ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРИВОД

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к электромагнитным приводам, которые могут быть в составе быстродействующих автоматических выключателей, вакуумных коммутационных аппаратах, в аварийных тормозных системах электроподвижного состава электротранспорта и других низковольтных тяговых электромагнитных системах.
Электромагнитные приводы известны, например, из следующих источников: патент на изобретение RU №2195732, H01F 7/18, Н01Н 47/32, 2002 г. (1), патент на полезную модель по заявке RU №2007130868 от 13.08.2007 (2).
Электромагнитный привод по первому и второму источникам имеет преимущество в техническом обслуживании, так как нет контактных частей, на которых происходит электродуговая эрозия - износ контактов, следовательно не требуется дополнительный технический осмотр и зачистка контактов. Однако в приводе по первому источнику рассчитанном на напряжение 12, 24 или 36 В, есть существенный недостаток - это ненадежная работа при пониженном напряжении питания, а применение данного изобретения в приводе по второму источнику, может ограничить возможности и область применения описанного электромагнитного привода.
Пониженное напряжение питания появляется при питании привода от аккумуляторных источников питания, что повсеместно встречается на подвижном составе электротранспорта. Включение автоматического выключателя всегда происходит от аккумуляторных батарей, а не от преобразователей, питающихся от контактной сети, так как для обеспечения номинального напряжения питания цепей управления 12, 24 или 36 В преобразователи должны быть подключены к контактной сети, а это осуществляется непосредственно защитным автоматическим выключателем. Кроме того дополнительные потери напряжения появляются в виде падения напряжения на проводниках от источника питания до электромагнитного привода.
Наиболее близким аналогом можно считать электромагнитный привод по источнику (1). Он содержит источник питания, катушку электромагнита, электронный ключ, включенный последовательно с катушкой электромагнита и диод, включенный параллельно катушке.
При включении привода на управляющий вход электронного ключа подается постоянный сигнал. Через катушку электромагнита и электронный ключ начинает протекать включающий ток, при этом на электронном ключе падает до 2,5 В в зависимости от типа электронного ключа. По нормам государственных и отраслевых стандартов ГОСТ 9219-88 напряжение, при котором привод автоматического выключателя должен надежно работать, составляет 70% от номинального напряжения питания. При номинальном напряжении 24 В минимальное рабочее напряжение составляет 16,8 В, при
этом на электронном ключе может падать до 15% напряжения питания, вследствие чего требуется рассчитывать электромагнитный привод аппарата на меньшее напряжение, что обуславливает повышенный включающий ток, а значит увеличиваются потери на всех участках от источника питания до катушки электромагнита. Все это приводит к необходимости не только учитывать падение напряжения на электронном ключе при расчетах, но и бороться с данным явлением.
Технический результат, который может быть достигнут при использовании полезной модели, состоит в исключении падения напряжения на полупроводниковом переходе электронного ключа при включении привода.
Для достижения заявленного результата патентуемый быстродействующий электромагнитный привод дополнительно содержит электромеханическое реле, при этом контакты электромеханического реле подключены параллельно электронному ключу, и служат для исключения падения напряжения на полупроводниковом переходе электронного ключа при включении привода.
Сущность полезной модели состоит в шунтировании электронного ключа контактами электромеханического реле, что приводит к исключению падения напряжения на полупроводниковом переходе электронного ключа при включении привода.
Благодаря совместной работе электромеханического реле и электронного ключа происходит бездуговая коммутация тока катушки
электромагнита контактами указанного реле, что исключает необходимость в дополнительном обслуживании контактов реле.
Кроме того, применение электромеханического реле совместно с электронным ключом позволяет снизить габариты радиатора электронного ключа или совсем исключить его, так как время протекания включающего тока снижается с 1 секунды до 20...80 мс.
Полезная модель поясняется фигурой, на которой приведена схема патентуемого электромагнитного привода.
Патентуемый электромагнитный привод содержит источник питания 1, катушку электромагнита 2, электронный ключ 3, включенный последовательно с катушкой электромагнита, диод 4, включенный параллельно катушке электромагнита и электромеханическое реле 5, контакты которого подключены параллельно электронному ключу.
Привод работает следующим образом.
Для включения привода подается постоянный сигнал на вход управления электронного ключа 3. По катушке 2 электромагнита начинает протекать включающий ток. Затем, через время 20...40 мс подается сигнал на вход управления электромеханического реле 5. Контакты электромеханического реле замыкаются и шунтируют электронный ключ 3. После включения привода или по истечению времени не более 1 секунды включающий ток должен отключится и перейти на удерживающий ток, достаточный для удерживания привода во включенном положении. Для этого сначала отключается сигнал с входа управления электромеханического реле
5, затем, через собственное время отключения реле 5, составляющее от 15 мс до 40 мс, и дополнительное время 20...40 мс отключается сигнал с входа управления электронного ключа 3. Далее, удерживающий ток в катушке может обеспечиваться как токоограничивающим резистором, подключаемым последовательно с катушкой электромагнита 2, так и посредством широтно-импульсной модуляции, подавая импульсный сигнал на вход управления электронного ключа 3.
Таким образом, применение электромеханического реле исключает падение напряжения на полупроводниковом переходе электронного ключа при включении привода, что, не требуя дополнительных расходов на обслуживание контактов электромеханического реле, повышает устойчивость к просадкам напряжения источника питания привода, снижает габариты радиатора электронного ключа.