Устройство для управления электромагнитом

) (11 190 ТЕНИЯ СТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ САНИЕ ИЭ ТОРСКОМУ СВИДЕТ(54) (57) УСТРОЙСТВО ."еЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТОМ, содержащеевыводы для подключения обмотки электромагнита, переключатель, генератор импульсов регулируемой скважности, выводы дляподключения источника питания, причемвыводы для подключения обмотки электромагнита и переключатель соединены последо ВНТС,ЬНО, МКЕ 131)ННая ПОС,ЕД 1)ВЕ 1 Т 1;11 НЕ 5) СИ СОсдинсна с ВыВОдами д,151 подк,)ючсни 51 источника питания, Один В.од гснсретора И МПМЛ ЬС) В РСГМЛ И РТЕМО 11 СКВВ Ж НОСТИ СО.ДИНСН С ВЫВОДОМ ДЛ 51 ПЕ)ДК,1 К)ЧСНИЯ ИСТО 1- ника инте ни я, В ь )д генератора и мну,и- Сов РСГМЛИ РТЕМ)И СКВВЖНОСТИ П);.ЕКЛК)1 ЕН к вко; псрсключатсля, от.ша)ошссстем, что, с пс,ьк) НОВышсни 51 надеж ности р)1- Т 11, В Н О ВВС,ЕСН РИСТРЕТ 1)Р ИЗМСНИИ 51 индуктивности Обмотки электромагнита, Включснный В послгдовательну 10 1 еспь, состОЯ 11 ю из ВВ 1 ВОдОВ д,1 Я подклочсниЯ Обмотки электромагнита и переключателя,причем Выкод рсгистратора изменения индуктинности обмотки электромагнита подклю 1 сн к:ермг)Мм Вко;е 1 спсратора иПм,ьсов с регулируемой скважностью.О 20 25 30 35 40 50 Изобргс:цигсцссиг ч к электротсхцик, а именно к устройствам управления электрсмагцитамц и может быть применено для обс печения привсРдсРв клапанов, контактов и т. и.Извстцо устройство для управления, позволяюцее обеспечить форсированное включцие электромагнита и питание в статическом режиме током пониженной величины, не зависящем от напряжения питация 1Время форсированной работы определяется номиналами элементов схемы и не за. висит от времени срабатывания электромагнита: самопроизвольное отлипание сердечника не переводит устройство в форсированный режим работы; регулируюгций элемент рассеивает в статическом режиме отцсгс ител ьно большую мощность - это снижает надежность работы устройства.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления электромагнитом, содержашес полупроводниковый переключатель, включенный между обмоткой и источником питация, генератор импульсов регулируемой скважности, на управляющий вход которого подается напряжение источника питания электромагнита, а выход подключен к входу перекл ючател я 2 .В устройстве скважность импульсов напряжения на обмотке изменяется в зависимости от напряжения источника питания таким образом, что среднее значение напряке ци я на обмотке поддерживается постоянным. Однако величина этого напряжения не зависит от положения сердечника, т. е, кратковременное заклинивание его в процессе втягивания и самопроизвольное отлипание в статическом режиме приведут к нарушению работы устройства, снижая тем самым надежность устройства.Цель изобретения - повышение надежцости работы устройства без применения специальных датчиков положения сердечника.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления электромагнитом, содержащее выводы для подключения обмотки электромагнита, переключатель, генератор импульсов регулируют скважности, выводы для подключения источника питания, причем выводы для подключения обмотки электромагнита и переключатель соединены последовательно, указанная последовательная цепь соединена с выводами для подклкчения источника питания, один из входов генератора импульсов регулируемой скважцости соединен с выводом для подключения источника питания, выход генератора импульсов регулируемой скважности подключен к входу переключателя, введен регистратор изменения индуктивности обмотки электромагнитаа, включенный в последовательную цепь, состоясцуо из выводов для подключения обмотки электромагнита и переключателя, причем выход регистратора изменения индуктивности обмотки электромагнита подключен к другому входу генератора импульсов регулируемой скважности.На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для управления электромагнитом; на фиг. 2 - один из возможных вариантов исполнения электромагнита; на фиг. 3 принципиальная схема одного из возможных вариантов конкретного исполнения.Схема устройства для управления электромагнитом содержит генератор 1 импульсов регулируемой скважцости, переклочатель 2, включенный последовательно с обмоткой 3, регистратор 4 изменения индуктивцости обмотки,Устройство предпочтительно используется для упри влецРя электромапситсми с чинейно перемецаюшимися сердечниками, индуктивность обмотки которых сильно зависит от положения сердечника.Пример конкретного исполнения электромагнита приведен ца фиг. 2.Электромагнит состоит из обмотки 3, подвижного сердечника 5 и магнитопровода 6.При полностью втянутом сердечнике 5 магнитопровод 6 замыкается и его магнитное сопротивление резко уменьшается, т. е. индуктивность обмотки 3 резко увеличивается в момент полногс втягивания сердечника 5 и уменьшается при его отлипании.Таким образом характер импульсов тока через обмотку 3 при питании ее импульсным напряжением зависит от положения сердечника о. Устройство работает следующим образом.В первый момент времени после подачи напряжения питания сердечник 5 не втянут и индуктивность обмотки 3 мала. Регистратор 4 изменения индуктивности анализирует характер импульсов тока через обмотку 3 и вырабатывает на своем выход: сигнал, поступивший на вход генератораи приводящий его в режим работы с минимальной скважностью. Импульсы с выхода генератора 1 поступают на вход переключателя 2, управляюцего напряжением на обмотке 3, к которой прикладывается напряжение максимального среднего значения. Этим самым форсируется процесс втягивания сердечника 5. Форсированный режим работы продолжается до момента полного втягивания сердечника 5,когда увеличение индуктивности обмотки 3 приводит к исчезновению сигнала ца выходе регистратора изменения индуктивности обмотки 4, и, соответственно, на входе генератора 1. Генератор 1 переходит в режим слежения за напряжением источника питания и скважность импульсов на вы. ходе генератора 1 увеличивается таким об 1101906О разом, что среднее значение напряжения на обмотке 3 соответствует статическому режиму работы электромагнита. Самопроизвольное отлипание сердечника 5 приводит к уменьшению индуктивности обмотки 3, На выходе регистратора изменения индуктивности обмотки 4 появляется сигнал, который переводит схему в форсированный режим работы. Работа в форсированном режиме продолжается до восстановления втянутого положения сердечника 5, когда индуктивность обмотки 3 вновь увеличивается, после чего устанавливается статический режим удержания сердечника 5.На фиг. 3 представлена принципиальная схема одного из возможных вариантов конкретного исполнения предлагаемого устройства.Регистратор 4 выполнен на трансформаторе 7, первичная обмотка которого включена последовательно с обмоткой электромагнита 3, а вторичная соединена с выпрямителем 8 с подключенным к нему конденсатором 9 фильтра. Генератор 1 импульсов регулируемой скважности состоит из генератора импульсов постоянной частоты, выполненном по известной схеме на однопереходном транзистореО, сопротивлениях 11 - 13 и конденсаторе 14. Этот генератор задает частоту следован ия импульсов на выходе генератора 1. Выход генератора (с сопротивления 3) подключен к входу Я Яй-триггера 15. К входу К триггера 15 подключен выход управляемого генератора импульсов, вьиолненного на транзисторе 16, сопротивлениях 17 - 19, конденсаторе 20. Этот генератор определяет длительность импульсов на выходе генератора 1. Выход Я-триггера 15 соединен с входом повторителя 21 на транзисторе, сопротивлениях 22 - 24. Выход повторителя является выходом генератора 1 и соединен с входом переключателя 2. Выход Я-триггера соединен с входом ключа, выполненным на транзисторе 25 и сопротивлении 26. Ключ подключен параллельно конденсатору 20 и предназначен для блокировки его заряда. В состав схемы входят также стабилизатор 27 на стабилитроне, сопротивление 28 и ключ 29 на транзисторе, сопротивление 30. Вход этого ключа является вторым входом генератора 1 и служит для перевода генератора 1 в режим работы с минимальной скважностью. На этот вход поступает сигнал от регистратора 4, Питание генератора 1 осуществляется от источника питания электромагнита через стабилизатор, выполненный на стабилитроне 31, сопротивлении 32 с конденсатором фильтра 33, диод 34 защищает от пробоя переключатель 2.Рассмотрим работу схемы без учета влияния регистратора 4 (выход регистратора 4 отключен от второго входа генератора 1). Пусть в первый момент после подачи напряжения питания электромагнита триггер 15 находится в состоянии 0. Сигнал на вы 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ходе Я, а значит и на выходе генератора 1 отсутствует, переключатель 2 закрыт, ток через обмотку 3 не протекает. Сигнал с выхода (,), а значит и на выходе генератора 1 отсутствует, переключатель 2 закрыт, ток через обмотку 3 не протекает. Сигнал с выхода Я-триггера 15 открывает ключ на транзисторе 25, блокируя работу генератора на транзисторе 16. Генератор 10 на транзисторе работает и первый же импульс с его выхода переводит триггер 15 в состояние 1. На выходе (,) появляется сигнал, который через повторитель 2 на транзисторе поступает на вход переключателя 2 и переводит его в открытое состояние, Через обмотку 3 протекает ток. Одновременно закрывается ключ на транзисторе 25, управляемый триггером 15, и начинается заряд конденсатора 20 от источника питания электромагнита через сопротивления 17 и 28, Через некоторое время, определяемое величиной напряжения источника питания, конденсатор 20 заряжается до определенного напряжения и на выходе генератора 16 на транзисторе появляется импульс, который переводит триггер 15 в состояние 0. Переключатель 2 переходит в закрытое состояние и отключает обмотку 3 от источника питания, а ключ 25 на транзисторе открывается и блокирует работу генератора 16 на транзисторе. Следующий импульс с генератора 1 О на транзисторе устанавливает триггер 15 в состояние 1, что приводит к переходу переключателя 2 в открытое состояние к началу заряда конденсатора 20. Таким образом начинает формироваться второй импульс тока через обмотку 3. Далее процесс работы продолжается аналогичным образом. Частота импульсов на выходе генератора 1 постоянна (задается генератором 10 на транзисторе), а их длительность определяется временем заряда конденсатора 20, которое в свою очередь зависит от напряжения источника питания электромагнита. Поэтому при увеличении напряжения источника питания скважность импульсов увеличивается, а при уменьшении напряжения уменьшается, В результате действующее значение напряжения на обмотке 3 поддерживается постоянным при изменении питающего напряжения в широких пределах. Но при этом схема (аналогично прототипу) не обеспечивает форсированного втягивания сердечника 5 и слежения за его положением в статическом режиме удержания.Регистратор 4, выполненный по схеме, предназначен для регистрации изменения индуктив ности обмотки 3 путем слежения за скоростью нарастания и спада тока через обмотку 3. Увеличение индуктивности обмотки за счет втягивания сердечника 5 приводит к уменьшению скорости изменения тока через обмотку 3 и первичную обмотку трансформатора . Это вызывает уменьше101906 Фиг. 2 цие напряжения на вторичной обмотке трансформатора 7 и на выходе регистратора 4. И наоборот, отлипание сердечника приводит к увеличеник скорости изменения тока и увсличсцию напряжения на выходе регистрзтсра 4. Коэффициент трансформации трансформатора выбран таким, что напряжение ца выходе регистратора 4 достаточно для сткрывзция клкча 29 на транзисторе при ецяцутом сердечнике и недостаточно при цлгцстьк втянутом сердечнике.Прц ссединении выхода регистратора 4 втсрым входом генератора 1 схема работас слсдуюшим образом. Кзк ужс стапилось, после цслзчи гпггск- пего напряжения через сбхстку эктрс- магнита 3 и че,сз цсрвцчцсю ссмсгк трцсфсрмзтора 7 цз гиц;е: црсс кать гк. к как в первый момент после нклю гс ция итс- ция сердечник 5 це втянут, п сигнал с выхода регистратора 4 открывает клкч 29 на транзисторе. При этом изчигает работать стабилизатор 27 на стабилитнас, умс цыкая величину напряжения, которым заряжается конденсатор 20 до величины, цри которой длцтелыцсть импульсов ца выхолс гецсратора 1 незначительно меньше периолз их ледования (режим малой скважности). К обмотке 3 прикладывается напряжение максимального срелнего значения. Происхслит процесс форсированного втягивания сердечника 5. Форсированный режим прололжается ло момента, полного втягивания сердечника 5, после чего увеличение ее индуктивности обмотки 3 приводит к умень шению скорости изменения тока, уменьшению напряжения на выходе регистратора 4, закрыванию транзистора 29. Стабилизатор 27 на стабилизаторе не работает в конденсатор 20 заряжается от напряжения источ 0ника питания. Схема переходит в режим слежения за напряжением источника питания, продолжая следить за положением сердечника 5. Аналогичным образом самопроизвольное отлипацие сердечника 5 вызывает увеличение сигнала на выхоле ре гистратора 4, что автоматичски приводитк фосирова ином у восстацовопию втя цутого состоя ци я ссрлеч ц яка 5.Преллсгзс мая схема выголги отличаетсяот известной тем, что з счт слежения за положсццс м серлс чцнкз и;могцью регистратора измсцс цця ин,всцсцсти обмотки повыцгзстя надежность управления электромзгцитсч. 11 рц эгсм цс гребустся включать в коцстр кцию элсктромагцитз специальные латчикц и,цженин серлечцика.Одцсвременно появляется возможностьобеспечигь облегченный режим работы элект - ромагнита в статическом режиме, выбрав величину напряжения удержания меньше величины напряжения срабатывания, что расширяет сферу применения схемы.ль А. КарВе ес Составит Техред И Тираж 68 Государствен лам изобрет ква, Ж - 35, Патент, г. ико Р Корректо3 Подписиного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4/5Ужгород, ул. Проектная