УСТРОЙСТВО КОММУТАЦИИ ДВУХОБМОТОЧНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КЛАПАНА

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре, в частности, к клапанам с электромагнитным приводом, также может найти применение в электротехнике. Полезная модель предназначена для форсированного включения (открывания или закрывания) клапана, оснащенного электромагнитным приводом с двухобмоточным электромагнитом.
Известна и широко распространена конструкция, содержащая выпрямительный диодный мост, вход которого подключен к линии переменного тока, а в диагональ моста включена обмотка электромагнита - так называемый электромагнит со встроенным выпрямителем.
Заявителю также известно устройство управления электромагнитным клапаном, содержащее магнитопровод с катушкой, внутри которого размещен шток с возможностью взаимодействия с якорем, затвор, выпрямительный мост, в диагональ которого включен электролитический конденсатор, а также контактную группу, взаимодействующую со штоком через уплотнительное устройство типа сильфона, катушка выполнена двухобмоточной с соотношением витков 5 к 1 (Патент РФ №2142087, F 16 К 31/02. Устройство управления электромагнитным клапаном). При включении клапана ток протекает по обмотке с большим числом витков, магнитопровод намагничивается, якорь втягивается, шток механически взаимодействует с контактной группой и при полном втягивании якоря отключает ток обмотки; удержание якоря происходит за счет остаточной намагниченности стали магнитопровода; при выключении клапана электролитический конденсатор разряжается через обмотку с меньшим числом витков, магнитопровод размагничивается, якорь опускается.
Наряду с такими достоинствами, как экономичность, малые габариты и масса, устройство не лишено недостатков. Вследствие отсутствия тока,
протекающего через обмотку после включения, втянутый якорь электромагнита удерживается только за счет остаточной намагниченности стали, которой может оказаться недостаточно в условиях механических ударов и вибрации.
Также известно устройство форсированного включения электромагнитного клапана (Свидетельство на полезную модель РФ №29978, F 16 К 31/02. Устройство форсированного включения электромагнитного клапана), содержащее выпрямительный диодный мост, вход которого подключен к линии переменного тока, а в диагональ моста включена обмотка клапана, с дополнительно введенными последовательно соединенными конденсатором и управляемым ключом, включенными параллельно обмотке электромагнитного клапана, и схему управления ключом, открывающую его на период времени, необходимый для включения клапана, при подключении устройства к линии переменного тока.
Применение данного устройства позволяет увеличить тяговое усилие при включении клапана не более чем в два раза, соответственно, при изменении конструкции электромагнита, экономить электроэнергию не более чем вполовину. Однако типовые конструкции электромагнитных приводов клапанов характеризуются значением коэффициента возврата 0,1-0,3, что дает возможность форсировать электромагнит при включении более чем в два раза и экономить в режиме удержания до 91-99% энергии (Коц Б.Э. Электромагниты постоянного тока с форсировкой. - М., 1973, с.6).
Вышеупомянутое устройство является наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели.
Задачей полезной модели является повышение надежности включения и удержания электромагнитного клапана при одновременном значительном снижении потребляемой клапаном электрической энергии, иначе говоря, значительное уменьшение массогабаритных показателей и материалоемкости электромагнитного клапана при сохранении заданных технических показателей клапана и источника питающего напряжения (сети).
Технический результат достигается тем, что электромагнитный привод выполняется двухобмоточным, а управление осуществляется посредством специальной схемы управления.
На фиг.1 представлена схема электрическая принципиальная устройства управления двухобмоточным электромагнитным приводом клапана.
Устройство коммутации двухобмоточного электромагнитного клапана содержит выпрямительный диодный мост 1, к входу которого подключена линия питающего напряжения переменного тока синусоидальной формы промышленной частоты 2, в диагональ моста 1 постоянно включена удерживающая обмотка электромагнитного клапана 3. Параллельно удерживающей обмотке электромагнитного клапана 3 включена цепь, состоящая из последовательно включенных диода 4, пусковой обмотки 5 и ключа 6 типа транзистора, а параллельно пусковой обмотке 5 и ключу 6 включен конденсатор 7. Открывание ключа 6 осуществляется посредством схемы управления 8. Схема управления 8 представляет собой устройство типа одновибратора либо таймера, запуск которого происходит при подключении устройства к линии 2.
Постоянная времени обмоток электромагнитного клапана в несколько раз больше половины периода напряжения в линии 2, магнитодвижущая сила, создаваемая пусковой обмоткой, достаточна для отрыва якоря электромагнита, магнитодвижущая сила, создаваемая удерживающей обмоткой, достаточна для удержания якоря электромагнита при условии малого немагнитного зазора, а векторы магнитной индукции, создаваемой обеими обмотками, сонаправлены.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
В момент подачи напряжения на линию 2 на период форсирования схема управления 8 открывает ключ 6, так что ток протекает через обе обмотки электромагнита. Конденсатор 7 заряжается через диодный мост 1 и диод 4, а разряжается через пусковую обмотку 5 и ключ 6. Применение
конденсатора 7 повышает напряжение на пусковой обмотке 5 до напряжения, близкого к амплитуде напряжения в линии 2, то есть при правильном выборе емкости конденсатора увеличивает магнитодвижущую силу пусковой обмотки 5 вдвое.
По прошествии времени форсирования ключ 6 закрывается, конденсатор 7 остается заряженным до максимально возможного напряжения, так как диод 4 препятствует его разряду через пусковую обмотку 5. Данная конфигурация схемы, с одной стороны, препятствует форсированию удерживающей обмотки 3, с другой стороны, в режиме удержания исключает импульсы тока в сети 2, связанные с зарядом конденсатора 7. Удержание якоря электромагнита притянутым обеспечивается удерживающей обмоткой 3, которая остается включенной в диагональ моста 1 постоянно.
Таким образом, предложенное устройство позволяет в несколько раз снизить энергопотребление электромагнитного клапана, существенно улучшить его массогабаритные показатели, повысить надежность.