Устройство для форсированного управления электромагнитом постоянного тока

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для быстродействующего управления электромагнитами постоянного тока, в частности управления электромагнитными тормозами и муфтами в робототехнике, станкостроении, авиационной и космической технике. Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности. В режиме форсированного включения компаратор 7 осуществляет сравнение сигналов, поступающих на его входы с выхода задатчика 8 тока возбуждения и элемента обратной связи 4. Силовой ключ 3, управляемый компаратором 7, осуществляет импульсную стабилизацию тока форсировки. По истечении определенного числа циклов на выходе счетчика 14 появится сигнал и задатчик 8 перестроится. При этом обеспечивается стабилизация тока возбуждения. При переключении режимов и отключении устройства диоды 5 и 6 сокращают время спадания магнитной энергии катушки. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4291356/24-07 (22) 28.07.87 (46) 07.04.89. Бюл. Ф 13 (71) Украинский научно-исследовательский институт станков и инструментов (72) А.Л.Серебрин и Б.П.Шевченко (53) 621 ° 318.3-5(088.8) (56) Патент США У 3549955, кл. H 01 Н 47/32, 1970.

Авторское свидетельство СССР

К 832617, кл, Н 01 Н 47/32, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Ф 957286, кл. Н 01 F 7/1&., Н 01 Н 47/32, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРСИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТОИ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для быстродействующего управления электромагнитами постоянного тока, „„Я0„„1471227 А1 (51)4 Н 01 F 7/18, Н 01 Н 47/32 в частности управления электромагнитными тормозами и муфтами в робототехнике, станкостроении, авиационной и космической технике. Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности. В режиме форсированного включения компаратор 7 осуществляет сравнение сигналов, поступающих на его входы с выхода задатчйка 8 тока возбуждения и элемента обратной связи 4.

Силовой ключ 3, управляемый компаратором 7, осуществляе-. импульсную стабилизацию тока форсировки.

По истечении определенного числа циклов на выходе счетчика 14 появится сигнал и задатчик 8 перестроится. При этом обеспечивается стабилизация тока возбуждения. При переключении режимов и отключении устройства диоды 5 и 6 сокращают время спадания магнитной энергии катушки.

2 ил.

1471227

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для быстродействующего управления электромагнитами постоянного тока, в частности управления электромагнитными тормозами и муфтами в робототехнике, станкостроении, авивационной и космической технике.

Цель изобретения — повышение бы- 10 стродействия и надежности, На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2—

1 эпюры,.напряжений в характерных точках. 15

Устройство содержит обмотку возбуждения,электромагнита 1, силовые ключи 2 и 3, элемент обратной связи— резистор 4, диоды 5 и 6, компаратор

7, задатчик 8 тока возбуждения с ре- "20 зисторами 9-11, электронные переключатели 12 и 13, пересчетный элемент

14, триггер 15, логический. элемент

И 16, нестабилиэированный источник постоянного напряжения Е, источник опорного напряжения Е „ и источник входного сигнала U „.

Пс ледовательно соединенные- нестабилизированный источник постоянного напряжения Е., второй силовой ключ

3 (например, биполярный транзистор), обмотка возбуждения электромагнита первый силовой ключ 2, элемент

4 обратной связи (например, резистор) и второй вывод источника питания 35 образуют цепь возбуждения электромагнита. Последовательно соединенные первый силовой ключ 2, элемен". 4 обратной связи, диод 6 образуют цепь замыкания тока обмотки электромаг- 40 нита 1. Последовательно соединенные .диод 5, иестабилизированный источник постоянного напряжения Е, диод

6 образуют цепь разряда магнитной энергии электромагнита. 45

Источник опорного напряжения Е,„ и резисторы 9-11 (включенные по схеме перенастраиваемого делителя напряжения) образуют задатчик 8 тока, выходкой сигнал которого снимается с резистора 10, Электронные переключатели 12 и 13 (например, МОПтранзисторы) соединены со схемой задатчика 8 тока и служат для переключения его уровней настройки.

Компаратор 7 с гистерезиснай (релейной) характеристикой (например, операционный усилитель с узлом регулировки ширины петли гистерезиса характеристики вход-выход) образует формирователь циклического режима, входы которого включены по схеме сравнения напряжений на резисторах 4 и 10, а выход соединен с управляющим электродом второго силового ключа.

Пересчетный элемент 14 счетно входом соединен с выходом формирова-1. теля циклического режима и установочным входом триггера 15, а входом сброса К вЂ” с входом устройства (источником входного сигнала U „, а выходом — с управляющим входом электронного ключ6 13. Электронный ключ

12; например ИОП-транзистор, управляющим входом соединен с входом Ue„ устройства, а коммутирующими электро дами — со схемой задатчика 8 тока возбуждения.

В качестве пересчетного элемента

14 может быть использован счетчик

Джонсона, тогда С-вход счетчика вы полняет функцию счетного входа R, вход его является входом сброса, а запрещающий 7-вход счетчика может быть подключен к его выходу.

Триггер 15 своим счетным входом подключен к выходу пересчетного элемента 14, а выходом к одному из выходов логического элемента И 16,другой вход которого подключен к входу устройства, выход логического элемента И 16 подключен к управляющему входу силового ключа 2.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии при действии нулевого сигнала электронные ключи 12 и 13 закрыты, пересчетный элемент 14 обнулен, напряжение на резисторе 10 и выходной сигнал компаратора 7 равны нулю. Триггер 15 обнулен, силовые ключи 2 и 3 закрыты, ток, возбуждения в электромагните 1 и напряжение на резисторе 4 равны нулю °

При подаче единичного сигнала

Us„ â устройстве устанавливается циклический режим импульсной стабилизации заданного значения тока возбуждения электромагнита таким образом, что электронный ключ 12 открывается, на резисторе 10 скачком возникает положительное напряжение, со», ответствующее форсированному току притяжения электромагнита, на выходе компаратора 7 скачком возникает

1471227

Зр положительное напряжение, которое переводит триггер 15 в состояние, при котором на его выходе появляется положительное напряжение. На выходе логического элемента И 16 появляется положительный потенциал, силовые, ключи 2 и 3 открываются, в обмотке электромагнита начинает протекать экспоненциальный,нарастающий ток °

В момент, когда ток возбуждения достигает, заданного уровня (тока включения) и превьппает его на малую величину, напряжение на резисторе 4 также превьппает напряжение на резисторе Я, выходное напряжение компаратора 7 скачком падает до нуля.

Силовой ключ 3 запирается.

Ток возбуждения электромагнита спадает по экспоненте, протекая через силовой ключ 2, резистор 4 и ди1од 6 за счет ЗДС самоиндукций обмотки. Когда напряжение на резисторе

4 станет меньше напряжения на рези- 25 сторе 10 на малую величину, на. выходе компаратора 7 вновь возникает положительное напряжение и цикл работы . устройства повторяется. Так устанавливается циклический процесс работы устройства, когда длительность закрытого состояния силового ключа 3 определяется параметрами катушки возбуждения и цепью разряда магнитной энергии катушки, а длительность открытого состояния автоматически регулируется, обеспечивая импульсную стабилизацию заданного значения тока возбужцения электромагнита (при этом длительность 4р каждого цикла, начиная с второго, значительно короче длительности первого цикла, так как ток возбуждения в электромагните в первом цикле нарастает с нуля, а в последу- 45 ющих с не нулевого значения, несколько менншего заданного уровня).

Начиная с первого цикла, импульсы напряжения с выхода компаратора 7 поступают на С-вход счетчика 14 °

Через заданное число циклов на выходе счетчика 14 появляется импульс, который поступает на вход V счетчика и останавливает его в этом состоянии.

Этот же импульс на С-входе триггера

15 переводит его в состояние, когда на его выходе появляется нулевой потенциал. Электронный ключ 13 открывается, задатчик тока возбуждения скачком перестраивается на меньший уровень (соответствующий заданному уровню тока удерживания электромагнита). На выходе логического элемента появляется нулевой сигнал. Силовые ключи 2 и 3 запираются, катушка возбуждения электромагнита подключается через диоды 5 и 6 к источнику нестабилизированного питания Е с противоположной полярностью к первоначальному значению, при этом время разряда магнитной энергии катушки возбуждения резко сокращается, что предотвращает дополнительный раэогрев катушки форсирующим током.

Когда напряжение на резисторе 10 превышает напряжение на резисторе

4, на выходе компаратора 7 вновь появляется положительное напряжение, которое переводит триггер 15 и логический элемент И 16 в единичное состояние, силовые ключи 2 и 3 открываются и устройство обеспечивает импульсную стабилизацию . нового пониженного значения тока возбуждения электромагнита. При снятии сигнала

U „ устройство переключается в исходное состояние. При этом на выходах компаратора 7 и логического элемента И 16 появляется нулевой сигнал, силовые ключи 2 и 3 запираются, а катушка возбуждения электромагнита подключается к нестабилизированному источнику питания Е противоположной полярности через диоды 5 и 6. Время выключения электромагнита резко сокращается, что приводит к увеличению быстродействия (фиг.2).

Таким образом,за счет введения в предлагаемое устройство второго силового ключа, второго диода, триггера и логического элемента И достигается увеличение быстродействия за счет сокращения времени разряда магнитной энергии и увеличение допустимого числа, включений. формула изобретения

Устройство для форсированного управления электромагнитом постоянного тока, содержащее выводы для подключения обмотки электромагнита, силовой ключ, диод, компаратор, задатчик тока возбуждения, счетчик импульсов, элемент . обратной связи по току и выводы для подлкючения источника постоянного напряжения, причем

Составитель A.Êàðåòíèêîâ

Редактор A.Ìîòûëü Техред Л.Сердюкова Корректор В.Романенко

Заказ 1612/52 Тираж 694 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

«,(Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

5 14712 первый вывод для подключения обмотки электромагнита через диод соединен с первым выводом для подключения источника постоянного напряжения и через последовательно соединенные

5 силовой ключ и элемент обратной связи по току с вторым выводом для подключения указанного источника, точка соединения силового ключа и элемента обратной связи по току подключена к одному из входов компаратора, другой вход которого подключен к выходу задагчика тока возбуждения, один управляющий вход которого соединен с входом устройства и с входом сброса счетчика импульсов, а другой управляющий вход — с выходом счетчика импульсов, счетный вход счетчика импульсов соединен с выхо27 6 дом компаратора, о т л и ч, а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности, в него введены второй силовой ключ, второй диод, триггер и элемент И, причем управляющий электрод первого силового ключа соединен с выходом элемента И, второй вывод для подключения обмотки электромагнита через второй силовой ключ и через второй диодс вторым выводом для подключения указанного источника,-выход компаратора соединен с -управляющим электродом второго силового ключа и с входом установки триггера, выход которого подключен к первому входу элемента И а счетный вход — к выходу

F счетчика импульсов, второй вход элемента И соединен с входом устройст ва.