ЭЛЕКТРОМАГНИТ С СОСТАВНОЙ КАТУШКОЙ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве электромагнита постоянного тока в устройствах, где необходимо фиксировать положение якоря в пространстве.
Известен электромагнит, содержащий источник постоянного тока, ключ пуска и катушку, сердечник на котором размещена катушка и якорь, содержащую резистор и индуктивность, последовательно соединенные между собой, причем свободный вывод резистора катушки соединен с положительным зажимом источника постоянного тока через ключ пуска, а свободный вывод индуктивности соединен с минусовым выводом указанного источника непосредственно [1]. Данный электромагнит нашел широкое применение в автоматике из-за простоты конструкции, схемы и высокой надежности. Однако основным недостатком такого электромагнита является отсутствие фиксации положения якоря в пространстве. Кроме того значительное сопротивление катушки предопределяет большое время включения электромагнита.
Техническим результатом полезной модели является сокращение времени включения электромагнита.
Технический результат достигается тем, что в электромагните с составной катушкой, содержащим плюсовой и минусовой зажимы источника питания, ключ пуска, катушку, содержащую последовательно соединенные резистор и индуктивность, сердечник на котором размещена катушка, и якорь, причем первый вывод катушки соединен с положительным зажимом источника питания через ключ пуска, а второй вывод катушки соединен с минусовым выводом источника питания непосредственно, указанная катушка разделена на первую часть, содержащую последовательно соединенные резистор и индуктивность и последовательно соединенную с первой, вторую часть, содержащую последовательно соединенные резистор и индуктивность, а якорь снабжен концевым выключателем, шунтирующим первую часть катушки, при этом соотношение параметров первой и второй частей катушки определяется математическим выражением
где n =2,3…;
6
8
L L - индуктивности второй и первой частей катушки, соответственно;
5,
7
R R - сопротивления второй и первой частей катушки, соответственно.
На чертеже представлена принципиальная электрическая схема электромагнита с составной катушкой.
Электромагнит содержит плюсовой 1 и минусовой 2 зажимы источника питания, ключ пуска 3, составную катушку 4, первая часть которой 4-1 содержит резистор 7 и индуктивность 8 последовательно соединенные между собой и последовательно соединенную с первой вторую часть катушки 4-2, содержащую последовательно соединенные резистор 5 и индуктивность 6, причем свободный вывод (не обозначен) резистора 5 второй части катушки 4-2 соединен через ключ пуска 3 с плюсовым зажимом 1 источникапитания, а свободный вывод индуктивности 8 первой части катушки 4-1 соединен с минусовым зажимом 2 источника питания непосредственно, индуктивность 8 первой части катушки 4-1 размещена на сердечнике 9, индуктивность 6 второй части катушки 4-2 размещена на сердечнике 10, а якорь электромагнита (не показан) снабжен концевым контактом 11, который шунтирует вторую часть катушки 4-2. Разделение общего сопротивления катушки 4 на две части: сопротивление 7 первой части катушки 4-1 и сопротивление 5 второй части катушки 4-2 и общей индуктивности катушки 4 на индуктивность 8 принадлежащей первой части катушки 4-1 и на индуктивность 6, принадлежащую второй части катушки 4-2 позволяет увеличить пусковой ток и уменьшить постоянную времени катушки, т.е. облегчить динамические процессы при включении и выключении электромагнита, при этом отношение
5,
7
где R R - сопротивления резисторов 5 и 7;
6,
8
L L - индуктивности 6 и 8;
n
c
n =2,3…, - коэффициент показывающий во сколько раз пусковой ток электромагнита или катушки 4 I больше статического тока I.
7
5
Электромагнит с составной катушкой работает следующим образом. В исходном состоянии якорь (не показан) находится в расчетном начальном положении и его концевой контакт 11 замкнут. При замыкании ключа пуска 3 ток будет протекать по цепи: плюсовой зажим источника питания 1, ключ пуска 3, замкнутый концевой контакт 11, резистор 7 первой части катушки 4-1, индуктивность 8 той же части катушки и минусовой зажим источника питания 2. Поскольку сопротивление R много меньше сопротивления R, то протекающий ток будет максимальным. Электромагнитная сила электромагнита будет значительной и под ее действием якорь быстро переместится из первоначального положения в конечное. В конце движения якоря концевой контакт 11 разомкнется и тогда ток будет протекать через резистор 5 и индуктивность 6 второй части 4-2 катушки 4, а затем через резистор 7 и индуктивность 8 первой части катушки. Якорь будет удерживаться в конечном состоянии под действием суммарной намагничивающей силы. После выключения ключа пуска 3 якорь вернется в первоначальное состояние и концевой контакт 11 снова замкнется. Разделение катушки на две части позволяет получить требуемое быстродействие магнита и осуществить его фиксацию в пространстве.
Источники, принятые во внимание:
[1]. Атабеков Г.И. Основы теории цепей. СН-П, Лань, 2006, стр. 203, рис. 13-2.