Электропривод

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< >991557 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 160780 (21) 2957007/24-07 с присоединением заявки ¹ 3229494/24-07 (51)М Кл з

Н 02 К 33/12 (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.0183. Бюллетень Мо 3

Дата опубликования описания 23.01.83

)53) УДК 621 ° 313 °. 17 (088. 8) ф A

Ф

Н.П. Ряшенцев и Б.Ф. СимонеВ

/ .-"- УЬ р .ф

/ 3 Q

t (72) Авторы изобретения

/

i (71) Заявитель

Институт горного дела Сибирског

"М СССР (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД

Изобретение относится к устройствам управления и измерения параметров электромагнитных машин возвратно-пос тупа тель ного дв иже ния, применяемых для забивки свай, дробления негабаритов, разрушения мерзлого грунта, а также применяемых в приводе компрессоров, прокатных станов источников сейсмических колебаний и т,д., которые находят широкое применение в различных отраслях промышленности, в частности предназначено для измерения перемещения и скорости якоря электромагнитного двигателя возвратно-поступательного движения, и, следовательно, может быть использовано в системах регулирования этих величин в указанных двигателях.

Известен электромагнитный двигатель, содержащий якорь, закрепленный в направляющей, и катушку с полюсами (1} .

Однако это устройство не позволяет осуществлять контроль за положением якоря.

Известно устройство контроля положения якоря электромагнитного механизма, содержащее силовую и управляющую части. Силовая часть включает рабочие катушки силовых электромагнитов и перемещающийся возвратно-поступательно якорь. Управляющая часть устройства содержит вспомогательный источник высокочастотных импульсов, ключи, логический элемент и датчик тока в виде шунта на резисторе. Устройство предназначено для контроля положения яко- ря в процессе работы механизма. Ь катушки электромагнитов попеременно подают импульсы тока, создающие импульсы электромагнитных сил, под действием которых перемещается якорь. Для контроля положения якоря во включенную катушку подают импульсы от дополнительного высокочастотного источника и контролируют токи высокой частоты в этой катушке, амплитуды которых обратно-пропорциональны индуктивности катушки, меняющейся при перемещении якоря. Такое решение требует дополнительного источника, что усложняет устройство и снижает его функциональные возможности?22.

Кроме того, согласно способу изменения производится дополнительный нагрев обмоточного провода и магнитопровода катушки токами высокой частоты, что снижает энергетические параметры электромагнитного двигателя.

991557

Наиболее близким к изобретению является электропривод, содержащий систему управления и электромагнитный дв ига тель возвратно-поступательного движения, включающий магнитопровод с катушками прямого и обратного хода, якорь, установленный в направляющих, датчик положения и средство передачи

;удара, контактирующее с магнитопрово дом и якорем в его конечном положении (3) . 10

Направляющая 8 расположена в полости катушки 2 и закреплена в полюсах 4 и 5 через диэлектрические прокладки 12 и 13, которые обеспечивают ей электрическую изоляцию от полюсов и корпуса двигателя. Таким образом, направляющие 7 и 8 изолированы и друг от друга. Якорь 9 имеет подшипники скольжения в виде колец 14 и 15, каждое из которых движется в своей направляющей. Кольцо 14 перемещается в направляющей 8, оно выполнено из ди-. электрического материала, обладающего малым коэффициентом трения по материалу направляющей, например Hs фторопласта, s случае стальной направляющей. За счет этого обеспечивается электрическая изоляция якоря 9 от направляющей 8. Кольцо 14 выполнено ступенчатое, т,е. имеет с обоих торцов кольцевые проточки, причем меньшая ступень обращена в сторону направляющей, а большая — в сторону якоря.

Это предотвращает электрическое соединение якоря 9 с направляющей 8 железной стружкой, которая может образовываться при длительной работе двигателя.

Кольцо 15 перемещается в направляющей 7; оно выполнено из электропроводящего материала с мальм коэффициен-. том трения по материалу направляющей, например из бронзы, в случае стальной направляющей. 3а Счет этого обеспечивается электрический контакт между направляющей 7 и якорем 9 ° Средство передачи энергии удара якоря 16 электрически связано с корпусом, и в данном случае является инструментом, но оно также может быть б>уфером или ограничителем.

Питание катушек электромагнитного молота производится от тиристорного преобразователя 17, на вход которого подается трехфазное напряжение сети переменного тока 380 8, 50 Гц.

Управление работой электромагнитного молота производится от компаратора 18 и дополнительного блока 19 низкого напряжения, Tlpac(>епиненного к корпусу молота.В полосе 5 и диэлектНедостаток устройства состоит в том, что усложняется конструкция электромагнитного двигателя за счет дополнительных измерительных катушек, Кроме того, информация о положении якоря поступает только в дискретные моменты времени, что не позволяет регистрировать весь процесс движения яко-.ря и затрудняет автоматическое регулирование работы электромагнитного 2О двигателя возвратно-поступательного движения. Все это снижает эффективность работы машины.

Целью изобретения является повышение точности и эффективности работы. 25

Эта цель достигается тем, что электропривод снабжен генератором синусоидальных колебаний, компаратором и преобразователем частота — напряжение, направляющая, в которой установ 30 лен якорь, состоит из двух электрически изолированных друг от друга и от магнитопровода частей, датчик положения якоря выполнен емкостным, в котором одной из обкладок является З5 нижняя часть направляющей, а другой— якорь, на верхней части которого установлено проводящее кольцо, скользящее по верхней части направляющей, а на нижней — кольцо из электроизоляцион- 4g ного материала, при этом верхняя часть направляющей электрически соединена с одним выходным зажимом генератора синусоидаль ных колеба ний, а нижняя — с другим его входным зажимом и45 выход генератора синусоидальных колебаний связан со входом преобразователя частота — напряжение, который через компаратор соединен с системой управления.

Кроме того, для повышения точности управления электропрквод может быть снабжен источником низкого наи ряже ния, а с редс тв о передач и удара выполнено из электропроводного материала, при этом источник низкого напряжения электрически соединен с магниФопроводом, а верхняя часть направляющей соединена с системой управления.

При этом с целью повышения надеж- 60 ности в электроприводе электроизоляционное кольцо якоря может иметь коль цевые проточки с обоих торцов кольца °

На чертеже изображен электропривод, Электропривод состоит из электромагнитных катушек обратного 1 и прямого 2 ходов, заключенных в ферромагнитный магнитопровод 3 с полюсами 4-6.

Во внутренней полости катушек по направляющей, состоящей из двух частей

7 и 8, выполненных из немагнитного электроподводящего материала, перемещается ферромагнитный якорь 9. Часть

7 награвляющей расположена в плоскости катушки 1 и закреплена в полюсах

5 и 6 через специальные кольцевые диэлектрические прокладки 10 и ll, которые обеспечивают электрическую изоляцию направляющей 7 от полюсов и корпуса двигателя.

991557

Поскольку йД то «(dlN)d =

65 рических прокладках 10 и 13 есть каналы 20, через которые выводятся проводники, соединенные с направлякицими

7 и 8, которые идут на вход блока 21, являющегося генератором колебаний, с частотой f, которая может меняться. 5

С выхода генератора 21 сигнал поступает на вход блока 22, который является преобразователем частота -напряжение и формирует напряжение U„, пропорциональное частоте

Ug fт

Сигнал с выхода генератора 21 подается на вход блока 23, который осуществляет операцию дифференцирования частоты и формирует напряжение U пропорциональное производной от час0 4df

Кроме этого, направляющая 7 присоединена ко входу тиристорного преобразователя 17 °

Привод работает следующим образом.

Поверхность якоря 9 и направляющая 8, изолированные друг от друга, образуют цилиндрический конденсатор, емкость которого равна

= (:hh=а К

k1

30 где R — радиус направляющей;;

1.

R — радиус якоря; — длина катушки;

К

Д вЂ” ход якоря (фиг. 1) . Ео с= к . -к4 .

Обозначим йа "к- Си—

Откуда следует, что емкость С пропор- 40 циональная ходу якоря

С 0 .

Обкладки конденсатора, образован-. ного направляющей 8 и поверхностью 45 якоря, выводятся на блок 21 через отверстия 20 в полюсе 5. Причем контакт с якорем 9 устанавливается через бронзовое кольцо 15 и направляющую 7.

Блок 21 является генератором коле- 50 баний, в котором емкость С, образованная поверхностью направляющей и якоря, является задающей. В связи с этим на выходе генератора 21 формируется, сигнал, частота которого f пропорцио- 55 нальна перемешению якоря (1=И

С выхода генератора 21 напряжение поступает на блок 22, преобразующий -. частоту входного сигнала в величину 60 напряжения на выходе. Таким образом, на выходе блока 22 формируется напряжение U<, пропорциональное ходу якоря () зД

Напряжение с выхода генератора 21 также подается на блок 23, производящей операцию дифференцирования частоты генератора Ц =ф ЩЦ следовательно, напряжение U2 пропорционально скорости движения якоря °

Напряжения П„ и П, пропорциональные соответственно перемещению якоря

/ и его скорости V, могут быть использованы в качестве сигналов обратной связи в системах регулирования и управления. Например, управление работой электромагнитного молота может производится следующим образом. Пусть будет включена катушка 1 холостого хо да, и якорь 9 под действием ее электромагнитных сил движется вверх.

Напряжение U пропорциональное, ходу якоря, поступает с выхода блока

22 на вход компаратора 18, в котором при определенном значении напряжения

U< (при определенном положении якоря) вырабатывается импульс, поступающий на. вхсщ тиристорного преобразователя

17. В результате этого происходит отключение катушки 1 обратного хода и включение катушки 2 прямого хода.

Якорь 9 тормозится и движется вниз. В момент удара якоря по инструменту напряжение с источника 19 поступает на вход тиристорного преобразователя 17 по цепи: блок 19 — корпус двигателя

3 — инструмент lб — боек 9 — кольцо.

15 — направляющая 7 — вход блока 17, в результате чего происходит включение катушки 1 обратного хода и выключение катушки 2 прямого хода. Якорь движется вверх, отрывается от инструмента, тем самим, прекращая подачу напряжения источника 19 на вход тиристорного преобразователя 17, цикл повторяется.

Изобретение позволит точно. фиксироформула изобретения вать момент удара и соответственно точно определять момент переключения обмоток, т. е. повышает точность. управления двигателем.

1. Злектропривод, содержащий систему управления и электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения, включающий магнитопровод с катушками прямого и обратного хода, якорь, установленный в направляющих, датчик положения и средство передачи удара, контактирующее с магнитопроводом и якорем в его конечном положении, о т л и ч а ю щ и и -с я тем, что, с целью повышения точности и эффективности работы, электропривод снабжен генератором синусоидалъных

991 557

Заказ 160/74

Подписное колебаний, компаратором и преобразователем частота — напряжение, направляющая состоит из двух электрически изолированных друг от друга и от магнитопровода частей, датчик выполнен емкостным, в котором одной из обкладок является нижняя часть направляющей, а другой — якорь, на верхней части которого установлено проводящее кольцо, скользящее по верхней части направляющей, а на нижней — кольцо из 0 электроизоляционного материала, при этом верхняя часть направляющей электрически соединена с одним выходньм зажимом генератора синусоидальных колебаний, а нижняя — с другим его вход-l5 ным зажимом, и выход генератора синусоицальных колебаний связан с входом преобразователя частота — напряжение, который через компаратор соединен с системой управления. 20

2. Электропривод по и. 1, о т л и ч а ющийс я тем, что, с целью повышения точности управления, электропривод снабжен источником низкого напряжения,. а средство передачи удара выполнено из электропроводного материала, при этом источник низкого напряжения электрически соединен с магнитопроводом, а верхняя часть направляющей соединена с системой управления.

3..Электропривод по пп.1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, кольцо из электроизоляционного материала имеет кольцевые проточки с обоих торцов кольца.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Ряшенцев Н.П. и др. Теория, расчет и конструирование электромагнитных машин ударного действия, N. Наука, 1970, с. 64-66.

2„ Авторское свидетельство СССР

Р 516029, кл, G 05 В 23/02, 1973, 3. Авторское свидетельство СССР

Р 497405, кл. Е 21 С 3/16, 1970.

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