулировочный резистор, а оптимальный угол перекрыти  магнитных потоков устанавливаетс  определенным отношением (в пределах 1,65-1,80) количества витков в секци х каждой обмотки; в каждый полупериод ЭДС источника переменного напр жени  рабочий ток проходит через один диод, а подмагничивающий ток тоже через один (но другой) диод. Изготовленный образец показывает, что при прочих равных услови х (один и тот же магнитопровод с тем же общим количеством витков в каждой из обеих обмоток, при одном и том же зазоре между  корем и магнитопроводом и тех же четырех диодах) потребл ема  мощность на единицу развиваемого усили  (или амплитуды) в 1,7-2,0 раза меньше, чем у прототипа. При согласном включении обмоток образец имеет коэффициент мощности 0,85-0,98, а при встречном - 0,81-0,87, а прототип - соответственно 0,65 и 0,8. Предлагаемое устройство предназначено дл  внедрени  на вибротранспортирующих и ориентирующих устройства;, работающих в околорезонансном режиме при собственной частоте 100 Гц. Формула изобретени  Двухобмоточный Электромагнит со встроенными выпр мител ми, кажда  из обмоток которого выполнена двухсекционной , содержащей четыре полупроводниковых выпр мител , причем одна из секций первой обмотки соединена последовательно с другой секцией второй обмотки и одним из диодов, одна секци  второй обмотки соединена последовательно с другой секцией первой обмотки и вторым диодом, причем