Устройство для намагничивания и размагни-чивания элементов магнитных систем импульсныммагнитным полем

 

Союз Совете кин

Социалистическими

Республик

O n N C A Н И Е <,11830593

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСК1 МУ СВИДЕТЕРЬСТВУ (61) Дополнительное к dBT свнд-ву (22)Заявлено 18.07. 79 (21)2800146/24 07 (5! )M. К,1т. с присоединением заявки ле (23)Приоритет

Н 01 F 13/00

Государственный комитет

СССР аа делам изобретений н открытий

Опубликовано 15.05.81.61оллетень М 18

Дата опубликования описания 15 .05 .81 (53) УД К УДК 621. 318 . 8 (088. 8) А. Н. Кашин, Б. П. Курников и В.. Та ов (фр,,,! «т-=

; у „.

/ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАМАГНИЧИВАНИЯ И РАЗМАГНИЧИВАНИЯ

ЭЛЕМЕНТОВ МАГНИТНЫХ СИСТЕМ ИМПУЛЬСНЫМ МАГНИТНЫМ

ПОЛЕМ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в установках магнитной импульсной обработки ферромагнитных материа лов, в частности в установках для магнитной обработки инструмента из быстрорежущей стали, с целью повьппения его износостойкости. . Известно устройство для намагничивания и размагничивания элементов магнитных систем импульсами магнит10 ного поля. Оно содержит источник напряжения, емкостной накопитель, управляемые вентили в зарядной и разрядной цепях, катушку индуктивности, 15 схему управления вентилями, включающую в себя систему импульсно-фазового управления, генератор импульсов, распределитель, элемент задержки, зарядный элемент, включенный между

20 источником напряжения и емкостным накопителем (I .

Однако это устройство не обеспечивает требуемого качества магнитной

2 обработки из-эа невозможности управлять величиной остаточной намагниченности детали в цикле размагничивания и создавать знакопеременное затухающее магнитное поле размагничивания. Катушка индуктивности в указанном устройстве со тоит из двух обмоток намагничивания и размагничивания, что увеличивает ее габариты. и вес, усложняет схему.

Цель изобретения — управление величиной остаточной намагниченности, снижение веса и габаритов катушки индуктивности. Цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены блок . автоматики, электрические ключи, логические элементы ИЛИ, формирователь импульсов и переключатель режимов, причем зарядный элемент подключен к источнику напряжения через управляемые вентили, включенные встречно и параллельно, управляющие электроды которых подключенъ1 к выходу

83059

35

3 системы импульсно-фазового управления, синхронизированной от источника напряжения, ко входам которой подключены блок автоматики и электронные ключи, управляющие входы ко5 торых соединены с выходами логических элементов ИЛИ, имеющих один общий вход, подключенный через элемент задержки к выходу генератора импульсов, и два Раздельных входа соеди- 10 ненных с выходами распределителя, подключенного одним управляющим вхо" дом к выходу генератора, а другим через переключатель режимов — к блоку автоматики, причем управляемые вентили разрядной цепи включены встречно и парллельно, а их управляющие электроды подключены к выходу формирователя импульсов, подключенного к выходу элемента задержки. 20

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 — временная диаграмма работы устройства в циклах намагничивания и размагничивания.

Схема содержит обрабатываемую деталь 1, катушку 2 индуктивности, систему 3 импульсно-фазового управления, управляемые вентили 4 и-5 в цепи заряда, источник б напряжения, электронные ключи 7 и 8, распределитель 9, генератор 10 импульсов, логические элементы ИЛИ 11 и 12, элемент 13 задержки, управляемые вентили 14 и 15 в цепи разряда,емкостной накопитель 16, формирователь 17 импульсов, зарядный элемент

18, лавинные вентили 19 и 20, блок

21 автоматики, переключатель 22 режимов.

Устройство работает следующим об- 40 разом. . Обрабатываемая деталь 1 помещается в катушку 2 индуктивности. Система

3 импульсно-фазового управления обес" печивает включение вентиля 4 в поло- 45 жительные полупериоды напряжения источника 6, в качестве которого используется повышающий трансформатор, питаемый от промьппленной сети 50 Гц, а вентиля 5 - в отрицательные полупериоды, для чего в схеме системы 3 предусмотрена фазовая синхронизация от источника напряжения. Управляемые вентили 4 и 5 переключаются поочередно через несколько периодов напряже- 55 ния источника 6, формируя серии разнополярных импульсов. Смена серии импульсов одной полярности на другую

/ происходит в результате переключения

3 4. ключей 7 и 8, состояние которых определяется состоянием распределителя 9. импульсов, работающего как двухразрядный счетчик импульсов, запускаемый от генератора 10. Так, логическая

"единица" на выходе распределителя

9 и, соответственно, на входе элемента ИЛИ 11 д ет логическую "единицу" на входе ключа 7, который реализует функцию "Запрет" в схеме системы 3 для положительных полупериодов источника 6. При этом на управляющем электроде вентиля 4 отсутствуют отпирающие импульсы. Аналогично, при наличии логической "единицы" на входе эле мента 12 открыт ключ 8, сняты импульсы с выхода системы 3 в отрицательные полупериоды источника 6, вентиль 5 закрыт. Логические элементы

ИЛИ 11 и 12 предназначены для сложения входных сигналов функции "Запрет"

) для чего в элементах 11 и 12 предусмотрены по два суммирующих входа, один из которых является общим. Общий вход элементов ll и 12 подключен к выходу элемента 13 задержки. Злемент 13 задержки выполнен по схеме одновибратора и срабатывает при каждом последующем импульсе генератора

10 на время, равное четверти периода напряжения источника 6. В течение указанного времени на оба элемента

11 и 12 по общему входу поступает сигнал логической "единицы", который блокирует на данное время выходные импульсы системы 3 импульсно-фазового управления. Задержка позволяет исключить одновременное срабатывание зарядных вентилей 4 и 5 ° включаеьиах в течение соответствующих периодов напряжения источника 6 с минимальным фазовым углом в каждом полуперноде

9" > т/4 + Г„„„, где Т - перйод (20 мс), Г„, суммарная длительность разрядного импульса тока в катушке 2 и времени коммутации вентилей 14 и 15 (30—

40 мкс).

Разрядные вентили 14 и 15 осуществляют коммутацию емкостного накопителя 16 на катушку 2 индуктивности.

При положительном потенциале на обкладке емкостного накопителя 16, соединенной с анодом и катодом вентилей 14 и 15, включается вентиль 15, при отрицательном — вентиль 14.

Отпирающие импульсы поступают с формирователя 17 импульсов одновременно на электроды обоих вентилей 14 и 15.

5 8305 формирователь 17 импульсов запускается задним фронтом импульса напряжения, снимаемого с выхода элемента !

3. Зарядный элемент 18 обеспечивает токоограничение в процессе

5 заряда накопителя 16.Лавинные вентили 19 и 20 осуществляют защиту управляемых вентилей 14 и 15 от перенапряжений, возникающих при коммутации вентилей 14 и 15 в цепи катушки

2 индуктивности и.накопителя 16. . Когда устройство осуществляет цикл намагничивания, блок 21 автоматики вырабатывает стабильный по.напряжению сигнал постоянного тока, который поступает на управляющий вход системы 3 импульсно-фазового управления.

Сигнал постоянного тока воздействует на фазосдвигающее устройство, входящее в схему системы 3 импульсно-фазо20 вого управления, и определяет фазовый сдвиг импульсов на выходе системы

3 в пределах от Т/4 + iи щ до Т/2.

Каждому значению фазы импульсного сигнала и, следовательно, моменту включения вентиля 4 или 5 в течение полупериода (Т/2) источника 6 соответствует определенная амплитуда напряжения и величина потенциала, до которого заряжается емкостной накопитель 16 в течение нескольких зарядных циклов. Заряд емкостного накопителя за несколько циклов позволяет снизить потребляемую из сети мощность. Технологические особенности магнитной обработки позволяют иметь низкую частоту следования импульсов намагничивания порядка 5 Гц, поэтому однократный заряд емкостного накопителя может быть осуществлен 4О за время не менее десяти периодов напряжения промышленной сети, а это снижает мгновенную мощность потребления примерно в 5 раз.

Переключатель 22 режимов предна- 45 значен для выбора режимов намагничивания или размагничивания. Замкнутое состояние контактов переключателя

22 соответствует циклу намагничивания, разомкнутое — размагничивания. В цикле намагничивания блок 21 автоматики вырабатывает запирающий сигнал, который переводит распределитель 9 в устойчивое состояние в одном из разрядов, соответствующем закрытому ключу 7 и открытому ключу

8. В этом случае система 3 вырабатывает импульсы управления, воздей-. ствующие на управляемый вентиль 4, 93 б емкостной накопитель 16 заряжается до заданного значения амплитуды импульсаии тока одной полярности, и его разряд через вентиль 15 на катушку 2 индуктивности также дает однополярные импульсы тока в обмотке катушки 2.

В цикле размагничивания. контакты переключателя 22 размыкают и снимают запирающий сигнал со входа распреде" лителя 9, последний начинает работать в режиме двухразрядного кольцевого счетчика импульсов. При этом система

3 вырабатывает импульсы управления, поочередно воздействующие на оба вентиля (4 и 5) . Накопитель 16 поочередно заряжается импульсами тока разной полярности и устройство формирует разнополярные импульсы тока в катушке 2 индуктивности.

Блок 21 автоматики вырабатывает плавно нарастающий по амплитуде сигнал постоянного тока, который вызывает сдвиг фазы импульсов, снимаемых с выхода системы 3 импульсно1фазового управления. управляемые вентили 4 и 5 подключают источник 6 на-. пряжения к зарядной цепи емкостного накопителя 16 в моменты спада амплитуды переменного напряжения в интерва.ле от Т/4 + д д до Т/2, Амплитуда напряжения, до которой заряжается емкостной накопитель 16 также плав но уменьшается. Причем, скорость нарастания указанного сигнала постоянного тока определяет количество разнополярных импульсов в цикле размагничивания и устанавливается экспериментально с помощью формирующей цепи в блоке 21 автоматики. В качеетве такой цепи может быть использована интегрирующая RC-цепочка, подключаемая в начале цикла размагничивания контак" тами реле времени блока 21 автоматики к источнику опорного напряжения. Реле времени имеет регулируемую уставку по времени срабатывания и в заданный момент отключает формирующую цепочку от- источника опорного напряжения и подключает ее к источниКу постоянного напряжения, имеющего более высокий потенциал, а так как выход формирующей цепочки одновременно является выходом блока автоматики,подключенным к управляющему входу системы 3, то при этом происходит скачок фазы. импульсов, снимаемых с выхода сис.темы 3 импульсно-фазового управления до значения P = Т/2. Напряжение за7 830593 ряда емкостного накопителя 16 убывает до нуля, и процесс размагничивания заканчивается. Деталь 1 приобретает остаточную намагниченность установленного уровня, который зависит от величины уставки указанного реле времени. Уставка выбирается из условия технологичности магнитно обработанного инструмента в строгой зависимости от свойств материала, подвергающегося механической обработке. Это повышает стойкость обработанного магнитным полем инструмента.

Намагничивание детали 1 производится серией однополярных импульсов магнитного поля с постоянной величиной напряженности в течение цикла намагничивания от to до (фиг.2). Интервал t< - й0 60 с.

В течение времени от t до t> осу- 20 ществляется размагничивание детали до практически нулевого уровня остаточной намагниченности. Интервал

t4 3 с. Момент t выбирается в интервале t - t и ойределяет

25 уровень остаточной намагниченности детали l. Качество размагничивания достигается тем, что устройство обеспечивает в цикле размагничивания формирование разнополярных импульсов 30 магнитного поля, плавно убывающих по амплитуде, причем форма, длительность и распределение в пространстве остаются таким же, как и при намагничивании детали. 35

Для намагничивания детали и последующего ее размагничивания в устройстве используется одна катушка индуктивности, что упрощает ее конструкцию, уменьшает габариты и вес. 40

Формула изобретения

Устройство для намагничивания и 45 размагничивания элементов магнитных систем импульсным магнитным полем, 8

l содержащее источни, напряжения, емкостной накопитель, управляемые вентили в его зарядной и разрядной цепях, катушку индуктивности, схему управления вентилями, включающую в себя ,систему импульсно-фазового управления, генератор импульсов, распределитель, элемент задержки, зарядный элемент, включенный между источником. напряжения и емкостным накопителем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цслью управления величиной остаточной намагниченности, снижения веса и габаритов катушки индуктивности, оно дополнительно снабжено блоком автоматики, электронными ключами, логическими элементами ИЛИ, формирователем импульсов и переключателем режимов, причем зарядный элемент подключен к источнику напряжения через управляемые вентили, включенные встречно и параллельно, управляющие электроды которых подключены к выходу системы импульсно-фазового управления, синхронизированной от источника напряжения, ко входам которой подключены блок автоматики и электронные ключи, управляющие входы которых соединены с выходами логических элементов ИЛИ, имеющих один общий вход, подключенный через элемент задержки к выходу генератора импульсов, и два раздельных входа, соединенных с выходами распредели- . теля, подключенного одним управляющим входом к выходу генератора, а другим через переключатель режимов к блоку

i автоматики, причем управляемые вентили разрядной цепи включены встречно и параллельно, а их управляющие электроды подключены к выходу формирбвателя импульсов, подкЛюченного к выходу элемента задержки.

Источники информации,, принятые во внимание при э спертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М - 423182, кл. Н 01 F 13/00, 1974.

83059 3

Составитель А. Лукин

Редактор M. ЦиткинаТехред Н.Майорош.Корректор О. Билак

Заказ 2759/23 Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IIHII "Патент", г. Ужгород, .ул. Проектная, 4