Патент на изобретение №2258270

(54) УСТРОЙСТВО ФОРСИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПРИВОДОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА

(57) Реферат:

Изобретение относится к электромагнитным приводам устройств автоматики. Технический результат заключается в повышении надежности и эффективности функционирования электромагнитного привода, расширении возможности конструктивной его реализации. Для этого устройство содержит первую и вторую клеммы питания, первую и вторую обмотки, два вспомогательных размыкающих контакта, последовательно соединенные токоограничивающий элемент и развязывающий диод, при этом параллельно обмоткам электромагнитного привода подключены диоды, направленные встречно развязывающему диоду. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к электромагнитным приводам устройств автоматики, управления, коммутационных аппаратов питаемых форсированно от источника постоянного напряжения.

Известно [1] устройство форсированного управления электромагнитным приводом от источника постоянного напряжения (фиг.1), содержащее первую 1 и вторую 2 клеммы питания, подсоединенные посредством внешнего контакта управления (не показаны) соответственно с положительным и отрицательным полюсами источника питания; магнитно-связанные первую 3 и вторую 4 обмотки, выполненные с одинаковыми обмоточными данными и подключенные разноименными концами 3.1 и 4.2 соответственно к первой 1 и второй 2 клеммам питания, а другие концы 4.1 и 3.2 соединены через вспомогательные размыкающие контакты 5 и 6, управляемые подвижной системой электромагнитным приводом постоянного тока, с одноименными концами (соответственно с 3.1 и 4.2) первой и второй обмоток, а между собой – через развязывающий диод 7, подключенный в проводящем направлении.

Недостатком устройства является низкий коэффициент форсировки (два), а следовательно, и относительно большие массогабаритные показатели электромагнитного привода.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству форсированного управления электромагнитным приводом постоянного тока является устройство [2] (фиг.2), содержащее первую 1 и вторую 2 клеммы питания, подсоединенные соответственно с положительным и отрицательным полюсами источника питания, магнитно-связанные первую 3 и вторую 4 обмотки, выполненные с одинаковыми обмоточными данными и подключенные разноименными концами 3.1 и 4.2 соответственно к первой 1 и второй 2 клеммам питания, а другие концы 4.1 и 3.2 соединены через вспомогательные размыкающие контакты 5 и 6, управляемые подвижной системой электромагнитного привода постоянного тока, с одноименными концами (соответственно 3.1 и 4.2) первой и второй обмоток, а между собой – через последовательную диодно-резисторную цепь – 7, 8, диод 7 которой подключен в проводящем направлении. Кратность форсировки в этом устройстве более двух. Недостатками устройства по фиг.2 являются: 1) перенапряжения, возникающие в момент размыкания контактов 5 и 6, пропорциональные величине сопротивления резистора 8, которые снижают надежность функционирования обмоток электромагнитного привода и могут служить причиной сбоев в работе электронных аппаратов, связанных с цепью питания электромагнитного привода; 2) включение резистора 8 последовательно с обмотками 3 и 4 в режиме удержания якоря электромагнитного привода в притянутом положении позволяет уменьшить потребляемую из сети электромагнитным приводом мощность, однако мощность, выделяющаяся на резисторе 8, не используется для создания электромагнитного усилия, что снижает эффективность устройства, ограничивает его использование для управления относительно маломощными электромагнитными приводами, требует использования дополнительных элементов крепления резистора в конструкции электромагнитного привода; 3) использование в конструкции привода только одинаковых магнитно-связанных обмоток сужает возможности его реализации, а также в ряде случаев приводит к усложнению схем управления и автоматики.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности и эффективности функционирования, расширение возможностей реализации электромагнитного привода. Технический результат достигается тем, что в устройстве форсированного управления электромагнитным приводом постоянного тока, содержащем первую и вторую клеммы питания, подсоединенные соответственно с положительным и отрицательным полюсами источника питания, первую и вторую обмотки, два вспомогательных размыкающих контакта, управляемых электромагнитным приводом, последовательно соединенные токоограничивающий элемент и развязывающий диод, причем развязывающий диод подсоединен в проводящем направлении через токоограничивающий элемент и обмотки к первой и второй клеммам питания, а вспомогательные размыкающие контакты включены параллельно цепочкам, составленным из последовательно соединенных развязывающего диода токоограничивающего элемента, соответственно первой и второй обмоток, которые шунтированы дополнительно введенными диодами, подключенными встречно развязывающему диоду. Первая и вторая обмотки могут быть выполнены магнитно-несвязанными. Токоограничивающий элемент может быть выполнен шунтированным диодом, подсоединенным встречно развязывающему диоду в виде линейного и нелинейного резистора, обмотки, магнитно-связанной по крайней мере с одной из обмоток электромагнитного привода; другого электромагнита, якорь которого не связан механически с подвижной системой форсированно управляемого электромагнитного привода; представляющей последовательное, параллельное, последовательно – параллельное соединение нескольких обмоток, при этом по крайней мере часть обмоток магнитно соединена с первой и со вторыми обмотками электромагнитного привода или часть обмоток магнитно соединена с первой или со второй обмотками электромагнитного привода.

Сущность изобретения заключается в том, что дополнительное введение двух диодов, подключенных встречно развязывающему диоду и параллельно первой и второй обмоткам электромагнитного привода постоянного тока, позволило исключить перенапряжения на обмотках электромагнитного привода и токоограничивающем элементе путем создания в момент размыкания вспомогательных контактов цепи замыкания токов обмоток через малое сопротивление диодов в их проводящем направлении и повысить надежность функционирования электромагнитного привода; исключить неблагоприятное влияние этих перенапряжений на работу электронных аппаратов, работающих совместно с рассматриваемым электромагнитным приводом и питающихся от одного и того же источника постоянного напряжения. Использование в электромагнитном приводе магнитно-несвязанных обмоток расширяет возможности его конструктивной реализации. В частности, это открывает возможность выполнения более мощного электромагнитного привода из маломощных электромагнитов, применяемых в качестве приводных электромагнитов в других аппаратах и используемых в данном случае в качестве готовых модульных единиц. Такой подход к реализации заявляемого электромагнитного привода значительно сокращает затраты на разработку и освоение в производстве.

Выполнение токоограничивающего элемента в виде обмотки, шунтированной диодом, подсоединенным встречно развязывающему диоду, позволяет дополнительно расширить возможности реализации электромагнитного привода. В частности, при использовании обмотки электромагнита, якорь которого механически соединен с якорями (якорем) электромагнитного привода, обеспечивается возможность увеличения тягового усилия или при определенном отрывном усилии, действующем на якорь электромагнитного привода, уменьшить потребляемую им мощность в режиме удержания. При использовании обмотки электромагнита, который должен срабатывать после срабатывания электромагнитного привода, исключается необходимость применения для этих целей контакта, управляемого электромагнитным приводом, что упрощает схему автоматики и управления, расширяет эксплуатационные возможности электромагнитного привода за счет использования этого контакта в других цепях управления, автоматики, сигнализации. При использовании в качестве токоограничивающей обмотки нескольких обмоток, включенных последовательно, параллельно, последовательно – параллельно, дополнительно упрощаются схемы управления и автоматики, расширяются возможности электромагнитного привода, улучшаются возможности согласования его тяговых и противодействующих усилий, в том числе, когда часть этих обмоток магнитно связаны с первой и второй обмотками электромагнитного привода. В последнем случае токоограничивающий элемент может быть реализован в виде отпаек (части обмоток) первой и второй обмоток, соединенных последовательно либо параллельно, в том числе, магнитно-связанных между собой.

Шунтирование токоограничивающей обмотки (обмоток) диодом (диодами) позволяет исключить электрические перенапряжения при отключении электромагнитного привода, что также обеспечивает повышение надежности его функционирования.

На фиг.3 приведена схема устройства форсированного управления электромагнитным приводом постоянного тока, реализованного с использованием двух электромагнитов, обмотки которых магнитно не связаны, а подвижные системы (якоря) механически соединены.

На фиг.4 приведена схема устройства форсированного управления электромагнитным приводом постоянного тока, в которой в качестве токоограничивающего элемента использована обмотка электромагнита, шунтированная диодом, подсоединенным встречно развязывающему диоду, магнитно несвязанная с первой и второй обмотками электромагнитного привода, подвижная система которого механически связана с якорем электромагнита.

На фиг.5 приведена схема устройства форсированного управления электромагнитным приводом постоянного тока, в которой токоограничивающий элемент выполнен в виде последовательного соединения двух обмоток, одна из которых магнитно связана с первой, другая – со второй обмотками электромагнитного привода.

На фиг.6 приведена схема устройства форсированного управления электромагнитным приводом постоянного тока, в которой токоограничивающий элемент выполнен в виде последовательного соединения двух обмоток, представляющих секции (часть) первой и второй магнитно-связанных обмоток электромагнитного привода, каждая из которых шунтирована диодами, подключенными встречно развязывающему диоду.

На фиг.7 приведена схема устройства форсированного управления электромагнитным приводом постоянного тока, в которой в качестве токоограничивающего элемента использована обмотка электромагнита, шунтированная диодом, подсоединенным встречно развязывающему, подвижная система которого механически не связана с якорем электромагнита.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Для включения электромагнитного привода на первую клемму 1 питания подается положительный потенциал, а на вторую клемму 2 питания – отрицательный потенциал источника напряжения. При этом первая 3 и вторая 4 обмотки соответственно через вспомогательные размыкающие контакты 5 и 6 подключены на напряжение источника питания. По обмоткам 3 и 4 протекают пусковые токи, обеспечивающие срабатывание электромагнитного привода. Это вызывает размыкание контактов 5 и 6, последовательное включение между клеммами питания 1 и 2 первой обмотки 3, токоограничивающего элемента 8, развязывающего диода 7, второй обмотки 4. После размыкания контактов 5 и 6 открываются диоды 9 и 10, включенные соответственно параллельно первой 3 и второй 4 обмоткам электромагнитного привода, и токи в них уменьшаются. В определенный момент времени диоды 9 и 10 запираются и в установившемся режиме (режиме удержания) потребляемый электромагнитным приводом от источника питания ток будет определяться напряжением между клеммами 1 и 2 питания и, в основном, активным сопротивлением последовательно включенных первой 3 обмотки, токоограничивающего элемента 8, второй 4 обмотки электромагнитного привода и будет меньше пускового его тока. Это при соответствующем выборе параметров элементов устройства форсированного управления электромагнитным приводом обеспечит нормальное удержание его подвижной системы в притянутом положении, допустимое тепловое их состояние в заданном режиме работы электромагнитного привода.

В качестве вспомогательных размыкающих контактов 5, 6 могут быть использованы вспомогательные контакты электромагнитного привода, механически управляемые его подвижными элементами; магнитоуправляемые контакты, размещенные в области магнитного поля электромагнитного привода или постоянных магнитов, управляемые одним из известных способов; контакты внешнего коммутационного аппарата, включающая обмотка которого коммутируется контактом форсированно управляемого электромагнитного привода.

Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволяет повысить надежность и эффективность функционирования, расширить возможности реализации, эксплуатационные возможности электромагнитного привода и упростить схемы автоматики и управления, в которых применяется предлагаемое техническое решение.

Источники информации

1. Клименко Б.В. Форсированные электромагнитные системы. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 160 с. (стр.35, рис.2.19).

2. Свинцов Г.П. Электромагнитные контакторы и пускатели: Учеб. пособие / Чуваш. ун-т. Чебоксары, 1997. – 260 с. (стр.205, рис.4.11, г).

Формула изобретения

1. Устройство форсированного управления электромагнитным приводом постоянного тока, содержащее первую и вторую клеммы питания, подсоединенные соответственно с положительным и отрицательным полюсами источника питания, первую и вторую обмотки, два вспомогательных размыкающих контакта, последовательно соединенные токоограничивающий элемент и развязывающий диод, причем развязывающий диод подсоединен в проводящем направлении через токоограничивающий элемент и обмотки к первой и второй клеммам питания, а вспомогательные размыкающие контакты включены параллельно цепочкам, составленным из последовательно соединенных развязывающего диода, токоограничивающего элемента, соответственно первой и второй обмоток, отличающееся тем, что первая и вторая обмотки шунтированы дополнительно введенными диодами, подключенными встречно развязывающему диоду.

2. Устройство форсированного управления электромагнитным приводом постоянного тока по п.1, отличающееся тем, что первая и вторая обмотки выполнены магнитно несвязанными.

3. Устройство форсированного управления электромагнитным приводом постоянного тока по п.1, отличающееся тем, что токоограничивающий элемент выполнен в виде обмотки, шунтированной диодом, подсоединенным встречно развязывающему диоду.

4. Устройство форсированного управления электромагнитным приводом по п.3, отличающееся тем, что токоограничивающий элемент выполнен магнитно связанным по крайней мере с одной из обмоток электромагнитного привода.

5. Устройство форсированного управления электромагнитным приводом по п.3, отличающееся тем, что в качестве токоограничивающего элемента использована обмотка другого электромагнита, якорь которого не связан механически с подвижной системой форсированно управляемого электромагнитного привода.

6. Устройство форсированного управления электромагнитным приводом постоянного тока по п.1, отличающееся тем, что токоограничивающий элемент выполнен в виде последовательно соединенных между собой обмоток, шунтированных по крайней мере одним диодом, подсоединенным встречно развязывающему диоду.

7. Устройство форсированного управления электромагнитным приводом постоянного тока по п.1, отличающееся тем, что токоограничивающий элемент выполнен в виде параллельно соединенных обмоток, шунтированных диодом, подсоединенным встречно развязывающему диоду.

8. Устройство форсированного управления электромагнитным приводом постоянного тока по п.1, отличающееся тем, что токоограничивающий элемент выполнен в виде последовательно-параллельно соединенных обмоток, шунтированных по крайней мере одним диодом, подсоединенным встречно развязывающему диоду.

9. Устройство форсированного управления электромагнитным приводом постоянного тока по п.6, или 7, или 8, отличающееся тем, что в токоограничивающем элементе по крайней мере часть обмоток магнитно связана с первой и со второй обмотками электромагнитного привода.

10. Устройство форсированного управления по п.6, или 7, или 8, отличающееся тем, что в токоограничивающем элементе по крайней мере часть обмоток магнитно связана с первой или со второй обмотками электромагнитного привода.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 12.02.2006

Извещение опубликовано: 20.02.2007 БИ: 05/2007

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 10.04.2007

Извещение опубликовано: 10.04.2007 БИ: 10/2007