Устройство для форсированного управления электромагнитом постоянного тока

(51) 4 7/18, Н 01 Н 47/32 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ченк ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРСИРОВАННОГОУПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТОИ ПОСТОЯННОГО ТОКА(57) Изобретение относится к автоматике и может быть использованодля быстродействующего управленияэлектромагнитами постоянного тока,в частности управления электромагнитными тормозами и муфтами в робототехнике, станкостроении, авиационной и космической технике. Целью изобретения является повышениебыстродействия и надежности. В режиме форсированного включения компаратор 7 осуществляет сравнениесигналов, поступающих на его входыс выхода задатчйка 8 тока возбуждения и элемента обратной связи 4.Силовой ключ 3, управляемый компаратором 7, осуществляе-. импульсную стабилизацию тока форсировки.По истечении определенного числациклов на выходе счетчика 14 появится сигнал и задатчик 8 перестроится. При этом обеспечивается стабилизация тока возбуждения, При переключении режимов и отключении устройства диоды 5 и б сокращают времяспадания магнитной энергии катушки,2 ил.Изобретение относится к автоматике и может быть использовано длябыстродействующего управления электромагнитами постоянного тока, вчастности управления электромагнитными тормозами и муфтами в робототехнике, станкостроении, авивационной и космической технике.Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности,На фиг. 1 представлена схема пред"лагаемого устройства; на фиг. 2 -1эпюры ,.напряжений в характерных точках. 15Устройство содержит обмотку возбуждения,электромагнита 1, силовыеключи 2 и 3, элемент обратной связи -резистор 4, диоды 5 и 6, компаратор7, задатчик 8 тока возбуждения с резисторами 9-11, электронные переключатели 12 и 13, пересчетный элемент14, триггер 15, логический. элементИ 16, нестабилиэированный источникпостоянного напряжения Е, источникопорного напряжения Еи источниквходного сигнала П ,Пс:ледовательно соединенные нестабилизированный источник постоянного напряжения Е., второй силовой ключ 303 (например, биполярный транзистор),обмотка возбуждения электромагнита1, первый силовой ключ 2, элемент4 обратной связи (например, резистор)и второй вывод источника питания 35образуют цепь возбуждения электромагнита. Последовательно соединенныепервый силовой ключ 2, элемен". 4обратной связи, диод 6 образуют цепьзамыкания тока обмотки электромагнита 1. Последовательно соединенные.диод 5, иестабилизированный источник постоянного напряжения Е, диод6 образуют цепь разряда магнитнойэнергии электромагнита. 45Источник опорного напряжения Е,и резисторы 9-11 (включенные по схеме перенастраиваемого делителя напряжения) образуют задатчик 8 тока,выходной сигнал которого снимаетсяс резистора 10, Электронные переключатели 12 и 13 (например, МОПтранзисторы) соединены со схемойзадатчика 8 тока и служат для переключения его уровней настройки,55Компаратор 7 с гистерезисной(релейной) характеристикой (например, операционный усилитель с узломрегулировки ширины петли гистерезиса характеристики вход-выход) образует формирователь циклического режима, входы которого включены по схеме сравнения напряжений на резисторах 4 и 10, а выход соединен с управляющим электродом второго силово" го ключа.Пересчетный элемент 14 счетнам входом соединен с выходом формирова. теля циклического режима и установочным входом триггера 15, а входом сброса К - с входом устройства (источником входного сигнала Б , а выходом - с управляющим входом электронного ключ 6 13. Электронный ключ 12 например ИОП-транзистор, управляющим входом соединен с входом Цв устройства, а коммутирующими электро дами - со схемой задатчика 8 тока возбуждения.В качестве пересчетного элемента 14 может быть использован счетчик Джонсона, тогда С-вход счетчика выполняет функцию счетного входа К, вход его является входом сброса, а запрещающий 7-вход счетчика может быть подключен к его выходу.Триггер 15 своим счетным входом подключен к выходу пересчетного элемента 14, а выходом к одному из выходов логического элемента И 16,другой вход которого подключен к входу устройства, выход логического элемента И 16 подключен к управляющему входу силового ключа 2.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии при действии нулевого сигнала электронные ключи 12 и 13 закрыты, пересчетный элемент 14 обнулен, напряжение на резисторе 10 и выходной сигнал компаратора 7 равны нулю, Триггер 15 обнулен, силовые ключи 2 и 3 закрыты, ток, возбуждения в электромагните 1 и напряжение на резисторе 4 равны нулю еПри подаче единичного сигнала Пз в устройстве устанавливается циклический режим импульсной стабилизации заданного значения тока возбуждения электромагнита таким образом, что электронный ключ 12 открывается, на резисторе 10 скачком возникает положительное напряжение, со", ответствующее форсированному току притяжения электромагнита, на выходе компаратора 7 скачком возникает30 положительное напряжение, котороепереводит триггер 15 в состояние,при котором на его выходе появляется положительное напряжение, На выходе логического элемента И 16 появляется положительный потенциал, силовые, ключи 2 и 3 открываются, в ф обмотке электромагнита начинает протекать экспоненциальный,нарастающий токВ момент, когда ток возбуждениядостигает, заданного уровня (токавключения) и превьппает его на малуювеличину, напряжение на резисторе 4также превьппает напряжение на резисторе Я, выходное напряжение компаратора 7 скачком падает до нуля,Силовой ключ 3 запирается.Ток возбуждения электромагнитаспадает по экспоненте, протекая через силовой ключ 2, резистор 4 и ди 1 од 6 за счет ЗДС самоиндукций обмотки. Когда напряжение на резисторе4 станет меньше напряжения на рези сторе 10 на малую величину, на. выходе компаратора 7 вновь возникаетположительное напряжение и цикл работы . устройства повторяется, Такустанавливается циклический процесс работы устройства, когда длительность закрытого состояния силового ключа 3 определяется параметрами катушки возбуждения и цепью разряда магнитной энергии катушки, а длительность открытого состояния автоматически регулируется, обеспечивая импульсную стабилизацию заданного значения тока возбужцения электромагнита (при этом длительность 4 Окаждого цикла, начиная с второго,значительно короче длительностипервого цикла, так как ток возбуждения в электромагните в первомцикле нарастает с нуля, а в последу ющих с не нулевого значения, несколько менвшего заданного уровня).Начиная с первого цикла, импульсынапряжения с выхода компаратора 7поступают на С-вход счетчика 14Через заданное число циклов на выходе счетчика 14 появляется импульс, который поступает на вход Ч счетчика и останавливает его в этом состоянии. Этот же импульс на С-входе триггера15 переводит его в состояние, когдана его выходе появляется нулевой потенциал. Электронный ключ 13 открывается, задатчик тока возбуждения скачком перестраивается на меньшийуровень (соответствующий заданномууровню тока удерживания электромагнита). На выходе логического элемента появляется нулевой сигнал, Силовые ключи 2 и 3 запираются, катушкавозбуждения электромагнита подключается через диоды 5 и 6 к источникунестабилизированного питания Е спротивоположной полярностью к первоначальному значению, при этом времяразряда магнитной энергии катушкивозбуждения резко сокращается, чтопредотвращает дополнительный раэоггрев катушки форсирующим током.Когда напряжение на резисторе 10превьппает напряжение на резисторе4, на выходе компаратора 7 вновь появляется положительное напряжение,которое переводит триггер 15 и логический элемент И 16 в единичноесостояние, силовые ключи 2 и 3 открываются и устройство обеспечиваетимпульсную стабилизацию . нового пониженного значения тока возбужденияэлектромагнита. При снятии сигнала3устройство переключается в исходное состояние. При этом на выходах компаратора 7 и логического элемента И 16 появляется нулевой сигнал,силовые ключи 2 и 3 запираются, а катушка возбуждения электромагнита подключается к нестабилизированномуисточнику питания Е противоположнойполярности через диоды 5 и 6, Времявыключения электромагнита резко сокращается, что приводит к увеличениюбыстродействия (фиг,2),1Таким образом,за счет введения впредлагаемое устройство второго силового ключа, второго диода, триггера и логического элемента И достигается увеличение быстродействия засчет сокращения времени разрядамагнитной энергии и увеличение допустимого числа, включений,Формула изобретенияУстройство для форсированного управления электромагнитом постоянного тока, содержащее выводы для подключения обмотки электромагнита, силовой ключ, диод, компаРатор, задатчик тока возбуждения, счетчик импульсов, элемент обратной связи по току и выводы для подлкючения источника постоянногонапряжения, причемСоставитель А.Каретниковедактор А.Мотыль Техред Л.Сердюкова Корректор В.Романенко Заказ 1612/52 Т ВНИИПИ Государственного иэобре 113035, 5, Раущираж 694комитета по Москва, ЖПодписноеениям и открьггиям при ГКНТ СССР кая наб. д. 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 10 5 14712 первый вывод для подключения обмотки электромагнита через диод соединен с первым выводом для подключения источника постоянного напряжения и через последовательно соединенные5 силовой ключ и элемент обратной связи по току с вторым выводом для подключения указанного источника, точка соединения силового ключа и элемента обратной связи по току подключена к одному из входов компаратора, другой вход которого подключен к выходу задатчика тока возбуждения, один управляющий вход которого соединен с входом устройства и с входом сброса счетчика импульсов, а другой управляющий вход - с выходом счетчика импульсов, счетный вход счетчика импульсов соединен с выхо 27 6дом компаратора, о т л и ч, а ю щ е -е с я тем, что, с целью повышениябыстродействия и надежности, в неговведены второй силовой ключ, второйдиод, триггер и элемент И, причемуправляющий электрод первого силового ключа соединен с выходом элемента И, второй вывод для подключенияобмотки электромагнита через второйсиловой ключ и через второй диодс вторым выводом для подключенияуказанного источника, выход компаратора соединен с управляющим электродом второго силового ключа и свходом установки триггера, выход которого подключен.к первому входу элемента И а счетный вход - к выходусчетчика импульсов, второй вход элемента И соединен с входом устройст ва.