Электромагнит с увеличенным током включения

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве электромагнита постоянного тока электроинструментов и электромагнитных снарядов и боеприпасов. Техническим результатом является увеличение тока включения электромагнита. Электромагнит содержит катушку, тороидальный магнитопровод и якорь с втулкой, причем магнитопровод выполнен в виде якоря и соосных ему полюсов, между которыми расположена катушка, содержащая последовательно включенные основной резистор и индуктивность, при этом свободный вывод основного резистора соединен через коммутатор тока с положительной пластиной конденсатора, а свободный вывод индуктивности соединен с отрицательной пластиной конденсатора. Параллельно конденсатору подключено реле контроля напряжения, а параллельно основному резистору подключен дополнительный резистор, первый вывод которого через контакт указанного реле соединен со свободным выводом основного резистора, а второй вывод - к точке соединения основного резистора с индуктивностью. Илл.2.

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве электромагнита постоянного тока электроинструментов и электромагнитных снарядов и боеприпасов.

Известен электромагнит, содержащий катушку, тороидальный магнитопровод и якорь с втулкой, причем указанный магнитопровод выполнен в виде ярма и соосных ему полюсов, между которым размещена названная катушка, а соприкасающиеся поверхности ярма и соосных ему полюсов снабжены резьбой [1].

Данный электромагнит прост по конструкции и имеет достаточно высокий КПД ввиду отсутствия паразитных зазоров, поэтому он нашел широкое применение в силовых устройствах, где необходимо значительное тяговое усилие. Однако ввиду того, что катушка при большом числе витков характеризуется значительным омическим сопротивлением ток включения сравнительно мал и время включения электромагнита составляет доли секунды, что ограничивает область применения электромагнита.

Техническим результатом полезной модели является увеличение тока включения электромагнита за счет уменьшения сопротивления катушки.

Требуемый технический результат достигается тем, что в электромагнит с увеличенным током включения, содержащим катушку, тороидальный магнитопровод и якорь с втулкой, причем указанный магнитопровод выполнен в виде ярма и соосных ему полюсов, между которыми размещена названная катушка, а соприкасающиеся поверхности ярма и соосных ему полюсов снабжены резьбой, при этом катушка содержит последовательно соединенные основной резистор и индуктивность, свободный вывод резистора подключен через коммутатор тока к положительной пластине накопительного конденсатора, а свободный вывод индуктивности непосредственно соединен с отрицательной пластиной указанного конденсатора, введены реле контроля напряжения, включенное параллельно названному конденсатору и дополнительный резистор, включенный параллельно основному резистору, первый вывод которого подключен к свободному выводу основного резистора через разомкнутый контакт указанного реле, а второй вывод - подключен к точке соединения основного резистора и индуктивности.

На фиг.1 показано поперечное сечение электромагнита. На фиг.2 представлена принципиальная электрическая схема включения электромагнита.

Электромагнит содержит (фиг.1) катушку 1, тороидальный магнитопровод в виде ярма 2, якорь 3, втулку 4, и соосные магнитопроводу 2 полюсы 5, при этом катушка 1 содержит (фиг.2) основной резистор 1-1 и индуктивность 1-2, соединенные последовательно, свободный вывод основного резистора 1-1 (не обозначен) подключен через коммутатор тока 6 к положительной пластине 7-8 накопительного конденсатора 7, свободный вывод индуктивности 1-2 (не обозначен) непосредственно подключен к отрицательной пластине 7-2 указанного конденсатора 7, реле контроля напряжения 8 подключено параллельно названному конденсатору 7, а дополнительный резистор 9 подключен параллельно к основному резистору 1-1 катушки 1, причем его первый вывод 9-1 соединен с свободным выводом (не обозначен) основного резистора 1-1 через замкнутый контакт 8-1 реле минимального напряжения 8, а второй вывод 9-2 соединен с точкой соединения основного резистора 1-1 катушки 1 и индуктивности 1-2 (не обозначено). Введение дополнительного резистора 9, включенного параллельно основному резистору 1-1 позволяет уменьшить сопротивление катушки, поскольку общее сопротивление будет равно

где R_1-1 - сопротивление основного резистора 1-1 катушки 1;

R₉ - сопротивление дополнительного резистора 9.

Если R_1-1 =R₉, то протекающий ток возрастет в два раза, что и позволяет достичь требуемый результат.

Электромагнит работает следующим образом. В исходном состоянии (фиг.2) накопительный конденсатор 7 заряжен и на положительной 7-1 и отрицательной 7-2 пластинах имеется потенциал, при этом зарядное устройство 10 содержит источник неизменной мощности с клеммой положительной полярности 10-1, клеммой минусовой полярности 10-2, зарядный резистор 10-3 и другие необходимые для заряда элементы (не показаны), причем резистор 10-3 используется как при заряде, так и при разряде конденсатора 7. При замыкании коммутатора тока 6 срабатывает реле контроля напряжения 8 и замыкает свой разомкнутый контакт 8-1 при этом ток протекает по цепи: положительная пластина конденсатора 7-1, коммутатор тока 6, далее основной резистор 1-1 катушки 1, параллельно контакт 8-1, дополнительный резистор 9, индуктивность 1-2 катушки 1 и отрицательная пластина 7-2 накопительного конденсатора 7. Под действием тока протекающего в катушке 1 вокруг проводника с током создается магнитный поток, обеспечивающий намагничивание тороидального магнитопровода 2 (фиг.1, фиг.2). Указанный магнитный поток обеспечивает возникновение электромагнитной силы, под действием которой якорь 3 приходит в движение внутри втулки 4, совершая необходимую работу. Учитывая, что ток проходящий через катушку 1 значительно увеличен из-за параллельного включения основного резистора 1-1 катушки и дополнительного резистора 9, электромагнитная сила увеличится тоже примерно пропорционально току. Если величины равны, т.е. R_1-1=R₉, то увеличение электромагнитной силы осуществляется в два раза, потому что ток через катушку 1 возрастет в двое. При разряде накопительного конденсатора 8, напряжение на его пластинах 7-1 и 7-2 значительно уменьшится и реле контроля напряжения 8 разомкнет контакты 8-1, что приведет к уменьшению тока через катушку, тогда схема питания электромагнита вернется в исходное состояние.

Источники, принятые во внимание:

[1]. Патент на полезную модель RU 54106 U1 от 10.06.2006. Бюл. 16.

[2]. Атабеков Г.И. Основы теории цепей. СНП., М., Краснодар, Лань, 2006, стр.203, рис.13.2.

Электромагнит с увеличенным током включения, содержащий катушку, тороидальный магнитопровод и якорь с втулкой, причем указанный магнитопровод выполнен в виде ярма и соосных ему полюсов, между которыми размещена названная катушка, а соприкасающиеся поверхности ярма и соосных ему полюсов снабжены резьбой, при этом катушка содержит последовательно соединенные основной резистор и индуктивность, свободный вывод резистора подключен через коммутатор тока к положительной пластине накопительного конденсатора, а свободный вывод индуктивности непосредственно соединен с отрицательной пластиной указанного конденсатора, отличающийся тем, что введены реле контроля напряжения, включенное параллельно названному конденсатору, и дополнительный резистор, включенный параллельно основному резистору, первый вывод которого подключен к свободному выводу основного резистора через разомкнутый контакт указанного реле, а второй вывод подключен к точке соединения основного резистора и индуктивности.