Устройство для управления электромагнитом Советский патент 1986 года по МПК H01F7/18 

поступает па первый вход элемента ИЛИ 13 и на второй вход Т 12, не изменяя его выходного состояния. Одновременно потенциал с первого вы- кода Т 12 подготавливает к работе амплитудньй детектор ЛЦ) 10. Этот же потенциал через формирователь 16 импульсов запуска поступает на управляющий электрод тиристора 5, включая его. По цепи катушки 1 начинает протекать ток, заряжая конденсатор (К) 8о С измерительного резистора 9 напряжение подается на вход АД 10 и на первый вход ЭС 11. В момент тро- гания якоря ток в 1 уменьшается, а в конце рабочего хода увели- -Чивается. На АД 10 происходит запоминание и хранение максимз ма тока в ка тушке 1 в момент трогання якоря. ЭС }1 формирует импульс в момент сравнения мгновенных значений поступающих на его вход напряжений. В момент формирования заднего фронта, который

«

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для управления.электромагнитами и электромагнитными машинами с линейно перемещающимися рабочими органами, и может быть использовано для управления однотактными электромагнитны- ш вибраторами, прессами, молотами и другими, работающими пpeи iyщecтвeн но в автоматическом режиме и применяемыми в машиностроении, строительстве, горном деле.

Цель изобретения - повьш1ение надежности и расширение эксплуатационных возможностей при работе электромагнита в автоматическом режиме при изменяющейся механической нагрузке.

На фиг. 1 приведен электромагнит, обш;ий вид; на фиг. 2 - электрическая с-хема устройства; на фиг. 3 - диаграммы режимов работы устройства для отравления электромагнитом; на фиг. 4 - .одна из возможных схем амплитудного детектора; на фиг. 5 - диаграммы работы прототипа (фиг, 5q) и предлагаемого устройства (фиг. SSy объясняющие повьшение надежности и

поступает на первьй вход Т 12, изменяя его выходное состояние на противоположное, на втором выходе Т 12 появляется потенциал, а с первого выхода он снимается. Потенциал с второго выхода Т 12 поступает на второй вход интегратора 14, на выходе которого напряжение линейно уменьшается, и через формирователь б импульсов запуска - на управляющий электрод тиристора 6, при открывании которого на аноде тиристора 5 появляется короткий импульс отрицательного напряжения. Тиристор 5 запирается, и ток через индуктивную катушку 1, резистор 9, источник питания тиристора 6, К 8 уменьшается до нуля, осуществляя перезаряд К 8. На ЭС 15 формируется сигнал нулевого уровня, который чере первый вход элемента ИЖ 13 поступает на второй вход Т 12, возвращая его в исходное состояние. Процесс работы повторяется. 5 ил.

0

3

2

расширения эксплуатационных возможностей.

Схема устройства для управления электромагнитом содержит индуктив- катушку 1 , окруженную магнито- проводом 2 с якорем 3 и возвратной пружиной 4, основной тиристор 5, вспомогательный тиристор 6, резистор 7 конденсатор 8, измерительный резистор 9,, амплитудньй детектор 0, элемент П сравнения, триггер 12, элемент ИЛИ 13, интегратор 14, второй элемент 15 сравнения, формирователь 16 и ffIyльcoв запуска. На второй вход

17элемента ИЛИ 13 поступает сигнал запуска устройства, а на второй вход

18второго элемента 15 сравнения - опорное напряжение.

На фиг, 3 представлены диаграммы 19--25 режимов работы устройства. Одна из возможных схем амплитудного детектора 10 (фиг. 4) состоит из операционных усилителей 26 и 27, резистора 28 обратной связи, диода 29, конденсатора 30, зашунтирован- ного ключом 31. Вход 32 является входом амплитудного детектора 10

(фиг. 4), вход 33 - управляющим входом, а выход 34 - выходом амплитудного детектора 10.

Устройство работает следующим образом.

Когда подается питание и сигнал запуска устройства в виде короткого импульса единичного уровня на второй вход элемента ИЛИ 13, на пер вьй вход которой в это время приходит сигнал нулевого уровня с выхода второго элемента 15 сравнения, тогда сигнал запуска проходит через элемент ИЛИ 13, поступая на второй вход триггера 12.

Триггер 12 устанавливается в такое состояние, что на его первом выходе появляется потенциал (поз 22 фиг. З), а на втором выходе потенциал в это время отсутствует (поз. 25, фиг. З). Потенциал с первого выхода триггера 12 поступает на первый вход интегратора 14, на выходе которого напряжение начинает возрас- тать по линейному закону (поз. 230, фиг. З). Это напряжение поступает на первый вход второго элемента 15 сравнения, на второй вход которого поступает опорное напряжение (поз. 236, фиг. З). В момент сравнения этих напряжений на вьгходе второго элемента 15 сравнения появляется сигнал единичного уровня (поз. 24, фиг. З), поступающий на первьгй вход элемента ИЛИ 13, на втором входе которого поддерживается сигнал нулевого уровня, и поступает на второй вход триггера 12, не изменяя его выходных состояний.

Одновременно потенциал с первого выхода триггера 12 поступает на управляющий вход 33 амплитудного детектора 10, размыкая ключ 31, который шунтирует конденсатор 30 (фиг.4 подготавливая амплитудный детектор 10 к работе, этот же потенциал через формирователь 16 импульсов запуска поступает на управляющий электрод основного тиристора 5, включая его. Тиристор 5 оказывается в открытом состоянии и по цепи индуктивной катушки начинает протекать ток, одновременно происходит заряд конденсатора 8 по цепи положительный полюс источника питания - тиристор 5, конденсатор 8, резистор 7 - отрицательный полюс источника питания, заканчивающийся обычно через время 31-, где Т R С - постоянная времени цепи

47952J

заряда. С измерительного резистора 9 1аденис напряжения, пропорциональное току , подается на вход амплитудного детектора 10 и на пер- вьпЧ вход элемента 11 сравнения.

В момент трогания якоря 3 ток в катушке 1 (поз. 19, фиг. З) уменьшается до определенного значения, а затем при остановке якоря в конце ,Q рабочего хода увеличивается. На амплитудном детекторе 10 происходит запоминание и хранение максимума тока (поз. 20, на фиг. З) в катушке I в момент трогания якоря 3. Элемент 11

15

сравнения производит сравнение мгно20

венных значении, поступающих на его вход напряжений, формируя импульс в момент их разности. Когда напряжение (поз. 20, фиг. З) с амплитудного детектора 10 превосходит величину напряжения (поз. 19, фиг. З) с измерительного резистора 9, формируется передний фронт импульса (поз.

21,фиг. З) на выходе элемента 11

25 сравнения; после отработки рабочего хода и остановки якоря 3 ток в катушке 1 увеличивается, и в момент совпадения возрастающего напряжения на измерительном резисторе 9 (поз.19, фиг. З) и напряжения, хранимого на амплитудном детекторе 10 (поз. 20, фиг. З), происходит формирование заднего фронта импульса (поз. 21, фиг.З), который-поступает на первьш вход триггера 12, изменяя его выходные

5 состояния на противоположные. На втором выходе триггера 12 появляется потенциал (поз. 25, фиг. З), а с первого выхода он снимается (поз.

22,фиг.3). Потенциал с второго выхо- да триггера 12 поступает на второй

вход интегратора 14, на выходе которого напряжение начинает линейно

уменьшаться (поз.22, фиг.З), и одновременно через формирователь 16 им пульсов запуска - на управляющий

электрод вспомогательного тиристора 6, открывая его. При открывании тиристора 6 на аноде тиристора 5 появляется короткий импульс отрицатель ного напряжения. Тиристор 5 запирается, и ток через индуктивную катушку 1, измерительный резистор 9, источник питания тиристора 6, конденсатор 8 быстро уменьшается до

нулевого значения, осуществляя перезаряд конденсатора 8. На втором элементе 15 сравнения при сравнении поступающих на его входы линейно

уменьшающегося (а) и опортсого (Ъ ) напряжений (поз. 23, фиг, 3/ происходит формирование сигнала нулевого уровня (поз. 24, фиг, З), который через первый вход элемента ИЛИ 13 поступает на второй вход триггера 12, возвращая его в исходное состояние. После этого весь процесс работы устройства повторяется.

Таким образом, по сравнению с прототипом введение интегратора, второго элемента сравнения, элемента ИЛИ и амплитудного детектора позволяет повысить надежность и расширить функциональные возможности при работе электромагнита в автоматическом режиме при изменяюи1ейся механической нагрузке. Это достигается путем эаг(оминания максимума тока н катушке в начале движения якоря, сравнивая его с током катушки после окончания движения якоря, когда ток н катушке снова начинает возрастать фиг.5с5). В прототипе отключение катушки происходит тогда, когда движение якоря еще не окончилось отключение происходит На ниспадающем участке кривой 35 тока (фиг.За и при изменении механической нагрузки возможны сбои в работе.

Кроме того, в прототипе регулирование поступающей энергии в катушку электромагнита изменением периода проводимости основного тиристора возможно только в узком диапазоне ниспадаюшего участка кривой 35 тока (фиг. За) изменением уровня напряжения и , однако при работе электромагнита в автоматическом режиме при изменяющейся механической нагрузке уровень напряжения U остается постоянным и может регулироваться только вручную изменением положения движка потенциометра, а кривая 35 тока (фиг. За) изменяется согласно с изменением тока в катушке. Если максимум кривой 35 тока приближается к уровню напряжения 36 (фиг. 5 и,/ это приводит к преждевременному отключению катушки, когда поступившей в не энергии недостаточно для перемещения якоря, и, наоборот, при уменьшении нагрузки минимум кривой 35 тока (фиг. 5р) может не достичь заданног уровня напряжения U (фиг. 5а) , чт приведет к сбою в работе устройства В предлагаемом устройстве период проводимости основного тиристора автоматически выбирается йолыие рабочего хода якоря (фиг. 5ft), при этом поступающую в катушку энергию можно регулировать не только изменением величины напряжения источника питания, ко и выбором соответствующей емкости .амплитудного детектора (кривая 37, фиг. 5 о,, сводя к минимуму необходи- мую для полного перемещения якоря энергию без ухудшения надежности работы устройства, так как отключение катушки от источника питания независимо от изменения механической нагрузки идет всегда после окончания рабочего хода якоря, когда ток в катушке начинает снова нарастать.

Регулировкой величины опорного напряжения (поз. 23 6 ., фиг. З) при достаточной лсесткости возвратной пружины электромагнита можно менять длительность интервала между включениями катушки (интервал обратного хода якоря под действием возвратной

пружины в исходное состояние) , что позволяет изменять рабочую частоту электромагнита, улучшая тем самым эксплуатационные характеристики.

,

Формула изобретения

Устройство для управления электромагнитом с линейно перемещающимся якорем, содержащее выводь для подключения обмотки электромагнита, основной и вспомогательный тиристоры, конденсатор, два резистора, элемент сравнения, триггер, формирователь импульсов запуска, вывoд)I для подключения источника питания и вывод для подключения источника опорного напряжения, причем вывод для подключения положительного полюса источника питания соединен с анодами основного и вспомогательного тиристоров, катод вспомогательного тиристора через первьй резистор соединен с выводом для подключения отрицательного полюса источника питания и одним из выводов второго резистора, другой вывод которого подключен к первому входу элемента сравнения и одному из выводов для подключения обмотки электромагнита, другой вывод для подключения которой соединен с катодом основного тиристора непосредственно и с катодом вспомогательного тиристора - через конденсатор, выход элемента сравнения соединен с пер-

вым входом триггера, первьй и второй выходы которого через формирователь импульсов запуска соединены с управляющими электродами тиристоров, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения эксплуатационных возможностей, в него введены интегратор, второй элемент сравнения, амплитудный детектор и элемент ИЛИ, причем вход амплитудного детектора соединен с первым входом первого элемента сравнения, его выходы - с

вторым входом указанного элемента сравнения, а управляющий вход - с первым выходом триггера, входы интегратора подключены к выходам триггера, его выход соединен с одним из входов второго элемента сравнения, другой вход элемента сравнения соединен с выводом для подключения источника опорного напряжения, а его выход подключен к одному их входов элемента ИЛИ,выходкоторого соединен .с вторым входом триггера, адругой вход элемента ИПИявляется входом устройства.

/ff

(Риг. /

(PtfS.

фиг.

t

Фиг. 5

Редактор М, Петрова

Составитель А. Каретников

Техред О.Гортвай Корректоре. Луговая

Заказ 4ТЗЗ/53Тираж 643Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035,, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4