Устройство для форсированного включения электромагнита

 

Использование: в схемах управления электромагнитами постоянного тока и нагрузками , имеющими индуктивный характер . Сущность изобретения; в устройство для форсированного включения электромагнита , содержащее выводы 9 для подключения обмотки управления электромагнита, основной 1.0 и дополнительный 5 источники питания постоянного тока, Ключевой 6 и коммутирующий 4 элементы, элемент 2 времени с статическим входом, выполненный в виде формирователя импульса заданной длительности, диод 7 и входной вывод 1 устройства для подключения к источникууправляющего двоичного сигнала, введены элемент И 12, элемент НЕ 11 и генератор 3 линейно изменяющегося тока, а коммутирующий элемент 4 выполнен в виде транзисторного ключа, что позволяет уменьшить потребление электроэнергии цепями управления , в том числе цепью управления коммутирующего элемента. 2 ил. сл с

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 01 F 7/18

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

8ЕДОМСТ80 СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 4913095/07 (22) 20.02.91 (46) 15.08.93. Бюл. hb 30 (71) Конструкторское бюро приборостроения Научно-производственного объединения "Точность" (72) Н.Н.Коечкин А,B.Âëàäèìèðîâ (73) Конструкторское бюро приборостроения Научно-производственного объединения "Точность" (56) Авторское свидетельство СССР

М 1471227, кл. Н 01 F 7/18, 1987.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 1166183, кл. Н 01 F 7/18, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРСИРОВАННОГО ВКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТА (57) Использование: в схемах управления . электромагнитами постоянного тока и нагрузками, имеющими индуктивный харак,, БЫ, 1835G90 АЗ тер. Сущность изобретения; в устройство для форсированного включения электромагнита, содержащее выводы 9 для подключения обмотки управления электромагнита, основной 10 и дополнительный 5 источники питания постоянного тока,, ключевой 6 и коммутирующий 4 элементы, элемент 2 времени с статическим входом, выполненный в виде формирователя импульса заданной длительности, диод 7 и входной вывод 1 устройства для подключения к источникууправляющего двоичного сигнала, введены элемент И 12, элемент НЕ 11 и генератор 3 линейно изменяющегося тока, а коммутирующий элемент 4 выполнен в аиде транзисторного ключа, что позволяет уменьшить потребление электроэнергии цепями управления, в том числе цепью управлеНия коммутирующего элемента. 2 ил.

1835090

Изобретение относится к устройства л автоматики и может быть использовано для . управления электромагнитами постоянного тока, пускателями, электромуфтами, нагрузка1ли носящими индуктивный характер.

Целью изобретения является уменьшение потребления электроэнергии цепями управления устройства.

На фиг.1 показана структурная схема г1редложеннаго устройства; на фиг.2 — временные диагра1л лы работы устройства.

Устройство для форсированного включения электромагнита содержит входной вывод устройства для подключения к источнику управляющего двоичного сигнала 1, элемент времени с статическим входом, вы" полненный в виде формирователя импульс заданной длительности, равной уставке времени форсированного питания электромагнита 2, управляемый генератор линейно изменяющегося тока 3, коммутирующий 4 и ключевой 6 элементы, основной 10 и дополнительный 5 источники питания постоянного тока, диод 7, стабилитрон 8, выводы для

ПОдКЛЮЧЕНИя Об1лОтКИ ЭЛЕКтрОМаГНИта 9, элемент НЕ 11 и зле лент И 12.

Входной вывод 1 устройства соединен, со входом элемента времени и вторым входо л элемента И 12. Выход элемента оре1лени обьединен со входом элемента НЕ, соединенного своим выходом с первым входом элемента И, и с управляющим вхсдом управляемого генератора линейно изменяющегося тока 3, выход которого соединен с управляющим входом коммутиру1ощего эле1лента 4. Первые выводы коммутирующего 4 и ключевого 6 элементов, стабилитрона 8 и основного источника питания 10 объединены. Второй вывод коммутирующего элемента подключен ко второму выводу дополнительного источника питания 5, первый вывод которого соединен с первым выводом для подключения обмотки управления 9 и через диод 7 — со вторым оыводом ключевого элемента 6, второй вывод для подключения обмотки управления электромагнита соединен со вторым выводом основного источника питания, Управляющий вход ключевого элемента 6 соединен с выходом элемента И 12, а его второй вывод подключен ко вторым выводам диода 7 и стабилитрона 8.

Устройство работает следующим обраЗО1Л, При поступлении сигнала на шину 1 (фиг.2а) на выходе элемента времени 2 сформируется импульс той же полярности, что и входной сигнал. который подается на управляющий вход генератора линейно изменяющегося тока 3 (фиг.26). На выходе reнератора появляется ток величина которого с течением времени увеличивается и определяется из следующих выражений;

lyop = lM (1 - ехр(- с/r ):

5 r =1/n где IM — максимальный ток генератора линейно изменяющегося тока 2; r — постоянная времени, L — индуктивность нагрузки, R — значение активной составляющей на10 гру„и, Максимгьлный ток ключевого элемента может быть определен иэ выражения (и (ир, где 111 — максимальный ток ключевого элемента в момент окончания импульса, вырабатываемого элементом времени 2, P— минимально1 возможный коэффициент усиления по току ключевого элемента.

Сигнал с выхода генератора тока посту20 пает 11а вход упраоле ия коммут рующего элемента 4 и замыкает его. Причем управляющего тока достаточно для полного открытия коммутирующего элемента, т.к. его ток нагрузки растет по экспоненциальному за25 кону.с постоянной времени r = LIß и достигает максимально возможного значения равного; ! = ((Еосн + Ел о)l й) ехр(-t/ t), где t — длительность импульса, поступающего с элемента времени, Eoc — напряжение основного источника питания, Epon — напряжение дополнительного источника питания, Кроме того, импульс, вырабатываемый элементом времени инвертируется элементом НЕ 11, поступает на первый вход элемента И 12 (фиг.2r), На второй вход элемента

И 12 поступает импульс со входной шины (фиг.2а). Эти два импульса запрещают прохождение входного сигнала на управляющий охбд ключевого элемента G (фиг.2д), и тем самым предотвращается потребление этим элементом электроэнергии. Так как ключевой элемент 4 замкнут, а 6 — разомкнут. обмотка управления 9 будет нахо45 диться под напряжением равным сумме напряжений основного 10 и дополнительного 5 источников питания (фиг.2е). При этом, через обмотку 8 будет протекать максимальный ток, обеспечивающий форсировку включения электромагнита (фиг;2ж).

Через интервал времени. задаваемый элементом времени 2 на его выходе появится сигнал, противоположной полярности по отношению ко входному (фиг.2б), который поступает на управляющий вход генератора тока 3 и выходной ток этого генератора будет равен нулю (фиг.2в), Этот сигнал, поступая на управляющий вход коммутирующего элемента 4, разомкнет егр. Сигнал с

1035090 выхода элемента времени, инвертированный элементом НЕ, (фиг.2г) разрешает прохождение входного импульса на управляющий вход ключевого элемента 6 . (фиг.2д), в результате чего последний замк- 5 нется, При этом диод 7 будет находиться в проводящем состоянии под воздействием приложенного к нему напряжения основного источника питания 10 (фиг.2е). Через обмотку управления электромагнита будет 10 протекать ток обусловленный приложенным к ней напряжением основного источника питания (фиг.2ж), Таким образом, управление коммутирующим элементом монотонно возрастаю- 15 щим током с постоянной времени, определяемой параметрами нагрузки, а не импульсом максимального возможного така, позволила значительно снизить потребление устройством электроэнергии. 20

Предположим, нагрузка устройства имеет следующие параметры; индуктивность L = 0,1 Гн, R = 15 Ом: коэффициент передачи тока транзистора ключевого зле- 25 мента равен 5 (например для транзистора

21831-1 под,воздейтвием спецфакторов см. аА0.339.407.ТУ); напряжение основного источника напряжения равно 12 В; напряжение дополнительного источника — 12 В; 30 время срабатывания электромагнита не превышает 7 мс. Тогда максимально возможный ток через коммутирующий элемент может быть равен;

I = ((Еосн + Едол)/R) ехр(-t/ г) = 0.544 А. 35

Таким образом, в прототипе, управляющий ток коммутирующего элемента должен быть равен I = 1/5 = 0,105 А и подаваться в течение всей длительности импульса сформированного элементом времени (пунктир- 40 ная линия на фиг.2в). А в предлагаемом устройстве управляющий так монотонно возрастает с постоянной времени т = 6,6 Мс и его среднее значение почти в два раза меньше чем в прототипе. 45

Таким образом, пр.. приведенных параметрах устройства средний ток, потребляемый цепями управления, при длительности входных сигналов управления меньших длительности импульсов формируемых элемен- 50 тов времени, более чем в два раза меньше чем в прототипе. 1

Формула изобретения

Устройство для форсированного включения электромагнита, содержащее выводы для подключения обмотки управления элек- . тромагнита, основной и дополнительный источники питания постоянного тока сжднополярными первыми и однополярными вторыми выводами, ключевой и коммутирующий элементы, элемент времени с статическим входам. выполненный в виде формирователя импульса заданной длительности, равной уставке времени. форсированного питания электромагнита, диод и входной вывод устройства для подключения к источнику управляющего двоичного сигнала, и ричем входной вывод устройства соединен с входом элемента времени, первые выводы ключевого и каммутиру ощего элементов и основного источника питания объединены, второй вывод коммутирующего элемента соединен с вторым. выводом дополнительного источника питания, первый вывод которого соединен с первым выводом для подключения обмотки управления электромагнита и через диод — с вторым выводам ключевого элемента, второй вывод для подключения обмотки управления электромагнита соединен с вторым выводом основного источника питания, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью уменьшения потребления .электроэнергии цепями управления, в там числе цепью управления коммутирующего.элемента, в устройство введены элемент И, элемент НЕ и генератор линейно изменяющегося тока, коммутирующий элемент выполнен в виде транзисторного ключа, выходной ток коммутации которого пропорционален входному току этого ключа, причем вход элемента HE соединен с выходам элемента времени, а выход — с первым входом элемента И, второй вход которога подключен к упомянутому входному выводу устройства, а выход — к входу управления ключсваго элемента, управляющий вход генератора линейно изменяющегося тока подключен к выходу элемента времени, а выход этого генератора — к входу управления коммутируюшего элемента, 1835090

Фиг.2

Составитель Н.Коечкин

Техред М,моргентал Корректор С,Г . врь

Редактор С.Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, )01

Заказ 2714 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открнтиям ори ГКНТ СССР

1 t3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5