Устройство для управления электромагнитным механизмом

 

Изобретение относится к устройствам управления захватами, вибраторами , прессами, молотами и другими электромагнитными механизмами, работающими преимущественно в автоматическом режиме, и может быть испольэоввно в машиностроении, строительстве и горном деле. Целью изобретения является повышение быстродействия и КПД. Устройство обеспечивает подключение обмотки 1 электромагнита к источнику 18 питания в момент завершения обратного хода якоря и использует часть энергии, накопленной в обмотке для выполнения следующего цикла. Определение момента завершения обратно го хода якоря обеспечивается использованием в устройстве измерительного трансформатора 19,элемента сравнения 20, на который подается опорное напряжение, и счетчика импульсов 21, 3 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИА ЛИСТ ИЧЕСНИХ

PECllYEiËÈH

И)4 Н01F 7 18

NI т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMNTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4216219/24-07 (22) 30.03.87 (46) 15.09.88. Бюл. 11 34 (72) А.М.Верба, А.И.Бондаренко, А.В.Чекед, В.Н,Скорина и В.В.Решиюк (53) 621.318.3-5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

IP 1247952, кл. Н 01 F 7/18, 1986 °

Авторское свидетельство СССР

Ф 1350674, кл. Н 01 F 7/18, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ МЕХАНИЗМОМ (57) Изобретение относится к устройствам управления эахватами, вибраторами, прессами, молотами и другими электромагнитными механиэмами, работающими преимущественно в автомати„„SU„„1424063 А1 ческом режиме, и может быть исполь" эовано в машиностроении, строительстве и горном деле. Целью иэобретения является повышение быстродействия и

КПД. Устройство обеспечивает подключение обмотки 1 электромагнита к источнику 18 питания в момент эавершения обратного хода якоря и испольэует часть энергии, накопленной в обмотке для выполнения следуюаего цикла, Определение момента эавершения обратно го хода якоря обеспечивается испольэованием в устройстве иэмерительного трансформатора 19, элемента сравнения 20, на который подается опорное напря:кение, и счетчика импульсов 21

3 ил.

1424063

Изобретение относится к устройствам управления захватами, вибраторами, прессами, молотами и другими электромагнитными механизмами, работающими преимущественно в автоматическом режиме, и может быть использовано в машиностроении, строительстве и горном деле.

Целью изобретения является повышение быстродействия и КПД устройства sa счет подключения обмотки электромагнита в момент завершения обратного хода его якоря, На фиг. I изображена блок-схема 15 устройства; на фиг. 2 — принципиальная схема функционального преобразователя; на фиг. 3 — временные диаграммы работы устройства (напряжения на выходах соответствующих элементов 20 и ток во вторичной обмотке измерительного трансформатора).

Устройство содержит (фиг. 1).подключенные к обмотке 1 электромагнита основной 2 и вспомогательный 3 тирис25 торы, измерительный 4 и вспомогательный 5 резисторы, конденсатор 6, диод

7, источник 8 задающего напряжения, функциональный преобразователь 9, выполненный (фиг. 2) на операционном усилителе 10 с дифференцируюшим звеном 11 на входе, элемент 12 сравнения, триггер 13, элемент ИЛИ 14, вторую )5 и первую 1Ь дифференцирующие цепи, кнопку 17 запуска, подклю- 35 ченную к источнику 18 питания, измерительный трансформатор 19, дополнительный элемент 20 сравнения и счетчик 21 импульсов. При этом положительный полюс источника 18 питания сое- 40 динен с катодом диода 7, с первым выводом кнопки 17 запуска, с первым выводом обмотки 1 электромагнита и с первым выводом вспомогательного резистора 5, второй вывод которого че- 45 рез конденсатор 6 соединен с вторым выводом обмотки электромагнита. Отрицательный полюс источника !8 питания соединен с обшей шиной, катодом вспомогательного тиристора 3 и первым выводом измерительного речистора 4, второй вывод которого через функциональный преобразователь 9 подключен к второму входу элемента 12 сравнения и через основной тиристор,55

2 к второму выводу обмотки I электромагнита. Первый вход элемента 12 сравнения соединен с первым выходом источника 8 задающего напряжения, а выход — с входом первой дифференцирующей цепи 16. Второй вывод кнопки 17 запуска через вторую дифференцируюшую цепь 15 подключен к первому входу элемента ИЛИ 14, выходом соединенного с вторым входом триггера 13, первый вход которого подключен к выходу первой дифференцируюшей цепи 16, а пря мой и ин в ер с ный выходы — к управляюшему электроду основного тиристора 2 и управляющему электроду вспомогательного тиристора 3 соответственно. Первичная обмотка измерительного трансформатора 19 включена между вторым выводом обмотки I электромагнита и анодом диода 7 ° Вторичная обмотка измерительного трансформатора 19 включена между обшей шиной и первым входом дополнительного элемента 20 сравнения, второй вход которого соединен с вторым выходом источника 8 задающего напряжения. Выход дополнительного элемента 20 подключен к входу счетчика 21 импульсов, установочный вход которого соединен с инверсным выходом триггера 13 а выход — с HTopblM входом элемента

ИЛИ 14 °

Счетчик 21 импульсов, например, состоит из двух последовательно соединенных триггеров. На выходе счетчи. ка 21 импульсов появляется положи тельный потенциал при поступлении второго положительного импульса (переднего фронта) на его вход. Сброс

1 счетчика 21 импульсов осуществляется подачей нулевого потенциала на его установочный вход.

Вместо основного тиристора 2 можно использовать другой ключевой элемент, например транзистор, при этом из устройства исключается вспомогательный тиристор 3, вспомогательный резистор 5 и конденсатор 6.

Устройство работает следующим об" разом.

После включения питания на инверс° ном выходе триггера 13 устанавливается единичный потенциал (цепи установки в начальное состояние на схеме не показаны). При этом на выходе счетчика

21 импульсов имеется нулевой потенциал, а вспомогательный тиристор 3 открывается и конденсатор Ь заряжается с полярностью, укаэанной на фиг ° 1.

При кратковременном замыкании кнопки 17 запуска на выходе второй диффе" ренцирующей цепи 15 появляется поло1424063 зи

«(е

К,+ R„

- е " ), где К, с,„- ʄф—

R è жительный импульс, который через элемент ИЛИ 14 поступает на второй вход триггера 13 и устанавливает íà его прямом выходе единичный потенциал, открывающий основной тиристор 2, в результате чего обмотка 1 электромагнита подключается в источнику 18 питания, После этого вспомогательный тирнстор 3 закрывается, так как к его электродам через открытый основной тиристор 2 прикладывается напряжение конденсатора 6, который начинает перезаряжаться. По обмотке 1 электромагнита протекает ток, создающий на измерительном резисторе 4 падение напряжения 11 (фиг. 3), поступающее на вход функционального преобразователя

9.

U К4 \

U (1 — е ), 4 R<+ К где U — напряжение источника 18 питания;

R К4 — активное сопротивление обмотки 1 и измерительного резистора 4 соот..ветственно;

Ь - индуктивно сть обмотки 1 электромагнита;

L постоянная времени обК4

4 мотки 1 электромагнита с учетом последовательно соединенного с ней активного сопротивления измерительного резистора 4;

t — время с момента подключения обмотки 1 к источнику 18 питания.

Иапряжение на выходе функционального преобразователя 9, поступающее на первый вход элемента 12 сравнения, определяется формулой коэффициент усиления операционного усилителя 10; постоянная времени дифференцируюшего звена

l l активное сопротивление и емкость дифференцируюшего saeva 11, При движении якоря электромагнита в соответствии с величиной его хода изменяется индуктивность L обмотки 1

5 электромагнита, а следовательно, и напряжение U на выходе функциснаю ь9 ного преобразователя 9, Постоянная времени с„дифференцируюшего звеня

11 выбирается таким образом, чтобы во всем диапазоне нагрузок на якоре электромагнита его движение во время прямого хода начиналось при возможно одинаковом напряжении на выходе функционального преобразователя 9, 15 которое при этом соответствует вели» чине хода якоря во время его движения.

На выходе элемента 12 "равнения будет единичный потенциал, уиеньша20 ющийся цо нуля после того, как напряжение П на выходе функционального 9 преоб ра эоь атея я 9 превысит напряжение Ua,1 на первом выходе источника 8 эацающего напряжения. При движе25 нии якоря электромагнита в соответствии с изменением его хода уменьшается напряжение U на выходе функционального преобразователя 9 и в момент, когда оно уменьшится до величины напряжения U><,1 на первом выходе источника 8 эацаюшего напряжения, на выходе элемента 12 вновь появляется единичный потенциал, вызывающий на выходе первой дифференцируюшей цепи

16 положительный импульс, который ус35 танавливает на инверсном выходе триггера 3 единичный потенциал. В результате этого открывается вспомогательный тиристор 3, через который иа40 пряжение конденсатора 6 прикладывается к основному тиристору 2, закрывая его. Якорь электромагнита эаверлает прямой ход и ток в его обмотке 1 начинает протекать через диод 7 и первичную обмотку измерительного

45 трансформатора 19, во вторичной обмотке которого наводится напряжение Ц9, пропорциональное скорости изменения тока в обмотке 1 электро50 магнита, Поэтому напряжение U 9 на вторичной обмотке измерительного трансформатора 19 будет превышать напряжение U < 1 на втором выходе источника 8 задающего напряжения толь55 ко после закрывания основного тиристора 2, когда в первичной обмотке измерительного трансформатора 19 происходит увеличение тока до уровня тока в обмотке 1 электромагнита, и

1424063 во время обратного хода якоря электромагнита, когда уменьшается индуктивность его обмотки l, следовательно, в ней увеличивается ток.

Когда напряжение U на вторичной обмотке измерительного трансформатора 19 превышает напряжение 1 а 1 на втором выходе источника В зада лего напряжения, на выходе дополнитець- 1р ного элемента 20 сравнения будет положительный потенциал. Гледонательно, за время от закрывания основного тиристора 2 до занерп,ения обратного хода якоря электромагнита на вход счетчика 21 импульсов поступают первый и втсцюй положительные импульсы. При появлении второго импульса по его переднему фронту на выходе счетчика 21 импульсон устанавливается единичный потенциал, поступающий через второй вход элемента ИЛИ 14 на второй вход триггере 13 и переводящий триггер 13 н состояние, при котором на его прямом 25 выходе будет единичный потенциал.

После этого на выходе счетчика 21 импульсов появляется нулевой потенциал, а основной тиристор 2 сткрынается и цикл работы повторяется.

Напряжение U<1 1 на втором выходе источника задающего напряжения выбирается таким образом, чтобы оно было равно напряжению U q на вторичной обмотке измерительного трансформатора

19 в момент завершения обратного хода якоря электромагнита.

Таким образом, повторное включение обмотки 1 электромагнита осуществляется в момент завершения обратного ходя якоря независимо от нагрузки на нем, а в прототипе повторное вклю- г чение обмотки электромагнита осуществлялось элементом задержки, которую 4 необходимо было выбирать максимально возможной с учетом изменения нагрузки.на якоре электромагнита. Кроме того, в предлагаемом устройстве при повторном включении используется энергия, запасенная в обмотке 1 электро50 магнита, так как повторное включение осуществляется при наличии тока в ней, а в прототипе к моменту повторного включения обмотки электромагнита ток в ней успевает уменьшиться практически до нуля, В результате этого повышается быстродействие и

КПД устройства.

Экономическая эффективность предлагаемого устройства обеспечивается повышением КПД устройства sa счет использонания при повторном включении энергии, запасенной н обмотке l электромагнита, Формута изобретения

Устройство для управления электромагнитным механизмом, содержашее ныноры для.подключения обмотки электромагнита, основной и вспомогательный тиристоры, измерительный и нспомога ельиый резисторы, конденсатор, диод, источник задавшего напряжения, функциональный преобразователь, элемент сравнения, триггер, элемент

ИЛИ, первую и вторую дифференцирующие цепи, кнопку запуска и выводи для подключения источника питания, причем вывод для подключения положительного полюса источника питания соединен с катодом диода, с первым выводом кнопки запуска, с первым выводом для подключения обмотки электромагнита и через вспомогательный резистор с анодом вспомогательного тиристора и вторым выводом для подключения обмотки электромагнита, вывод дгч подключения отрицательного полюса источни а питания соединен с обшей шиной, с катодом вспомогательного тиристора и через измерительный резистор — с катодом основного тиристора, первый выход источника задающего напряжения подключен к первому нхот1у элемента сравнения, выход которого через первую дифференцируюшую цепь соединен с первым входом триггера, прямой выход которого подключен к управлявшему электроду основного тиристора, а инверсный — к управлявшему электроду вспомогательного тиристора, второй вывод кнопки запуска через вторую днфференцируюшую цепь соединен с первым входом элемента

ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом тригрера, а катод основного тиристора через функциональный преобразователь подключен к второму входу элемента сравнения, о т л и— ч а и ш е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и КЩ\ устройства sa счет подключения обмотки электромагнита в момент завершения обратного хода его якоря, в него дополнительно введены измерительный трансформатор, дополнительный элемент сравнения и счетчик импульсов, при1424063

Аепс7

ИЯ чем первичная обмотка измерительного трансформатора включена между вторым выводом для подключения обмотки электромагнита и анодом диода, вторичная

5 обмотка иэмерительного трансформатора включена между обшей шиной и первым входом дополнительного элемента сравнения, второй вход которого соединен с вторым выходом источника задающего напряжения, выход дополнительного элемен га сравнения подключен к входу счетчика импульсов, установочный вход которого соединен с инверсным выходом триггера, а выходс вторым входом элемента ИЛУ,