Устройство управления электромагнитным железоотделителем Советский патент 1993 года по МПК B03C1/00 

Изобретение относится к разделению материалов по магнитным свойствам и может быть использовано в литейном производстве для разделения формовочной смеси и ферромагнитных включений.

Цель изобретения состоит в повышении (эффективности электромагнитного разделения материалов при одновременном улучшении массогабаритных показателей.

На фиг.1 представлена блок-схема .устройства управления электромагнитным же- лезоотделителем; на фиг.2 - вариант схемы распределителя импульсов; на фиг.З - временные диаграммы работы формирователя временных интервалов (ФВИ); на фиг.4 - временные диаграммы работы узла импуль- сно-фазового управления (УИФУ).

Устройство управления (фиг.1) электромагнитным железоотделителем, в состав которого входят конвейер 1 с гибкой лентой 2 для подачи исходного материала, с ведущим 3 и ведомым 4 барабанами и размещенная над ним электромагнитная система 5 с основной 6 и дополнительной 7 обмотками, охваченная гибкой лентой 8 конвейера 9 для

эвакуации ферромагнитных включений, причем обмотка 6 подключена к источнику постоянного тока 10, а обмотка 7 - к выходу коммутатора 11, содержит УИФУ 12, включающий фазосдвигающий блок 13, выполненный в виде трансформатора 14, вход которого подключен к силовым входным выводам коммутатора 11, предназначенным для подключения к силовым шинам сети, а выход через компаратор 15 - ко входам формирователей импульсов 16 и 17, выходы которых подключены ко входам логического элемента ИЛИ 18, выход логического элемента ИЛИ 18 подключен к S-входу триггера 19, к РЕ-входу счетчика 20 и ко входу формирователя импульсов 21, выход триггера 91 через ждущий мультивибратор 22 подключен ко входу -1н счетчика 20, выход которого подключен к R-входу триггера 19 и ко входу формирователя импульсов 23, выходы формирователя импульсов 21, 23 и компаратора 15 являются первым, вторым и третьим выходами фазосдвигающего блока 13 и под- ключены соответственно к первому, второму и третьему входу распределителя

ел С

00

о ел

00

импульсов 24, канал данных DO-DN счетчика 20 подключен к первому каналу кадоза- датчика 25, четвертый вход распределителя импульсов 24 подключен к выходу ФВИ 26, которым является прямой выход триггера 27, прямой выход триггера 27 подключен также ко входу формирователя импульсов 28 и к первому входу логического элемента И 29, инверсный выход триггера 27 подключен ко входу формирователя импульсов 30 и к первому входу логического элемента И 31, выходы формирователей 28 и 30 подключены соответственно к РЕ-входам счетчиков 32 и 33, вход -1 счетчика 32 подключен к выходу логического элемента И 31, а вход -1 счетчика 33 подключен к выходу логического элемента И 29, каналы данных DO- DN счетчиков 32 и 33 подключены соответственно ко второму и третьему каналам кадозадатчика 25, второй вход логического элемента И 29 подключен к выходу генератора тактовых импульсов 34, а второй вход логического элемента И 31 является входом ФВИ и подключен к выходу датчика 35 скорости перемещения потока исходного материала, подвижная часть которого размещена на общем валуе барабаном 3, выходы распределителя импульсов 24 подключены ко входам соответствующих .выходных каскадов 36...39, выходы которых являются выходами УИФУ 12 и подключены ко входам управления коммутатора 11.

Распределитель импульсов 24 (фиг.2) содержит два логических элемента ИЛИ 40 и 41, два логических элемента И 42, 43 и два логических элемента ЗАПРЕТ 44,45, причем первый вход распределителя импульсов 24, подключенный к выходу формирователя импульсов 21 представляет собой объединенные в общую точку первые входы логических элементов ИЛИ 40, 41, второй вход распределителя импульсов 24, подключенный к выходу формирователя импульсов 23 представляет собой объединенные в общую точку первые входы логических элементов И 42 и ЗАПРЕТ 45 и вторые входы логических элементов ИЛИ 40, 41, третий вход распределителя импульсов 24, подключенный к выходу компаратора 15 представляет собой объединенные в общую точку вторые входы логических элементов И 42,43, и ЗАПРЕТ44 и 45, четвертый вход распределителя импульсов 24, подключенной к прямому выходу триггера 27, представляет собой объединенные в общую точку третьи входы логических элементов И 42 и 43 и ЗАПРЕТ 44 и 45, выход логического элемента ИЛ И 40 подключен к первому входу логического элемента ЗАПРЕТ 44, а выход логического элемента ИЛИ 41 подключен к первому входу

элемента И 43, выход логического элемента И 42 является первым выходом распределителя импульсов 24 и подключен к выходному каскаду 36, выход логического элемента ЗАПРЕТ 44 является вторым выходом распределителя импульсов 24 и подключен к выходному каскаду 37, выход логического элемента И 43 является третьим выходом распределителя импульсов 24 и подключен

к выходному каскаду 38, выход логического элемента ЗАПРЕТ 45 является четвертым выходом распределителя импульсов 21 и подключен к выходному каскаду 39.

Устройство управления работает следующим образом. Пусть в момент времени to напряжение на прямом выходе триггера 27 соответствует уровню логической единицы (фиг.З.а). Это напряжение поступает на первый вход логического элемента И 29 и разрешает прохождение через него импульсов от генератора тактовых импульсов 34 на вход -1 счетчика З3.(фиг.3,б). С приходом каждого тактового импульса начальное содержимое X счетчика 33 уменьшается на

единицу. Символическое обозначение изменения числа X в счетчике 33 показано на фиг.З,в1. Число X при этом выбирается из условия .

. -fjr (3

. 1

где Тз4 - период следования тактовых импульсов на выходе генератора 34. Кроме того, напряжение с прямого выхода триггера 27 поступает на четвертый вход распределителя импульсов 24, в ре- зультате чего импульсы управления, сформированные фазосдвигающим блоком 13, поступают через выходные каскады 36...39

на входы управления коммутатора-11. Ключи коммутатора 11 открываются с углом управления а, определяемым УИФУ, и к обмотке 7 прикладывается постоянное напряжение, по ней протекает ток и таким

образом формируется переменная составляющая магнитного поля электромагнитной системы 5.

По окончании счета, когда начальное содержимое счетчика 33 становится меньше

нуля, на его выходе формируется сигнал, который, поступая на R-вход триггера 27, изменяет его состояние (момент времени и, фиг.З). Теперь на прямом выходе триггера 27 напряжение соответствует уровню логи-.

ческого нуля {фиг.З,а), а на инверсном - уровню логической единицы (фиг.З.д) Наличие логического нуля на прямом выходе триггера 27 запрещает прохождение импульсов управления через распределитель

импульсов 24, в результате чего ключи коммутатора 11 закрываются и напряжение с обмотки 7 снимается. По фронту напряжения и27инв формирователь 30 формирует импульс Узо (фиг.З,г), который поступая на 5 РЕ-вход счетчика 33 производит запись кода числа X, действующего на входе канала данных D Q-DN, в счетчик 33 (фиг.З,в). Одна- ко изменения числа X в счетчике 33 после этого не происходит, поскольку импульсы 10 на вход -1 не поступают. Напряжение 1127инв лог.1, действующее на первом входе логического элемента И 31, разрешает прохождение через него импульсов от датчика 35 (фиг.3,е) на вход -1 счетчика 32. 15 Частота импульсов на выходе датчика 35 пропорциональна частоте вращения барабана 3, а следовательно, и скорости Va перемещения ленты 2 с потоком исходного материала20

рый, поступая на РЕ-вход счетчика 37 производит запись кода числа Y, действующего на входе канала данных DO-DN, в счетчик 32 (фиг.З,ж). Поскольку интервал паузы м.еж- ду подключениями дополнительной обмотки 7 составляет

Тп Y Т35.

(6)

где Тз5. период следования импульсов с выхода датчика 35

Т35

2 л:Р3

ГП35 V2

то частота подключения обмотки 7 с учетом (5) и (6) будет определяться выражением

1 2яКз тп Ss гад

ГТ135 1)2 U2

2 лЯз

S5

(7)

Изобретение м.б. использовано в литейном пр-ве. Устройство содержит электромагнитную систему (1) с основной (2) и дополнительной (3) обмотками, источник пост. тока.(4), коммутатор (5), трансформатор (6), компаратор (7), формирователи импульсов (8-13), элемент ИЛИ (14), триггеры

,(4) где К - коэффициент пропорциональности

К

ГП35

2 л:Нз

где тзб - число отверстий в подвижной части датчика 35;

RS - радиус барабана 3.

По мере поступления импульсов, на вход -1 счетчика 32 уменьшается его начальное содержимое Y (фиг.З.ж). Число Y при этом выбирается из условия

Y Ss тз5 . 2лгЯ3

где Ss - протяженность зоны сепарации электромагнитной системы 5 в направлении движения ленты 2 конвейера 1.

По окончании счета, когда начальное содержимое счетчика 32 становится меньше нуля, на его выходе формируется сигнал, который поступая на S-вход триггера 27 переводит его в исходное состояние, при котором напряжение U27np лог.1 (момент времени t2, фиг.З). Наличие логической единицы на прямом выходе триггера 27 разрешает прохождение импульсов управления через распределитель импульсов 24 к управляющим входам коммутатора 11. Ключи коммутатора 11 открываются и. по обмотке 7 начинает протекать ток, в результате чего формируется очередная пульсация магнитного поля электромагнитной системы 5. По фронту напряжения U27np формирователь 28 формирует импульс U28 (фиг.З.з), кото

Выражение (7) свидетельствует о функциональной зависимости частоты подключения дополнительной обмотки 7 электромагнит25 ной системы 5 к источнику постоянного тока от скорости перемещения потока исходного материала. Таким образом ФВИ за счет измерения скорости перемещения потока исходного материала обеспечивает опти30 мизацию частоты f, в результате чего уменьшены потери в электромагнитной си-, стеме 5.

Величина напряжения, прикладываемого к обмотке 7, а следовательно, и сила про35 текающего в ней тока определяется УИФУ, который работает следующим образом.

На входе коммутатора 11 действует переменное напряжение синусоидальной формы. Это напряжение через понижаю40 щий трансформатор 14 поступает на вход компаратора 15 (фиг.4,а). Связь выходного напряжения компаратора 15 с его входным напряжением может быть определена зависимостью

45

лог.О, если U14 :Ј 0;

U15.

лог.1, если 1)14 0.

(8)

Таким образом, при переходе питающего напряжение через нуль, напряжение на выходе компаратора 15 изменяется от значения логического нуля до значения логической единицы (фиг.4,б). Формирователь импульсов 16 формирует импульс Uie по фронту напряжения Ui5 (фиг.4,в), а формирователь импульсов 17 - по срезу этого напряжения (фиг.4,г). В логическом элементе ИЛИ 18 происходит логическое суммирование импульсов Die и 1117(фиг,4,д). Импульсы Uie поступают на S-вход триггера 19, переводя его в такое устойчивое состояние, при котором напряжение Dig лог.1.,По фронту напряжения Ui9 происходит запуск ждущего мультивибратора 22 (фиг.4,е) и на вход -1 счетчика 20 начинают поступать импульсы, уменьшая его начальное содержимое 7(фиг.4,ж). По окончании счета, когда начальное содержимое счетчика 20 становится меньше нуля, на его выходе появляется сигнал, который формируется по длительности при помощи формирователя 29, распределяется по каналам при помощи распределителя импульсов 24, в соответствии с сигналом с компаратора 15, усиливается выходными-каскадами и отпирает соответствующую пару ключей коммутатора 11. Причем угол управления а будет определяться следующим образом

а T22Z (Ос.

где Т22 период следования импульсов на выходе ждущего мультивибратора 22; Шс - угловая частота сети:

0)с 2 7Tfc,

fc-частота напряжения питающей сети. От величины а зависит напряжение прикладываемое к обмотке 7 (фиг.4,к) и сила тока через нее.

Таким образом, изменяя число Z, код которого действует на входе канала данных DQ-DN счетчика 20, можно изменять амплитуду переменной составляющей магнитного поля электромагнитной системы 5.

Импульсы напряжения Uis поступают также на РЕ-вход счетчика 20, производя запись в .него начального содержимого Z и запускают формирователь 21 (фиг.4,и). Импульсы U21, поступая через распределитель импульсов 24 (элементы ИЛИ 40 и 41, И 43 и ЗАПРЕТ 44) и выходные каскады 37 и 38 на ключи коммутатора 11, обеспечивают режим неполного управления в полностью управляемом преобразователе, что повышает коэффициент мощности последнего, снижает коэффициент пульсаций тока в нагрузке и сокращает длительность переходных процессов при отключении нагрузки.

Использование устройства управления электромагнитным железоотделителем позволяет повысить эффективность разделения материалов по магнитным свойствам на 40...50%, не изменяя массогабаритных показателей электромагнитной системы, и снизить расход электроэнергии на 25...35%.

Формула изобретения

5 электромагнитный узел, основная обмотка которого подключена к источнику постоянного тока, а дополнительная - к выходу коммутатора, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности электро10 магнитного разделения материалов, в него введены датчик скорости перемещения потока исходного материала, формирователь временных интервалов, кодозадатчик, узел импульсно-фазового управления, включаю15 щий распределитель импульсов, выходные каскады и фазосдвигающий блок, первый, второй и третий выходы которого подсоединены к первому, второму и третьему входам распределителя импульсов, выходы которо20 го через соответствующие выходные каскады соединены с управляющими входами коммутатора, выполненного в виде тири- сторного блока, силовые входные выводы которого предназначены для подключения к

25 силовым щинам сети и соединены с первым входом узла иМпульсно-фазового управления, датчик скорости перемещения потока исходного материала подсоединен к перво- . му входу формирователя временных интер30 валов, выход которого подключен к третьему входу распределителя импульсов, который является вторым входом узла импульсно-фазового управления, при этом кодозадатчик одним каналом подключен к 35 узлу импульсно-фазового управления, а двумя другими - к формирователю временных интервалов.

45 входом узла импульсно-фазового управления, выход соединен с компаратором, выход которого соединен с входами первого и второго формирователей импульсов и является третьим выходом фазосдвигающего блока,

50 выходы первого и второго формирователей импульсов соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с S-входом первого триггера. РЕ-входом первого счетчика и входом третьего формирователя им55 пульсов, выход первого триггера через ждущий мультивибратор подсоединен к - 1 входу первого счетчика, выход которого соединен с входом четвертого формирователя импульсов и S-входом первого триггера, при этом канал данных первого счетчика

подключен к первому каналу кодозадатчи- ка, а выходы третьего и четвертого формирователей являются первым и вторым выходами фазосдвигающего блока.

5

элемента И, входом пятого формирователя импульсов и является выходом формирователя временных интервалов, инверсный выход второго триггера соединен с вторым входом первого элемента И и входом шестого формирователя импульсов, при этом выходы пятого и шестого формирователей импульсов подключены к РЕ-входам второго и третьего счетчиков соответственно, генератор тактовых импульсов подсоединен к второму входу второго элемента И, выход которого соединен с -1 входом третьего счетчика, выход которого соединен с R-вхо- дом второго триггера, при этом каналы данных второго и третьего счетчиков являются первым и вторым выходами формирователя временных интервалов.

ф1/&-{

7

(.

%

6«rЈ 5

/ та,

-i

:

&.

f «

a

9SL08t