Приводной электромагнит с встроенными выпрямителями и элементами управления

(5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ТЕЛ ЬСТВУ АВТОРСКОМУ СВИ(71) Чувашский государственный университет им. И,Н.Ульянова(56) Авторское свидетельство СССР М 642785, кл. Н 01 Н 47/32, 1979.Авторское свидетельство СССР М 1472957, кл. Н 01 Р 7/18, 1989,(54) ПРИВОДНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ ВСТРОЕННЫМИ ВЫПРЯМИТЕЛЯМИ И ЭЛГМЕНТАМИ УПРАВЛЕНИЯ(57) Использование: в качестве электромагнитного привода в контакторах, муфтах, реле, управляемых от источника трехфазного напряжения, Сущность изобретения: в электромагнит. содержащий две обмотки 1 и 2 возбуждения, контакт 11 сигнализации о положении якоря электромагнита. три диода 3 - 5, орган управления с замыкающим кон 2тактом 10 итри вывода 6 - 8 для подключения источника трехфазного напряжения питания, введен магнитоуправляемый замыкающий контакт 9, установленный в зоне магнитного поля выпучивания рабочего зазора электромагнита, первый вывод первой обмотки 1 соединен с первым выводом для подключения источника трехфазного напряжения, первый вывод второгодиода 4 соединен с первым выводом второй обмотки 2, а через магнитоуправляемый замыкающий контакт 9 - с вторым выводом 7 для подключения источника трехфазного напряжения, при этом контакт 11 сигнализации о положении якоря электромагнита одним выводом соединен с вторым выводом первой обмотки 1, а другим выводом - с вторыми выводами первого диода 3 и второй обмотки 2, что позволяет упростить электромагнит и уменьшить потребляемую мощность, 2 з.п.ф-лы, 3 ил.10 15 20 25 30 40 50 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электромагнитных приводах различных устройств автоматики и управления, например в контакторах, реле, муфтах и т.п управляемых от источника трехфазного напряжения,Известно устройство для трехфазного питания двухобмоточного электромагнита выпрямленным током, обмотки которого соединены друг с другом последовательно первыми выводами, а вторыми выводами подключены к первому и второму выводам для подсоединения источника трехфазного напряжения. Параллельно каждой из обмоток подключены по одному диоду, соединенные первыми выводами между собой, первыми выводами обмоток и первым выводом третьего диода, второй вывод которого подключен к третьему выводу для подсоединения источника трехфазного напряжения,Недостаток этого устройства - невозможность управления им одним внешним контактом и использования его в режиме форсированного включения без применения дополнительных элементов, Это определяет большие массогабаритные показатели, значительный расход обмоточной меди и ферромагнитной стали, используемых для изготовления электромагнита, и повышенное потребление мощности в сработанном состоянии,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому приводному электромагниту является приводной электромагнит контактора. содержащий две обмотки возбуждения, три диода. кон.такт сигнализации о положении якоря электромагнита, орган управления с замыкающим контактом и три вывода для подключения источника трехфазного напряжения питания. При этом первый вывод первого диода подключен к первому выводу первой обмотки, а вторые выводы второго и третьего диодов подключены к вторым выводам соответственно первой и второй обмоток,Недостатком этого приводного электромагнита является невозможность управления им одним замыкающим контактом органа управления, Это может приводить к значительному усложнению схем автоматики, в которых используется такой приводной электромагнит, что снижает эксплуатационные возможности, Другим недостатком является то, что одна из обмоток не ограничивает потребляемого приводным электромагнитом тока, а значит и потребляемой мощности в сработанном состоянии и неэффективно участвует в создании МДС удерживания электромагнита,Цель изобретения - упрощение и уменьшение потребляемой мощности электромагнита,Указанная цель достигается тем, что в приводном электромагните с встроенными выпрямителями и элементами управления, содержащем две обмотки возбуждения, контакт сигнализации о положении якоря электромагнита, три диода, орган управления с замыкающим контактом и три вывода для подключения источника трехфазного напряжения питания, причем первый вывод первого диода подключен к первому выводу первой обмотки, а вторые выводы второго и третьего диодов подключены к вторым выводам соответственно первой и второй обмоток, введен первый магнитоуправляемый замыкающий контакт, установленный в зоне магнитного поля выпучивания рабочего зазора электромагнита с возможностью замыкания этого контакта под действием магнитного поля выпучивания, первый вывод первой обмотки соединен с первым выводом для подключения источника трехфазного напряжения, первый вывод второго диода соединен с первым выводом второй обмотки. а через первый магнитоуправляемый замыкающий контакт - с вторым выводом для подключения источника трехфазного напряжения, первый вывод третьего диода через замыкающий контакт органа управления соединен с третьим выводом для подключения источника трехфазного напряжения, при этом контакт сигнализации о положении якоря электромагнита одним выводом соединен с вторым выводом первой обмотки, другим выводом - с вторыми выводами первого диода и второй обмотки и выполнен в виде контакта замкнутого в процессе срабатывания электромагнита и размыкающегося при завершении этого процесса,На фиг, 1 представлен приводной электромагнит, в котором контакт сигнализации о положении якоря электромагнита размыкается посредством механических связей между ним и якорем электромагнита; на фиг, 2 - приводной электромагнит, в котором контакт сигнализации о положении якоря электромагнита выполнен в виде магнитоуправляемого замыкающего контакта, установленного в зоне магнитного поля выпучивания рабочего зазора; на фиг, 3 - временные диаграммы токов и напряжений, иллюстрирующие работу приводного электромагнита с встроенными выпрямителями иэлементами управления,Приводной электромагнит с встроенными выпрямителями и элементами управления содержит первую 1 и вторую 2 обмоткивозбуждения, первый 3, второй 4, третий 5диоды, первый 6, второй 7, третий 8 выводыдля подключения источника трехфазногонапряжения питания, первый магнитоуправляемый замыкающий контакт 9, установленный в зоне магнитного полявыпучивания рабочего зазора электромагнита с возможностью замыкания этого контакта под действием поля выпучивания,орган управления с замыкающим контактом 1010 и контакт 11 сигнализации о положенииякоря электромагнита, Первый вывод первого диода 3 подключен к первому выводупервой обмотки 1 и к первому выводу 6 дляподключения источника трехфазного напряжения, Вторые выводы второго 4 итретьего 5 диодов подклюцены к вторым выводам соответственно первой 1 и второй 2обмоток, а первый вывод второго диода 4соединен с первым выводом второй обмотки 2 и через первый магнитоуправляемыйзамыкающий контакт 9 - с вторым выводом7 для подключения источника трехфазногонапряжения, Первый вывод третьего, диода5 через замыкающий контакт 10 органа управления соединен стретьим выводом 8 дляподключения исочника трехфазного напряжения. Контакт 11 сигнализации О положении якоря одним выводом соединен свторым выводогл первой обмотки 1, другим 30выводом - с вторыми выводами первого диода 3 и второй обмотки 2. Контакт 11 сигнализации о положении якоря электромагнитавыполнен в виде контакта, замкнутого впроцессе срабатывания электромагнита и 35размыкающего при завершении этого процесса.Контакт 9 и контакт 11 при выполненииих магнитоуправляемыми моут быть размещены и в области магнитного поля рассеяния электромагнита, которое также, как иполе выпучивания в рабочем зазоре, уменьшается в процессе срабатывания электромагнита,Для включения приводного электромагнита (фиг. 1) замыкают контакт 10 органауправления. Замыкание контакта 10 происходит в случайный момент времени относительно начала волны синусоидальногонапряжения между выводами 6 и 8. За нацало отсчета времени т = 0 г римем началоположительной полуволны питающего напряжения Оо-в (фиг. 3) между первым 6 итретьим 8 выводами для иодключения источника питания. При замыкании контакта 5510 в момент времени ь третий диод 5 открывается и к первой обмотке 1 прикладывается напряжение .1, равное напряжениюОб-в, под действием которого в обмотке 1начинает нарастать ток 1, замыкающий церез контакт 11, третий диод 5 (5) и контакт 10 на вывод 8, По магнитной цепи приводного электромагнита начинает протекать магнитный поток, При этом в момент време-ни т 1 замыкается магнитоуправляемый контакт 9 и обмотки возбуждения переводятся в режим питания трехфазйым напряжением, В момент времени 11 третий диод 5 запирается положительным напряжением Ов-т, а второй диод 4 открывается и через него начинает протекать ток обмотки 1, замыкающий через контакт 9 на второй вывод 7, при этом диод 3 тоже закрыт. К моменту времени т 2 ток 1 в первой обмотке 1 достигает своего максимального значения и нацинает уменьшаться, Это вызывает уменьшение магнитйого потока в магнитной цепи приводного электромагнита. Из-за наличия магнитной связи между обмотками при этом во второй обмотке 2 наводится ЭДС взаимной индукции, под действием которой начинает протекать ток 2. препятствующий (замедляющий ) уменьшению магнитного потока, При этом ток 2 замыкается чрез открьтый второй диод 4 (4). В момент времени тз напряжение 01 на первой обмотке 1 становится равным нулю 01= = О), диод 4 запирается, а диод 3 открывается. Ток 2 во второй обмотке 2 продолжает нарастать, так как к обмотке 2 приложено положительное напряжение .2, определяемое суммой напряжений Ови 07-6, При этом ток, потребляемый от источника через вь 1 вод 7 равен току 2 и протекает далее через диод 3 и замыкается на вывод 6, Одновременно через диод 3 замыкается и уменьшающийся во времени ток 1 первой обмотки 1. В момент времени с 4 суммарная МДС обмоток возбуждения достигает МДС трогания приводного электромагнита и начинается перемещение его подвижных частей. В момент времени 1 Б напряжение 02 на второй обмотке 2 равно нулю, диод 3 запирается, а третий диод 5 открывается, Токи обмоток 1 и 2 начинают замыкаться через Диод 5 (5) нэ вывод 8 при этом ток 1 в первой обмотке 1 нарастает во времени и протекает от вывода 6 через контакт 11, а ток 2 во второй обмотке 2 уменьшается, протекая от вывода 7, при этом диод 4 закрыт. В момент времени 16 диод 5 закрывается (5 = О), а ток 2 обмотки 2 замыкается через контакт 11 и открывается диод 4; через диод 4 протекает потребляемый через вывод 6 ток истоцника, замыкающийся по цепи: обмотка 1, диод 4, контакт 9, вывод 7.К моменту времени ц 7 якорь электромагнита займет такое положение, что происходит размыкание контактов 9 и 11, Размыкание контакта 9 обьясняется тем, чток моменту времени 7 рабочий зазор электромагнита настолько мал, что резко уменьшается магнитное поле выпучивания вблизи полюса электромагнита и поле рассеяния, При этом малый магнитный поток, 5 протекающий по магнитоуправляемому контакту, не может обеспечить его замкнутое состояние, Контакт 11 (фиг, 1) размыкается под воздействием кинематических звеньев, связывающих его с якорем элект ромагнита, Длдя упрощения рассмотрения процесса срабатывания электромагнита здесь принято, что размыкание контактов 9 и 11 происходит одновременно. В момент времени с 7 при размыкании контактов 9 и 11 15 открывается диод 5 и обмотки возбуждения оказываются включенными последовательно и согласно, При этом токи в обмотках 1 и 2 и в диоде 4 изменяются практически мгновенно до одного уровня так, что в этот мо мент суммарное потокосцепление обмоток остается неизменным. В интервале времени 1 т.,лз токи в обмотках уменьшаются, поскольку быстро уменьшается напряжение 06-в между выводами 6 и 8, В момент вре мени 1 д диод 5 запирается обратным напряжением Об-в, а диод 3 открывается и через него замыкаются токи обмоток 1 и 2, поддерживаемые запасенной в них электромагнитной энергией в предыдущий период 30 времени, К моменту 19 на выводах 6 и 8 напряжен ие становится пол ожител ьньм, открывается диод 5 и потребляемый от источника ток протекает от вывода 6, через обмотку 1, диод 4, обмотку 2, диод 5, контакт 35 10 к выводу 8, при этом диод 3 закрыт (з = =О), Через подпериода в момент т 1 о диод 5 запирается, а диод 3 открывается и токи обмоток снова замыкаются через него, Таким образом, после размыкания контактов 40 9 и 11 обмотки возбуждения электромагнита питаются выпрямленным однополупериодным напряжением. При этом токи в обмотках обеспечивают МДС. достаточную для удерживания якоря в притянутом поло жении,Отключение электромагнита производится размыканием контакта 10, Если размыкание контакта 10 происходит при проводящем состоянии диода 5, это приво дит к отпиранию диода 3 и ток обмоток уменьшается, замыкаясь через него. Придостижении током в обмотках значения тока трогания при отпускании начинается движение якоря в обратном направлении. Даже 55 незначительное увеличение воздушного зазора на начальном этапе движения якоря рпиводит к резкому уменьшению магнитного потока в электромагните. Этот малый поток не может вызвать срабатывание магнитоуправляемого контакта при обратном ходе и якорь возвращается в исходное положение, При новом замыкании контакта 10 происходит очередное срабатывание электромагнита,В приводном электромагните, изображенном на фиг. 2, особенность процесса включения заключается в том, что после замыкания контакта 10 ток, потребляемый через вывод б, протекает последовательно через обе обмотки, диоды 4 и 5 на вывод 8. После замыкания контактов 9 и 11 процесс срабатывания в целом происходит как и в приводном электромагните, представленном на фиг, 1,Таким образом, в предлагаемом техни-. ческом решении включение и отключение приводного электромагнита осуществляется изменением коммутационного состояния одного контакта органа управления, что упрощает устройство и схемы автоматики, в которых используется такой приводной электромагнит, Последовательное согласное включение обоих обмоток в режиме удерживания якоря в притянутом положении якоря обеспечивает уменьшение потребляемого от источника питания тока, а значит и мощности.Формула изобретения 1, Приводной электромагнит с встроенными выпрямителями и элементами управления, содержащий две обмотки возбуждения, контакт сигнализации о положении якоря электромагнита, три диода, орган управления с замыкающим контактом и три вывода для подключения источника трехфазного напряжения питания, причем первый вывод первого диода подключен к первому выводу первой обмотки, а вторые выводы второго и третьего диодов - к вторым выводам соответственно первой и второйобмоток,отличающийся тем,что, с целью упрощения и уменьшения потребляемой мощности электромагнита, в него введен первый магнитоуправляемый замыкающий контакт, установленный в зоне магнитного поля выпучивания рабочего зазора электромагнита с воэможностью замыкания этого контакта под действием магнитного поля выпучивания, первый вывод первой обмотки соединен с первым выводом для подключения источника трехфазного напряжения, первый вывод второго диода - с первым выводом второй обмотки, а через первый магнитоуправляемый замыкающий контакт - с вторым выводом для подключения источника трехфазного напряжения, первый вывод третьего диода через замыкающий контакт органа управления соединен с третьим выводом для подключения источника трехфазного напряжения, при этом контакт сигнализации о положении якоря электромагнита одним выводом соединен с вторым выводом первой обмотки. другим выводом - с вторыми выводами первого ди ода и второй обмотки и выполнен в видеконтакта, замкнутого в процессе срабатывания электромагнита и размыкающегося при завершении этого процесса,2. Электромагнит пои, 1, отл и чаю щи й с я тем, что контакт сигнализации о положении якоря электромагнита выполнен 0 виде размыкающего блок-контакта электромагнита,3, Электромагнит по и, 1, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что контакт сигнализации о положении якоря электромагнита выполнен в виде второго магнитоуправляемого замыкающего контакта, установленного в зоне магнитного поля выпучивания рабочего зазора электромагнита аналогично первому магнитоуправляемому замыкающему контакту,1756950 тавитель Г.Свинцовред ММоргентал Корректор С.Юск актор Н,Химчук Заказ 3092 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Прои ственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гага