Устройство для управления электромагнитом

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к Устройствам для управления электромагнитами и электромагнитными машинами с линейно перемещающимися рабочими органами. Изобретение может быть использовано для управления однотактными электромагнитньми вибраторами, прессами, молотами и др., работа1ощи-. :ми преимущественно в автоматическом режиме и применяемыми в машиностроении , строительстве, горном деле. Целью изобретения является повьшение КГЩ устройства. Устройство осуществляет импульсное питание обмотки 1 i (Л ю CD Di Jiib :д

СО}ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5})4 Н 01 F 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

И А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3965175/24-07 (22) 21.10.85 (46) 07.03.87. Бюл. }} 9 (71) Институт электродинамики

АН УССР и Специальное конструкторско-технологическое бюро Института электродинамики АН УССР (72) Л.П.Мельничук, Д.С,Вертелецкий, Ю.И.Дыхненко, В.Г.Смолянинов, В.А.Скрипка и А.И.Моисеенко (53) 621.318.3-5 (088.8) (56) Ратмиров В.А. Основы программного управления станками. — М.:

Машиностроение, 1978, с.167, рис.7!.

Авторское свидетельство СССР

}} 752517, кл. Н 01 F 7/!8, 1978.

Авторское свидетельство СССР

9 1247952, кл. Н 01 F 7/18, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТОМ (57) Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для управления электромагнита:ми и электромагнитными машинами с линейно перемещающимися рабочими органами. Изобретение может быть использовано для управления однотактными электромагнитными вибраторами, прессами, молотами и др., работающи-. ми преимущественно в автоматическом режиме и применяемыми в машиностроении, строительстве, горном деле.

Целью изобретения является повышение

КПД устройства. Устройство осуществ" ляет импульсное питание обмотки 1

1295459 электромагнита. При подаче запускающего сигнала на вход 24 элемента

ИЛИ 14 через другой элемент ИЛИ 17 и формирователь импульсов запуска 22 открывается вспомогательный тиристор

6. При этом осуществляется заряд конденсатора 7. Одновременно этим же сигналом переключается триггер 13 и через инвертор 20 блокируются элементы И 18 и 19. После заряда конденсатора 17 управляющий импульс с входа

24 снимается. Элементы И 18 и 19 деблокируются. Импульсом единичного уровня с выхода элемента И 18 подготавливается амплитудный детектор 11.

Этот же импульс поступает на вход

Формирователя импульса запуска 22, с выхода которого сигнал поступает на управляющий электрод основного тиристора 5, открывая его. При этом конденсатор 7 перезаряжается по цепи: основной тиристор 5, дроссель 10, диод 9. Одновременно закрывается вспомогательный тиристор 6. При открывании тиристора 5 через индуктивную нагрузку начинает протекать ток, изменяющийся по определенному закону.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для управления электромагнитами и электромагнитными машинами с линейно перемещающимися рабочими органа- 5 ми, и может быть использовано для управления однотактными электромаг-. нитными вибраторами, прессами, молотами и др., работающими преимущественно в автоматическом режже и приЮ меняемыми в машиностроении, строительстве, горном деле.

Целью изобретения является повышение КПД устройства.

На фиг.l приведен электромагнит; на фиг.2 — электрическая схема устройства; на фиг.3 — диаграммы режимов работы устройства для управления электромагнитом; на фиг.4 — одна из возможных схем амплитудного детекто- ра.

Устройство для управления электромагнитом содержит индуктивную катушку 1, окруженную магнитопроводом 2

Амплитудный детектор 11 производит запоминание и хранение максимума тока в обмотке 1 в момент трогания якоря. Первый элемент сравнения 12 сравнивает напряжения с выхода датчика тока 8 и амплитудного детектора ll. На выходе элемента сравнения

l2 формируется импульс, на заднем фронте которого переключается триггер 13. При этом на выходе элемента

И 19 формируется положительный импульс, который через элементы 17 и 21 открывает вспомогательный тиристор 6. При открывании тиристора 6 тиристор 5 закрывается, а конденсатор 7 перезаряжается. На выходе второго элемента сравнения 16 при сравнении поступающих на его входы опорного напряжения и линейно уменьшающегося формируется импульс, который инвертируется и дифференцируется. Импульс положительной полярности с выхода дифференцирующей цепи 23 поступает через элемент ИЛИ 14 на вход триггера 13, переключая его. Далее весь процесс работы устройства повторяется. 4 ил. с якорем 3 ч возвратной пружиной 4, основной 5 и вспомогательный 6 тиристоры, конденсатор 7, датчик 8 тока, диод 9, дроссель 10, амплитудный де- тектор ll, первый элемент !2 сравнения, триггер 13,.первый элемент ИЛИ

14, интегратор 15, второй элемент

16 сравнения, второй элемент ИЛИ 17., первый 18 и второй 19 элементы И, инверторы 20 и 21, формирователь 22 импульсов запуска и дифференцирующую цепь 23.

На второй вход первого элемента ИЛИ 14, являющийся входом 24 устройства, поступает сигнал запуска устройства, а на второй вход 25 второго элемента 16 сравнения поступает опорное напряжение. Обмотка 1 электромагнита зашунтнрована цепочкой из последовательно соединенных резистора 26 и диода 27.

На фиг.2 представлены диаграммы

28 — 37 режимов работы устройства

3 !2954

Одна из возможных схем амплитудного детектора 1! !фиг.3) состоит из операционных усилителей 38 т 39, резистора 40 обратной связи, диода 41 и конденсатора 42, эашунтированного ключом 43. Вход 44 является входом амплитудного детектора 11, вход 45 управляющим входом, а выход 46 — выходом амплитудного детектора 11. !

О

Устройство работает следующим образом.

Когда подается питание и сигнал запуска устройства в виде импульса единичного уровня на второй вход элемента ИЛИ 14, на первый вход которого в это время приходит сигнал нулевого уровня с выхода дифференцирующей цепи 23, тогда сигнал запуска проходит через элемент ИЛИ 14 и поступает на второй вход триггера

13, при этом передний фронт сигнала запуска переводит триггер 13 в такое состояние, что на его первом выходе появляется импульс 3! единичного уров-5 уровня (фиг.2), а на втором выходе импульс нулевого уровня. Одновременно сигнал запуска поступает через инвертор 20 на первые входы элемен— тов И 18 и 19, на выходе которых фор-30 мируются импульсы нулевого уровня, и на первый вход второго элемента

ИЛИ 17, на второй вход которого поступает импульс нулевого уровня с выхода второго элемента И 19, тогда сигнал запуска проходит через второй элемент ИХ(И 17 и через формирователь

22 импульсов запуска и поступает на управляющий электрод вспомогательного тиристора 6, открывая его. При этом происходит заряд конденсатора

7 по цепи: плюсовой полюс источника питания, индуктивная катушка 1, конденсатор 7 (фиг.l, полярность без скобок), вспомогательный тиристор 6, 45 датчик 8 тока, минусовой полюс источника питания.

При этом сигнал с датчика 8 тока (28, фиг.21, поступающий на амплитудный детектоР 11, не запоминается вследствие того, что ключ 43 (фиг.31 замкнут импульсом нулевого уровня, поступающим с выхода элемента И 18.

После заряда конденсатора 7 сигнал запуска в виде импульса единичного уровня заменяется импульсом нулевого уровня, который проходит через инвертор 20 на первые входы элемен59 4 тов И 18 и 19, после чего на их выходах устанавливаются сигналы, соответствующие сигналам на выходах триггера 13. На выходе элемента И 18 формируется импульс единичного уровня .(31, фиг.2), а на выходе элемента И 19 формируется импульс нулевого уровня (36, фиг.4). Импульс единичного уровня с первого выхода триггера 13 через второй вход элемента

И !8 поступает на вход формирователя

22 импульсов запуска, с выхода кото. рого сигнал 37 поступает на управляющий электрод основного тиристора 5, открывая его. При этом конденсатор

7 перезаряжается ио цепи: основной тиристор 5, дроссель 10, диод 9 (фиг.1, полярность в скобках). Одновременно вспомогательный тиристор

6 закрывается. Импульс единичного уровня с первого выхода триггера 13 также поступает на управляющий вход амплитудного детектора ll, размыкая ключ 43 (фиг.3), тем самым подготавливая амплитудный детектор ll к работе, и поступает на первый вход интегратора 15, на выходе которого напряжение начинает возрастать по линейному закону (32, а, фиг.2) . Это напряжение поступает на первый вход второго элемента 16 сравнения, на второй вход которого поступает опорное напряжение (32,б, фиг.2).

В момент сравнения этих напряжений на выходе второго элемента 16 сравнения появляется сигнал единичного уровня (33, фиг.2), поступающий на инвертор 21 (34, фиг.2), с выхода которого сигнал подается на дифференцирующую цепь 23, сигнал . с которой (35, фиг ° 2) поступает на первый вход элемента ИЛИ 14, на втором входе которого поддерживается сигнал нулевого уровня, на второй вход триггера

13, не изменяя его выходных состояний .

При открывании тиристора 5 через индуктивную катушку 1 начинает протекать ток, изменяющийся по определенному закону (28,фиг.2), В момент трогания якоря 3 ток в катушке 1 (28, фиг,2) уменьшается до определенного значения, а затем при остановке якоря в конце рабочего хода увеличивается. На амплитудном детекторе 11 про".— исходит запоминание и хранение максимума тока (29, фиг.2) в катушке 1 в момент трогания якоря 3. Элемент

1295459

12 сравнения производит сравнение мгновенных значений поступающих на его входы напряжений, формируя импульс в момент их равенства. Когда напряжение (29, фиг.2) с амплитудного детектора 11 превосходит величину напряжения (28,фиг.2), снимаемого с датчика 8 тока, формируется передний фронт импульса (30, фиг.2) на выходе элемента 12 сравне- 1О ния. После окончания движения якоря

3 ток в катушке i увеличивается и в момент совпадения возрастающего напряжения на датчике 8 тока (28,фиг.2) и напряжения, хранимого на амплитудном детекторе !1 (29, фиг.2), происходит формирование заднего фронта импульса (30, фиг.2), который поступает на первый вход триггера 13, изменяя его выходные состояния на противоположные. На втором выходе триггера 13 появляется импульс единичного уровня, а с первого выхода он снимается. Потенциал с второго выхо; да триггера !3 поступает на второй вход элемента И 19, с выхода которого импульс поступает на второй вход интегратора !5, на выходе которого напряжение начинает линейно уменьшаться (32, фиг.2), и одновременно на второй вход второго элемента

ИЛИ 17, на первом входе которого подцерживается импульс логического

"0" с выхода которого сигнал через формирователь 22 импульсов запуска 35 поступает на управляющий электрод вспомогательного тиристара 6,, открывая его.

При открывании тиристора 6 на ана-,1п де тиристора 5 появляется короткий импульс отрицательного напряжения.

Тиристор 5 запирается и так в индуктивной катушке l замыкается -"о цепи: конденсатор 7 осуществляя его пере-,ц заряд (фиг.l, полярность без скобок), вспомогательный тиристар 6, датдатчик 8 тока, источник питания. После окончания процесса перезаряда кон— денсатора 7 ток в индуктивной катушке 1 замыкается через резистор 26 и диод 27 демпфирующей цепи. На втором элементе 16 сравнения при сравнении поступающих на его входы линейно уменьшающегося (а) и опорного (б) напряжений (32, фиг.2) происходит формирование сигнала нулевого уровня (33, Аиг.2), когорый через инвертары 21 (34,фиг.2) поступает на дифференцирующую цепь 23, с выхода котарой импульс положительной полярности (35, фиг.2) поступает на первый вход элемента ИЛИ 14, на втором входе которого поддерживается импульс нулевого уровня. и с его выхода на второй вход триггера 13, возвращая его в исходное состояние. Далее весь процесс работы устройства повторяется.

Таким образам, введение двух эле— ментов И, второго элемента ИЛИ, двух инверторов, дифференцирующей цепи, дросселя и диода позволяет повысить

КПД устройства путем устранения ре— эистора из цепи заряда конденсатора, что улучшает использование энергии, поступающей от источника питания в моменты коммутации и при обратном ходе якоря, и повышает диапазоны рабочих частот электромагнита.

Формула изобретения

Устройство для управления электромагнитом с линейно перемещающимся якорем, содержащее выводы для подключения обмотки электромагнита, основной и вспомогательный тиристары, конденсатор, датчик тока, амплитудный детектор, первый и второй элементы сравнения, триггер, первый элемент ИЛИ, интегратор, формирователь импульсов запуска тиристаров, выводы для подключения источника питания, вывод для подключения источника опорного напряжения, причем вывод для подключения отрицательного полюса источника питания соединен через датчик тока. с катодами основного и вспомогательного тиристоров, с входом амплитудного детектора и одним из входов первого элемента сравнения, анод вспомогательного тиристора через конденсатор соединен с анодом основного тиристора и с одним из выводов для подключения обмотки электромагнита, второй вывод которой подключен к положительному полюсу источника питания, выход амплитудного детектора подсоединен к второму входу первого элемента сравнения, выход которого подключен к одному из входов триггера, выход интегратора соединен с первым входом второго элемента сравнения, второй вход которого. соединен с выводом для подключения источника опорного напряжения, выход первого элемента ИЛИ подключен к вто!

295459 рому входу триггера, выходы формиро— вателя импульсов запуска подключены к управляющим электродам тиристоров, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью овьппения КПД, в него введены первый и второй элементы И, пер-. вый и второй инверторы, дифференцирующая цепь, диод и дроссель, причем катод диода соединен с анодом вспомогательного тиристора, а анод через дроссель — с катодом вспомогательного тиристора, вход первого инвертора соединен с выходом второго элемента сравнения, а его выход через дифференцирующую цепь подклю-. чен к первому входу первого элемента

ИЛИ, второй вход которого являющийся входом устройства, соединен с одним из входов второго элемента ИЛИ и входом второго инвертора, выход

5 которого соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, первый выход триггера через первый элемент И подключен к первому входу интегратора, первому входу формирователя импульсов запуска тиристоров и управляющему входу амплитудного детектора, а второй выход триггера— через второй элемент И к второму вхо" ду интегратора и через второй элемент ИЛИ к второму входу формирователя импульсов запуска тиристоров .

1295ч59

-"оставитель А. Каретников

Редактор И.Николайчук Техред А.Кравчук Корректор М.Пожо

Заказ 623!58

Типаж 699

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4