Устройство для управления грузоподъемным электромагнитом Советский патент 1991 года по МПК H01F7/18 

оъ ел

Јь 00 00 О1

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим аппаратам, в частности к управлению грузоподъемным электромагнитом средней мощности.

Цель изобретения - повышение надеж- ности устройства и производительности электромагнита.

На фиг. 1 приведена электрическая схема устройства для управления грузоподъемным электромагнитом; на фиг. 2 - графики напряжений и токов, поясняющие ра- боту устройства и разряда электромагнитной энергии на блок с резисторами с постоянным сопротивлением.

Устройство для управления грузоподъемным электромагнитом содержит управляв- мый выпрямитель, состоящий из диодов 1 и 2, аноды которых подключены к фазам А и В питающей трехфазной сети через автоматический выключатель 3, и тиристора 4, анод которого соединен с катодами диодов 1 и 2, а катод через датчик 5 то- ка, замыкающие главные контакты 6 и 7 контактора 8 намагничивания, клеммы 9 и 10 для подключения обмотки 11 электромагнита, автоматический выключатель 3 - с фазой С питающей сети.

Блок разряда электромагнитной энергии выполнен в виде последовательной цепи, состоящей из диода 12, соединенного катодом с одной клеммой 9, и нелинейного резистора 13, подключенного другим выводом к другой клемме 10 для подключения обмотки 11 электромагнита. Интегратор 14 энергии электромагнита состой, чз накопительного конденсатора 15, соединенного одним выводом с резистором 16, зашунтиро- ванным диодом 17, катод которого подключен к клемме 10, а другой вывод конденсатора 15 через размыкающий вспомогательный контакт 18 контактора 8 намагничивания подключен к клемме 9. Шунтирующий диод 19 своим катодом через датчик 5 тока, контакт 6 контактора 8 соединен с одной клеммой 9, а анодом - с другой клеммой 10 через контакт 7 контактора 8.

Блок управления выполнен в виде коман- доконтроллера, состоящего из замыкающих контактов 20 и °1 и сч сина 22, объединенных рукояткой управления. Однофазный трехобмоточный трансформатор 23 с вторичными обмотками 24 и 25, первичной обмоткой 26 соединен с фазами А и В трехфазной питающей сети через автоматический выключатель 3 и контакт 20 командо- контроллера. Источник 27 постоянного стабилизированного напряжения своим входом подключен к обмотке 24 трансформатора 23, а источник 28 задающего напряжения - к обмотке 25 через сельсин 22. Источник 29 пилообразного напряжения представляет последовательную цепь, состоящую из низко- омного резистора 30, соединенного с анодом тиристора 4, высокоомного резистора 31, зашунтированного диодом 32, анод которого

5

0

0 0

g

5

5

0

соединен с одним из выводов конденсатора 33, являющегося выходом источника 29 пилообразного напряжения, а другой вывод конденсатора 33 подключен к катоду тиристора 4.

Бесконтактное полупроводниковое реле 34 своим выходом подключено к управляющему электроду тиристора 4 через защитный диод 35, а входом - к выходам источников 28 и 29 задающего и пилообразного напряжений и датчика 5 тока. Цепи питания бесконтактного полупроводникового реле 34 подключены к выходу источника 27 постоянного стабилизированного напряжения. Катушка контактора 8 намагничивания зашунтирована диодом 36 и запитана от источника 27 стабилизированного напряжения через контакт 21 командоконтроллера.

Устройство работает следующим образом.

При включении автоматического выключателя 3 (фиг. 1) напряжение трехфазной питающей сети подается на диоды 1 и 2, анод тиристора 4, контакт 7 контактора 8 и контакт 20 командоконтроллера. При включении командоконтроллера его контакты 20 и 21 замыкаются, на первичную обмотку 26 трансформатора 23 подается линейное напряжение питающей сети. Источники 27 и 28 питания преобразуют напряжение переменного тока обмоток 24 и 25, трансформатора 23 соответственно в постоянное стабилизированное и регулируемое напряжение. Бесконтактное полупроводниковое реле 24 получает питание, а на его вход подается задающее напряжение от источника 28, которое определяет угол открытия тиристора 4, а следовательно, и величину тока в обмотке 11 электромагнита и устанавливается поворотом ротора сельсина 22 относительно его статора рукояткой командоконтроллера. Включается контактор 8 намагничивания, и его главные замыкающие контакты 6 и 7 подключают обмотку 11 электромагнита через датчик 5 тока к катоду тиристора 4 и к фазе С питающей трехфазной сети, а его вспомогательный размыкающий контакт 18 отключает интегратор 14 электромагнитной энергии от обмотки 11 электромагнита. Через резисторы 30 и 31 начинается заряд конденсатора 33 источника 29 пилообразного напряжения.

Линейно возрастающее напряжение с конденсатора 33 поступает на вход реле 34, где суммируется с задающим напряжением источника 28. По достижении этим суммарным напряжением значения срабатывания реле 34 последнее включается и выдает на тиристор 4 управляющее напряжение. В момент времени Т1 тиристор 4 открывается, на обмотку 11 электромагнита подается питающее напряжение (фиг. 2 а), и в ней устанавливается намагничивающий ток (фиг. 2 в). При этом электромагнит осуществляет захват груза из ферромагнитных материалов. Конденсатор 33 через

диод 32, низкоомный резистор 30, открытый тиристор 4 быстро разряжается, реле 34 отключается, снимая управляющее напряжение с тиристора 4. Последний закрывается обратным напряжением фазы С питаю- щей сети. Ток обмотки 11 электромагнита, поддерживаемый ЭДС самоиндукции, замыкается через шунтирующий диод 19 и датчик 5 тока.

При очередной положительной полуволне напряжения на тиристоре 4 описанный процесс повторяется. Напряжение отрицательной обратной связи, подаваемое с датчика 5 тока на вход реле 34, суммируется с задающим и пилообразным напряжениями и обеспечивает поддержание ве- личины тока в обмотке 11 электромагнита на заданном уровне. При отключении коман- доконтроллера в момент времени Т2 его контакты 20 и 21 размыкаются, отключая трансформатор 23, контактор 8, источники 27 и 28 и реле 34. Контакты 6 и 7 кон- тактора 8 отключают обмотку 11 электромагнита, а контакт 18 подключает к ней интегратор 14 электромагнитной энергии. Энергия, запасенная в электромагните, создает на выводах обмотки 11 напряжение самоиндукции обратной полярности (фиг. 2 а определяемое величиной тока в ней (фиг. 2 в) и сопротивлением нелинейного резистора 13, форма которого близка к прямоугольной. Ток в обмотке 11 электромагнита (разрядный ток) снижается до нуля линейно (фиг. 2 б). С уменьшением тока в обмотке 11 электромагнита уменьшается его подъемная сила, и основная часть груза отпадает. Конденсатор 15 через резистор 16 заряжается с большой постоянной времени до напряжения (фиг. 2 с), пропорциональ- ного длительности разряда электромагнитной энергии Т2-Т3, т. е. интегралу от величины разрядного напряжения (фиг. 2 а).

Таким образом энергия, накопленная в электрическом поле конденсатора 15 интегратора 14, оказывается пропорциональной энергии, запасенной в электромагните, которая определяет остаточную индукцию и коэрцитивную силу электромагнита.

К концу процесса разряда электромагнитной энергии конденсатор 15 интегратора 14 через диод 17 начинает разряжаться (фиг. 2 с) на обмотку 11 электромагнита, создавая в ней обратный размагничивающий ток (фиг. 2 в), обеспечивающий необходимую коэрцитивную силу для размагничивания ЭЛР ромагнита. Электромагнит полностью р- ,магничивается, остаток притянутого к нему груза отпадает, и его можно включить снова.

При Јзменении электромагнитной энергии элек ромагнита, например при переходе с ферромагнитного скрапа на монолитный груз, при неизменном токе в обмотке 11 электромап чта увеличиваются его остаточная индукция, коэрцитивная сила и возрастает энергия, накопленная в электромагните, которая проявляет себя в возрастании длительности разрядного импульса. Конденсатор 15 интегратора 14 заряжается до большего напряжения, пропорционального больше электромагнитной энергии, при разряде которого создается больший размагничивающий ток, который размагничивает эле ктро- магнит большей коэрцитивной силы (на фиг. 2 а, в, с, пунктирные линии). Длительность (фиг. 2 а) разряда электромагнитной энергии Тз-Тз на блок разряда с нелинейным сопротивлением в несколько раз меньше длительности Та-ТБ разряда этой же энергии на блок разряда с линейным сопротивлением при прочих равных условиях (фиг. 2 д). Сокращение длительности разряда электромагнитной энергии объясняется нелинейной зависимостью сопротивления резистора 13 от тока, которое с уменьшением тока разряда возрастает, а постоянная времени разрядного контура уменьшается.

Диод 36 защищает катушку 8 контактора намагничивания от перенапряжений при его отключении.

Экспериментальные исследования предлагаемого устройства для управления грузоподъемным электромагнитом показали, что по сравнению с прототипом оно работает надежнее, проще в обслуживании и обеспечивает более точное и форсированное размагничивание электромагнита в широком диапазоне изменений как вида груза, так и тока в обмотке электромагнита, и позволяет за счет этого повысить его производительность. Например, на погрузочно- разгрузочных работах скрапа и мелкой стружки производительность грузоподъемного электромагнита типа М 43 повысилась на 15% Исключение их схемы контактора размагничивания, двух реле времени, блока их питания, балластных резисторов, а также применение в блоке разряда резисторов с нелинейным сопротивлением и интегратора электромагнитной энергии позволили повысить надежность устройства и электромагнита, улучшить массогабаритные показатели устройства и снизить мощность, потребляемую из сети, на 2,0-3,0 кВт.

Формула изобретения

1. Устройство для управления грузоподъемным электромагнитом, содержащее выводы для подключения обмотки электромагнита, выводы для подключения трслфаз ной питающей сети, управляемый выпрямитель, включающий в себя два диода, анод каждого из которых соединен с одним из выводов для подключения питающей сети, и тиристор, анод которого соединен с катодами указанных диодов, контактор намагничивания с двумя замыкающими контактами,

датчик тока, блок разряда электромагнитной энергии, включающий в себя диод и резистор, шунтирующий диод, блок управления, выполненный в виде командоконтрол- лера, состоящего из двух замыкающих контактов и сельсина, однофазный трехоб- моточный трансформатор, источники постоян- 1 ного стабилизированного и задающего напряжений, бесконтактное полупроводниковое реле и источник пилообразного напряжения, причем катод тиристора через датчик тока и один из замыкающих контактов контактора намагничивания соединен с одним из выводов для подключения обмотки электромагнита, другой вывод для подключения которой через другой замыкающий контакт контактора намагничивания соединен с третьим выводом для подключения питающей сети, блок разряда электромагнитной энергии включен параллельно выводам для подключения обмотки электромагнита, бесконтактное полупроводниковое реле запитано от источника стабилизированного напряжения,

выход его подключен к управляющему электроду тиристора, а входы соединены с выходами датчика тока и источников пилообразного и задающего напряжений, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства и производительности электромагнита, в него введен интегратор электромагнитной энергии, контактор намагничивания снабжен размыкающим контактом, резистор блока разряда электромаг0 нитной энергии выполнен из элементов с нелинейным сопротивлением, причем интегратор электромагнитной энергии через размыкающий контакт контактора размагничивания подключен параллельно выводам для

подключения электромагнита.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что интегратор магнитной энергии выполнен в виде последовательно соединенных конденсатора и резистора, зашунтированно- го диодом, причем катод диода соединен

0 с другим выводом для подключения обмотки электромагнита.

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим аппаратам, в частности к управлению грузоподъемными электромагнитами средней мощности. Цель изобретения - повышение надежности устройства и производительности электромагнита. Введение в устройство интегратора 14 электромагнитной энергии и выполнение резистора 13 блока разряда электромагнитной энергии из элементов с нелинейным сопротивлением достигается размагничивание электромагнита за счет накопленной в печи энергии, сокращение длительности разряда этой энергии и зависимость величины размагничивающего тока от величины электромагнитной энергии, запасенной в электромагните, при изменении как вида ферромагнитного груза, так и тока электромагнита. 1 з. п. ф-лы, 2 ил. (С

Тг Ть Tv

Ts