Устройство для форсированного включения электромагнита

)5 Н 01 Р 7/1лр ОПИСАН ЗОБ РЕТЕ ПАТЕНТ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Конструкторское бюро приборостроения Научно-производственного объединения "Точность"(73) Конструкторское бюро приборостроения Научно-производственного объединения "Точность"(56) Авторское свидетельство СССР М 1471227, кл. Н 01 Р 7/18, 1987,Авторское свидетельство СССР 1 Ф 1166183, кл. Н 01 Р 7/18, 1983.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРСИРОВАННОГО ВКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТА (57) Использование: в схемах управления . электромагнитамипостоянного тока и нагрузками, имеющими индуктивный хараке 50.пц 1835 О 90 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.Изобретение относится к устройствамавтоматики и может быть использовано для. управления электромагнитами постоянноготока, пускателями, электромуфтами, нагрузками носящими индуктивный характер.Целью изобретения является уменьшение потребления электроэнергии цепямиуправления устройства.На фиг.1 показана структурная схемапредложенного устройства; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства.Устройство для форсированного включения электромагнита содержит входнойвывод устройства для подключения к источнику управляющего двоичного сигнала 1,элемент времени с статическим входом, вы"полненный в виде формирователя импульсзаданной длительности, равной уставкевремени форсированного питания электро-магнита 2, управляемый генератор линейноизменяющегося тока 3, коммутирующий 4 иключевой 6 элементы, основной 10 и дополнительный 5 источники питания постоянного тока, диод 7, стабилитрон 8, выводы дляподключения обмотки электромагнита 9,элемент НЕ 11 и элемент И 12,Входной вывод 1 устройства соединен, со входом элемента времени и вторым входом элемента И 12. Выход элемента времени обьедицен со входом элемента НЕ,соединенного своим выходом с первым входом элемента И, и с управляющим вхсдомуправляемого генератора линейно изменяющегося тока 3, выход которого соединен суправляющим входом коммутирующего элемснта 4. Первые выводы коммутирующего 4и ключевого 6 элементов, стабилитроца 8 иосновного источника питания 10 объединены. Второй вывод коммутирующего элемента подключен ко второму выводудополнительного источника питания 5, первый вывод которого соединен с первым выводом для подключения обмоткиуправления 9 и через диод 7 - со вторымвыводом ключевого элемента 6, второй вывод для подключения обмотки управленияэлектромагнита соединен со вторым выводом основного источника питания, Управляющий вход ключевого элемента 6 соединенс выходом элемента И 12, а его второй выводподключен ко вторым выводам диода 7 истабилитрона 8.Устройство работает следующим образом,При поступлении сигнала на шину 1(фиг,2 а) на выходе элемента времени 2сформируется импульс той же полярности,что и входной сигнал, который подается науправляющий вход генератора линейно изменяющегося тока 3 (фиг.26). На выходе генератора появляется ток величина которого с течением времени увеличивается и определяется из следующих выражений;1 упр = 1(1 - ехр( - с/т):5 у =1/Вгде 14 - максимальный ток генератора линейно изменяющегося тока 2; т - постоянная времени,- индуктивность нагрузки,Я - значение активной составляющей ца 10 груи,Максимгьлцый ток ключевого элементаможет быть определен иэ выражения1 и -1 нф,где 1 л - максимальный ток ключевого элемента в момент окончания импульса, вырабатываемого элементом времени 2, ф -минимальновозможный коэффициентусиления по току ключевого элемента,Сигнал с выхода генератора тока поступает ца вход управления коммутирующегоэлемента 4 и замыкает его. Причем управляющего тока достаточно для полного открытия коммутирующего элемента, т.к. его токнагрузки растет по экспоценциальцому за 25 кону.с постоянной времени г= 1/Я и достигает максимально возможного значенияравного;= Еосц + Едол)/й) ехр(-1/ т),где 1 - длительность импульса, поступающего с элемента времени, Еосц - напряжениеосновного источника питания, Едоп - напряжение дополнительного источника питания,Кроме того, импульс, вырабатываемыйэлементом времени инвертируется элементом НЕ 11, поступает на первый вход элемента И 12 (фиг.2 г), На второй вход элементаИ 12 поступает импульс со входной шины(фиг.2 а), Эти два импульса запрещают прохождение входного сигнала на управляю 40 щий вхбд ключевого элемента 6 (фиг.2 д), итем самым предотвращается потреблениеэтим элементом электроэнергии. Так какключевой элемент 4 замкнут, а 6 - разомкнут. обмотка управления 9 будет нахо 45 диться под напряжением равным сумменапряжений основного 10 и дополнительного 5 источников питания (фиг.2 е). При этом,через обмотку 8 будет протекать максимальный ток, обеспечивающий форсировкувключения электромагнита (фиг,2 ж).Через интервал времени. задаваемыйэлементом времени 2 на его выходе появится сигнал, противоположной полярности поотношению ко входному (фиг,2 б), которыйпоступает на управляющий вход генераторатока 3 и выходной ток этого генераторабудет равен нулю (фиг.2 в), Этот сигнал, поступая на управляющий вход коммутирующего элемента 4, разомкнет его. Сигнал свыхода элемента времени, инвертированный элементом НЕ, (фиг.2 г) разрешает прохождение входного импульса науправляющий вход ключевого элемента 6 .(фиг.2 д), в результате чего последний замкнется, При этом диод 7 будет находиться впроводящем состоянии под воздействиемприложенного к нему напряжения основного источника питания 10 (фиг.2 е). Через обмотку управления электромагнита будет 10протекать ток обусловленный приложенным к ней напряжением основного источника питания (фиг.2 ж),Таким образом, управление коммутирующим элементом монотонно возрастающим токол 1 с постоянной времени,определяемой параметрами нагрузки, а неимпульсом максимального возможного тока, позволило значительно снизить потребление устройствол электроэнергии. 20 Предположим, нагрузка устройства имеет следующие параметры; индуктивность= 0,1 Гн, В = 15 Ол; коэффициент передачи тока транзистора ключевого зле мента равен 5 (например для транзистора 2 Т 831-1 под,воздейтвием спецфакторов см. аА 0.339.407.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;3 = Еосн + Едоп)/В)ехр(-т/ г) = 0,544 А. 35 Таким образом, в прототипе, управляющий ток коммутирующего элемента должен быть равен = 1/5 = 0,105 А и подаваться в течение всей длительности импульса сформированного элементом времени (пунктир ная линия на фиг.2 в). А в предлагаемом устройстве управляющий ток монотонно возрастает с постоянной времени т = б,б мс и его среднее значение почти в два раза меньше чем в прототипе. 45Таким образом, пр., приведенных параметрах устройства средний ток, потребляемый цепями управления, при длительности входных сигналов управления меньших длительности импульсов формируемых элемен тов времени, более чем в два раза меньше чем в прототипе.Формула изобретения Устройство для форсированного включения электромагнита, содержащее выводы для подключения обмотки управления электромагнита, основной и дополнительный источники питания постоянного тока сжднополярными первыми и однополярными вторыми выводами, ключевой икоммутирующий элементы, элемент времени с статическим входом. 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 коммутирующего 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 выводом ключевого элемента, второй вывод для подключсния 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 том 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 НЕ соединен с выходом элемента времени, а выход - с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к упомянутому входному выводу устройства, а выход - к входу управления ключсвого элемента, управляющий вход генератора линейно изменяющегося тока подключен к выходу элемента времени, в выход этого генератора - к входу управления коммутируюшего элемента,аказ 2714 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открнтиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 л,Гагарина, 101 П водственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж