Электромагнитное движущее устройство Советский патент 1981 года по МПК B60L13/03 

Изобретение относится к транспорт ным средствам с электротягой и предназначено для использования в контейнерных транспортных системах. Известно электромагнитное движуще устройство, содержащее расположенные в ряд вдоль пути движения электромаг ниты, подключенные через соединенный с блоком управления коммутатор к бло ку питания, ферромагнитные втягиваемые элементы, чередующиеся с постоян ным шагсм с немагнитными элементами, и соединенные с блоком управления датчики положения перемещаемого объекта, установленные перед электро магнитг1ми fl Однако обмотки электромагнитов в известном устройстве имеют сравнительно большое значение постоянной времени, которое в зависимости от размеров и тягового усилия может до стигать 0,1-0,5 с. В результате этого переходный процесс при включении и выключений обмотки возбуждения длится от долей секунды до секунды и даже более. Это не позволяет получать высоких скоростей движения. Если обмотку можно включать с опережением, то с выключением дело обстоит гораздо сложнее. За время.втягивания ферромагнитного элемента ток не успевает уменьшиться до нуля и при дальнейшем движении, когда ферромагнитный элемент начинает выходить из электромагнита, отрицательная сила и ток начинают снова увеличиваться,так как знак первой производной потокосцепления меняется на обратный. Кинетическая энергия движущейся части в этом случае переходит в тепло, потери на нагрев электромагнита возрастают и коэффициент полезного действия будет небольшим. Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия при движении на высоких скоростях. Поставленная цель достигается тем, что электромагниты скомпанованы в две одинаковые группы, а коммутатор выполнен двухканальным, причем каждый канал снабжен блоком форсированного переключения и соединен с соответствукхаей группой электромагнитов, при этом электромагниты в каящой группе расположены с шагом, равньм величине от одной и одной трети до удвоенной длины электромагнита,расстояние между передними торцами смежных электромагнитов соседних групп в полтора раза больше указанного шага, а шаг чередования ферромагнитных втягиваемых элементов равен шагу расположения электромагнитов в группе, умноженному на число электромагнитов в ней.

На фиг. 1 схематично представлено электромагнитное движущее устройство; на фиг. 2 - схема одного канала коммутатора; на фиг. 3 - кривые тягового усилия в каждом электромагните, суммарного тягового усилия и тока при включении и выключении для известного устройства на фиг. 4 - то же, для предлагаемого устройства.

Электромагнитное движущее устройство содержит сксйлпонованный в группы 1 и 2 ряд соленоидных электрс агннтов 3, индуктивности котосялх в первой группе обозначены как 3.1, 3.2,

3.3.

Электрс 4агниты 3 расположены вдоль пути на направляющей 4, например на трубопроводе из немагнитного материала, и подключены соответственно через каналы 5 и б кo в yтaтopa 7 к источнику 8 питания. Перед пеЕ дними торцами электромагнитов установлены датчики 9 прохождения, вьосоды которы соединены со входом блока 10 управления, соединенного, в свою очередь, с коммутатором 7.

Внутри направляющей 4 расположены ферромагнитные втягиваемые эл ленты 11, чередующиеся с немагнитньали элементами 12, которые могут представлять собой грузовые контейнеры. Электромагниты в каждой группе-расположены с шагом h, равным величине, лежащей в пределах от одной и одной трети до удвоенной длины I .элект кэмагнита, расстояние а между передними торцами смежных электромагнитов соседних групп в полтора раза больше шага h, а шаг L чередования ферромагнитных втягиваемых элементов равен шагу h расположения электр «агнитов в группе, умноженному на число электромагнитов в ней.

КгждыЯ канал коммутатора 7 (на фиг. 2 представлен канал 5) содержит общий для группы электромагнитов тиристор 13, блок 14 форсированного переключения , представляющий собой мостовую схему на тиристорах 15-18 с конденсатором 19 в одной из диагоналей, тиристори 20-22, каждый для соответствующего электромагнита группы, и схему 23 отключения тиристора 13.

Устройство работает следующим образом.

При подходе ферромагнитного элемента 11 к торцу, например первого электромагнита группы 1, стоящий перед ним датчик 9 вырабатывает сигнал. По этому сигналу блок 10 управления вырабатывает импульсы, которые управляют соответствующими ключевыми элементами кс 4мутатора, т.е. тиристорами. В результате этого первый электромагнит группы 1 подключается к источнику 8 через канал 5 коьввутатора 7. Так как каналы 5 и б коммутатора 7 снабжены блоками 14 форсированного переключения, переходный процесс заканчивается быстро (за 0,01-0,025 с).

Форсирование включения и выключения в каждсм4 канале осуществляется за счет накопительного конденсатора, который при псмсхци тиристорных мостовых схем подключается параллель но электрсилагнитам, образуя с обмотками электромагнитов при включении и выключении короткозамкнутые колебательные контуры. В результате этого переходные процессы протекают в 2040 раз быстрее, чем прл непосредственном включении и выключении. При этом энергия электромагнитного поля обмотки электромагнита, перешедшая в энергию электрического поля конденсатора при вык7ночении, используется для форсированного включения следующего электромагнита в данной группе.

После включения первого электромагнита 3 группы 1 на ферромагнитный элемент 11 действует втягивающая сила. В положении, когда передний торец ферромагнитного элемента 11 еще не дошел до заднего торца первого электромагнита 3 группы 1 на величину перекрытия, предыдущий 4 ерромагнитный элемент 11 достигает торца первого электромагнита 3 группы 2 и этот электромагнит по сигналу с соответствующего датчика 9 подключается к источнику 8 питания через канал 6 колвлутатора 7, который работает аналогично каналу 5. В положении,когда ферромагнитный элемент 11 погружается в первый электромагнит 3 группы 1, т.е. когда задний тсзрец выходит из-под датчика 9, последний вырабатывает сигнал и с блока 10 подаются импульсы на соответствуккцие ключевые элементы канала 5 кокмутатора 7. Происходит форсированное отключение электромагнита. Энергия электромагнитного поля обмотки этого электромагнита переходит в энергию электрического поля конденсатора, входящего в блок форсированного переключения в канале 5 коммутатора 7. При подходе тягового ферромагнитного элемента к торцу второго электромагнита группы 1 срабатывает датчик, стоящий перед ним, и за счет накопленной энергии при отключении первого электромагнита происходит форсированное включение второго электромагнита данной группы и так далее. Таким образом, при движении происходит чередование включения электромагнитов первой и второй групп. Для обеспечения равномерной тяги осуществляется перекрытие по времени нахождения двух

ферромагнитных тяговых элементов в зонах действия втягивающего усилия. Четкая последовательность переключения и перекрытие моментов включения достигается за счет определенных соотношений между раэмера14и электромагнитов и величин, характеризукшшх их геометрическое расположение.

При зтсял между моментом окончания .спада тока при отключении электромагнита и моментсмл включения следутцего электрс «агнита в этой хе группе обеспечивается временной инте{шал, необходимый для восстановления эаянракяцих свойств ключей в каналах ком мутатора.

Кривые 24 на фиг. 3 представляют собой нарастание и спад тока для известного устройства при включении и выключении одного электромагнита при движении со скоростью 2 м/с. Кривые 25 - втягивсцсхцие усилия в каждом электромагните, кривая 26 - суммарное втягивающее усилие. BKjno4eHHe должно осуществляться за 1,2 м до торца электромагнита. Отключение осуществляется в мсмеит подхода втягиваемого ферромагнитного элемента к торцу. электр «агнита. Даже при этом ток не успевает снизиться до нуля и при выходе втягиваемого элемента из электромагнита возникает отрицательная сила.

В предлагаемом устройстве для получения такой же величины средней силы тяги при скорости 2 м/с протекание тока при включении и отключении одного электромагнита представлено кривыми 27, кривые 28 - втягивающие усилия в кгикдом электромагните,кривая - 29 суммарное втягивакедее усилие. Переходные процессы при включении и выклвочении заканчивгиотся за 0,02-0,025 с. Суммарный ток в обмотке электромагнита существенно ниже, чем в предьздущем случае, тепловые потери снижаются и КПД повышается с 10-20% до 50-60%.

Применение изобретения в непрерывных контейнерных транспортных системах позволяет не менее, чем в два раза сократить расход электроэнергии что дает существенный экономический эффект.

ФО1Я4ула изобретения

Электромагнитное движущее устрой0ство, содержащее расположенные в рдд вдоль пути движения электрсжагкнты, подключенные через соединенный с управления коммутатор к блоку питания, феррсшагнитные втягиваемые

s элементы, чередующиеся с постоянным шагом с немагнитными эл хеятами, и соединенные с блоком управления датчики положения перемываемого объекта, установленные перед электрсмагг

0 нитами, отличающееся тем, что, с целью повыиения коэффициента полезного действия при движении иа высоких скоростях, электромагниты скомпанованы в две одинаковые группы, а ко1Ф утатор выполнен двухкаиаль5ньм, причем каждый канал снабжен блоком форсирующего переключения и соединен с соответствующей группой электромагнитом, при этом электромагниты в каждой группе расположены с

0 шагом, равным величине от одной и одной трети до удвоенной длины электромагнита, расстояние между передними торцами смежных электромагнитов соседних групп в полтора раза больше

5 указанного шага, а шаг чередования ферромагнитных втягиваемых элементов равен шагу расположения электромагнитов в группе, умноженному на число электромагнитов в ней.

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 3771462, кл. 104-148, 1973 (прототип).