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

Изобретение относится к устройст- вам управления захватами, вибраторами, прессами, молотами и другими электромагнитными механизмами, рабо- таю15ими преимущественно в автомати- ческом режиме, и может быть использовано в машиностроении, строительстве и горном деле.

Целью изобретения является повышение функциональной надежности и расширение эксплуатационных возможностей устройства за счет автоматического регулирования кинетической энергии якоря при изменении нагрузки на нем в широком диапазоне,

На фиг. 1 схематически изображен электромагнит, общий вид; на фиг,2 блок-схема устройства; на фиг. 3 - принципиальная схема функционального преобразователя; на фиг. 4 - времен- ные диаграммы работы устройства-, на фиг. 5 - зависимость напряжения на измерительном резисторе от нагрузки на якоре; на фиг. 6 - зависимость

напряжения на выходе функционального преобразователя от нагрузки на якоре.

Схема устройства для управления электромагнитом (фиг. 1 и 2) содержи обмотку 1, магнитопровод 2., якорь 3 возвратную пружину 4, основной 5 и вспомогательный 6 тиристоры,, резистор 7 5, конденсатор 8, источник 9 питания, измерительный резистор. 10, функциональный преобразователь М, источник 12 задаюш,его напряжения, элемент 13 сравнения, первую дифференцирующую цепь 14, триггер 15, элемент 16 задержки, переключатель 17 режимов, элемент ИЛИ 18,вторую диф- ференцирующую цепь 19, кнопку 20 запуска и диод 21. Функциональный преобразователь 11 (фиг. 3) состоит из последовательно соединенных операционного усилителя 22 и дифференцирую- щего звена 23.

На фиг. 4-6 показаны напряжения на выходах соответствующих элементов устройства. Устройство содержит об- мотку 1, зашунтированную диодом 21 и подключенную одним из .выводов к положительному полюсу источника 9 питания, а другим - к аноду основного тиристора 5, вспомогательный ти- ристор 6, подключенньй анодом через резистор 7 к положительному полюсу источника 9 питания и через конденсатор 8 к аноду основного тиристора

5 5 а катодом - к отрицательному полюсу источника 9 питания, измерительный резистор 10, включенный между катодами основного и вспомогательного тиристоров 5 и 6, элемент 13 сравнения, к первому входу которого подключен выход источника 12 задающего напряжения, первую дифференцирующую цепь 14, триггер 15, кнопку 20 запуска, причем выход первой дифференцирующей цепи 14 соединен с первым входом триггера 15, прямой выход которого подключен к управляющему электроду основного тиристора 5, а, инверсный -. к управляющему электроду вспомогательного тиристора 6, а первый контакт кнопки 20 запуска соединен с положительным полюсом источника 9 питания, функциональный преобразователь 11, вход которого подключен к катоду основного тиристора 5, а выход - к второму входу элемента 13 сравнения, выход которого подключен к входу .первой дифференцирующей цепи 14, вторую дифференцирующую цеп 19, элемент ИЛИ 18., переключатель 17 режимов и элемент 16 задержки, при этом выход первой дифференцирующей цепи 14 через элемент 16 задержки соединен с замыкающим контактом переключателя 17 режимов, размыкающий контакт которого соединен с отрицательным полюсом источника 9 питания, а общий контакт - с первым входом элемента ИЛИ 18, второй вход которого через вторую дисЬференцирующую цепь 19 подключен к второму контакту кнопки 20 запуска, а выход - к второму входу триггера 15.

Устройство работает следующим образом.

После вктшчения питания триггер 15 устанавлива.ется в начальное состояние, которое характеризуется наличием единичного потенциала на инзерс ном выходе триггера f5 (цепи установки в начальное состояние не показаны) , При этом вспомогательный тиристор 6 открывается, и.конденсатор 8 заряжается с полярностью, указанной на фиг. 2. Для работы устройства в режиме ручного управления переключатель 17 режимов устанавливается в положение II, при этом первый вход элемента ИЛИ 18 через переключатель 17 режимов соединяется с отрицательным полюсом источника питания

Сигнал на выходе элемента ИЛИ 18 в этом случае повторяет сигнал на его втором входе. При кратковременном замыкании кнопки 20 запуска на выходе второй дифференцирующей цепи 19 появляется положительный импульс, который через элемент ИЛИ 18 поступает на второй вход триггера 15 и устанавливает на его прямом выходе единичный потенциал, открывающий основ- н-ой тиристор 5, в результате чего обмотка 1 подключается к источнику 9 питания. После этого вспомогательный тиристор 6 закрывается, так как к его электродам через открытый основной тиристор 5 прикладывается напряжение конденсатора 8, который начинает перезаряжаться. По обмотке 1 протекает ток, создающий на измерительном резисторе 10 падение напряжения U. (фиг. 5), поступающее на вход функционального преобразователя 11:

-t(g,-g,c,)

1-е Ь

и.

U R

(О

R. + R

10

где и

9 пиR

R,oнапряжение источника тания;

сопротивление обмотки 1 и измерительного резистора 10 соответственно; L - индуктивность обмотки 1; t - время с момента подключения обмотки 1 к источнику .9 питания.

Напряжение на выходе функционального преобразователя 11 (фиг. 6), поступающее на второй вход элемента 13 сравнения, определяется формулой

,p

R, + R;,

-t

-t j.

R.C L R-c/

где R и С - сопротивление и емкость дифференцирующего звена 23; К - коэффициент усиления

операционного усилителя 22.

Постоянная времени R C дифференцирующего звена 23 выбирается в зависимости от значения постоянной времени

-

L

R, +

R.

обмотки 1 таким образом, что зависимость напряжения U,, на выходе функционального преобразователя 11 от времени имеет вид, представленный

50674

на фиг . 6. При этом во всем диапазоне изменения наг рузки на якоре 3 осуществляется регулирование его кинетической энергии, но не нарушается работоспособность устройства, так как не происходит смещения напряжения на выходе функционального преобразователя 1 1 относительно напряжения 10 и, на выходе источника 12 опорного напряжения. На выходе элемента 13 сравнения имеется единичный потенциал, уменьшающийся до нуля после того.

15

20

25

30

35

40

45

50

55

как напряжение U,, на выходе функционального преобразователя 11 превысит напряжение U,2 на выходе источника 12 опорного напряжения.

При движении якоря 3 индуктивность L обмотки 1 изменяется от минимального значения до максимального, в результате чего напряжение и на выходе функционального преобразователя 11 уменьшается и в момент, когда оно достигнет величины напряжения на выходе источника 12 опорного напряжения, на выходе элемента 13 сравнения вновь появляется единичный потенциал , вызывающий на выходе первой дифференцирующей цепи 14 положительный импульс, устанавливающий на инверсном выходе триггера 15 единичный потенциал. После этого открывается дополнительный тиристор 6, основной тиристор 5 закрывается, а ток в обмотке 1 начинает уменьшаться, протекая через диод 21. Якорь. 3 под действием возвратной пружины 4 приходит в начальное состояние.

Повторное включение электромагнита осуществляется с ломощью кнопки 20 запуска.

Для работы в автоматическом режиме переключатель 17 режимов необходимо установить в пиложение I и нажать кнопку 20 запуска. При этом повторное включение электромагнита осуществляется положительными импульсами с выхода первой дифференцирующей цепи 14, задержанными элементом 16 задержки на время t , необходимое, чтобы якорь 3 под действием возвратной пружины 4 пришел в начальное состоя-, ние, и поступающими на второй вход триггера 15 через замыкающий контакт переключателя 17 режимов и элемент

ИЛИ 18. 1

Экономическая эффективность изобретения обеспечиьается за счет возможности работы устройства в автоматическом режиме, в результате чего отпадает необходимость в постоянном обслуживании его оператором.

Формула изобретения

1. Устройство для управления электромагнитным механизмом, содержащее вьшоды для подключения обмотки электромагнита, основной и вспомогательный тиристоры, измерительный резистор, конденсатор, диод, вспомогательный резистор, источник задакнце- го напряжения, элемент сравнения, триггер, дифференцирующую цепь, кнопку запуска и выводы для подключения источника питания, причем вывод для подключения положительного полюса источника питания соединен с катодом диода, с первым выводом кнопки запуска, с первым выводом для подключения обмотки электромагнита и через вспомогательный резистор с анодом вспомогательного тиристора и одной из обкладок конденсатора, другая обкладка которого соединена с анодом основног тиристора, вторым выводом для подключения обмотки электромагнита и анодом диода, вывод для подключения отрицательного полюса источника питания соединен с катодом вспомогательного тиристора и через измерительный резистор с катодом основного тиристора, выход источника задающего напряжения подключен к первому входу элемента сравнения, выход которого через дифференцирующую цепь соединен

5

0

5

0

5

с первым входом триггера, прямой вход которого подключен к управляющему электроду основного тиристора, а ин- версньй выход - к управляющему электроду вспомогательного тиристора, отличающееся тем, что, с целью повьтения функциональной надежности и расширения эксплуатационных возможностей устройства за счет регулирования кинетической энергии якоря при изменении нагрузки на нем в широком диапазоне, в него введены функциональный преобразователь, вторая дифференцирующая цепь, элемент ИЛИ, переключатель режимов и элемент задержки, причем второй вывод кнопки запуска через вторую дифференцирую- . щую цепь соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого через замыкающий контакт переключателя режимов соединен с выходом элемента задержки, а через размыкающий контакт - с выводом для подключения отрицательного полюса источника питания, выход элемента ИЛИ соединен с вторым входом триггера, катод основного тиристора подключен к входу функционального преобразователя, выход которого соединен с вторым входом элемента сравнения, выход первой дифференцирующей сети подключен к входу элемента задержки..

2. Устройство по п. 1, о т л и- чающееся тем, что функциональный преобразователь выполнен на операционном усилителе с дифференцирующим звеном на входе.

Фиг:1

22

Выход

11

фие.З

Изобретение относится к устройствам управления захватами, вибраторами, прессами, молотами и другими электромагнитными механизмами, работающими преимущественно в автоматическом режиме, и может быть использовано в машиностроении, строительстве и горном деле. Целью изобретения является повьшение функциональной надежности и расширение эксплуатационных возможностей устройства за счет автоматического регулирования кинетической энергии якоря при изменении и нагрузки на нем в широком диапазоне. В зависимости от положения переключателя режимов 17 устройство может ( If I Ги работать как в режиме ручного, так и автоматического управления. При нажатии на кнопку 20 на выходе дифференцирующей цепи 19 формируется импульс, который через элемент ИПИ 18 переключает триггер 15. При этом открывается основной тиристор 5 и закрывается вспомогательный резистор 6. Через обмотку 1 начинает протекать ток. Сигнал, пропорциональный току, поступает с измерительного резистора 10 на вход функционального преобразователя 11, выполненного на операционном усилителе с дифференцирующим звеном на входе. Сигнал с выхода преобразователя 11 сравнивается с опорным напряжением, снимаемым с выхода источника 12 задающего напряжения. На выходе элемента сравнения 13 формируется импульс, который через дифференцирующую- цепь 14 переключает триггер 15 в исходное состояние. В автоматическом режиме сигнал с выхода дифференцирующей цепи 11 через aJTCMSHT задержки 16, контакт переключателя режимов 17 и элемент ИЛИ 18 повторно переключает триггер 15, и цикл повторяется. 1 з.п. ф-лы, 6 йл. I Ги € (Л со ел о 05 vj

п

L

/Т

и,

W

%

.

2f

фигЛ

Фиг.5

Фиг.6

Редактор И.Николайчук

Составитель А.Каретников

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Пожо

Заказ 5286/49Тираж 697Подписное

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