СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ КОММУТАЦИОННЫМ АППАРАТОМ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в электромагнитных приводах устройств автоматики и управления, питающихся форсированно от источника постоянного и переменного напряжения, в частности, в приводах коммутационных аппаратов (реле, контакторов, магнитных пускателей и т.п.).
в
уд
1.1
пит
уд
1.1
Известна схема управления электромагнитным коммутационным аппаратом [1], содержащая катушку, состоящую из включающей обмотки K и удерживающей отмотки K, размыкающего вспомогательного контакта K, диодов полупроводниковых VD1-VD4, соединенных в мостовой выпрямитель, к входной диагонали которой подключается источник питания U, а к выходной диагонали подключается катушка, причем обмотка K зашунтирована вспомогательным размыкающим контактом K электромагнитного коммутационного аппарата (фиг.1).
1.1
уд
Недостатками известной схемы управления электромагнитным коммутационным аппаратом (фиг.1) являются высокая потребляемая мощность электромагнитного коммутационного аппарата и повышенный электрический износ контакта K, коммутирующего большой пусковой выпрямленный ток, вследствие чего снижается ресурс аппарата. Другим недостатком этой схемы является протекание по удерживающей обмотке K в момент включения размагничивающего тока, увеличивающего время включения аппарата и вызывающего повышенный нагрев электромагнита.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели по своей сущности (прототипом) является схема управления электромагнитным коммутационным аппаратом [2], содержащая две удерживающие и две включающие обмотки двухкатушечного электромагнита, два вспомогательных размыкающих контакта и выпрямительные полупроводниковые диоды VD1÷VD4 (фиг.2). Напряжение питания переменного тока подается на последовательно соединенные в следующем порядке элементы схемы: удерживающие обмотки первой и второй катушки, соединенные согласно в магнитном отношении, включающую обмотку первой катушки, два размыкающих вспомогательных контакта, включающую обмотку второй катушки, соединенную в магнитном отношении согласно с первой и встречно с удерживающими обмотками, при этом два диода, последовательно соединенные и включенные согласно, подключены параллельно двум удерживающим обмоткам, а два других диода, соединенные последовательно и согласно, подключены параллельно цепи из двух включающих обмоток и размыкающих контактов во встречном двум первым диодам направлении.
Недостатком схемы управления (прототипа) является то, что включающие обмотки не используются в режиме удерживания (после включения аппарата), что приводит к увеличению потребляемой мощности, массы и габаритных размеров аппарата. Другим недостатком схемы является возникновение больших перенапряжений в цепи обмоток в момент отключения схемы.
Целью заявляемого технического решения является повышение эффективности работы управляемого электромагнитного коммутационного аппарата.
Технический результат достигается за счет того, что в схеме управления электромагнитным коммутационным аппаратом, состоящей из двух удерживающих и двух включающих обмоток двухкатушечного электромагнита, двух размыкающих вспомогательных контактов и выпрямительных полупроводниковых диодов, введены дополнительный полупроводниковый диод и защитные диоды для каждой обмотки, причем полупроводниковые диоды соединены в выпрямитель, к входу которого подключен источник питания, а к выходу - последовательно соединенные и включенные согласно в следующей последовательности: включающая обмотка первой катушки, удерживающая обмотка первой катушки, дополнительный диод, включенный однонаправлено с выпрямителем, удерживающая обмотка второй катушки, включающая обмотка второй катушки, при этом между началом включающей обмотки первой катушки и началом включающей обмотки второй катушки, а также между концом включающей обмотки первой катушки и концом включающей обмотки второй катушки включены по одному размыкающему контакту электромагнитного коммутационного аппарата, а параллельно каждой обмотке подключен защитный диод во встречном с выпрямителем направлении.
1.1
1.2
Сущность полезной модели заключается в том, что дополнительное введение в известную схему управления электромагнитным коммутационным аппаратом полупроводникового диода VD5 и соединение полупроводниковых диодов в выпрямитель VD1…VD4 при подключении замкнутых вспомогательных контактов K и K между началом включающей обмотки первой катушки и началом включающей обмотки второй катушки, а также между концом включающей обмотки первой катушки и концом включающей обмотки второй катушки позволило снизить потребляемую мощность аппарата за счет реализации переключения обмоток с параллельного соединения в режиме включения на последовательное в режиме удерживания, а введение защитных полупроводниковых диодов VD6, VD7, VD8, VD9, подключенных параллельно каждой обмотке во встречном с выпрямителем направлении, позволило снизить возникающие при коммутационных процессах перенапряжения и повысить ресурс вспомогательных размыкающих контактов, что в совокупности позволило повысить эффективность работы управляемого электромагнитного коммутационного аппарата.
Электрическая схема заявляемой полезной модели приведена на фиг.3.
1уд
2уд
1в
2в
1.1
1.2
1в
1уд
2уд
2в
1в
2в
1.1
1в
2в
1.2
Схема управления состоит из двух удерживающих K и K, двух включающих K и K обмоток двухкатушечного электромагнита, двух размыкающих вспомогательных контактов K и K, полупроводниковых диодов, соединенных в выпрямитель VD1…VD4, к входу которого подключен источник питания, а к выходу - последовательно соединенные и включенные согласно в следующей последовательности: включающая обмотка первой катушки K, удерживающая обмотка первой катушки K, дополнительный диод VD5, включенный однонаправлено с выпрямителем, удерживающая обмотка второй катушки K, включающая обмотка второй катушки K, при этом между началом H включающей обмотки первой катушки и началом Hвключающей обмотки второй катушки включен размыкающий контакт коммутационного аппарата К, а между концом K включающей обмотки первой катушки и концом Kвключающей обмотки второй катушки включен размыкающий контакт аппарат K, и также дополнительных защитных диодов VD6, VD7, VD8, VD9, подключенных параллельно каждой обмотке во встречном с выпрямителем направлении.
1.1
1.2
1в
2в
1.1
1.2
1в
2в
1уд
2уд
Предлагаемая схема управления (фиг.3) работает следующим образом. При подаче напряжения на выпрямитель VD1…VD4 через замкнутые контакты K, K к обмоткам K и K прикладывается напряжение и через них протекает пусковой ток, обеспечивающий срабатывание электромагнитного коммутационного аппарата. Диод VD5 при этом заперт. При срабатывании электромагнита вспомогательные размыкающие контакты K и K размыкаются и включающие K, K, и удерживающие K, Kобмотки оказываются соединенными последовательно через открывшийся диод VD5. При этом установившийся ток, потребляемый аппаратом от источника питания, будет определяться активным суммарным сопротивлением всех обмоток, в результате чего происходит снижение потребляемой мощности.
Диоды VD6, VD7, VD8, VD9, подключенные параллельно каждой обмотке, предотвращают возникновение коммутационных перенапряжений и увеличивают ресурс работы вспомогательных размыкающих контактов и аппарата в целом.
Результаты испытаний макетных образцов контакторов с предлагаемой схемой управления, показали снижение потребляемой мощности электромагнита на 75% и отсутствие коммутационных перенапряжений.
Таким образом, использование предлагаемой схемы управления электромагнитным коммутационным аппаратом обеспечивает повышение эффективности и надежности его функционирования и энергосбережения.
Источники информации:
1. Контакторы электромагнитные серии КМ2000. [Электронный ресурс] - URL: http://reostat.ru/production/cat-1/km2000/km2000-pcuk.
2. Каталог “Контакторы электромагнитные трехполюсные переменного тока серии КНТ” [Электронный ресурс] - URL: http://www.uralelectro.ru/upload/file/KNT.doc.