Устройство для управления движением электромагнитного механизма

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЮ . МЕХАНИЗМА, соцержашее выводы для поцключения обмотки прямого хода и выводы для подключения обмотки обратного хода электромагнитного механизма, два датчика тока, два ключевых элемента, тиристоры, пороговый элемент, блок управления и выводы для подключения источника питания, причем выводы для подключения обмотки прямого хода включены последовательно с одним из датчиков тока , выводы для подключения обмотки обратного хода включены последовательно с другим датчиком тока, каждая из ука эанных последовательных цепей через тиристоры соединена с выводами для подклю чения источника питания, управляющие электроды тиристоров соединены с выходами блока управления, один из вхо дов каждого ключевого элемента соединен с одним из выводов для подключения обмотки прямого или обмотки обратного хода, отличающееся тем, что, с целью повышения эффектявностн упрев ления, в устрсЛство введены элемент ИЛИ, усилитель с памятью и интегратор, причем другой вход каждого ключевого элеI мента соединен соответственно с выходами одного и другого датчиков тока, выхо (Л ды ключевых элементов соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу усилителя с памятью, соединенного своим выходом с входом интегратора, выход интегратора подключен к входу порогового элемента, выходы которого соединены с входами блока 4 управления. О5 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Зйо Н 01 1 7/18! ! ?.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, .

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1 ) 3408541/24-07 (22) 11.03 82 (46) 07.10.83. Бюл. М 37 (72) Н. П. Ряшенцев и Б. Ф, Симонов (71) Институт горного цела Сибирского отделения АН СССР (53) 621,318.56-5 (088.8) (56) 1. Авторское свицетельство СССР

% 497405, кл. 21 С. 3/16, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

14 516020, кл. 405 В 23/02, 1974. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО МЕХАНИЗМА, соцержашее выводы цля поцключения обмотки прямого хода и выводы цля поцключения обмотки обрат ного хода электромагнитного механизма, цва датчика тока, цва ключевых элемента, тиристоры, пороговый элемент, блок управления и вывоцы для подключения источника питания, причем вывоцы цля поцключения обмотки прямого хода включены послецовательно с оцним из цатчиков тока, выводы цля поцключения обмотки об„„SU„„1046780 А ратного хоца включены послед.овательно с другим датчиком тока, каждая из ука занных последовательных цепей через тиристоры соединена с выводами цля поцключения источника питания, управля клине электроды тиристоров. соецинены с выхоцами блока управления, оцин из вх цов каждого ключевого элемента соеци нен с оцним из вывоцов цля подключения обмотки прямого или обмотки обратного хоца, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности управ пения, в устройство введены элемент ИЛИ, усилитель с памятью и интегратор, при чем цругой вход кажцого ключевого эле мента соецинен соответственно с выхоца- Я ми одного и другого датчиков тока, выходы ключевых элементов соединены с вкокемв ввемекте ИЛИ, емкое которого поцключен к входу усилителя с памятью, соединенного своим выходом с вхоцом интегратора, выход интегратора подклю чен к входу порогового элемента, выходы которого соединены с вхоцами блока CO управления. эВ

1046

Изобретение относится к устройствам управления и контроля работы различных электромагнитных механизмов, являющих ся молотками, компрессорами, приводами клапанов, вентилей, задвижек и т.д., 5 которые нахоцят широкое применение в различных отраслях промышленности. Оно предназначено цля управления электромагнитными мехаНизмами и измерения скорости и перемещения якоря электромаг 10 нитного механизма и, слецовательно, может быть использовано в системах регулирования этих величин указанйых механизмов.

Известно устройство контроля поло 5 жения якоря и управления электромагнит ным механизмом, в котором на крайних полюсах электромагнитного механизма устанавливают дополнительные измерительные катушкицатчики, на которые 20 подают питание. В полости рабочих 3 катушек-механизма при поочерецном их включении перемещается якорь. 9 мо мент пацхоца намагниченного торца якоря к полюсу поц действием электромагии1 ных сил катушки в катушке-цатчике на« водится сигнал, пропорциональный скорости движения якоря. Этот сигнал ис пользуется для переключения рабочих катушек электромагнитного механизма, 30 после чего якорь начинает двигаться в противоположном направлении (1 ).

Однако конструкция электромагнитного механизма усложняется эа счет использования дополнительных катушек. Кроме того, информация о положении якоря по ступает только в дискретные моменты, что не позволяет регистрировать весь процесс движения, и затруцняет автоматическое регулирование работы электромаг- 40 нитного механизма, снижает его функциональные воэможности.

Наиболее близким к прецлагаемому является устройство контроля положения

45 якоря электромагнитного механизма, со цержащее силовую и управляющую части. Силовая часть включает рабочие «атушки силовых электромагнитов и перемеща юшийся возвра тно-посту па тельный якорь. Управляющая часть устройства

50 содержит вспомогательный источник им пульсов, ключи, полупровоцниковый элемент и цатчик тока в виде шунта на резисторе. Устройство, прецназначенное для контроля положения якоря в процессе работы механизма, работает следующим образом. В рабочие катушки подают питающие импульсы тока, создающие им780 2 пульсы электромагнитных сил, под действием которых перемешается якорь. для контроля положения якоря во время ow сутствия в катушке питающих импульсов тока в нее поцают импульсы от цополни тельного источника высокочастотных сигналов и контролируют токи высокой частоты в этой катушке, амплитуды ко торых обратно пропорциональны индуктивности катушки, меняющейся при перемещении якоря (2 ) .

Применение высокочастотных импульсов обусловлено необхоцимостью разцеления токов силовой цепи и измерительных сиг налов, Такое решение требует дополнительного высокочастотного источника, что усложняет устройство. Кроме того, при этом производится цопа нительный нагрев обмоточного провода и магнитопровоца катушки токами высокой частоты, что снижает энергетические параметры алек тромагнитного механизма.

Цель изобретения - повышение эффек тивности управления.

Указанная цель достигается тем, что в устройство цля управления цвижением электромагнитного механизма, соцержащее выводы для подключения обмотки прямого хода и выводы gas подключения обмотки обратного хода электромагнитного механизма, цва датчика тока, цва ключевых элемента, тиристоры, пороговый элемент, блок управления и выводы цля подключения источника питания, причем вывоцы для поцключения обмотки прямого хода включены поспецовательно с оцним иэ цатчиков тока, выводы для поцключе ния обмотки обратного хода включены последовательно с цругим датчиком то- ка, кажцая из последовательных плит через тиристоры соецинены с выводами цля поцклниения источника питания, управля

Гющие электроцы тиристоров соединены с выхоцами блока управления, один из входов каждого ключевого элемента сое-. динен с одним из вывоцов цля подключения обмотки прямого или обмотки обратного хода, ввецены элемент ИЛИ, усилитель с памятью и интегратор, причем цругой вход кажцого ключевого элемента соецинен соответственно с выходами одного и другого цатчиков тока, выхоцы ключевых элементов соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого поцключен к вхоцу усилителя с памятью, соециненного своим выхоцом с вхоцом интегратора, выхоц интегратора подключен к вхоцу порогового элемента, выходы ко3 10467 торого соединены с вхоцами блока управления.

Предлагаемое устройство позволяет осушествить непрерывное слежение за скоростью и перемешением якоря и управ- 5 лять работой электромагнитного механиэма, что дает возможность созцания гибких систем автоматического регулирова ) ния механизмов, а следовательно, нагрев катушек и магнитопровоца элек- 10 тромагнитного механизма высокочастотными импульсами тока, что повышает КПД электромагнитного механизма, и упрошается конструкция самого электромагнитного механизма за счет исключе ния индуктивных цатчиков положения якоря.

На фиг. 1 представлена схема устройства контроля параметров и управления движением электромагнитного механизма; на фиг. 2 - диаграммы его работы.

Устройство соцержит блок 1 управления, включаюший в себя источник пита» ния, рабочие катушки электромагнитного механизма обратного хода 2 и прямого хода 3. Полупроводниковые управляемые элементы, например тиристоры 4 — 7 включаются короткими импульсами, сформированными в блоке 1 управления, а

30 включаются в MOMBHT спада тока катушек до нуля при гашении поля катушек. После выключения пар тиристоров 4-5 и 6-7 катушки 2 и 3 соответственно отключаются от блока 1 управления.

Датчики 8и 9 токов в цепях катушек 2 и-3 включают токовые шунты 10 и 11, оптроны 12 и 13, усилители 14 и 15.

Логические ключи 1.6 и 17 имеют по два вхоца, причем оцин вхоц у кажцогозапрешаюший. Запрешаюшие входы ключей 40

16 и 17 соединены с цатчиками тока, соответственно 8 и 9, цругие вхоцы ключей подключены к катушкам. Выходы ло гических ключей через схему ИЛИ 18 присоединены к усилителю 19 с памятью, 45 который в свою очередь связан через интегратор 20 с пороговым устройством 21.

Для описания работы устройства примем, что рабочая часть якоря - часть 50 якоря, находяшаяся в данный момент B зоне включенной катушки, нерабочая часть якоря - остальная часть якоря.

Нерабочая часть якоря нахоцится в зоне обесточений катушки электромагни тного 55 механизма, Работа устройства основана на известном явлении электромагнитной ин80 4 дукцни, а именно намагниченное ферро магнитное тело (им является нерабочая часть якоря), перемешаясь в обесточенной катушке электромагнитного механиз

Ма, наводит в ней ЭДС, пропорциональную скорости движения якоря.

Приведенная схема прецназначена для контроля параметров и управления двухкатушечного электромагнитного механиз ма. Рассмотрим его работу на примвре электромагнитного молотка. Пусть в иа» чальный момент времени якорь (не показан) после нанесения уцара по инструменту цвижется вверх поц действием электромагнитных сил катушки 2 обратно го хода. По катушке 2 обратного хода протекает ток i >(фиг. 2б), поэтому на выхоце датчика 8 тока есть нацряжение, пропорциональное току, которое подается на запрешаюший вхоц логичес кого ключа 16, слецовательно, напряже», ние катушки 2 не проходит через логический ключ, на выходе ключа 16 напряжение отсутствует.

По катушке 3 прямого хопа ток не протекает, слецовательно, тиристоры 6 и 7 разомкнуты и отсоециняют катушку от блока 1 управления. На выходе цат» чика 9 тока напряжение равно нулю, а значит отсутствует запрешаюший сигнал на вхоце ключа 17.

Движушейся намагниченной нерабочей частью якоря в катушке электромагнитно го двигателя 3 наводится ЭДС f nponx порциональная скорости его цвижения.

Прохоця через логический ключ 17 и схему ИЛИ 18, эта 3QC через усилитель 19 с памятью поступает на выход измерительной схемы как сигнал, пропорциональный скорости цвижения якоря и ч (фиг. 26), lИнтегрируя напряжение () в блоке 20, V получаем сигнал, пропорциональный ходу якоря 0 (фиг. 2 ). Когца напряжение U, будет равно некоторой величине, заранее установленной и определяющей наибольшее перемешение якоря под цействием электромагнитных сил катушек в блоке 21, вырабатывается сигнал 0 сз (фиг. 2 ), поступаюший на вхоц блока 1 управления. По этому сигналу производит ся включение катушки 3 прямого хода тиристорами 6 и 7 и выключение катушки 2 обратного хоца.

Теперь на катушку 3 подается напряжение с блока 1 управления. Якорь тормозится и движется вниз поц цействи80

5 10467 ем электромагнитных сил ватушки прямо

ro xoua.

По катушке 3 протекает ток I„„ (фиг. 2о), поэтому с цатчика 9 на вход логического ключа 17 запретом поступа 5 ет напряжение, пропорциональное току, следовательно, выхоцное напряжение блока питания не проходит на выход логическо го ключа 17, а значит и на выход изме» рительной схемы через блок ИЛИ 18. 10

Через блоксхему питания, входящую в блок 1 управления, происходит гашение магнитного поля катушки 2 обратного хода, После того, как ток в катушке 2 спа 15 дает цо нуля, снимается запрет с логи« ческого ключа 16, а тиристоры 4 и 5 отключают катушку от блока 1 питания.

Намагниченная часть якоря, йеремешаясь в катушке 2 обратного xoqa, наводит >0

G ней ЭДС „, пропорциональн Io СКо рости его движения. Проходя через ключ 16 логический и схему ИЛИ 18, эта ЭДС через усилитель 19 поступает на выход измерительной системы, как

25 сигнал, пропорциональный скорости движения бойка 0 (фиг. 26). Интегрируя сигнал U в блоке 20, получаем напряжение, пройорциональное хоцу якоря ( (фиг. 27.).

Ко"" напр ение 06 будет р в ранее заданной величийе, определяющей положение якоря в момент удара, в бло ке 21 вырабатывается сигнал 0 „,(фиг. 2Й. поступающий на вход блока 1 управле- 35 ния. По этому сигналу произвоцится включение катушки 2 обратного хода тиристорами 4 и 5 и выключение катушки 3 прямого хода.

На катушку обратного хоца теперь 40 подается напряжение. Якорь наносит удар по инструменту и цвижется вверх поц действием электромагнитных сил катушки 2 обратного хоца.

По катушке 2 протекает ток 3 „ 45 (фиг. ab), поэтому с датчика 8 тока на вход логического ключа 16 запретом поступает напряжение, пропорциональное току, следовательно, выходное напряжение блока питания не прохоцит на выхоц клю- 50 ча 16, а значит - на выход измерительной схемы через блок ИЛИ 18.

Через схему блока питания происходит гашение магнитного поля катушки 3 прямого хоца. После того, как ток в ка- 55 тушке прямого хоца спацает go нуля, снимается запрет с логического ключа 17Ä а тиристоры 6 и 7 отключают катушку 3 от блока питания. Намагниченная нерабо чая часть якоря, перемешаясь в катушке 3 прямого хода, наводит в ней ЭДС „„, пропорциональную скорости его движения. Проходя через логический ключ и схему ИЛИ 18, эта ЗДС поступает на выход измерительной системы как сигнал, пропорциональный скорости движения бойка, цикл повторяется (фиг. 2ю).

В интервалах времени ф.„„, С гох происходит коммутация токов катушек.

За время С о„ происхоцит гашение поля катушки обратного хода, а эа время С„„х прямого хода. В эти интервалы времени протекают токи в обеих катушках, поэтому на запрещающие входы обоих логических ключей поступю т напряжение с датчиков тока. Логические ключи 16 и 17 закрыты. На выходе схемы ИЛИ 18, т.е. на входе усилителя 19 с памятью отсутствует напряжение. Длительность интервалов составляет 3-5% времени цикла. За это время скорость цвижения якоря практически не изменяется, поскольку электромагнитные силы катушек во время коммутационных процессов ма» лы. Поэтому на указанных интервалах времени . Сг „х, С .о на выхоце усилите» ля 19 с памятью сохраняется постоянное напряжение, соответствующее значению скорости якоря перец началом коммутации (фиг, 2ь).

Интегрируя полученный сигнал 0, получаем напряжение, пропорциональное перемещению якоря О (фиг. 2 ).

В предлагаемом устройстве контроля и управления электромагнитного молотка отсутствуют цополнительные элементы, устанавливаемые в электромагнитном мо лотке. Датчиками являются сами обесточенные рабочие катушки. Тем самым упро« шается конструкция электромагнитного механизма. При этом по сравнению с прототипом отсутствуют дополнительные потери от высокочастотных импульсов, за счет чего обеспечивается повышение КПД механизма.

Прецлагаемое устройство контроля и управления макет быть использовано в любом электромагнитном механизме, содержащем не менее двух катушек, работающих не оцновременно, Его использование позволит создавать системы регулирования и управлении электромаг нитным привоцом повышенной точности, например при создании электромагнитных штампов, процессов, вибровозбудителей и т.д, 1046780

1046780

Составитель А. Каретников

Редактор М, Янович Техред М.Надь Корректор А. Тяско

Заказ 7437/49 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4