Устройство для форсированного включения электромагнита

ЮЗ СОВЕТСКИХЦИАЛИСТИЧЕСКИСПУБЛИК ОА 1 Г 7 18(5)5 ОПИ САНИЕ ИЗОБРЕТВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ борострое- объединеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Конструкторское бюро приния Научно-производственногония "Точность"(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРСИРОВАННОГО ВКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТА (57) Изобретение относится к устройствам автоматики и может быть использовано для управления электромагнитами постоянного тока. пускателями, электромуфтами, Цель изобретения - уменьшение потребления электроэнергии. В устройстве использованы основной 10 и дополнительный 4 источники питания. Сигнал. снимаемый с датчика 9 тока, воздействует на дифференцирующий усилитель 11, выходной сигнал которого через усилитель-ограничитель .13 и формирователь 12 переключает триггер 2. Электромагнит 8 переходит в режим удержания. 2 ил,Изобретение относится к устройствамавтоматики и может быть использовано дляуправления электромагнитами постоянноготока, пускателями, электромуфтами.Известно устройство для форсирован. ного управления электромагнитом постоянного тока. содержащее выводы дляподключения обмотки электромагнита, дваФсиловых ключа, два диода, компаратор, задатчик тока возбуждения, счетчик импульсов, элемент обратной связи, выводы дляподключения источника постоянного напряжения, триггер и элемент И,Недостаткам данного устройства является то, что источник постоянного напряжения должен обладать низким внутреннимсопротивлением при любом направлениипотребляемою тока, Источник допускаетрекуперацию энергии.Наиболее близким к предлагаемому яв, ляется устройство для форсированноговключения электромагнита. содержащеевыводы для подключения обмотки управления электромагнита, основной и дополнительный источники питания, два ключевых 25элемента. формирователь временных интервалов, диод и стабилитрон.Существенным недостатком данногоустройства является большое потреблениеэлектроэнергии. особенно при высоких частатах коммутации, Этот недостаток можетограничивать область применения устройствапри его запитке от автономного источникапитания,Цель изобретения - уменьшение потребления устройством электроэнергии.Поставленная цель достигается тем, чтов устройство для форсированного включения электромагнита, содержащее выводыдля подключения обмотки управления электромагнита, основной и дополнительныйисточники питания, два ключевых элемента,диод и стабилитрон, причем уп равля ющийвход второго ключевого элемента соединенс входом устройства, первые выводы первого и второго ключевых элементов и основного источника питания объединены, второйвывод первого ключевого элемента соединен с первым выводом дополнительного источника питания, второй вывод которого 50соединен с первым выводом для подключения обмотки управления электромагнита ичерез диод - с вторым выводом второго ключевого элемента, а стабилитрон включенмежду первым и вторым выводами второго 55ключевого элемента, введены датчик тока,дифференцирующий усилитель, усилительограничитель, формирователь и триггер,при этом датчик тока включен между вторым выводом основного источника питания и вторым выводом для подключения обмотки управления электромагнитом, второй вывод для подключения обмотки управлениясоединен с входом сброса триггера черезпоследовательно соединенные дифференцирующий усилитель. усилитель-ограничитель и формирователь, вход первогоключевого элемента соединен с выходомтриггера, вход установки которого соединенс входом устройства,На фиг. 1 показана структурная схемапредлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграммы его функционирования.Устройство для форсированного включения электромагнита содержит входнуюшину 1, триггер 2, первый 3 и второй 5 ключевые элементы, выводы для подключенияосновного 10 и дополнительного 4 источников питания, диод 6, стабилитрон 7, выводыдля подключения обмотки 8 электромагнита, датчик 9 тока. дифференцирующий усилитель 11, формирователь 12 иусилитель-ограничитель 13.Входная шина 1 устройства соединенас входом установки триггера 2 и входом управления второго ключевого элемента 5.Первые выводы первого 3 и второго 5 клюневых элементов, стабилитрона 7 и основного источника 10 питания объединены,Второй вывод первого ключевого элемента3 подключен к первому выводу дополнительного источника 4 питания, вторая шинакоторого подключена к первому выводу диода 6 и первому выводу обмотки 8 управления, второй вывод которой соединен сдатчиком 9 тока и входом дифференцирующего усилителя 11, выход которого черезусилитель-ограничитель 13 и формирователь 12 соединен с входом сброса триггера2. Второй вывод диода 6 соединен с втЬрыми выводами второго ключевого элемента 5и стабилитрона 7, а второй вывод датчика 9тока соединен с вторым выводом основногоисточника 10 питания.Триггер 2 может быть выполнен на микросхеме 564 ТМ 2, О-вход которой соединенс источником питания, а 5-вход - с общейшиной, Первый 3 и второй 5 ключевые элементы могут быть выполнены на основетранзистора 2 Т 827. 8 качестве диода 6 может быть использован прибор 2 Д 213 А: стабилитрона 7-2 Д 816 А; датчика тока - любойнизкоомный резистор, например С 2-2320 мт, Формирователь 12 можетбыть выполненна микросхеме 564 АГ 1. В качестве компаратораможет быть использована микросхема 521 САЗУстройство работает следующим образом,При поступлении входного сигнала (фиг.2 а) триггер 2 устанавливается в единичноесостояние и замыкает ключ 3, при этом к10 25 ЗО 35 40 45 50 обмотке 8 управления прикладывается напряжение, равное сумме напряжений основного и дополнительного источников питания (фиг, 2 б). Через замкнутый ключ 5 ток не протекает, так как к диоду 6 приложено запирающее напряжение дополнительного источника 4 питания. Под действием суммы напряжений источников питания в обмотке управления возникает ток, который преобразуется. в напряжение с помощью датчика 9 тока (фиг. 2 в). В момент времени т 1 якорь электромагнита начинает трогаться с упора, а в момент времени т 2 он завершает свое движение (фиг, 2 в), При этом на выходе дифференцирующего усилителя 11 вырабатывается отрицательный импульс (фиг, 2 г), задний фронт которого свидетелЬствует об окончании движения электромагнита. Сигнал с дифференцирующего усилителя нормируется по амплитуде .с помощью усилителя-ограничителя 13 (фиг, 2 д) и задним фронтом запускает формирователь 12 (фиг, 2 е), который вырабатывает сигнал на сброс триггера 2 (фиг. 2 е, ж). Первый ключ 3 размыкается и ток основного источника питания протекает теперь через обмотку управления и ключ 5, так как открывается диод 6 приложенным к нему напряжением источника 10 питания. По окончании входного . импульса ключ 5 размыкаемся (фиг, 2 а,б) и ток в обмотке 8 управления спадает донуля по цепи стабилитрон 7 - основной источник 10 питания.. С приходом следующего входного импульса процесс повторяется,. Таким образом, за счет отключения дополнительного источника питания точно в момент окончания движения якоря электромагнита удается существенно уменьшить потребление электроэнергии.Например, при частоте коммутации 100 Гц и разбросе времени срабатывания электромагнита 2-5 мс в известном устройстве необходимо выбирать длительность импульса,вырабатываемого формирователем временных интервалов, более 5 мс (в противном случае может не.сработать электромагнит). Если теперь принять следующие допущения: напряжение основного источника питания (Еосн) 10 В. дополнительного (Едод) - 40 В, .сопротивление управляющей обмотки 1 Р) - 10 Ом, ее индуктивность- 100 мГ,а время срабатывания 2 мс, тогда в известном устройстве максимальный ток потребления за время действия входногоимпульса приблизительно равен:1=(Еос+Едоп)/В х(1-ехр(-тl т,где а=Уй: 1=5 мс; 1=1,97 А, В предлагаемом устройстве момент отключения дополнительного источника питания точно определяется и поэтому время 1 срабатывания электромагнита можно считать равным 2 мс. Следовательно, из приведенной формулы следует, что 1=0,91 А,Таким образом, в данном случае потребление электроэнергии сократилось на 53%.Формула изобретения Устройство для форсированного включения электромагнита, содержащее выводы для подключения обмотки управления электромагнита, выводы для подключения основного и дополнительного источников питания, два ключевых элемента, диод и стабилитрон, причем управляющий вход второго ключевого элемента соединен с входом устройства, первые выводы первого и второго ключевых элементов и первый вывод для подключения основного источника питания объединены, второй вывод первого ключевого элемента соединен с первым выводом для подкЛючения дополнительногоисточника питания, второй вывод для подключения которого соединен с первым выводом для подкл ючения обмотки управления электромагнита и через диод - с вторым выводом второго ключевого элемента; стабилитрон включен параллельно ключевому элементу, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения потребления электроэнергии, в него введены датчик тока, дифференцирующий усилитель. усилитель- ограничитель, формирователь и триггер, причем датчик тока включен между вторыми выводами для подключения обмотки управления электромагнитом и основного источника питания, второй всчвод для подключения обмотки управления электромагнита соединен с входом сброса триггера через последовательно соединенные дифференцирующий усилитель, усилитель-ограничитель и формирователь, управляющий вход первого ключевого элемента соединен с выходом триггера, вход установки которого соединен с входом устройства.1712970 Составитель Ю.БондареТехред М,Моргентал орректор Т,Палий едактор М.Петров оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина,Заказ 538 ВНИИПИ Го Тираж ственного ком 113035, МосПодписноета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС