УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТОМ

Устройство управления электромагнитом
Предлагаемая полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для управления (включения) контакторами, пускателями (с обмоткой постоянного тока), электромагнитами гидрораспределителей и т.д.
Известны устройства управления вышеуказанными элементами, которые предусматривают подачу на них номинального напряжения и сохранение его величины на весь период работы.
Известны контакторы с пусковой обмоткой, когда в момент включения через обмотку контактора пропускается пусковой ток для форсирования включения, на порядок превышающий рабочий, затем включается удерживающая обмотка. Недостатком этих контакторов является наличие механических контактов, переключающих обмотки.
Известны схемы, когда в момент включения электромагнита на его обмотку подаётся повышенный импульс напряжения за счёт заряженной ёмкости, обеспечивающий форсированное включение электромагнита 1,2.
Прототипом предлагаемой полезной модели является устройство управления электромагнитом по св. № 25958 от 29.04.2002 3.
Недостатком данного устройства является постоянство коэффициента форсирования, что приводит к ограничению его функциональных возможностей.
предлагаемая полезная модель направлена на обеспечение возможности выбора оптимальной степени форсирования импульса тока.
Это достигается за счёт того, что в устройство управления электромагнитом, содержащее первую и вторую клеммы питания, связанные соответственно с положительным и отрицательным полюсами источника питания, обмотку электромагнита, зарядный резистор, последовательную цепочку из ключа и первого диода, причём ключ подключён к минусу источника питания и обмотке электромагнита, катод первого диода соединён со вторым выводом обмотки электромагнита, второй диод, подключённый анодом к положительному полюсу источника питания, а катодом - к катоду первого диода, конденсатор, один вывод которого соединён с катодами первого и второго диодов, второй - с зарядным резистором, а управляющий вход ключа подключён к командной щине включения электромагнита, введены регулируемый источник переменного тока и третий диод, причём один выход источника переменного тока соединён с анодом третьего диода, второй - со вторым выводом зарядного резистора, катод третьего диода соединён с катодами первого и второго диодов, а второй вывод конденсатора подключён к положительному полюсу источника питания.
Такое выполнение полезной модели обеспечивает повышенный импульс тока через обмотку электромагнита за счёт предварительно заряженного от
источника переменного напряжения конденсатора с последующим уменьшением до номинальной величины.
При этом величина форсирующего (повыщенного) импульса тока через обмотку электромагнита определяется величиной выходного напряжения источника переменного тока, который выполнен регулируемым.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, на фиг.2 - принципиальная схема устройства с реализацией схемы на транзисторном ключе, а на фиг.З - график напряжения на обмотке электромагнита при включении.
Сведения, подтверждающие возможность изготовления устройства с вышеуказанным техническим результатом, заключаются в следующем.
Устройство управления электромагнитом содержит (фиг. 1) первую 1 и вторую 2 клеммы питания, связанные соответственно с положительным и отрицательным полюсами источника питания 3., обмотку электромагнита 4, последовательную цепочку из ключа 5 и первого диода 6, причём ключ 5 подключён к отрицательному полюсу источника питания 3 и обмотке электромагнита 4, катод первого диода 6 соединён со вторым выводом обмотки электромагнита 4, второй диод 7, подключённый анодом к положительному полюсу источника питания 3, а катодом - к катоду первого диода 6, конденсатор 8, один вывод которого соединён с катодами первого 6 и второго 7 диодов, управляющий вход
ключа 5 подключён к командной шине 9 включения электромагнита, регулируемый источник напряжения переменного тока 10, один выход которого соединён с анодом третьего диода 11, второй - с зарядным резистором 12, катод третьего диода 11 соединён с катодами первого 6 и второго 7 диодов, второй вывод зарядного резистора 12 соединён со вторым выводом конденсатора 8 и положительным полюсом источника питания 3.
Работа устройства происходит следующим образом.
При подключении источника питания 10 происходит заряд конденсатора 8 по цепи : источник питания 10 - диод 11 - конденсатор 8 - зарядный резистор 12 - источник питания 10.
После подачи команды включения электромагнита на командную шину 9 открывается ключ 5.
Открытие ключа 5 обеспечивает включение заряженного конденсатора 8 последовательно с источником питания 3. Происходит разряд конденсатора 8. При этом ток через обмотку электромагнита 4 обеспечивается суммарным напряжением источника питания 3 плюс напряжение заряженного конденсатора 8.
Ток проходит по цепи - «+ источника питания 3 - конденсатор 8 - обмотка электромагнита 4 - ключ 5 - «- источника питания 3.
За счёт разряда конденсатора 8 обеспечивается повышенный импульс тока
через обмотку электромагнита 4 на момент его включения. Величина тока повышенного импульса определяется величиной выходного напряжения источника 10, который выполнен регулируемым.
После разряда конденсатора 8 остаётся цепь прохождения тока - «+ источника питания 3 - диод 7 - обмотка электромагнита 4 - ключ 5 «- источника питания 3, обеспечивающая номинальный ток обмотки. При этом одновременно идёт ток и через зарядный резистор 12, заряжая конденсатор 8. Однако накопления заряда на конденсаторе 8 не происходит, т.к. он одновременно и разряжается через обмотку электромагнита 4 и ключ 5.
После снятия команды включения электромагнита с командной шины 9 схема приходит в исходное состояние. Конденсатор 8 заряжается и схема готова к работе. При этом диод 6 обеспечивает гашение э.д.с. самоиндукции обмотки электромагнита 4.
Представленная на фиг. 2 принципиальная электрическая схема устройства обеспечивает при Опит  27 В и ёмкости С  2000 мкФ форсированное включение электромагнита с номинальным током 2 А. При этом при напряжении источника переменного тока 20 В длительность импульса тока при включении составляет  10 мс, что достаточно для срабатывания данного электромагнита. При величине зарядного резистора RS  750 Ом заряд конденсатора С происходит примерно за 2 с, а величина дополнительного тока через зарядный резистор
при включённом электромагните составляет  36 мА, что более, чем на порядок меньше рабочего тока электромагнита. Потери мощности составляют всего  1 Вт.
Начальный импульс тока через обмотку электромагнита примерно в 2 раза превышает номинальный ток. В случае необходимости изменить коэффициент форсировки изменяют выходное напряжение источника переменного тока.
На фиг. 3 видно, что в первый момент после включения при напряжении источника переменного тока 20 В напряжение на обмотке электромагнита равно примерно удвоенному значению напряжения питания.
Литература
1Патент РФ №2189655, БИПМ № 26 от 20.09.2002.
2Свидетельство РФ № 24593, БИПМ № 22 от 10.08.2002.
3Свидетельство РФ № 25958, БРШМ № 30 от 27.10.2002.