SU1617472A1 - Устройство дл управлени электромагнитом - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике, в частности к устройствам дл  управлени  электромагнитами и электромагнитными машинами с линейно перемещающимис  рабочими органами. Изобретение может быть использовано дл  управлени  однотактными электромагнитными вибраторами, прессами, молотами и др., работающими преимущественно в автоматическом режиме и примен емыми в машиностроении, строительстве, горном деле. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и расширение функциональных возможностей устройства. Изобретение позвол ет повысить надежность и позвол ет расширить функциональные возможности устройства путем введени  дополнительного источника питани , двух обратных диодов, отсекающего диода, резистора, аналогового ключа, формировател  импульсов управлени , элемента И и одновибратора. Это позвол ет осуществить регулировку усили  и скорости движени   кор  электромагнита изменением величины напр жени  основного источника питани , при этом за счет отключени  обмотки при достижении минимума тока, возникающего в момент окончани  рабочего хода  кор , снижаетс  энергопотребление и расшир етс  диапазон рабочих частот электромагнита. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к устройствам дл  управлени  электромагнитами и электромагнитными устройствами с линейно перемещающимис  рабочими органами, и может быть использовано дл  управлени  однотактными электромагнитными вибраторами, прессами, молотами и др., работающими преимущественно в автоматическом режиме и примен емыми в машиностроении , строительстве и горном деле.

Цель изобретени  - повышение надежности и расширение эксплуатационных возможностей устройства.

На фиг, 1 изображен электромагнит, общий вид; на фиг. 2 - электрическа  схема предлагаемого устройства: на фиг, 3 - диаграммы режимов работы устройства дл  управлени  электромагнитом.

Устройство содержит индуктивную катушку 1, окруженную магнитопроводом 2 с  корем 3 и возвратной пружиной 4, основной 5 и вспомогательный 6 тиристоры, конденсатор 7, датчик 8 тока, диод 9, дроссель 10, аналоговый ключ 11, дифференцирующий усилитель 12, формирователь 13 импульсов управлени , первый 14, второй 15 и

О

VJ

ь. VI

ю

третий 16 элементы И, одновибратор 17, триггер 18, первый 19 и второй 20 элементы ИЛИ, интегратор 21, элементы 22 сравнени , формирователь 23 импульсов запуска, вывод 24 положительного полюса дополнительного источника питани , вывод 25 положительного полюса основного источника питани , общий вывод 26 отрицательных полюсов источников питани , первый 27 и второй 28 обратные диоды, отсекающий диод 29, резистор 30, вывод 31 дл  подключени  источника опорного напр жени . инвертор 32, дифференцирующую цепь 33 и вход 34 устройства, на который поступает сигнал запуска устройства.

На фиг. 3 представлены диаграммы 35- 44 режимов работы устройства.

Устройство работает следующим образом .

Когда подаетс  питание и сигнал запуска устройства в виде импульса единичного уровн  на первый вход элемента ИЛИ 19, на второй вход которого в з го врем  приходит сигнал нулевого уровн  с выхода дифференцирующей цепи 33. тогда сигнал запуска проходит через элемент ИЛИ 19 и поступает на первый вход триггера 18, при этом передний фронт сигнала запуска переводит триггер 18 в такое состо ние, что на его первом выходе по вл етс  импульс 35 единичного уровн  (фиг. 3), а на втором выходе - импульс 44 нулевого уровн  (фиг. 3). Одновременно сигнал запуска поступает через инвертор 32 на вторые входы элементов И 14 и 15 (на выходе которых формируютс  импульсы нулевого уровн ) и на второй вход второго элемента ИЛИ 20. на первый вход которого поступает импульс нулевого уровн  с выхода второго элемента И 15, в результате чего сигнал запуска проходит через второй элемент ИЛИ 20 и через формирователь 23 импульсов запуска поступает на управл ющий электрод вспомогательного тиристора 6, открыва  его. При этом происходит зар д конденсатора 7.

Так как величина напр жени  дополнительного источника питани  выбираетс  большей, чем основного источника питани , отсекающий диод 29 будет заперт приложенной разностью напр жений и основной источник питани  на процесс зар да конденсатора 7 вли ть не будет. Конденсатор 7 зар жаетс  по цепи: вывод 24 положительного полюса дополнительного источника питани , резистор 30, конденсатор 7 (на фиг. 2 пол рность указана без скобок), вспомогательный тиристор 6. датчик 8 тока, общий вывод 26 отрицательных полюсов источников питани .

При этом сигнал с датчика 8 тока не проходит на дифференцирующий усилитель 12 вследствие того, что аналоговый ключ 11 разомкнут сигналом нулевого уровн , поступающим на его управг, ющий вход с выхода первого элемента И 14.

После зар да конденсатора 7 сигнал запуска в виде импульса единичного уровн  замен етс  импульсом нулевого уровн , ко0 торый проходит через инвертор 32 на первые входы элементов И 14 и 15, после чего на их выходах устанавливаютс  сигналы, соответствующие сигналам на выходах триггера 18. На выходе элемента И 14

5 формируетс  импульс единичного уровн , а на выходе элемента И 15- импульс нулевого уровн . Импульс единичного уровн  с выхода элемента И 14 поступает на вход формировател  23 импульсов запуска, с выхода

0 которого сигнал 43 поступает на управл ющий электрод основного тиристора 5, открыва  его. При этом конденсатор 7 перезар жаетс  по цепи: основной тиристор 5, дроссель 10, диод 9 (на фиг. 2 пол р5 ность указана в скобках). Одновременно вспомогательный тиристор 6 закрываетс . Импульс единичного уровн  с выхода элемента И 14 также поступает на управл ющий вход аналогового ключа 11, замыка 

0 его, и поступает на первый вход интегратора 21, на входе которого напр жение начинает возрастать по линейному закону (диаграмма 40а на фиг. 3), Это напр жение поступает на первый вход элемента 22 срав5 нени , на второй вход которого поступает опорное напр жение (диаграмма 405 на фиг. 3). В момент сравнени  этих напр жений на выходе элемента 22 сравнени  по вл етс  сигнал нулевого уровн  (диаграмма

0 41 на фиг. 3), поступающий на дифференцирующую цепь 33, сигнал с которой (диаграмма 43 на фиг. 3) поступает на второй вход элемента ИЛИ 19 (на первом входе которого поддерживаетс  сигнал нулевого уровн ) и

5 на первый вход триггера 18, не измен   его входных состо ний.

При открывании тиристора 5 через индуктивную катушку 1 начинает протекать ток, измен ющийс  по определенному зако0 ну (диаграмма 36 на фиг. 3). В момент трога- ни   кор  3 ток в катушке 1 (диаграмма 36 на фиг, 3) уменьшаетс  до определенного значени , достига  к моменту окончани  перемещени   кор  на величину рабочего хо5 да минимального значени . Падение напр жени  на датчике 8 тока, пропорциональное току в катушке 1 (диаграмма 36 на фиг. 3), поступает через замкнутый аналоговый ключ 11 на дифференцирующий усилитель 12, с выхода которого получают сигнал.

равный по величине первой производной от величины тока в катушке 1 (диаграмма 37 на фиг. 3). Этот сигнал поступает на формирователь 13 импульсов управлени , который выдел ет, усиливает и формирует импульсы (диаграмма 38 на фиг. 3), равные по длительности сигналам отрицательной пол рности (диаграмма 37 на фиг. 3) с выхода дифференцирующего усилител  12. Передний фронт первого импульса - импульса управлени  (диаграмма 38 на фиг. 3) с выхода формировател  13 импульсов управлени  соответст вует первому максимуму тока (диаграмма 36 на фиг. 3), а его задний фронт (диаграмма 38 на фиг. 3) соответствует минимуму тока (ди- аграмма 36 на фиг. 3). Первый импульс с выхода формировател  13 импульсов управлени  поступает на первый вход элемента И 16, на втором входе которого присутствует сигнал единичного уровн  (диаграмма 36 на фиг. 3) с первого выхода триггера 18. Первый импульс с выхода формировател  13 импульсов управлени  проходит через элемент И 16 на одновибратор 17, который формирует по заднему фронту этого импульса короткий им- пульс (диаграмма 39 на фиг. 3) нулевого уровн , который и поступает на второй вход триггера 18 и измен ет его выходные состо ни  на противоположные, снима  с его первого входа сигнал единичного уровн ,и формирует сигнал нулевого уровн  (диаграмма 35 на фиг. 3), который поступает на второй вход элемента И 16, не допуска  прохождени  через него сигналов с выхода формировател  13 импульсов управлени  - короткий второй импульс (диаграмма 38 на фиг. 3), возникающий при отключении катушки 1 от основного источника питани . Одновременно сигнал нулевого уровн  (диаграмма 35 на фиг. 3)с первого выхода триг- гера 18 через первый вход элемента И 14 поступает на управл ющий вход аналогового ключа 11, размыка  его, и на первый вход интегратора 21, не вли   на его работу. Возникающий на втором входе триггера 18 им- пульс единичного уровн  (диаграмма 44 на фиг. 3) через элемент И 15 поступает на второй вход интегратора 21, на выходе которого напр жение начинает линейно уменьшатьс  (диаграмма 40а на фиг. 3) и 5 одновременно на первый вход элемента ИЛИ 20, на втором входе которого присутствует сигнал нулевого уровн . С выхода элемента ИЛИ 20 сигнал единичного уровн  через формирователь 23 импульсов запуска 5 поступает на управл ющий электрод вспомогательного тиристора 6, открыва  его.

При открывании тиристора 6 на аноде тиристора 5 по вл етс  короткий импульс отрицательного напр жени , в результате

0

чего тиристор 5 запираетс  и ток в катушке 1 замыкаетс  по цепи; отсекающий 29 диод конденсатор 7, осуществл   его перезар д (на фиг. 2 пол рность указана без скобок) вспомогательный тиристор 6, датчик 8 тока второй обратный диод 28. Одновременно происходит рекупераци  запасенной энергии в индуктивной катушке 1 в дополнительный источник питани  по цепи: катушка 1, отсекающий диод 29, первый обратный диод 27, вывод 24 положительного полюса дополнительного источника питани , общий вывод 26 отрицательных полюсов источников питани , второй обратный диод 28, катушка 1. После спадани  тока в катушке 1 до нул  конденсатор 7 дозар жаетс  (на фиг. 2, пол рность указана в скобках) от дополнительного источника питани , в результате чего величина его зар да всегда превосходит напр жение основного источника питани  и не зависит от него. На элементе 22 сравнени  при сравнении поступающего на его входы линейно уменьшающегос  (а) и опорного (б) напр жени  (диаграмма 40 на фиг. 3) происходит формирование сигнала единичного уровн  (диаграмма 41 на фиг. 3), который поступает на дифференцирующую цепь 33, с выхода которой импульс положительной пол рности (диаграмма 42 на фиг. 3) поступает на второй вход элемента ИЛИ 19, на первом входе которого поддерживаетс  импульс нулевого уровн , а с его выхода - на первый вход триггера 18, возвраща  его в исходное состо ние. Далее весь процесс работы устройства повтор етс .

Таким образом, введение в устройство дополнительного источника питани , двух обратных диодов, отсекающего диода, резистора , аналогового ключа, формировател  импульсов управлени , третьего элемента И и одновибратора позвол ет повысить надежность работы устройства, так как зар д коммутирующего конденсатора осуществл етс  от дополнительного источника питани , что позвол ет регулировать напр жение основного источника питани  в широких пределах от нул  до максимального значени , .то расшир ет возможности устройства по регулировке усили  развиваемого электромагнитом и скорости движени   кор , при этом энерги , запасаема  в индуктивной катушке электромагнита во врем  обратного хода  кор , рекуперируетс  в дополнительный источник питани , что вместе с реализацией управлени  электромагнитом по минимуму тока и индуктивной катушке возникающего в момент окончани  рабочего хода  кор , позвол ет улучшить использование энергии, поступающей от /1сточников питани  в моменты коммутации

и при срабатывании электромагнита и повышает диапазон рабочих частот электромагнита .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  управлени  электромагнитом с линейно перемещающимс   корем, содержащее выводы дл  подключени  обмотки электромагнита, основной и вспомогательный тиристоры, катоды которых объединены и через датчик тока подключены к выводу дл  подключени  отрицательного полюса основного источника питани , а аноды соединены через конденсатор, причем параллельно вспомогательному тиристору подключена цепочка из последовательно соединенного диода в обратном включении и дроссел , а первый вывод дл  подключени  обмотки электромагнита соединен с выводом дл  подключени  положительного полюса основного источника питани , триггер, в котором один из входов соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ, входом инвертора, и подключен к входу устройства, на который поступает сигнал запуска, а второй вход первого элемента ИЛИ соединен черед дифференцирующую цепь с выходом элемента сравнени , имеющего вывод дл  подключени  источника опорного напр жени , а вход элемента сравнени  соединен с выходом интегратора , первый и второй входы которого соеди- нены с выходами первого и второго элементов И, причем выход первого элемента И соединен через формирователь импульсов запуска с управл ющим электродом основного тиристора, а выход второго элемента И соединен с первым входом второго элемента ИЛИ. выход которого через формирователь импульсов запуска соединен с управл ющим электродом вспомогательного тиристора, э выход инвертора соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, первые входы которых соответственно соединены с первым и вторым выходами триггера, и дифференцирующий усилитель, отличающеес  тем. что, с целью повышени  надежности и расширени  эксплуатационных возможностей, в него введены выводы дл  подключени 

   дополнительного источника питани , первый и второй обратные диоды, отсекающий диод, резистор, аналоговый ключ, формирователь импульсов управлени , третий элемент И и одновибратор, причем первый

   обратный диод, параллельно которому включен резистор, подключен катодом к выводу дл  подключени  положительного полюса дополнительного источника питани , вывод дл  подключени  отрицательного полюса которого объединен с выводом дл  подключени  отрицательного полюса основного источника питани , образу  общий вывод отрицательных полюсов источников питани , анод подключен к точке ооединени  одного вывода конденсатора с анодом основного тиристора и катодом отсекающего диода, анод которого соединен с вторым выводом дл  подключени  обмотки электромагнита , первый вывод которой соединен с

   катодом второго обратного диода, анод которого соединен с общим выводом отрицательных полюсов источников питани , а точка соединени  датчика тока с катодами основного и вспомогательного тиристоров

   через аналоговый ключ подключен к входу дифференцирующего усилител , выход которого через формирователь импульсов управлени  соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого

   соединен с первым выходом триггера, выход третьего элемента И через одновибратор соединен с вторым входом триггера, а выход первого элемента И соединен с управл ющим входом аналогового ключа.

   Фиг.1

   liti

   (Риг.з