Устройство для управления электромагнитом Советский патент 1987 года по МПК H01F7/18 

1295459 При подаче запускаю- Амплитудный детектор 1i производит

электромагнита щего сигнала на вход 24 элемента ИЛИ 14 через другой элемент ИЛИ 17 и формирователь импульсов запуска 22 открьшается вспомогательный тиристор 6. При этом осуществляется заряд конденсатора 7. Одновременно этим же сигналом переключается триггер 13 и через инвертор 20 блокируются элементы И 18 и 19, После заряда конденсатора 17 управляющий импульс с входа 24 снимается. Элементы И 18 и 19 деблокируются. Импульсом единичного уровня с выхода элемента И 18 подготавливается амплитудный детектор 1I. Этот же импульс поступает на вход формирователя импульса запуска 22, с выхода которого сигнал поступает на управляющий электрод основного тиристора 5, открывая его. При этом конденсатор 7 перезаряжается по цепи: основной тиристор 5, дроссель JO, диод 9. Одновременно закрывается вспомогательный тиристор 6. При от- крьтании тиристора 5 черей индуктивную нагрузку начинает протекать ток, изменяющийся по определенному закону.

запоминание и хранение максимума тока в обмотке 1 в момент трогания якоря. Первый элемент сравнения 12 сравнивает напряжения с выхода датчика тока 8 и амплитудного детектора 11, На выходе элемента сравнения 12 формируется импульс, на заднем фронте которого переключается три1- гер 13. При зтом на выходе элемента И 19 формируется положительный импульс, который через элементы 17 и 21 открывает вспомогательный тири тор 6, При открьшании тиристора 6 тиристор 5 закрывается, а конденсатор 7 перезаряжается. На выходе вто рого элемента сравнения 16 при срав нении поступающих на его входы опор ного напряжения и линейно уменьшающ гося формируется импульс, который и вертируется и дифференцируется. Импульс положительной полярности с вы хода дифференцирующей цепи 23 посту пает через элемент ИЛИ 14 на вход триггера 13, переключая его. Далее весь процесс работы устройства повторяется. 4 ил.

1

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 электромаг-: нитными вибраторами, прессами, молотами и др., работающими преимуи1ест- венно в автоматическом и применяемыми в машиностроении, строительстве, горном деле.

Целью изобретения является повышение КПД устройства.

На фиг.1 приведен электромагнит на фиг.2 - электрическая схема устройства; на фиг.З - диаграммы режимо работы устройства для управления электромагнитом; на фиг.4 - одна из возможных схем амплитудного детектора.

Устройство для управления электромагнитом содержит индуктивную катушку }, окруженную магнитопроводом 2

запоминание и хранение максимума тока в обмотке 1 в момент трогания якоря. Первый элемент сравнения 12 сравнивает напряжения с выхода датчика тока 8 и амплитудного детектора 11, На выходе элемента сравнения 12 формируется импульс, на заднем фронте которого переключается три1- гер 13. При зтом на выходе элемента И 19 формируется положительный импульс, который через элементы 17 и 21 открывает вспомогательный тиристор 6, При открьшании тиристора 6 тиристор 5 закрывается, а конденсатор 7 перезаряжается. На выходе второго элемента сравнения 16 при сравнении поступающих на его входы опорного напряжения и линейно уменьшающегося формируется импульс, который инвертируется и дифференцируется. Импульс положительной полярности с выхода дифференцирующей цепи 23 поступает через элемент ИЛИ 14 на вход триггера 13, переключая его. Далее весь процесс работы устройства повторяется. 4 ил.

5

0

с якорем 3 и возвратной пружиной 4, основной 5 и вспомогательный 6 тиристоры, ковденсатор 7, датчик 8 тока, диод 9, дроссель 10, амплитудный де- тектор П, первый элемент 12 сравнения, триггер 13,..первый элемент ИЛИ 14, интегратор 15, второй элемент 16 сравнения, второй элемент ИЛИ 17, первый 18 и второй 19 элементы И, инверторы 20 н 21, формирователь 22 импульсов запуска и дифференцирующую цепь 23,

На второй вход первого элемента ИЛИ 14, являющийся входом 24 устройства, поступает сигнал запуска устройства, а на второй вход 25 второго элемента 16 сравнения поступает опорное напряжение. Обмотка 1 электромагнита зашунтирована цепочкой из последовательно соединенных резистора 26 и диода 27.

На фиг.2 представлены диаграммы 28 - 37 режимов работы устройства/

Одна из возможных схем амплитудного детектора 11 (фиг.З) состоит из операционных усилителей 38 f 39, резистора 40 обратной связи, д иода 41 и конденсатора 42, зашунтированного ключом 43. Вход 44 является входом амплитудного детектора 11, вход 45 - управляющим входом, а выход 46 - вьгх дом амплитудного детектора 11.

Устройство работает следующим образом.

Когда подается питание и сигнал запуска устройства в виде импульса единичного уровня на второй вход элемента ИЛИ 14, на первый вход которого в это время приходит сигнал нулевого уровня с выхода дифференцирующей цепи 23, тогда сигнал запуска проходит через элемент ИЛИ 14 и поступает на второй вход триппера 13, при этом передний фронт сигнала запуска переводит триггер 13 в такое состояние, что на его первом выходе появляется импульс 31 единичного уро уровня (фиг,2, а на втором выходе - импульс нулевого уровня. Одновременно сиг нал запуска поступает через инвертор 20 па первые входы элементов И 18 и 19, на выходе которых фор мируются импульсы нулевого уровня, и на первый вход второго элемента ИЛИ 17, на второй вход которого поступает импульс нулевого уровня с выхода второго элемента И 19, тогда сигнал запуска проходит через второй элемент ИЛИ 17 и через формирователь 22 импульсов запуска и поступает на управляющий электрод вспомогательного тиристора 6, открьшая его. При этом происходит заряд конденсатора 7 по цепи: плюсовой полюс источника питания, индуктивная катушка Л, конденсатор 7 Гфиг. 1., полярность без скобок), вспомогательный тиристор 6, датчик 8 тока,минусовой полюс источника питания.

При этом сигнал с датчика 8 тока (28, фиг.2), поступающий на амплитудный детектор 11, не запоминает- ся вследствие того, что ключ 43 (фиг.З) замкнут импульсом нулевого уровня, поступающим с выхода элемента И 18.

После заряда конденсатора 7 сиг- нал запуска в виде импульса единичного уровня заменяется импульсом нулевого уровня, который проходит через инвертор 20 на первые входы элемен

0

5

. 0 „ г

5

5

тов и 18 и 19, после чего на их выходах устанавливаются сигналы, соответствующие сигналам на выходах триггера 13. На выходе элемента И 18 формируется импульс единичного уровня .(31, фиг.2), а на выходе элемента И 19 формируется импульс нулевого уровня (36, фиг.4). Импульс единичного уровня с первого выхода триггера 13 через второй вход элемента И 18 поступает на вход формирователя 22 импульсов запуска, с выхода KOTO-I рого сигнал 37 поступает на управляющий электрод основного тиристора 5, открывая его. При этом конденсатор 7 перезаряжается по цепи: основной тиристор 5, дроссель 10, диод 9 (фиг,1, полярность в скобках). Одновременно вспомогательньд тиристор 6 закрьшается. Импульс еди пгчного уровня с первого выхода триггера 13 также поступает на управляющий вход амплитудного детектора 1I, размыкая ключ 43 (фиг.З), тем самым подготавливая амплитудный детектор 11 к работе, и поступает па первый вход интегратора 15, на выходе которого напряжение нач1П1ает возрастать по линейному закону (32, а, фиг.2). Это напряжение поступает на первьй вход второго элемента 16 сравнения, на второй вход кото рого поступает опорное напряжение (32.6, фиг.2).

В момент сравнения этих напряжений на выходе второго элемента 16 сравнения появляется сигнал единичного уровИя (33, фиг.2), поступающий на инвертор 21 (34, фиг.2), с выхода которого сигнал подается на дифференцирующую цепь 23, сигнал . с которой (35, фиг.2) поступает на первый вход элемента ИЛИ 14, на втором входе которого поддерлсивается сигнал нулевого уровня, на второй вход триггера 13, не изменяя его выходных состоя- ншЧ.

При открьшании тиристора 5 через индуктивную катушку 1 начинает протекать ток, изменяющийся по определенному закону (28,фиг.2), В момент тро- гания якоря 3 ток в катущке 1 (28, фиг.2) уменьшается до определенного значения, а затем при остановке якоря в конце рабочего хода увеличивается. На амплитудном детекторе 11 происходит запоминание и хранение максимума тока (29, фиг.2) в катушке 1 в момент трогания якоря 3. Элемент

12 сравнения производит сравнение мгновенных значений поступающих на его входы напряжений, формируя импульс в момент их рав енства. Когда напряжение (29, фиг.2) с ампли- тудного детектора 11 превосходит величину напряжения (28,фиг.2), снимаемого с датчика 8 тока, формируется передний фронт импульса (30, фиг.2) на выходе элемента 12 сравне- ния. После окончания движения якоря 3 ток в катушке i увеличивается и в момент совпадения возрастающего напряжения на датчике 8 тока (28,фиг.2) и напряжения, хранимого на амплитуд- ном детекторе 11 (29, фиг.2), происходит формирование заднего фронта Импульса (30, фиг.2), который поступает на первый вход триггера 13, изменяя его выходные состояния на про- тивоположные. На втором выходе триггера 13 появляется импульс единичного уровня, а с первого выхода он сн1мается. Потенциал с второго выхода триггера 13 поступает на второй вход элемента И 19, с выхода которого импульс поступает на второй вход интегратора 15, на вьгходе которого напряжение начинает линейно уменьшаться (32, фиг. 2), и одновременно на второй вход второго элемента ИЛИ 17, на первом входе которого поддерживается импульс логического О, с выхода которого сигнал через формирователь 22 импульсов запуска поступает на управляющий электрод вспомогательного тиристора 6., открывая его,

При открывании тиристора 6 на ано де тиристора 5 появляется короткий импульс отрицательного напряжения. Тиристор 5 запирается и ток в индуктивной катушке 1 замыкается по цепи: конденсатор 7 осуществляя его пере- заряд (фиг.1, полярность без скобок), вспомогательный тиристор 6, да датчик 8 тока, источник питания. После окончания процесса перезаряда конденсатора 7 ток в индуктивной катуш- ке 1 замыкается через резистор 26 и диод 27 демпфирующей цепи,. На вто- зом элементе 16 сравнения при сравнении поступающих на его входы линейно уменьшающегося (а) и опорного (б) напряжений (32, фиг.2) происходит формирование сигнала нулевого уровня (33, Лиг.2), который через инверторы 21 (34,фиг. 2) поступа ет на дифференцирующую день 23, с выхода которой импульс положительной полярности (35, Лиг.2)поступает на первый вход элемента ИЛИ 14, на втором входе котхэрого поддерживается импульс нулевого уровня. и с его выхода на второй вход триггера 13, возвращая его в исходное состояние. Далее весь процесс работы устройства повторяется.

Таким образом, введение двух элементов И, второго элемента ИЛИ, двух инверторов, дифференцирующей цепи, дросселя и диода позволяет повысить КПД устройства путем устранения резистора из цепи заряда конденсатора, что улучшает использование энергии, поступающей от источника питания в моменты коммутации и при обратном ходе якоря, и поньшает диапазоны рабочих частот электромагнита.

Формула изобретения

Устройство для управления электромагнитом с линейно перемещающимся якорем., содержащее выводы для подключения обмотки электромагнита, основной и вспомогательный тиристоры, конденсатор, датчик тока, амплитудный детектор, первый и второй элементы сравнения, триггер, первый элемент ИЛИ, интегратор, формирователь импульсов запуска тиристоров, выводы для подключения источника питания, вьшод для подключения источника опорного напряжения, причем вывод для подключения отрицательного полюса источника питания соединен через датчик тока с катодами основного и вспомогательного тиристоров, с входом амплитудного детектора и одним из входов первого элемента сравнения анод вспомогательного тиристора через конденсатор соединен с анодом основного тиристора и с одним из выводов для подключения обмотки электромагнита, второй вьшод которой подключен к положительному полюсу источника питания, выход амплитудного детектора подсоединен к второму входу первого элемента сравнения, выход которого подключен к одному из входов триггера, выход интегратора соединен с первым входом второго элемента сравнения, второй вход которого- соединен с вьшодом для подключения источника опорного напряжения, выход первого элемента ИЛИ подключен к второму входу триггера, виходы формирователя импульсов запуска подключены к управляющим электродам тиристоров, отличающееся тем, что, с целью повьшения КПД, в него введены первый и второй элементы И, первый и второй инверторы, дифференцирующая цепь, диод и дроссель, причем катод диода соединен с анодом вспомогательного тиристора, а анод через дроссель - с катодом вспомо- гательн ого тиристора, вход первого инвертора соединен с выходом второго элемента сравнения, а его выход через дифференцирующую цепь подключен к первому входу первого элемента

1ШИ, второй вход которого являющийся входом устройства, соединен с одним из входов второго элемента ЖГИ и входом второго инвертора, выход

которого соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, первый выход триггера через первый элемент И подключен к первому входу интегратора, первому входу формирователя импульсов запуска тиристоров и управляющему входу амплитудного детектора , а второй выход триггера - через второй элемент И к второму входу интегратора и через второй эле

мент ИЛИ к второму входу формирователя импульсов запуска тиристоров.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к Устройствам для управления электромагнитами и электромагнитными машинами с линейно перемещающимися рабочими органами. Изобретение может быть использовано для управления однотакт- ными электромагнитньми вибраторами, прессами, молотами и др., работа1ощи-. :ми преимущественно в автоматическом режиме и применяемыми в машиностроении, строительстве, горном деле. Целью изобретения является повьшение КГЩ устройства. Устройство осуществляет импульсное питание обмотки 1 i (Л ю CD Di Jiib :д

S 32

fpust.f

фиг.З

4«0

4-56

Составитель А.Каретников Редактор И.Николайчук Техред А.Кравчук Корректор М.Пожо

Заказ 623/58

Тираж 699

БНИИПН 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

фиг4

Подписное