Способ питания электромагнитного двигателя возвратно-поступательного действия Советский патент 1988 года по МПК H02P7/62 

СЛ

С

СО QO ГО

Фиг.1

Изобретение относится к электромашиностроению, может быть использовано при создании электромагнитных машин ударного действия; молотков, перфораторов, молотов, бутобо- ев и других машин, разрушающих горную породу и мерзлый грунт ударными нагрузками, машины для технологических процессов: вибраторов для выпуска руды из блоков или бункеров и для холодной прокатки труб, а также прессов, насосов, компрессоров и т.п.

Известен способ питания электромагнитной машины, состоящий в том, что электрическую энергию потребляют, пока машина совершает работу, после чего источник питания отключают, а неиспользованную магнитную энергию преобразовывают в электрическую и передают во внешние электрические цепи (режим генерации), Отличительной чертой известного способа является одновременный расход потребляемой энергии как на увеличе- ние энергии магнитного поля, так и на «свершение механической работы l

Недостаток этого способа состоит в низкой удельной мощности машины и больших омических потерях энергии.

Наиболее близок по технической сущности к изобретению способ пита- : ния электромагнитного двигателя воз- i вратно-поступательного действия, со- ;стоящий в том, что обмотку электромагнитного двигателя подключают к источнику питания на время, меньшее длительности хода под действием этой обмотки, после прекращения питания обмотки неизрасходованную часть энергии возвращают источнику питания, импульсы питания, соответствующие одному циклу работы, подают с периодом, не меньшим суммарного времени прямого и обратного хода яко- ря 2.

В этом способе потери снижаются. .Однако энергия от источника питания подводится почти во все время движе- ния якоря, что обуславливает низкую удельную мощность двигателя. Это, в свою очередь, ведет к увепичению размеров и массы якоря, увеличивает Инерционность машины, ухудшает уп- равляемость.

Цель изобретения - повьш ение удель ной мощности электромагнитного двигателя.

0

5

0

5

0

5

0

5

0 5

Поставленная цель достигается тем, что в способе питания электромагнитного Двигателя возвратно-поступательного действия, состоящем в подключении обмотки двигателя к источнику питания на время, меньшее длительности движения якоря под действием этой о бмотки, отключают обмотку от источника питания до прохождения якорем половины хода.

На фиг. 1.показана циклограмма протекания тока и перемещения якоря машины по известному способу: на фиг. 2 - изменение напряжения питания, тока и перемещения якоря по предлагаемому способу на фиг. 3 - зависимость потокосцепления от тока в известном и предлагаемом способах.

1 ,-.

На фиг. 1-3 приняты следующие обозначения: 1,, ig - импульс тока, подаваемый в обмотку прямого и обратного ход а соответственно, Una,, ocf импульс форсированного напряжения, приложенньй к обмотке прямого и обратного хода соответственно; U, UQJ. - напряжение, возникающее при возврате энергии в источник , tg , время такта соответственно обратного и прямого хода} Т - период тока в сети, f - ход якоря, t - текущее время, ( - потокосцепление ( 9. п, где Р - магнитный поток, п - число витков обмотки).

. Как следует из фиг. 1, при подаче импульса тока IQ в обмотку обратного хода якорь сразу же начинает двшсение и совершает обратный ход (вверх). Энергопреобразование для одного такта такого режима работы - изображено зависимостью Vi - f(i) (фиг. 3), Механическая работа одного такта пропорциональна площадке, описанной зависимостью - f(i). На фиг. 6 она описана кривой 0-1-2-3-4-0 при токе трогания i,.

После прекращения протекания импульса тока в обмотке обратного хода начинает протекать ток i в обмотке прямого хода. Якорь изменяет направление движения и совершает рабочий ход. Процесс энергопреобразования за такт рабочего хода практически мало чем отличается от энергопреобразо- .вания при обратном ходе бойка: якорь начинает движение при токе трогания i« -ij,,, значительно раньше, чем потокосцепление магнитной системы достигает .i макс.

314033274

Анализ существующих типов электро- го двигателя,а площадка 0-5-6-7-3- магнитных двигателей показывает, что А-0 - форсированного, то, как видно известный способ преобразования энер- из фиг. 3, форсированный двигатель согии не обеспечивает высокой зффектив ности его работы,

Известно, что сила тяги двигателя а значит и величина работы, определяется величиной магнитного потока в воздушном зазоре. Для улучшения энер гетических характеристик целесообразно величину магнитного потока за такт поддержать наибольщей.

Такт энергопреобразова1Ыя по данному изобретению изображен зависимостью С| (1) на фиг. 3.

Быстрое наращивание потокосцепле- ния в магнитной системе происходит по пути 0-5-6-7, В точке 7 потоко- сцепление достигло максимального зна чения. На рассмотренном участке происходит накопление энергии в магнитной системе, машина работы не совершает, В отличие от известных способов питания нарастание потокосцеп- ления в магнитной системе происходит при почти неизменной индуктивности,

На участке 7-3-4 накопленная магнитная энергия расходуется на совершение полезной работы. Потокосцепле- ние в течение этого режима почти постоянно.

На участке 4-0 (фиг. 6) происходит генерация неиспользованной энергии магнитного поля во внешние электрические цепи.

Электромагнитная машина, энергопреобразование которой осуществляется с быстрым накоплением энергии и последующим использованием накопленной энергии магнитного поля, далее называется форсированной электро ,магнитной машиной.

Поскольку площадка 0-1-2-3-4-0 характеризует работу нефорсированно

вершает большую -работу, чем нефореи- рованный. Предельная работа, совершаемая при заданной величине начальной и конечной индуктивности определяется площадью 0-5-8-7-3-4-0,

Режим форсировки осуществляется путем подачи импульса напряжения или UQJP , В это время нарастает ток 1„ или i.

После отключения источника пита- ния напряжение на выводах обмотки равно нулю, а ток падает.

Режим генерации показан напряжением Unr и и

or

2о

При использовании предлагаемого способа питания происходит быстрое нарастание силы, действующей на якор в начале такта. Это создает предпосылки для улучшения управляемости ма25 шины, в том числе улучшения стабильности ее выходных характеристик (амплитуды хода, кинетической энергии и других).

Из результатов экспериментов с

30 форсированным электромагнитным двигателем следует, что при длительности импульса питания, во время которого якорь проходит более половины хода, эффективность форсированного питания значительно снижается и увеличение мощности источника, необходимое для форсировки.в этом случае нецелесообразно.

Использование изобретения позволяет уменьшить габариты и массу электромагнитных двигателей, повысить частоту работы и, следовательно, производительность их при одновременном повьщ1ении коэффициента полезного действия,

35

40

tf,iX

О .2

Фиг.д

ty fip микс