Обмеження струму електромагніта

Цей пристрій призначений для обмеження струму, що протікає через електромагніт постійного струму. Це пов'язано з тим, що, на відміну від електромагнітів змінного струму, через електромагніт постійного струму протікає струм, величина якого визначається лише активним опором проводу, з якого намотана котушка електромагніта. Як правило, внаслідок цього потужні електромагніти постійного струму, без застосування спеціальних заходів, розраховуються на роботу в короткочасному режимі, і навіть при нетривалій роботі в режимі утримування дуже сильно нагріваються.

Так і сталося. На одному з швейних підприємств використовуються прямострочні машинки фірми JACK. Ця китайська фірма не викликає сумнівів у своїй репутації. Тим не менш, електромагніти, що використовуються в машинках цієї фірми, дуже сильно нагріваються. Дійшло до того, що електромагніти просто відключили, а покладену на них функцію виконують вручну. Понятно, що при цьому падає продуктивність, та й робота ускладнюється. Тому вирішили електромагніти повернути, надавши їм невелику схему. Це, звичайно, не обмежує застосування даної схеми тільки в швейних машинках. Вона може знадобитися скрізь, де використовуються електромагніти постійного струму (хто як, а я іноді використовую автомобільні електромагніти).

Кілька слів про фізику роботи електромагніта. При подачі напруги на котушку електромагніта виникає магнітне поле, яке з певним зусиллям притягує магнітне сердечник. Зазор між котушкою і сердечником зменшується, відповідно для створення заданого зусилля вже потрібно менший магнітний потік. Величина створюваного магнітного потоку визначається струмом, що протікає через котушку. Як правило, струм, необхідний для створення зусилля при початку спрацьовування, і струм, необхідний для утримання сердечника, відрізняються в кілька разів. Але оскільки у нас електромагніт постійного струму, то протікаючий струм не змінюється, і електромагніт розвиває надмірне зусилля і при цьому інтенсивно нагріває навколишнє повітря.

Розроблена схема підключається в розрив плюсового провода електромагніта (мінусовий може бути з'єднаний з корпусом обладнання) і забезпечує:
- короткочасну подачу на електромагніт повної напруги, для створення повного зусилля для виконання електромагнітом покладеної роботи;
- подачу на електромагніт напруги, достатньої для створення струму для режиму утримання.

Схема реалізована на мікросхемі NE556, що містить у собі два таймери NE555.

Перший таймер U1:A формує затримку при подачі живлення, протягом якої заборонена робота другого таймера U1:B і на електромагніт (по схемі замінений лампою L1) подається повна напруга. По закінченні затримки дозволяється робота таймера U1:B, увімкненого в режимі генератора, і на електромагніт починає надходити імпульсна напруга. Ширина імпульсів визначається потенціометром RV1 і вибирається так, щоб забезпечити магнітний потік електромагніта, достатній для утримання сердечника. Робота таймера NE555 багаторазово описана в інтернеті, тому я не описую детально, як і на що впливає кожен радіоелемент. Просто продемонструю роботу на відео.

Усі елементи розташовані на друкованій платі розміром 38*25 мм. Схема не критична до номіналів деталей. Транзистори можна застосовувати практично будь-які відповідної структури. Звісно, польовий транзистор має бути розрахований на протікаючий струм.

Замість корпусу вся плата поміщена в термоусадочний кембрик.

В кембрику просвердлене отвір для регулювання потенціометра.

В архіві до статті прикладено файл друкованої плати та схема в Proteus.

Список радіоелементів