Электромагнит с расщепленной катушкой

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве электромагнита постоянного тока. Техническим результатом является уменьшение времени включения электромагнита. Электромагнит содержит первую и вторую клеммы источника питания, ключ пуска, катушку содержащую первую часть, составленную из последовательно соединенных резистора и индуктивности, которые с диодом образуют первую последовательную цепь, и вторую часть, содержащую последовательно соединенные резистор и индуктивность, которые с конденсатором образуют вторую последовательную цепь, сердечник и якорь. Указанные последовательные цепи включены параллельно между собой и через ключ пуска соединены с клеммами источника питания, причем величины резистора и индуктивности первой части катушки относятся к величинам резистора и индуктивности второй части катушки как 5:1. Ил.1.

Полезная модель относится к области электротехники и предназначена для использования в качестве включающего электромагнита электромагнитного привода выключателей и разъединителей.

Известен включающий электромагнит, содержащий броневой сердечник, катушку, расположенную внутри указанного сердечника и якорь, установленный внутри катушки, при этом катушка содержит последовательно соединенные резистор и индуктивность, а якорь соединен с рычагом механизма включателя [1]. Данный электромагнит нашел широкое применение в выключателях высокого напряжения, так как отличается простотой схемы и конструкции и высокой надежностью. Недостатком рассматриваемого электромагнита является значительное время включения, что влияет на области применения.

Техническим результатом полезной модели является уменьшение времени включения электромагнита.

Требуемый технический результат достигается тем, что в электромагните с расщепленной катушкой содержащим первую и вторую клеммы источника питания, ключ пуска, катушку, сердечник и якорь, причем катушка размещена внутри сердечника, а якорь - внутри катушки, при этом первая клемма источника питания соединена с ключом пуска, причем катушка содержит последовательно соединенные резистор и индуктивность, введены диод и конденсатор, катушка расщеплена на первую часть, содержащую последовательно соединенные резистор и индуктивность, и вторую часть, содержащую последовательно соединенные резистор и индуктивность, при этом резистор и индуктивность первой части катушки формируют первую последовательную цепь с диодом, резистор и индуктивность второй части катушки формируют вторую последовательную цепь с конденсатором, первая и вторая последовательные цепи включены параллельно между собой и через ключ пуска соединены с клеммами источника питания, причем величины резистора и индуктивности первой части катушки относятся к величинам резистора и индуктивности второй части катушки как 5:1.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема включения электромагнита с расщепленной катушкой.

Электромагнит содержит первую 1 и вторую 2 клеммы источника питания, ключ пуска 3, первую часть катушки 5, содержащую последовательно соединенные резистор 5-1 и индуктивность 5-2, вторую часть катушки 7, содержащую последовательно соединенные резистор 7-1 и индуктивность 7-2, при этом последовательно в цепь первой части катушки включен диод 4, последовательно в цепь второй части катушки включен конденсатор 6, а точки соединения последовательных цепей формируют узлы 8 и 9; сердечник 10 и якорь (не показан). Последовательная цепь из диода 4 и первой части катушки включена параллельно последовательной цепи из конденсатора б и второй части катушки. Индуктивности 5-2 и 7-2 магнитно связаны, так как расположены на одном сердечнике 10. Первая клемма 1 источника питания соединена с ключом пуска 3, который соединен с узлом 8, а вторая клемма 2 источника питания соединена непосредственно с узлом 9. Величины сопротивлений резисторов 5-1 и 7-1 относятся как 5:1, т.е.

где R_5-1 и R_7-1 - сопротивления резисторов первой 5 и второй 7 частей катушки.

Величины индуктивностей 5-2 и 7-2 относятся как 5:1, т.е.

где L_5-2 и L_7-2 - индуктивности первой 5 и второй 7 частей катушки.

Учитывая неодинаковость величин резисторов и индуктивностей частей катушки 5 и 7, можно предположить, что и ток первой части катушки I₁ будет в пять раз меньше тока I₂, т.е.

в то время как общий ток катушки I ₀ будет равен сумме токов I₁ и I₂ по первому закону Кирхгофа

Электромагнит с расщепленной катушкой работает следующим образом. При правильном монтаже и сборке конструкции и схемы при замыкании ключа пуска 3 большая часть тока в схеме будет протекать по цепи: первая клемма источника питания 1, ключ пуска 3, узел 8, конденсатор 6, вторая часть катушки 7, узел 9 и вторая клемма источника питания 2, поскольку сопротивление второй части катушки 7 значительно меньше сопротивления первой катушки 5. Под действием пятикратного тока во второй части катушки 7 образуется соответствующая электромагнитная сила, сердечник 10 намагничивается и якорь, перемещаясь, производит необходимую работу. Срабатывание второй части катушки 7 в начале после замыкания ключа пуска возможно потому, что конденсатор 6 не заряжен. По мере заряда конденсатора 6 его сопротивление увеличивается, и ток через первую часть катушки 5 растет и в ней также образуется электромагнитная сила, обеспечивающая удержание якоря в неподвижном состоянии. Поскольку в первоначальный момент после замыкания ключа пуска 3 первая часть катушки 5 замыкается на коротко, то диод 4 нейтрализует противо-ЭДС, созданную индуктивностью 5-2. При размыкании ключа пуска 3 электромагнит приходит в первоначальное состояние. Таким образом, неравномерное расщепление параметров катушки позволяет значительно увеличить пусковой ток, что обеспечивает уменьшение времени включения.

Источники, принятые во внимание:

[1]. Панченко В.В. Расчет и конструирование электрических аппаратов высокого напряжения. М., Энергоатомиздат, 1991, стр.146, рис.9-3.

Электромагнит с расщепленной катушкой, содержащий первую и вторую клеммы источника питания, ключ пуска, катушку, сердечник и якорь, причем катушка размещена внутри сердечника, а якорь - внутри катушки, при этом первая клемма источника питания соединена с ключом пуска, причем катушка содержит последовательно соединенные резистор и индуктивность, отличающийся тем, что введены диод и конденсатор, катушка расщеплена на первую часть, содержащую последовательно соединенные резистор и индуктивность, при этом резистор и индуктивность первой части катушки формируют первую последовательную цепь с диодом, резистор и индуктивность второй части катушки формируют вторую последовательную цепь с конденсатором, и первая и вторая последовательные цепи включены параллельно между собой и через ключ пуска соединены с клеммами источника питания, причем величины резистора и индуктивности первой части катушки относятся к величинам резистора и индуктивности второй части катушки как 5:1.