Устройство для управления электромагнитом постоянного тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 Н 01 Р 7/ ОБРЕТЕНИЯ ПИС видетел ВТОРСКОМ работой блока 1 пи управляемым генера с последовательно интервалами. В пре стве осуществляетс личиной среднего н ания, формируются ором 2 импульсо величивающимися лагаемом устроиконтроль за ве пряжения на обита. При его от маги мотке 6 элвкт клонении в ре нального знач ствие колебан происходит за напряжению со омиедения держания отнапример, вслающего напряжобратной свя ни и.тина тствующая корр вления импульс ка моментаоде управльсов. Тем им генератора зменяется ф емого авля енциала н появления по положительно блока 1,пита стабилизацию мого к обмот ме удержания мым, тока уд 3 ил. правляемог печиваетприкладыва полюсе 16ия, что обнапряженияе электроми стабили нита в реж саци и. ф-лы,ания. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА(57) Изобретение относится к электраппаратостроению. Цель изобретениясостоит в повышении надежности рабоэлектромагнита, Для этого в устройство для управления электромагнитомвведены блок 5 контроля среднегонапряжения обмотки электромагнита иформирователь 3 тока. Форсированноевключение электромагнита обеспечивается тем, что импульсы, управляющие ЯО 1282224 А 11282224 Изобретение относится к электроаппаратостроению и может быть использовано для форсированного включенияэлектромагнитных устройств, в частности для управления тормозными системами двигателей со встроеннымиэлектромеханическими тормозами.Цель изобретения - повышение надежности работы электромагнита засчет обеспечения стабилизации токаудержания.На Фиг. 1 изображена блок-схемапредлагаемого устройства; на Фиг,2принципиальная схема устройства приоднополупериодном выпрямлении питающего напряжения; на Фиг, 3 - конструкция управляемого блока питанияпри двухполупериодном выпрямлениипитающего напряжения,1Устройство содержит управляемыйблок 1 питания, управляемый генератор2 импульсов, формирователь 3 тока,Фазосдвигающую цепь 4, блок 5 контроля среднего напряжения обмотки 6электромагнита, стабилитрон 7, диод8, резистор 9, вывоцы 10 и 11 дляподключения обмотки 6 электромагнитаи выводы 12 и 13 для под;лючения источника питания. Отрицательный полгос14 блока 1 соединен с анодом диода 8и с выводом 10 для подключения обмотки 6 электромагнита. Другой вывод 1соединен с катодом диода 8 и с анодомстабилитрона 7, катод которого черезрезистор 9 соединен с положительнымполюсом 15 блока 1, Положительныйуправляемьгй полюс 16 блока 1 соединен с выводом 11 для подключенияобмотки 6 электромагнита. Входныезажимы 17 и 18 генератора 2 импульсов подкгггочены параллельно стабилитрону 7, а выход 19 генератора 2.подключен к входу 20 блока 1, Блок 5контроля среднего напряжения обмотки6 электромагнита подключен своимивходными зажимами 21 и 22 к выводам10 и 11, а его выход 23 подключенк входу 24 формирователя 3 тока.Вхоц24 через Фазосдвигагощее устройство4 соединен с анодом стабилитропа 7,Другой вход 25 Формирователя тока 3подключен к катоду стабилитрона 7,а его выход 26 подключен к управляющему входу 27 генератора 2,Управляемый генератор 2 импульсовсодержит нуль-.орган, выполненный ввиде эквивалента двухбазового диод(однопереходного транзистора) на двух 2транзисторах 28 и 29 разного типапроводимости, через резистора 30-33и конденсатор 34.Формирователь 3 тока выполнен в5 виде отражателя тока и содержит дваидентичных транзистора 35 и 36, дварезистора 37 и 38 и конденсатор 39,причем резистор 38 имеет сопротивление, большее по величине сопротивлс -10 ния резистора 37. База транзистора35, соединенная с коллектором и базойтранзистора 36, образует вход 24 фор-.мирователя 3 тока. Другой вход 25образуют эмиттеры транзисторов 35и 36, соединенные между собой соответственно через резисторы 37 и 38.Выход 26 формирователя 3 тока образован коллектором транзистора 35.Конденсатор 39 подключен одной обклацкой ко входу 25, а другой - кбазе транзистора 36 и предназначендля повышения стабильности работыформирователя 3 тока путем снижениявлияния паразитных наводок,Фазосцвигающая цепь 4 содержитпоследовательно соединенные диод 40,резистор 41 и конденсатор 42, Параллельно последнему подключен узел 43его разряда выполненньпг, например, в30виде разрядного резистора,1Блок 5 контроля среднего напряжения обмотки 6 электромагнита содержит делитель напряжения из двух последовательно соединенных резисторов44 и 45, конденсатор 46, подключенныйпараллельно резистору 44, резистор 47и диод 48, Входные зажимы 21 и 22 блока 5 образованы выводами делителя на 0 пряжения, а выход 23 - последовательно соединенными резистором 47 и диодом 48, подключенным к общей точкерезисторов 44 и 45.Управляемый блокпитания при однополупериодном выпрямлении питающего напряжения (фиг,2) содержит диод 49 и тиристор 50, а при двухполупериодном выпрямлении питающего напряжения (фиг.3) - выпрямительный мост 51 и два тиристора 52 и 53,Устройство работает следующим образом.При включении устройства управляемый генератор 2 импульсов формирует в каждый положительный полупериодпитающего напряжения на своем выходе19 импульсы, причем несколько первыхимпульсов на его выходе формируютсяс последовательно увеличивающимисяинтервалами. Последнее обеспечивается фазосдвигающей цепью 4 и блоком 5 контроля среднего напряжения обмотки 6; электромагнита через Формирователь 3 тока следующим образом. Фазосдвигающая цепь 4 и блок 5 непосредственно управляют величиной тока на выходе 26 формирователя 3 тока. постепенно снижая его с максимального до установившегося значения. Этот ток 10 подается на вход 27 генератора 2,причем его величина определяет момент появления импульса на выходе 19 генератора 2. Постепенное уменьшение величины тока и обуславливает то, 15 что импульсы на выходе 19 Формируются с последовательно увеличивающимися интервалами. Импульсы с выхода 19 поступают на вход 20 блока 1 питания. За счет постепенного увеличе-, 20 ния интервалов времени между этими импульсами моменты появления потенциала на управляемом положительном , полюсе 16 блока 1 (потенциал возникает в момент подачи импульса на25 вход 20 и исчезает при переходе полу- волны питающего напряжения через нуль) постепенно смещаются по фазе в сторону запаздывания относительно начала положительного полупериода питающего напряжения. Вследствие этого средняя величина напряжения, прикладываемого к обмотке 6 электромагнита после подключения напряжения питания, постепенно уменьшается, Соответствен но и ток, протекающий по этой обмотке, уменьшается до величины тока удержания. Тем самым обеспечивается Форсированное включение.электромагнита причем длительность режима 40 форсировки определяется Фазосдвигающей цепью 4 и блоком 5.В режиме удержания блок 5 контро,лирует величину среднего напряжения 45 обмотки 6 электромагнита. При отклонении напряжения на обмотке 6 от номинального значения, например вследствие изменения величины питающего напряжения, блок 5 формирует сигнал. Это сигнал поступает на вход 24 формирователя 3 тока, что приводит к изменению величины тока на его выходе 25. Тем самым изменяется момент появления импульса на выходе 19 генератора 2 и, тем самым, момент появления потенциала на управляемом полюсе 16 блока 1. За счет этого обеспечивается стабилизация напряжения на обмотке 6 и, соответственна, стабилизация тока удержания.Устройство, схема которого приведена на Фиг. 2, работает следующим образом.При подаче питающего напряжения на выводы 12 и 13 начинается заряд конденсатров 42 и 46, При этом ток заряда конденсатора 42 протекает по цепи: полюс 15 блока 1, резисторы 9 и 38, транзистор 36(включенный по диодной схеме база, коллектор-эмиттер), диод 40, резистор 41, обмотка 6 электромагнита, полюс 14 блока 1, ток заряда конденсатора 46 протекает по цепи: полюс 15 блока 1, резистор ; 9 и 38, транзистор 36, диод 48, резистор 47, полюс 14 блока 1. Так как оба конденсатора 42 и 46 в начальный момент разряжены, то токи их заряда максимальные. Сумма этих токов (т.е. ток, протекающий по резистору 38) является входным током для Формирова,теля 3 така, следовательно, выходной ток, который в "увеличенном" масштабе, равном отношению величины сопротивления резистора 38 к величине сопротивления резистора 37, отражает входной ток, также значителен по величине, Этот выходной ток поступает на вход 27 генератора 2 импульсов и является зарядным током для конденсатора 34, Величина напряжения на кон- денсаторе 34, при котором происходит срабатывание нуль-органа и появляется импульс на выходе генератора 2, устанавливается соотношением плеч делителя, собранного на резисторах 30 и 31. Когда напряжение на конденсаторе 34 достигает этой величины, транзисторы 28 и 29, охваченные положительной обратной связью, включаются и переходят в состояние насыщения. При этом конденсатор 34 разряжается и в эмиттерной цепи транзистора 28 формируется выходной импульс, который подается на вход 20 блока 1, Тиристор 50 включается и на управляемом по-.1 ложительном полюсе 16 блока 1 появляется потенциал. По обмотке 6 электромагнита протекает пусковой ток от полюса 16 к полючу 14. При открытом тиристоре 50 заряд конденсатора 42 прекращается, а конденсатор 46 оказывается под напряжением, равным падению напряжения на резисторе 44, которое в свою очередь определяется величиной напряжения на обмотке 6электромагнита. Тиристор 50 открыт до перехода полуволны питающего напряжения через нуль, В самом начале следующего положительного полупериода тиристор 50 закрыт, но токи заря да конденсаторов 42 и 46 начинают протекать только тогда, когда мгно" венное значение напряжения полуволны питающего напряжения превышает значение напряжения на соответствующем 10 конденсаторе. При достижении напряжения на конденсаторе 34 уровня по" рога срабатывания нуль-органа на выходе 19 генератора 2 формируется выходной импульс, который открывает тиристор 50.каждым последующим положительным полупериодом питающего напряжения напряжение на конденсаторах 42 и 46 увеличивается, благодаря чему их зарядные токи уменьшаются 20 и импульсы на выходе 19 генератора 2 формируются с последовательно увеличивающимися интервалами времени, За счет этого фаза включения тиристора 50 смещается в сторону больших углов (в сторону запаздывания) и сред. няа величина тока, протекающего по обмотке 6 электромагнита, снижается от величины пускового тока до тока удержания. Время заряда конденсаторов 42 и 46 до максимального значения и определяет длительность режима форсировки, после чего наступает установившийся режим работы (режим удержания), 35 1Стабилизация напряжения на обмотке 6 электромагнита в режиме удержа. ния при изменениях напряжения питания обеспечивается следующим образом.Иомент появления импульса на выходе 19 генератора 2 определяется временем заряда конденсатора 34 до порога срабатывания нуль-органа, т.е. при стабилизированном напряжении на выходных зажимах 17 и 18 генератора 2 импульсов определяется в конечном счете величиной выходного тока на выходе 26 формирователя 3 тока, Величина этого выходного тока зависит от величины входного тока и определяется в установившемся режиме величиной зарядного тока конденсатора 46, зависящего от напряжения, до которого конденсатор 46 успевает разрядиться за то время, пока тиристор 50 открыт. Очевидно, что данное напряжение определяется напряжением на обмотке 6 электромагнита. Следовательно, при изменении напряженияпитания изменяется напряжение наобмотке 6 электромагнита и, соответственно, изменяется напряжение, докоторого конденсатор 46 разряжается.Это приводит к изменению зарядноготока этого конденсатора, т.е. к изменению входного и, соответственно,выходного тока формирователя 3 тока.Это и обеспечивает необходимое изменение момента появления импульса навыходе 19 генератора 2, изменениеугла отпирания тиристора 50 и стабилизацию напряжения на обмотке 6.Например, при уменьшении напряженияна обмотке 6 электромагнита конденсатор 46 разряжается до меньшегонапряжения, чем при номинальном напряжении на обмотке 6, а значит,зарядный ток данного конденсатора увеличивается, что приводит к увеличению выходного тока формирователя 3тока. Следовательно, время зарядаконденсатора 34 до порога срабаты"вания нуль-органа уменьшается, соответственно фаза включения тиристора 50 смещается в сторону меньших углов и среднее напряжение, приклады-,ваемое к обмотке 6, несмотря науменьшение питающего напряжения остается номинальным. Аналогично обеспечивается стабилизация напряженияна обмотке 6 при увеличении питающегонапряжения,Таким образом, за счет обратнойсвязи по напряжению при изменении напряжения питающей сети автоматическиизменяется момент появления импульсана выходе управляемого генератора импульсов, что приводит к изменениюмомента появления потенциала на управляемом положительном полюсе блокапитания, обеспечивая тем самым стабилизацию напряжения и тока удержанияобмотки электромагнита. Тем самымпредлагаемое устройство для управления электромагнитом постоянного тока по сравнению с известным обеспечивает повышение надежности работыэлектромагнита.Формула и э о б р е т е н и я1. Устройство для управления элек" тромагнитом постоянного тока, содер-, жащее управляемый блок питания, управляемый генератор импульсов, фазосдви- гающую цепь, стабилитрой, диод, ре 1282224зистор, выводы для подключения источника питания и выводы для подключения обмотки электромагнита, причем отрицательный полюс управляемого блока питания соединен с анодом дио. да и одним из выводов для подключения обмотки электромагнита, другой вывод для подключения обмотки электромагнита соединен с катодом диода и анодом стабилитрона, катод которого через резистор соединен с положительным полюсом управляемого блока питания, управляемый положительный полюс которого соединен с анодом стабилитрона, параллельно стабили трону пцдключены входные зажимы управляемого генератора импульсов, выход которого подключен к входу управляемого блокапитания,а выводы дляподключения источника питания образава ны входными зажимами управляемого блока питания, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повьппения надежности электромагнита, в него вве 25 дены блок контроля среднего напряжения обмотки электромагнита и формирователь тока, причем входные зажимы блока контроля среднего напряжения обмотки электромагнита подключены к выводам для подключения обмотки электромагнита, его выход подключен к входу Формирователя тока, соединенного через фазосдвигающее устройство с анодом стабилитрона, другой вход Аормирователя тока подключен к катоду стабилитрона, а выход - к управляющему входу управляемого генератора импульсов.2. Устройство по и, 1, о т л и - ч а ю щ е е с я гем, что блок контроля среднего папряжения обмотки элек-; тромагнита содержит три резистора, конденсатор и диод, причем его вход образован входом делителя напряжения, состоящего из двух последовательно соединенных резисторов, один из этих резисторов зашунтирован конденсатором, причем одна из обкладок конденсатора соединена с отрицательным полюсом управляемого блока питания, а другая через последовательно соединенные третий-резистор и диод образует выход блока контроля среднего напряжения обмотки электромагнита.1282224 г. Я Сост Техр те аретников едактор Е, Па.Када рректор аказ 7277 одписно рои яодственно-полиграфическ дприятие, г. уж ул. Проектная,/52 Тираж б 98ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.