Устройство для управления электромагнитной муфтой Советский патент 1982 года по МПК H01F7/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ МУФТОЙ

Изобретение относится к устройствам управления электромагнитныли муф тами,, применяемьми, например,, гайко вертах в качестве импульсных регулируемых .преобразователей крутящего мо мента. Известно устройство для управлени электромагнитной муфтой, содержа14ее источник постоянного тока, соединвиный через пускате.пь, и регулируемый резистор, зашунтированный емкостью, с катушкой электромагнитной муфты. Известное устройство обеспечивает форсированное нарастание тока в катушке муфты при ее вк.точении, что способствует быстрому нарастанию в0личины передаваемого муфтой момента П . (Однако при отк.точении муфты происходит медленное снижение передавае мого ею момента до минимальной остаточной величины, а также происходит резкое увеличение самого остаточного момента муфты по сравнению с его номинальной величиной, так как это устройство не обеспечивает снижение остаточного магнитного потока муфты и остаточных сил сцепления иежду ее фрикционныгли .дискс1ми. А это приводит .к неэффективному разъединению муфтой вращающихся валов, к снижению производительности механизмов, так как i при мгновенном разрыве цепи катушки муфты вре14я снижения передаваемого ею момента от номинальной величины до величины номинального остаточного момента составляет несколько секунд. Недостатками устройства также являются большие потери электроэнергии в регулируемом резисторе при широком диапазоне изменения тока в катушке муфты. Известно также устройство для управления электромагнитной муфтой сцепления, содержащее блок питания с трансформатором и тиристорными пускателями, цепи управления с источником импульсного программного управления на тиристорных оптронах, причем блок питания устрюйства снабжен диодныг и мостами и выполнен- на тиристорных оптронах, световые диоды которых соединены попарно пос.)1едова тельно между собой и подключены к световьв-1 диодам тиристорных оптронов цепей управления, а-трансформатор блока питания выполнен с тремя вторичны;4и обмотками, начала диух из которых соединены с одним плечом iiepвого диодного моста, а концы - с силовыми диодами тиристорных оптронов, соединенных попарно и встречно-параллельно между собой и с другим плечом первого диодного моста, при этом третья вторичная обмотка трансформатора соединена со вторым диодньм мостом, одно плечо которого соединено с первым диодным мостом, а другое - с силовыми диодами тиристорных оптронов цепей управления 2.

Недостатком известного устройства является то, что при отключении муфты оно способствует увеличению остаточного момента муфты и времени снижения величины передаваемого ею мо мента отего номинального значения д минимальной остаточной .величины, та как оно также не обеспечивает снижение остаточного магнитного потока муты и остаточных сил сцепления между ее фрикционными дисками, кроме того, отсутствие возможности плавного регулирования в широком диапазоне силы тока в катушке электромагнитной муфты, что особенно необходимо при применении муфты в качестве импульсных регулируемьдх преобразователей крутящего момента.

Лаиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для управления гайковертом, содержащее источник постоянного тока, регулятор тока, выполненный в виде регулируемого сопротивления и включенный последовательно с катушкой возбуждения электромагнитной муф ты контактами первого реле включения поёледней и источником постоянного тока, программный блок в виде двух реле времени, коммутационный блок и источник переменного тока, соединенный- с катушкой возбуждения электромагнитной муфты через второе реле включения последней и программный блок (31.

Недостатком известного устройства является снижение его эффективности из-за больших потерь электрической энергии в регулируемом сопротивлении включенном последовательно -с катушкой возбуждения муфты, а также боль шая величина и мощность устанавливаемого регулируемого сопротивления,

Так, например, в выпускаемых гайковертах гаек колес грузовых автомобилей модели ГК-160, в которых в качестве импульсного регулируемого преобразователя применяются электромагнитные муфты типа ЭМ-62 или ЭТМ142 с номинальным напряжением 24 В, за1 ч суммарного времени включения муфты потери электроэнергии составляют при отвинчивании гаек 1600 Вт, а при, завинчивании - 400 Вт.

Цель изобретения - снижение потерь электрической энергии.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для управления электроглагнитной муфтой, содержащее реле включения и реле отключения электромагнитной муфты, источник постоянного тока, источник переменного тока, программный блок, KOiviMyTaционный блок, регулируемый резистор, в котором один выход программного блока соединен с входом реле включения электромагнитной муфты, а гой - с входом реле отключения электромагнитной муфты, источник .постоянного тока соединен с клеммами для подключения катушки управления электромагнитной муфты через регулируемый

5 резистор, источник переменного тока Подключен к указанным клеммам через контакт реле отключения электромагнитной муфты, введен второй регулируемый резистор, источник постоянного тока выполнен в виде трех однопо0лупериодных выпрямителей, входы которых через контакты реле включения электромагнитной муфты соединены с выходами источника переменного тока, а выходам подключены к одной из

5 клемм для подключения катушки управления электромагнитной муфты, причем выход одного вьшрямителя подключен через один из контактов коммутационного блока, а выходы другого и тре0тьего выпpя итeлeй - через последовательно соединенные второй регулируемый резистор и другой контакт коммутационного блока.

, В качестве источника переменного

5 тока используется трехфазная низковольтная питающая сеть с глухозаземленной нейтралью.

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройст0ва.

Устройство управления электромагнитной муфтой содержит катушку управления электромагнитной муфтой 1 источник 2 переменного тока, в качестве которого используется трехфазная

5 низковольтная питающая электросеть напряжением 380 В с глухозаземлен ной нейтралью, реле 3 включения и реле 4 отключения электромагнитной муфты 1, регулируемый резистор 5 ,Oвторой регулируемый резистор б, коммутационный блок 7, программный блок 8 и три однополупериодных выпрямителя 9 - И.

Каждый из входов вьшрямителей 9 511 через контакты реле 3 включения соединен с одной из фаз трехфазной сети источника 2 переменного тока,

Вь1ход первого вьшрямителя 9 через регулируемый резистор 5, параллельно которому подключен первый

0 контакт 12 коммутационного блока 7, соединен с катушкой управления электромагнитной муфты L, которая также через последовательно соединенные второй контакт 13 блока 7 и другой

5

регулируемый резистор б соединена с выходами другого 10 и третьего и вьшрямителегй.

Замыкающий контакт второго реле 4 включения муфты подключен к источнику 2 переменного тока и к выходу первого вьпфямителя 9,

Программный блок 8 соединен с реле 3 и 4 вклюгения и отключения . электромагнитной муфты, параллельно катушке управления которой подключены ограничительные диод .:l4 и резистор 15.

Работа устройства управления электромагнитной муфтой в зависимости от режима ее работы осуществляется следующим образом.

Режим плавного включения электромагнитной, муфты необходим при относительно плавной передаче электромагнитной муфтой крутящего момента с ее ведущего вала на ведомый,а также при использовании электромагнитной муфты в качестве .импульсного преобразователя крутящегд момента в гайковертах и создания ею регулируемого .импульса крутящего момента с диапазоном его регулирования в пределах от величины остаточного .момента муфты до близкого к половине номинального значения.

В таком режиме программньм блоком 8 включается реле 3 включения муфты и при разомкнутьвс контактах 12 и 13 блокз 7 катушка управления муфты 1 . подключается через первый однополупериодный выпрямитель (диод 9) и регулируемый резистор 5 к одной фазе источника 2 .переменного тока. При таком подключении катушки муфты 1 на однополупериодное однофазное напряжение существенно увеличиваются ее индуктивное и полное сопротивления. Например, ;Даже при полностью выведенном резисторе 5 и фазнсм напряжении источника 2, равном 220 В, общее сопротивление катушки электромагнитной муфты типа ЭТМ-142 (или ЭМ-62) увеличивается в 4 раза по сравнению с величиной ее сопротивления постоянному не пульсирующему току, а величина тока в ней не превышает его номинальную величину.

Из-за индуктивного характера сопротивления катушки управления муфты 1 происходит относительно плавное нарастание тока в ней и сжатие фрикционных дисков, в результате чего осуществляется плавная (безударная) передача крутящего момента с ее вежущего на ведомый вал, а в импульсном преобразователе муфТа создает импульс момента, величина которого не превышает половину номинального значения при полностью выведенном . резисторе 5.

Регулирование момента в указанных ранее пределах осуществляется изменениег.1 величины сопротивления регулируемого резистора 5. При этом ток в катушке муфты 1 уменьшается не пропорционально увеличению сопротивления резистора 5, а более интенсивно,так как при уменьшении тока уменьшается J и насыщение стального сердечника (магнитопровода) муфты 1 и увеличивается индуктивное сопротивление ее катушки, что способствует уменьшению величины сопротивления регулируе1Q мого резистора 5 н .потерь мощности в нем,

Режим форсированного включения электромагнитной муфты необходим для уменьшения времени срабатывания муфты и надежного соединения ее веду5 щей и ведомой частей за более короткий промежуток времени, чем при включении катушки на однофазное однополупериодное напряжение.

Для осуществления этого режима 20 .включаются контакты 12 и 13 коммутационного блока 7, а програг-мным блоком 8 включается реле 3 включения электромагнитной муфты.

Дри этом катушка муфты 1 через 25 однополупериодные выпрямители 9-11 подключается к трехфазному источнику 2 переменного тока, причем с выходом одного выпрямителя 9 катушка соединяется непосредственно через контакт Q 12, шунтирующий регулируемый резистор 5, а к выходам выпрямителей 10 и 11 (на двухфазное однополупериодное вьптрш шейное напряжение) она подключается через последовательно соединенные контакт 13 блока 7 и другой регулируемый резистор 6.

При таком подключении амплитуда пульсаций выпрямленного тока в катушке управления муфты 1 существенно ff. . уменьшается по сравнению с амплиту дои его пульсаций при подключении ее к однополупериодному выпрямителю/ что приводит к увеличению насьпдения магнитопровода муфты 1 и к снижению индуктивного сопротивления ее катуш5 ,ки управления. Величина же под лагничивания определяется силой тока, протекающего через другой регламируемЕлй резистор 6. И при незначительном увеличении тока в резисторе 6 ток в 0 катушке управления муфты 1 увеличивается более интенсивно, так как индуктивное сопротивление ее уменьшается и однофазный ток в цепи первого выпрямителя 9 увеличивается. -r Например, при подключении катушки электромагнитной муфты типа ЭТМ142 только через первый выпрямитель 9 при выведенном резисторе 5 на фазное напряжение 220 В ток в ней равен 3,2 А, а также при выведенном резио -; 0 торе 5 при включении контактов 12

и 13 блока 7 и силе тока в другом резисторе б, равной 1,5 А, результирующий в катушке муфты равен 8 А. Причем такой режим включения муфты 5 сопровождается отсутствием дополнительных потерь электроэнергии в цепи фазы с включенным выпрямителем 9, а в цепи двух других фаз с выпря1-штелями 10 и 11 эти потери составляют не более 315 Вт за 1 ч суммарного времени включения муфты.

Благодаря наличию цепи из другого регулируемого резистора 6 и двух одл нополупериодных выпрямителей (диоды 10 и 11) при подключении их контактом 13 к катушке управления муфты 1, уменьшается ее электромагнитная постоянная времени, что способствует увеличению скорости и силы сжатия фрикционных дисков муфты 1 и увеличению передаваемого или создаваемого ею крутящего момента.

Длительность подачи на катушку муфты форсированного напряжения определяется временем включения контак та 13 блока 7, а величина форсированного напряжения определяется вели чиной сопротивления второго регули|руемого резистора 6.

Режим снижения остаточного момента муфты осуществляется тем, что программным блоком 8 подается сигнал на кратновременное включение реле 4 отключения электромагнитной муфты. При этом на катушку управления муфты 1 подается переменное напряжение от одной из фаз источника 2 .переменного тока.

Под действием переменного .тока в катушке управления муфты 1 ее фри ционные диски и якорь вибрируют с , частотой питающего переменного тока и возвращаются в исходное, отключенное состояние благодаря размагничиванию остаточного магнитного потока муфты 1 и уменьшению сил сцепления между ее фрикционными дисками.

Причем, после плавного включения электромагнитной муфты сила переменного размагничивающего тока ограничивается регулируемым резистором 5 пропорционально току ее намагнич. чивания, а после форсированного вклю чения муфты ее катушка управления подключается через контакт 12 и контакт реле 4 непосредственно к одной из фаз источника 2 переменного тока для осуществления большей вибрации дисков после их большей силы сжатия, чем при плавном включении муфты.

Устройство управления электромагнитной муфтой позволяет свести к ми,нимуму потери электроэнергии прирегулировании в широком диапазоне тока в катушке управления муфты и снизить величину, мощность и стоимость устанавливаемых регулируемых сопрбтивлений.

Экономия электроэнергии за гарантис рованное число включений (до 410) одной муфты в гайковерте составляет около 440 кВт ч.

Ф-эрмула изобретения Устройство для управления злектроjj магнитной муфтой, содержащее реле включения и реле отключения электромагнитной муфты, источник постоянного тока, источник переменного тока, . программный блок, коммутационный блок, регулируемый резистор, причем

5 один выход программного блока соединен с входом реле включения электромагнитной муфты, а другой - с входом реле отключения электромагнитной муфты, источник постоянного тока соеди0 иен с.клеммами для подключения катушки управления электромагнитной муфты через регулируемый резистор, источник переменного тока подклкгчен к указанным клеммам через контакт реле отключения электромагнитной муфты, отличающееся тем, что,с целью снижения потерь электроэнергии, в него введен второй регулируемый резистор, источник постоянного тока вып пслнен в виде трех однополупериодных выпрямителей, входы которых через контакты реле включения электромагнитной муфты соединены с выходами источника переменного тока, а выходы

подключены к одной из клемм для подключения катушки управления электро11€агнитной муфты, причем выход одного выпрямителя подключен через один из контактов коммутационного блока, а выходы другого и третьего выпрямителей - через последовательно соединенные второй регулируемый резистор и другой контакт коммутационного блока,

источника переменного тока использована трехфазная низковольтная питающая сеть с глухозаземпенной нейтралью.

Источники информации,

принятые во: внимание при экспертизе

3. Заявка 2823216/25-28, КЛ. В 25 В 21/00.