SU760204A1 - Устройство для включения электромагнитов с большим ходом якоря - Google Patents

Description

1

Устройство относится к электротехнике и может быть использовано для включения электромагнитов, применяемых в цепях автоматики, телемеханики и других системах управлёния, где требуются большие тяговые усилия при больших рабочих ходах якоря, малых расходах электроэнергии в статическом рабочем режиме.

Известны устройства для включения электромагнита, которые содержат источник постоянного напряжения, соединительные проводники и выключатели на два положения «Включено» и «Выключено» [1].

Недостатком таких устройств является большой расход электроэнергии и увеличение веса и габаритов электромагнита.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для включения электромагнитов с большим ходом якоря, содержащее трансформатор, ко вторичной обмотке которого подключен мостовой выпрямитель, на выходе которого включен ключевой элемент [2].

К недостаткам такого устройства относится увеличение времени срабатывания электромагнита при увеличении числа витков обмотки из-за увеличения индуктив2

ности. Кроме того, в таких устройствах не обеспечивается надежное срабатывание электромагнита при увеличении механической нагрузки, связанным с изменением коэффициента трения между подвижным яко₅ рем и стенками электромагнита, в подвижных деталях управляемого им механизма или при некотором понижении напряжения источника питания.

Целью изобретения является оптимизация тяговой характеристики электромагнита.

10 Цель достигается тем, что устройство снабжено двухпозиционным переключателем и конденсатором, а вторичная обмотка трансформатора выполнена с отводом, причем двухпозиционный переключатель включен между входом выпрямителя и вторичной об¹⁵ моткой трансформатора так, что выводы отвода этой обмотки подключены к неподвижным контактам двухпозиционного переключателя, а конденсатор подключен параллельно выходу выпрямителя.

20 * На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства, к которому подключена обмотка электромагнита; на фиг. 2 — характеристики силы торможения нагрузки Р_и, силы удержания Ру в зависимости от расстоя760204

3

4

ния € между якорем и сердечником электромагнита; на фиг. 3 — характеристика напряжения на зажимах обмотки электромагнита в зависимости от расстояния ί.

Устройство содержит вторичную обмотку 1 силового трансформатора, переключа- ₅ тель 2 на два положения 3 и 4, выпрямительный мост 5, конденсатор 6, обмотку 7 электромагнита и выключатель 8.

Рассмотрим совместную работу устройства и электромагнита от момента включения до притягивания якоря к его сердечнику 10 с учетом силы торможения, оказываемой внешней нагрузкой. В качестве такой нагрузки используют пружины 9, 10 (см. фиг. 2). Коэффициент упругости пружины 9 больше соответствующего коэффициента пружины 10. При использовании обычного устройства для включения тяговое усилие электромагнита рассчитывают так, чтобы при максимальном удалении якоря от его сердечника сила тяги Р_э (точка 11, фиг. 2) — превышала силу торможения нагрузки Р_м (точка 20 12, фиг. 2), создаваемой пружинами 9, 10.

Изменение тягового усилия электромагнита и силы торможения для такого случая показано кривыми соответственно 13 и 14 (см. фиг. 2).

Кривая 15 показывает увеличение силы торможения Рн под воздействием силы Р«

(см. фиг. 2), которая образуется при вступлении в работу пружины 9, (например, при замыкании контактной группы, осуществление прижима и т. п.). Расчет производится зо так, чтобы на всем пути движения якоря тяговое усилие, создаваемое электромагнитом, превышало тормозное усилие нагрузки.

В противном случае электромагнит не сработает.

На первом этапе работы предлагаемого устройства совместно с электромагнитом происходит следующее.

При замыкании контакта 8 к обмотке электромагнита 7 (см. фиг. 1) прикладывается напряжение источника питания повышен- ₄₀ ного напряжения, образованного всеми витками вторичной трансформаторной обмотки 1 и выпрямительным мостом 5, а также напряжение заряженного конденсатора 6, подключенного параллельно'источнику питания и обмотке электромагнита. Под воздействи- ⁴⁵ ем приложенного повышенного напряжения в обмотке электромагнита образуется мощный бросок тока, величина которого превышает расчетное значение в несколько раз.

Сила притяжения, развиваемая при этом электромагнитом, может быть определена, формулой .

р _ (4)

, ³ гас .

где 3 — сила тока в обмотке электромагнита,

άί/ά&— изменение индуктивности обмот- а

ки при изменении расстояния

между якорем и сердечником

электромагнита.

25

35

Как следует из формулы (1), при прочих равных условиях увеличение тока в 10 раз приводит к увеличению силы притяжения в 100 раз. Пределом увеличения тока через обмотку электромагнита является насыщение его магнитопровода.

Таким образом, обеспечением форсированного режима работы электромагнита за счет энергии источника питания повышенного напряжения и заряженного конденсатора на первом этапе совместной работы устройства и электромагнита решается задача увеличения хода якоря и надежности его срабатывания.

Необходимо отметить, что на этом этапе влияние конденсатора на работу электромагнита невелико и сводится на нет при достаточно низком внутреннем сопротивлении источника питания высокого напряжения. Изменение напряжения на зажимах обмотки электромагнита на этом отрезке движения якоря показано отрезком 16 до точки 17 (см. фиг. 3). Изменение силы тяги на этом участке показано кривой 18 от точки 19 до точки 20.

Второй этап работы устройства и электромагнита начинается после того, как произойдет переключение источника питания на низкое напряжение путем переключения на часть витков вторичной обмотки 1 переключателем 2 (см. фиг. 1), механически связанного с якорем электромагнита. Начиная с момента перехода контакта переключателя 2 из положения 3 в положение 4, ток в обмотке электромагнита на оставшемся участке движения якоря поддерживается только за счет энергии, запасенной в конденсаторе 6 (см. фиг. 1). Изменение напряжения на обмотке электромагнита показано отрезком экспоненты от точки 17 до точки 21 (см. фиг. 3). Изменение силы тяги на этом участке показано отрезком кривой 22 от точки 20 до точки 21. Кривая 23 показывает изменение силы тяги при питании обмотки электромагнита от источника повышенного напряжения (см. фиг. 2).

Во время третьего, заключательного, этапа работы устройства и электромагнита якорь последнего вплотную приближается к сердечнику, напряжение на конденсаторе и обмотке уменьшается до напряжения источника питания низкого напряжения, под воздействием которого в обмотке протекает ток, создающий силу удерживания Ру якоря в статическом режиме. Изменение силы притяжения с момента переключения на питание обмотки от источника низкого напряжения показано на фиг. 2 кривой 22 от точки 18 до максимального значения, а затем уменьшение этой силы до значения Ру — силы удержания.

Использование новых элементов — конденсатора и переключателя на пониженное напряжение выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, так как значитель760204

5 6

йо возрастает степень надежности срабатывания электромагнита при больших рабочих ходах его якоря, уменьшается ток, протекающий через его обмотку в статическом рабочем режиме, причем, разница между пусковым током и током статического режима $ составляет 2—3 порядка. Такое уменьшение тока исключает обгорание контактов переключателя, создает большую экономию электроэнергии и улучшает температурные условия работы электромагнита.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для включения электромагнитов с большим ходом якоря, содержащее _п трансформатор, к вторичной обмотке которого подключен мостовой выпрямитель, на

   выходе которого включен ключевой элемент, отличающееся тем, что, с целью оптимизации тяговой характеристики электромагнита, оно снабжено двухпозиционным переключателем и конденсатором, а вторичная обмотка трансформатора выполнена с отводом, причем двухпозиционный переключатель включен между входом выпрямителя и вторичной обмоткой трансформатора так, что выводы отвода этой обмотки подключены к неподвижным контактам двухпозиционного переключателя, а конденсатор подключен параллельно выходу выпрямителя.