Устройство для импульсного форсирования электромеханизмов Советский патент 1988 года по МПК H01F7/18 

№ ГО ГО

4

со

И:«)бретеиие относится к : ;1ект)отехнике II может быть использовано для управления .лсктромеханизмами (ЭМ), например элек- громагнитами, электромагнитными муфтами, ударными электромагнитными инструментами и другими вибромеханизмами.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей и повыц ение КПД электромеханизмов.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит выходной каскад, выполненный по мостовой схеме и состоящий из четырех 1 - 4, в одну диагональ которой включена обмотка 5 управления нейтральной или поляризованной нагрузки. Параллельно коммутирующим ключам 1-4 включены буферные диоды 6-9 для указанной полярности источника 10 питания форсирующего напряжение. Источник 10 включен в другую диагональ мостовой схемы. Для управления дифференциальным ЭМ, одна обмотка которого включена так, как обмотка 5, а другая 11 с параллельно включенным буферным диодом 12 и дополнительным управляемым нормально открытым ключом 13 включены в другукз диагональ .мостовой схемы параллельно источнику 10 питания. Ключи 1 и 2 включения, служащие для форсированного включения ЭМ любого тина, работают синхронно, но инверсно дру| им синхронно работающим между собой ключам о и 4 выключения, служащим для выключения ЭМ.

Блок 14 унравления с выводом 15 для подключения сигнала управления содержит формирователь 16 длительности форсажа включения, формирователь 17 длительности форсажа тормолсения, формирователь 18 длительности форсажа повторного, включения, формирователь 19 длительности форсажа выключения, элемент ИЛИ-НЕ на четыре входа 20, элемент ИЛИ на три входа 21, генератор 22 импульсов, элемент И на два входа 23, два 2-входовых потенциальных элемента (триггера) 24 и 25, ключ 26 выбора закона управления ЭМ, два ключа 27 и 28 выбора тина ЭМ (характера нагрузки на мостовой каскад). Формирователи 16-18 длительности и два элемента ИЛИ 20 и 21 образуют субблок 29 однополярного импульсного форсирования. Выход 15 для подключения сигнала управления подключен к входу формирователя 16, к первому входу элемента ИЛИ-НЕ 20, и к входу формирователя 19, выход формирователя 16 соединен с входом формирователя 17, с первым вхо.дом элемента ИЛИ 21 НС вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 20, выход формирователя 17 подключен через ключ 26 к входу формирователя 18, к третьему входу элемента 20 и к входам ключей 27 и 28. Выход 2-входо- вого потенциального элемента 24 соединен с входом 26. Выход формирователя 18 соединен с четвертыми входом элемента 20 и с

вторым входом элемента 21. Выход элемента 20 соединен с первым входом элемента И 23, второй вход которого связан с ВЫХО.ДОМ генератора 22 импульсов. Выход элемента 23 соединен с третьим дополнительным входом элемента 21, выход которого связан с входами ключей 1 и 2, формирующих включение ЭМ. Выход формирователя 19, соединенный с .выходом ключа 27, подключен к входам ключей 3 и 4, фор0 сирующих выключение Э.М. Выходы 2-входо- вого потенциального элемента 25 соединены с входами ключей 27 и 28. Выход ключа 28 соединен с входом ключа 13, .управляющим работой второй обмотки 1i дифференциальс ной нагрузки.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии ключи 1, 1, 3, 4 и 13 закрыты низким выходным потенциалом элементов 17, 19 и 21, об.лотки ЭМ 5 и 1 обесточены.

0 При появлении на выводе 15 низко1-о потенциала срабатывает формирователь 16 длительности форсажа включения и с его выхода через элемент 21 высокий потенциал открывает ключи i и 2 выходного каскада. К обмотке 5 прикладывается напряжение источника 10 одной полярности и начинается первый интервал форсированного разгона ЭМ, длительность которого определяется формирователем 16. По окончанию действия импульса с выхода 16 ключи 1 и 2 выключаются, одновремеЕ но запускается формирователь 17, высокий выходной Ютенциал которого через открытый ключ 27 открывает ключи 3 и 4. Открытое состояние ключа 27 обеспечено высоким выходным потенциалом 2-входового элемента 25, на один вход ког торого подается сиг;:,чл, соответствующий унразлению нейтральной и поляризованной нагрузками (нулевое :-остояние потенциального элемента 25, п}..и котором низким выходным нотенциа,:/ом 25 закрыт ключ 28). Обмотка 5 оказывается включенной на

0 напряжение исто -кг к; 0 другой полярности, начинаегся интерва.л ф орсированного тор.можения ЭМ, дл);тельность которого определяется формирозателем 17.

В случае у1 равления дифференциальным 3)М на второй вход эле.мента 25 подается сигнал, переводягций элемент 25 в состояние, при котором высокий выходной потенциал открывает ключ 28 и закрь вает ключ 27. При этом высокий выходной потенциал формирователя 17 во время отработQ ки интервала форсированного торможения открывает ключ 13, подключая обмотку 11 к источнику 10 питания и вызывая тор.можс- ние ПО.ДВИЖНОГО звена ЭМ под действием этой обмотки, дифференциально включенной по отношению к первой обмотке 5.

5 По окончании действия импульса с выхода 17 ключи 3 и 4 выключаются, одновременно при 3-интервэльном унрав.1 ении через включенный высоким выход; ым потен0

5

циалом элемента 24 ключ 26 запускается формирователь 18 и из-за его измененного состояния с выхода 21 открываются ключи 1 и 2. Обмотка 5 ЭМ вновь переключается на напряжение источника 10 такой полярности, при которой снова форсируется разгон ЭМ, формируется третий интервал управления, длительность которого определяется формирователем 18. По окончании действия импульса с выхода 18 ключи I и 2 переводятся в импульсный режим работы. Эти хлючи управляются от генератора 22 импульсов через элемент 23 совпадения н третий дополнительный вход 2. Обмотка 5 оказывается под действием удерживающего, номинального напряжения, определяемого коэффициентом заполнения импульсов генератора и меньшего по величине, чем максимальное, форсирующее включение напряжение. При этом подвижное звено ЭМ удерживается в конечном состоянии до тех пор, пока на входе 15 не появится высокий потенциал, запускающий формирователь 19, выходной потенциал которого откроет ключи 3 и 4 при закрытых ключах 1 и 2. К обмотке ЭМ прикладывается напряжение источника 10 той же полярности, что и для торможения подвижного звена. Ток обмотки 5 форсированно спадает до уровня выключения ЭМ. Интервал формированного выключения ЭМ определяется формирователем 19. В случае формирования 2-интер- вального закона управления запертое состоя- ние ключа 26, блокирующее формирователь третьего интервала 18, обеспечивается низким выходным потенциалом 2-входового элемента 24, на один вход которого подается при этом сигнал, соответствующий 2-ин- тервальному управлению (нулевое состояние потенциального элемента 24). При этом интервал импульсного удержания начинается с момента окончания импульса формирователя 17 за счет импульсного управления ключами 1 и 2 от генератора 22 через элементы 23 и 21. На этом заканчивается цикл форсированного управления ЭМ. В зависимости от характера изменения сигнала управления устройство работает а режиме одиночных или периодических включений с необходимой частотой.

Интегральные схемы служат основой для построения принципиальной электрической схемы блока управления. Формирователи длительности 16-19 выполняются на элементах типа К2ГФ182, логические элементы ИЛИ, ИЛИ-НЕ, И серии. 133, 155 типа К1ЛБ131, 134 потенциальный эле.мент серии 181 типа К2ТК181. Ключи мостового каскада выполняются в виде бесконтактных, транзисторных ключей, типономиналы которых определяются мощностью ЭМ.

Эффект от использования предлагаемо- го изобретения, позволяющего расширить эксплуатационные возможности и реализовать преи.мущества и.пульсного управления.

5

0 о 5 0

0

5

5

сводится к расширению класса управляемых ЭМ с включением в него, помимо нейтральных и поляризованных, ЭМ дифференциального типа; к возможности перехода в случае необходимости с 3-интервального на 2- интервальный законы управления: увеличению на 7-10% КПД устройства за .счет перехода с аналогово на импульсный режим удержания по сравнению с известным.

Формула изобретения

I. Устройство для импульсного форсирования электромеханиз.моБ, содержащее выходной силовой каскад, выполненный с ис- по.ьзование.м ключевых элементов, обмотки управления и источника питания, и б.пок управления, в который входит субблок однопо- лярного импульсного форсирования, содержащий формирователь длительности форсажа включения, форм.ирователь длительности торможения, формирователь длительности повторного форсажа включения, элемент ИЛИ с двумя входа.ми, и элемент ИЛИ-НЕ с четырьмя вход.чми. и формирователь длительности форсажа выключения, отличающееся тем. что, с целью расширения эксплуатационных возможностей и повыщения КПД электромеханизмов, блок управления снабжен триггером выбора режима управления, ключевым элементом, генератором импульсов, двухвходовым эле.ментом И, элемент И ЛИ снабжен третьим входом, в указанном выходном силовом каскаде использовано четыре ключевых элемента, соединенных по мостковой схеме с четырьмя параллельными включенны.ми буферными диодами, в одну диагональ мостовой схе.мы включены выходы для подключения обмотки электромеханизма, в другую - выходы для подключения источника питания, вывод для подключения отрицательного полюса источника питания соединен с анодами двух смежных буферных диодов, вывод для подк. почения положительного полюса источника питания - с катодами других двух с.межных диодов, причем выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, выход элемента И подключен к третьему входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющими входами двух ключевых элементов, расположенных в противоположных плечах мостовой схемы, выход фор.мирователя длительности форсажа выключения соединен с управляюп ими входами двух других ключевых эле.ментов мостовой схемы, дополнительный ключевой элемент включе.и между формирователями форсажа торможения и повторного включения, управляющий вход дополнительного ключевого элемента соединен с выходом триггера выбора режима управления, выход формирователя форсажа торможения соединен с уп- равляющи.ми входами упомянутых двух других ключевых элементов мостовой схемы.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в блок управления введены триггер выбора характера нагрузки и второй и третий ключевые элементы, в выходной силовой каскад введен дополнительный ключевой элемент и выходы для подключения второй обмотки электромеханизма, зашунтирован- ные дополнительными буферными диодами, причем второй ключевой элемент блока управления включен между формирователем

го каскада, третий ключевой элемент блока управления включен между выходом формирователя форсажа торможения и управляющими входом дополнительного ключевого элемента выходного силового каскада, один из выходов для подключения второй обмотки электромеханизма соединен с выводом для подключения положительного полюса источника питания, а с другой через дополнительный ключевой элемент - с выфорсажа торможения и объединенными уп- водом для подключения отрицательного по- равляюндими входами двух других ключевыхлюса источника питания,

элементов мостовой схемы выходного силового каскада, третий ключевой элемент блока управления включен между выходом формирователя форсажа торможения и управляющими входом дополнительного ключевого элемента выходного силового каскада, один из выходов для подключения второй обмотки электромеханизма соединен с выводом для подключения положительного полюса источника питания, а с другой через дополнительный ключевой элемент - с вы водом для подключения отрицательного по- люса источника питания,

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электромеханизмами, например электромагнитами, электромагнитны.ми муфтами, ударными электромагнитны.ми инструментами и другими вибромеханизмами. Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей и повышение КПД электромеханизмов. Выходной силовой каскад выполнен по мостовой схеме на ключевых элементах 1, 2, 3, 4, зашунтиро- ванных буферными диодами 6, 7, 8 и 9. Устройство обеспечивает управление электромагнитными механизмами как однообмоточ- ными, так .4 дифференциального типа. Вторая обмотка 11 при этом подключается к источнику 10 через ключ 13. Триггер 25, воздействуя на ключи 27 и 28, осуществляет выбор режима согласно типу управляемого .механиз.ма. Устройство обеспечивает как двухинтервальные, так и трехинтервальные замены управления с использованием формирователей длительностей форсажа включения 16, торможения 17, повторного включения 18, выключения 19 и ключа 26, управляемого триггером 24. В режиме удержания обеспечивается импульсное питание от генератора импульсов 22. I з.п. ф-лы, I ил. из ЧЬ.Е-5,