Устройство для электромагнитной подвески транспортного средства Советский патент 1993 года по МПК B60L13/04 

Изобретение относится к наземному транспорту с магнитной подвеской и может быть использовано в других областях электромашиностроения,

Цель изобретения - повышение надежности.

Введение дополнительного управляв-, мого ключевого элемента (электронный ключ) и компаратора позволяет осуществить управляемое замыкание дополнительной обмотки электромагнита в зависимости от его пространственного положения, определяемого датчиком зазора, что приводит к повышению надежности за счет демпфирования электромагнитных процессов в области рабочего значения воздушного зазора.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 - поперечное сечение устройства; на фиг.З - функциональная схема устройства; на фиг.4 - передаточная характеристика компаратора; на фиг.5 - силовые характеристики устройства.

Устройство для электромагнитной подвески состоит (фиг.1) из установленных на транспортном средстве электромагнитов 1, каждый из которых содержит основную 2 и дополнительную 3 обмотки; датчика зазора 4, выходом соединенного с формирователем сигналов управления 5, выход которого соединен с входом управляемого ключевого элемента 6, включенного в цепь питания основной обмотки, дополнительного управляемого ключевого элемента 7, включенного выходом з цепь питания дополнительной обмотки, а управляющим входом соединен с выходом компаратора 8, вход которого соединен с выходом датчика зазора.

Электромагниты 1, размещенные на транспортном средстве 9 (фиг.2), отстоят на величину- воздушного зазора 10 от ферромагнитного рельса 11,закрепленного на путевой структуре 12.

Изобретение иллюстрируется следующим примером (фиг.З). Датчик зазора 4 соединен с формирователем сигналов управления 5, выход которого соединен с управляющими входами ключевого элемента 6, содержащего транзисторы 13, диоды 14, клеммы подключения питания 15, конденсатор 16, выход ключевого элемента 6 включен в цепь питания основной обмотки 2 электромагнита 1. Дополнительный ключевой элемент 7, содержащий два транзистора 17, различного типа проводимости, соединенные выводами коллектор - эмиттер друг с другом и с выводами допол- нительной обмотки 3, а выводы база-эмиттер соединены с выходами схем управления 18, входы которых подключены к выходу компаратора 8, выполненного по

известной схеме (микросхема А1 типа 521СА1 - резисторы R1-R8) и содержащего источники опорного напряжения 19 и инвертор 20. На вход компаратора 8 подается

сигнал с выхода датчика зазора 4.

Устройство работает следующим образом.

По сигналу датчика зазора 4 формиро- ватель сигналов управления 5 вырабатыва0 ет сигналы управления 13 ключевого элемента 6, которые, одновременно включаясь и отключаясь, формируют заданное значение тока в Основной обмотке из условия обеспечения электромагнитом 1 заданного

5 подъемного усилия при заданном воздушном зазоре. Сигнал датчика зазора 4 подается также на вход компаратора 8, а на два других входа подаются сигналы от источников опорного напряжения 19. В результате

0 на выходе инвертора 20, компаратора 8 формируется передаточная характеристика (фиг.4). Выбор значения опорного напряжения Uon производится таким образом, чтобы Uon - Ue, где Кб - значение выходного на5

пряжения датчика зазора, соответствующее

номинальному значению зазора. Зона дискриминации компаратора 8 определяется ° значением опорного сигнала Uon и выбирается равной диапазону изменения сигнала

0 датчика зазора, соответствующего допустимым изменениям воздушного зазора в рабочем режиме работы.

В случае, если сигнал датчика зазора 4 находится в пределах зоны дискриминации

5 (т.е. в пределах допустимых изменений величины воздушного зазора), на выходе инвертора 20 формируется управляющий сигнал, поступающий на схемы управления 18, которые одновременно формируют сиг0 налы отпирания транзисторов 17. Если сигнал датчика зазора 4 находится за пределами зоны дискриминации, на выходе инвертора 20 управляющий сигнал отсутствует.

5

Таким образом при всплытии транспортного средства у электромагнитов 1 за- питана от управляемого ключевого элемента 6 основная обмотка 2, ток которой,

0 пропорциональный сигналу датчика зазора 4 и регулируемый формирователем сигналов управления 5, создает усилие электромагнитного тяжения в магнитной системе электромагнит 1 - феррорельс 11,

5 При этом дополнительная обмотка 3 разомкнута, поскольку отсутствует сигнал,уп- равления на схемах управления 18 дополнительного управляемого ключевого элемента 7 в устройство электромагнитной подвески работает обычным образом.

При достижении в режиме всплытия транспортным средством области рабочего воздушного зазора, компаратор 8 формирует управляющий сигнал, открывающий один из транзисторов 17, для которого полярность напряжения, индуктированного в дополни- тельной обмотке 3, соответствует его типу проводимости. Отпирание одного из транзисторов 17 приводит к закорачиванию дополнительной обмотки 3.

Закороченная дополнительная обмотка 3, находясь в последовательной магнитной цепи с основной обмоткой 2, в соответствии с законом электромагнитной индукции своим полем препятствует изменению потока основной обмотки. При этом электромагнитные процессы в области рабочего воздушного зазора демпфируются, исключая перерегулирование системы управления. Благодаря применению электронного клю- ча двухстороннего действия, дополнительная обмотка остается закороченной в заданном диапазоне изменения воздушного зазора, как в режиме уменьшения воздушного зазора, так и в режиме увеличения воздушного зазора. Данным техническим

решением достигается изменение рабочей характеристики электромагнита F(6) и, как показано на фиг.5, делает ее более пологой (пунктирная кривая), чем существенно расширяется область устойчивости устройства электромагнитной подвески и существенно повышается ее надежность.

Формула изобретения Устройство для электромагнитной подвески транспортного средства, содержащее установленные на транспортном средстве электромагниты, каждый из которых имеет основную и дополнительную обмотки, датчик зазора, выходом связанный с формирователем сигналов управления, соединенным с управляемым ключевым элементом, включенным в цепь питания основной обмотки, отли.чающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено дополнительным управляемым ключевым элементом и компаратором, вход которого подключен к выходу датчика зазора, а выход - к управляющему входу второго ключевого элемента, включенного в цепь питания дополнительной обмотки.

(L

1812142

Сущность изобретения: устройство состоит из электромагнитов 1, размещенных на транспортном средстве, каждый из которых содержит основную 2 и дополнительную 3 обмотки, датчика зазора 4, соединенного с формирователем сигналов управления 5, выход которого соединен с входом ключевого элемента 6, включенного в цепь питания основной обмотки, дополнительного ключевого элемента 7, включенного в цепь питания дополнительной обмотки, а управляющим входом соединен с выходом компаратора 8, вход которого соединен с выходом датчика зазора. Положительный эффект: повышается надежность работы устройства за счет демпфирования электромагнитных процессов в области рабочего воздушного зазора. 5 ил.

I I i

UH Hon Us Фцг.Ь

0.6

-И

1/8

/П-f