SU1295458A1 - Устройство дл управлени электромагнитом - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электро- аппаратостроению. Цель изобретени  состоит в расширении области применени  устройства путем уменьшени  времени подготовки к следующему включению . Дл  этого в устройстве, осу ществл ющем фазоимпульсное управ- .ление питанием электромагнита и содержащем управл емьм блок 1 питани , управл емый генератор 16 импульсов. фазосмещающее устройство 18 в виде последовательно соединенных конденса тора 19, первого резистора 20 и первого диода, стабилитрон 10, второй диод 4, второй резистор 11, выводы дл  подключени  обмотки 3 электромагнита и узел разр да конденсатора, указанный узел выполнен в виде управл емого порогового устройства 24, содержащего блок 25 сравнени  и управл емый ключ 26, и блока формировани  опорного напр жени  (БФOHj 33. Происходит сравнение напр жени  на выходе БФОН-33 и напр жени  на конденсаторе 19 фазосдвигающего устройства . После отключени  устройства от сети напр жение на выходе БФОН-33 падает, когда оно становитс  меньше напр жени  на конденсаторе 19, последний закорачиваетс . За счет этого врем  разр да конденсатора, а следовательно , и врем  возврата устройства в исходное состо ние незначительно . 3 з.п.ф-лы, 3 ил. с С/)

Description

1 1

Изобретение относитс  к электро- аппаратостроеннк и может быть использовано дл  форсированного включени  электромагнитных устройств посто нного тока при их питании от сети переменного тока, в частности н приводе тормозных систем двигателей со встроенным электромеханическим тормозом .

Целью изобретени   вл етс  расши- рение эксплуатационных возможностей устройства путем уменьшени  времени подготовки к следующему включе-. ниго.

На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - принципиальна  схема одного из возможных вариантов конкретного исполнени  при двухполупериодном выпр млении питающего напр жени ; на фиг.З- схема управл емого блока питани  при однополупериодном выпр млении.

29

Устройство дл  управлени  электромагнитом содержит управл емый блок 1 питани ,-питающийс  от сети 2. Обмотка 3 электромагнита, зашунтированна  первым диодом 4, подключена одним вьгоодом 5 к отрицательному полюсу 6 блока 1 питани , а другим выводом 7 подключена к аноду 8 стабилитрона 9. Катод IО последнего через первый резистор 1I соединен с положительным полюсом 12 блока I питани , управл емый положительный полюс 13 которого подключен к вьшоду 7 обмотки 3. Параллельно стабилитрону 9 подключены входные зажимы 14 и 15 управл емого генератора 16 импульсов, управл ющий вход 17 которого подключен к катоду 10 стабилитрона 9 через фазосдвигаю- щую цепь 18, содержащую последовательно соединенные конденсатор 19, второй резистор 20 и вторсй диод 21. Выход 22 генератора 16 импульсов подключен к входу 23 блока 1 питани . Управл емое пороговое устройство 24 содержит блок 25 сравнени  и управл емый ключ 26. Входы 27 и 28 блока 25 подключены параллельно конденсатору 19, а входы 29 и 30 блока 25 соединены с выходами 31 и 32 блока 33 формировани  опорного напр жени . Вы

ход 34 блока 25 подключен к управл ю-,j подключен параллельно конденсатору

19; а коллекторно-базовый переход

щему входу 35 управл емого ключа 26, который включен параллельно конденсатору 19. Вход 36 блока 33 подключен к положительному полюсу 12.управл ечерез Четверть й диод 65 подключен параллельно четвертому резистору 66 причем с коллектором 67 транзистора

15

30

25 Q п 54582

мого блока 1 питани , а вчод 37 подключен к аноду 8 стабилитрона 9.

Один из возможных вариантой конкретного выполнени  устройства пред- 5 cтaнлe на фиг . 2 .

Управл емый блок 1 питани  содержит вьтр мительный мост 38 и два ти -- ристора 39 и 40. Положительный 41 и отрицательный 42 полюсы выпр митель- 0 ного моста 38 образуют соответственно положительный 12 и отрицательный 6 полюсы блока 1 питани , а катод 43 тиристора 39 и катод 44 тиристора 40, соединенные между собой, образуют . управл емый положительный полюс 13 блока 1. Управл ющие электроды 45 и 46 тиристоров 39 и 40 соединены между собой через параметрические резисторы 47 и 48 и образуют вход 20 23 блока 1 питани .

Управл емьй генератор 16 импульсов выполнен на однопереходном транзисторе 49, перва  база 50 которого  вл етс  его выходом 22 и присоединена к входу 23 блока 1 питани , втора  база 51 подключена через резистор 52 к входному зажиму 14, который соединен с анодом 53 диода 54, катод которого через резистор 55 подключен к змиттеру 56 транзистора 49. Входной зажим 15 генератора 16 подключен к эмиттеру 56 через пороговый конденсатор 57, а управл ющий вход 17 также соединен с эмиттером 35 56 транзистора 49. При этом пороговый конденсатор 57 вьшолнен со знаг чительно меньшей емкостью, чем конденсатор 19.

Блок 33 формировани  опорного напр жени  содержит последовательно соединенные третий диод 58, третий резистор 59 и второй конденсатор 60, заиунтированный вторым стабилитроном 61. Вход 36 блока 33 Соединен с анодом 62 третьего диода 58, а вход 37-соединен с вторым конденсатором 60 и анодом 63 второго стабилитрона 61. Выходы ЗГи 32 блог ка 33 подключены параллельно второму конденсатору 60.

Управл емое, пороговое устройство 24 содержит транзистор 64, эмит- терно-коллекторный переход которого

через Четверть й диод 65 подключен параллельно четвертому резистору 66, причем с коллектором 67 транзистора

I3

64 соединен катод 68 четвертого диода 65. Четвертый резистор 66 подключен параллельно второму конденсатору 60,

При выполнении управл емого блока 1 питани  при однополупериодном вьтр млении питающего напр жени  (фиг.З) блок 1 содержит диод 69 и тиристор 70.

Устройство работает следующим о.бразом.

При подключении устройства к питающей сети 2 управл емый генератор 16 импульсов формирует на своем выходе 22 управл ющий импульс, причем за счет того, что конденсатор 1 разр жен, этот.импульс сдвинут по фазе в сторону запаздьшани  относительно начала положительного полупериода питающего напр жени  на минимальную величину. Этот импульс подаетс  на вход 23 управл емого блока 1 питани , за счет чего на его управл емом положительном полюсе 13 по вл етс  потенциал также с минимальным сдвигом по фазе относительно начала положительного полупернод питающего напр жени . Следовательно к обмотке 3 электромагнита прикла- дьшаетс  максимальное выпр мленное напр жение и по ней протекает максимальный пусковой ток. При переход полуволны питающего напр жени  через нуль потенциал на полюсе 13 бло

врем  разомкнут,

I

40

ка питани  исчезает. На следующем по- 35 вого элемента 26, и он остаетс  все лупериоде, зар дный ток конденсатора 19 уменьшаетс , так как он зар жен до определенного напр жени , за счет чего фаза управл ющего импульса, формируемого генератором 16 импульсов, сдвигаетс  по сравнению с фазой вого импульса в сторону запаздывани  . Тогда по вление потенциала на управл емом положительном полюсе 13 блока I питани  также смещаетс  в сторону запаздьшани  и средн   величина прикладьшаемого к обмотке 3 электромагнита напр жени  уменьшаетс , соответственно уменьшаетс  ток, протекающий по ней.

I

По мере зар да конденсатора 19 фазосдвигающей цепи 18 каждый последующий импульс, формируемый генератором 16, сдвигаетс  rio фазе относительно предьщущего в сторону запаздывани , за счет чего фаза, при которой по вл етс  потенциал на уп- равл емом положительном полюсе 13,

После отключени  устройства от источника пита1П1Я за врем , равное по величине длительности двух-трех полупериодов питающего напр жени , блок 33 формирует на своих выходах 31 и 32 напр жение, меньшее по величине напр жени  конденсатора 19. На

45 выходе 34 блока 25 сравнени  при этом по вл етс  сигнал, который подаетс  на управл ющий вход 35 ключа 26, и он замьпсаетс , обеспечива  быстрый разр д конденсатора 19. Это

50 и обуславливает малое врем  возврата устройства в исходное состо ние, т.е. повьшает его быстродействие.

Устройство, схема которого приведена на фиг.2, работает следую 5 щим образом.

В исходном состо нии конденсатор 19 фазосдвигающей цепи 18 разр жен , поэтому после включени  устройства пороговый конденсатор 57 на

5

0

5

смещаетс  в сторону enje больших углов . Таким образом, средн   величи- га тока за полупериод, протекающа  по обмотке 3 электромагнита уменьшаетс  до величины тока удержани . Этим самым форсируетс  процесс сра- батьшани  электромагнита, причем длительность режима форсировки определ етс  посто нной времени зар да конденсатора 19.

Пока к устройству подключен источник питани , конденсатор 19 держит неизменным то напр жение, до которого он зар дилс , так как диод 21 запирает цепь его разр да, а управл емый ключ 26 разомкнут. Последнее обусловлено тем, что напр жение, формируемое блоком 33 формировани  опорного напр жени  на своих выходах 31 и 32, в режиме форсировки также постепенно увеличиваетс , остава сь при этом все врем  на определенную величину больше напр жени  на конденсаторе 19. За счет этого сигнал на выходе 34 блока 25 сравнени  отсутствует , так как блок 25 выполнен так, что этот сигнал по вл етс  только в в том случае, когда напр жение, подаваемое на его входы 29 и 30 с выходов 31 и 32 блока 33,меньше напр жени , подаваемого на входы 27 и 28 с конденсатора 19. Вследствие этого отсутствует сигнал на управл ющем входе 35 управл емого ключеврем  разомкнут,

I

вого элемента 26, и он остаетс  все

После отключени  устройства от источника пита1П1Я за врем , равное по величине длительности двух-трех полупериодов питающего напр жени , блок 33 формирует на своих выходах 31 и 32 напр жение, меньшее по величине напр жени  конденсатора 19. На

выходе 34 блока 25 сравнени  при этом по вл етс  сигнал, который подаетс  на управл ющий вход 35 ключа 26, и он замьпсаетс , обеспечива  быстрый разр д конденсатора 19. Это

и обуславливает малое врем  возврата устройства в исходное состо ние, т.е. повьшает его быстродействие.

Устройство, схема которого приведена на фиг.2, работает следующим образом.

В исходном состо нии конденсатор 19 фазосдвигающей цепи 18 разр жен , поэтому после включени  устройства пороговый конденсатор 57 начинает зар жатьс  по двум параллельным цеп м: по первой цепи через диод 54 и резистор 55, по второй цепи через диод 21, резистор 20 и конденсатор 19. Одновременно начинает зар жатьс  конденсатор 60 блока 33 формировани  опорного напр жени , при этом посто нна  времени зар да конденсатора 60 обеспечена, меньшей, чем посто нна  времени зар да конденсатора 19. Следовательно, напр жение , до которого за определенное врем  зар жаетс  конденсатор 60, больше напр жени , до которого за то же .врем  зар дитс  конденсатор :19. При достижении на конденсаторе. 57 напр жени , равного напр жению срабатывани  однопереходного транзистора 49, конденсатор 57 разр лса- етс  через эмиттерную цепь однопереходного транзистора 49, параметрические резисторы 47 и 48 и управл ющие электроды 45 и 46 тиристоров 39 и 40, Последние при этом открываютс  и по обмотке 3 электромагнита протекает ток от управл емого положительного полюса 13 к отрицательному полюсу 6 блока 1 питани , В от-- крытом состо нии тристоры 39 и 40 шунтируют цепь из первого резистора 1 и стабилитрона 9, за счет чего зар да порогового конденсатора 57 в это врем  не происходит. При этом конденсатор 60 начинает разр жатьс  через резистор 66, причем посто нна -времени цепи его разр да выбрана такой, что за то врем  пока тиристоры 39 и 40 наход тс  в открытом состо нии, напр жение на конденсаторе 60 остаетс  больше конденсатора 19, который держит неиз- менньм то напр жение, до которого о зар дилс  за врем  от начала включени  устройства до открыти  тиристоров 39 и 40, так как цепь - о разр да заперта вторым диодом 21, а транзистор 64 закрыт. Это сбусловле но тем,что напр жение, пргжладываег- мое к эмиттерно-коллекторному переходу транзистора 64 от конденсатора 19, меньше напр жени , пршспадьшае- мого к коллекторно-базовому переходу от конденсатора 60,

Тиристоры 39 и 40 открыты до перхода полуволны тока через нуль. Б начале второго полупериода тиристоры 39 и 40 закрыты. Пороговый кондесатор 57 начинает зар жатьс  только

10

295458 -6

по первой цепи через диод 54 и резистор 55 до тех пор, пока мгновенное значение напр жени  не превысит напр  жени  на конденсаторе 19. После это го конденсатор 57 начинает зар жатьс  и по второй паралельной цепи. Следова- тельно, врем , за которое он набирает напр жение,, равное напр жению срабатывани  транзистора 49, увеличиваетс  , за счет чего фаза включени  тиристоров 39 и 40 смещаетс  в сторону больших углов. С каждым полупериодом напр жение на конденсаторе 19 повьпиаетс  и фаза включени  тиристоров 39 и 40 смеп;аетс  в сторону еш,е бoльuJиx углов. Тем самым средн   величина тока, протекающего по обмотке 3 электромагнита, снижаетс  от величины пускового тока до величины тока удержани , т.е. обеспечиваетс  форсированное включение электромагнита . этом на каждом цикле, включени  (т.е. на каждой полуволне питающего напр жени ) как в режиме фор15

20

25

сировки, так и в установившемс  режи

ме работы транзистор 64 остаетс  закрытьм, так как с каждым циклом, напр жение на конденсаторе 60 уве- личивае- с , остава сь все врем  боль- гае напр жени  на конденсаторе 19, причем продолйштельность разр да конденсатора 60 после открывани  тиристоров 39 и 40 в калсдом последующем цикле уменьшаетс  за счет увеличени 

углов зажигани  тиристоров 39 и 40. I

Продолжительность разр да конденсатора 60 максимальна на самом первом цикле и составл ет не более одной половины периода питающего напр - ; жени .После отключени  устройства , от сети продолжительность разр да конденсатора 60 не ограничивает- с  и за врем , равное по величине

времени двух-трех полупериодов питающего напр жени , он разр жаетс  до такой величины, при которой напр жение , прикладываемое от него к конденсаторно-базовому переходу транзистора 64, меньше напр жени , прикладываемого к эмиттерно-коллекторному переходу от конденсатора 19. Транзистор 64 открываетс  и поскольку сопротивление включенного транзистора незначительно, происходит быстрый разр д конденсатора 19, что и обуславливает малое врем  возврата устройства в исходное состо ние .

7

Наличие второго стабилитрона 61, подключенного параллельно конденсатору 60, обеспечивает врем  возврата устройства в исходное состо ние независимым от фазы, которую имеет питающее напр жени  в момент отключени , за счет стабилизации напр жени  на конденсаторе 60.

Предлагаемое устройство управлени  электромагнитом обладает повышенным быстродействием за счет уменшени  времени подготовки к следующему включению. Одновременно увеличиваетс  допустима  частота включени  в единицу времени, что расшир ет область применени  устройства.

Claims (4)

1. Устройство дл  управлени  электромагнитом, содержащее управл емый блок питани , управл емый генератор импульсов, фазосдвигающую цепь, стабилитрон, диод, резистор, узел разр да конденсатора и выводы дл  подключени  обмотки электромагнита , причем отрицательный полюс управл емого блока питани  соединен с анодом диода и с одним из выводов дл  подключени  обмотки электромагнита , другой вьгаод дл  подключени  которой соединен с катодом указанного диода и с анодом стабилитрона , катод которого через резистор соединен с положительным полюсом управл емого блока питани , управл емый положительный полюс которого соединен с анодом стабилитрона, параллельно стабилитрону подключены входные выводы управл емого генератора импульсов, управл ющий вход которого подключен к катоду стабилитрона через фазосдвигающую цепь, включающую в себ  последовательно соединенные конденсатор, второй резистор и второй диод, выход управл емого генератора импульсов подключен к входу управл емого блока питани , а параллельно конденсатору подключен узел разр да конденсатора, отличающеес  тем, что, с целью расширени  эксплуатационных возможностей путем уменьшени  времени подготовки к следующему вклю15

95 А 588

чепию, узел разр да конденсатора выполнен в виде управл емого порогоио- го устройства, содержащего блок сравнени  и упрапл емьп ключ, и блока 5 формировани  опорного напр жени , причем один из входов блока сравнени  подключен к конденсатору, другой его вход соединен с выходом блока формировани  опорного напр жени , первый вход которого подключен к положительному полюсу управл емого блока питани , а второй вход подключен к аноду стабилитрона, выход блока сравнени  подключен к управл ющему входу управл емого ключа, подключенного параллельно конденсатору.

2.Устройство по п., о т л и - ч а ю щ е е с   тем, что блок фор- мирован11  опорного напр жени  выполнен в п1ще цепи из последовательно соедине1сных третьего диода, третьего резистора и второго конденсатора, причем к положительному полюсу управл емого блока питани  указанный первый вход блока формировани  опорного напр жени  подключен анодом третьего диода, а вьшод указанного второго входа блока формировани  опорного напр жени , соединенного с анодом стабилитрона, подключен к одному из вьгоодов указанного второго конденсатора , второй вьгоод которого подключен к другому входу блока сравнени .

3.Устройство ПОП.2, отли20

25

30

35

40

45

50

ч. а ю щ е е с   тем, что,в него введен второй стабилитрон, который подключен параллельно второму конденсатору , причем его катод соединен через третий резистор с катодом третьего диода.

4. Устройство по п.2, о т л и - чающеес  тем, что управл емое пороговое устройство выполнено в виде транзистора, четвертого диода и четвертого резистора, причем эмиттерно-коллекторный переход транзистора подключен параллельно конденсатору , а коллекторно-базовьй переход через четвертый диод подключен параллельно четвертому резистору, которьпЧ подсоединен параллельно второму конденсатору, причем с коллектором транзистора соединен катод чет-i вертого диода.

фиг.2

69

0

1

иг.З