Устройство для управления движением электромагнитного механизма

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ОН 01 Р 7/1 ТЕНИЯ,АН 0 СВИДЕТЕЛЬСТ АВТОРСН(71) Институт гоотделения АН ССС% 516020, кл. С Симонов ибирског РАВАГНИ водыхода ки обрати изма,элемента,блок управис точ поцключеныиков тотки обравления. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ Бюл. М 37цев и Б. ф,рного цела СР(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УП ЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ЭЛЕКТРОМ НОГО МЕХАНИЗМА, соцержашее в цля поцключения обмотки прямого и выводы цля поцключения обмот ного хода электромагнитного мех цва датчика тока, цва ключевых тиристоры, пороговый элемент, ления и выводы для подключения ника питания, причем вывоцы цля ключения обмотки прямого хода в последовательно с оцним из цатч ка, выводы цля подключения обмо 801046780 ратного хоца включены последовательно сдругим датчиком тока, каждая из указанных послецовательных цепей черезтиристоры соединена с выводами цляподключения источника питания, управлянацие электроды тиристоров. соединены свыходами блока управления, оцин из вхцов каждого ключевого элемента соецинен с оцним из вывоцов цля подключенияобмотки прямого или обмотки обратногохода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения эффективности управпения, в устройство введены элемент ИЛИусилитель с памятью и интегратор, причем цругой вхоц каждого ключевого элемента соецинен соответственно с выхоцами одного и другого датчиков тока, выходы ключевых элементов соединены свхоцами элемента ИЛИ, выхоц которогоподключен к входу усилителя с памятью,соединенного своим выходом с вхоцоминтегратора, выход интегратора поцключен к входу порогового элемента, выходы которого соединены с входами блока1046 Изобретение относится к устройствам управления и контроля работы различных электромагнитных механизмов, являющих ся молотками, компрессорами, приводами клапанов, вентилей, задвижек и т.д., 5 которые находят широкое применение в различных отраслях промышленности, Оно предназначено для управления электромагнитными мехаНизмами и измерения скорости и перемещения якоря электромаг 10 нитного механизма и, следовательно, может быть использовано в системах регулирования этих величин указанйыхмеханизмов.Известно устройство контроля поло 15 жения якоря и управления электромагнит ным механизмом, в котором на крайних полюсах электромагнитного механизма устанавливают дополнительные измерительные катушки датчики, на которые 20 подают питание. В полости рабочих Э катушек-механизма при поочерецном их включении перемещается якорь. 9 мо мент подхода намагниченного торца якоря к полюсу поц действием электромагиии.ных сил катушки в катушке-датчике на водится сигнал, пропорциональный скорости движения якоря. Этот сигнал ис пользуется для переключения рабочих катушек электромагнитного механизма, 30 после чего якорь начинает двигаться в противоположном направлении 1 .Однако конструкция электромагнитного механизма усложняется за счет использования дополнительных катушек. Кроме того, информация о положении якоря по ступает только в дискретные моменты, что не позволяет регистрировать весь процесс движения, и затруцняет автоматическое регулирование работы электромаг нитного механизма, снижает его функциональные возможности. Наиболее близким к прецлагаемому является устройство контроля положения45 якоря электромагнитного механизма, со цержащее силовую и управляющую части. Силовая часть включает рабочие а- тушки силовых электромагнитов и перемещающийсяя возвратно-поступательный якорь. Управляющая часть устройства50 содержит вспомогательный источник им пульсов, ключи, полупроводниковый элемент и цатчик тока в виде шунта на резисторе. Устройство, предназначенное для контроля положения якоря в процессе работы механизма, работает следующим образом. В рабочие катушки подают питающие импульсы тока, создающие им 780 2пульсы электромагнитных сил, под действием которых перемешается якорь. Для контроля положения якоря во время от сутствия в катушке питающих импульсов тока в нее подают импульсы от цополнительного источника высокочастотных сигналов и контролируют токи высокой частоты в этой катушке, амплитуды которых обратно пропорциональны индуктивности катушки, меняющейся при перемещении якоря 2 3Применение высокочастотных импульсов обусловлено необхоцимостью разделениятоков силовой цепи и измерительных сиг- налов, Такое решение требует дополнительного высокочастотного источника, что усложняет устройство, Кроме того, при этом производится допащительный нагрев обмоточного провода и магнитопровода катушки токами высокой частоты, что снижает энергетические параметры алектромагнитного механизма,Цель изобретения - повышение эффек тивности управления. Указанная цель достигается тем, что в устройство цля управления движением электромагнитного механизма, соцержащее выводы для подключения обмотки прямого хода и вывоаы для подключения обмотки обратного хода электромагнитного механизма, цва датчика тока, цва ключевых элемента, тиристоры, пороговый элемент, блок управления и выводы для подключения источника питания, причем вывоцы для подключения обмотки прямого хода включены последовательно с одним из цатчиков тока, выводы для поцключе ния обмотки обратного хода включены последовательно с цругим датчиком то- ка, кажцая из последовательных плит через тиристоры соединены с выводами для подключения источника питания, управля Гющие электроцы тиристоров соединены с выхоцами блока управления, олин из входов каждого ключевого элемента соединен с одним из выводов цля подключения обмотки прямого или обмотки обратного хода, ввецены элемент ИЛИ, усилитель с памятью и интегратор, причем цругой вход кажцого ключевого элемента соецинен соответственно с выходами одного и другого датчиков тока, выходы ключевых элементов соеаинены с входами элемента ИЛИ, выход которого поцключен к входу усилителя с памятью, соециненного своим выхоцом с вхоцом интегратора, выхоц интегратора подключен к вхоцу порогового элемента, выходы ко3 10467 торого соединены с входами блока управления,Предлагаемое устройство позволяет осуществить непрерывное слежение за скоростью и перемещением якоря и управ лять работой электромагнитного механиэма, что дает возможность созцания гибких систем автоматического регулирова ) ния механизмов, а следовательно, . нагрев катушек и магнитопровоца элек тромагнитного механизма высокочастотными импульсами тока, что повышает КГЯ электромагнитного механизма, и упрощается конструкция самого электромагнитного механизма за счет исключения индуктивных цатчиков положения якоря. На фиг, 1 представлена схема устройства контроля параметров и управлениядвижением электромагнитного механизма;на фиг. 2 - диаграммы его работы.Устройство содержит блок 1 управления, включающий в себя источник питания, рабочие катушки электромагнитногомеханизма обратного хода 2 и прямогохода 3. Полупроводниковые управляемыеэлементы, например тиристоры 4 - 7включаются короткими импульсами, сформированными в блоке 1 управления, а30включаются в момент спада тока катушекдо нуля при гашении поля катушек, Послевыключения пар тиристоров 4-5 и 6-7катушки 2 и 3 соответственно отключаются от блока 1 управления.Датчики 8 и 9 токов в цепях катушек 2и 3 включают токовые шунты 10 и 11,оптроны 12 и 13, усилители 14 и 15.Логические ключи 1.6 и 17 имеют подва входа, причем оцин вход у кажцогозапрещающий. Запрещающие входы ключей 4016 и 17 соединены с датчиками тока,соответственно 8 и 9, цругие вхоцы ключей подключены к катушкам. Выходы логических ключей через схему ИЛИ 18присоединены к усилителю 19 с памятью, 45который в свою очередь связан черезинтегратор 20 с пороговым устройством 21.Для описания работы устройства примем, что рабочая часть якоря - часть 50якоря, находящаяся в данный момент взоне включенной катушки, нерабочаячасть якоря - остальная часть якоря.Нерабочая часть якоря находится в зонеобесточений катушки электромагни тного 55механизма,Работа устройства основана на известном явлении электромагнитной ин 80 4дукцни, а именно намагниченное ферромагнитное тело (им является нерабочаячасть якоря), перемешаясь в обесточенной катушке электромагнитного механизМа, наводит в ней ЭДС, пропорциональную скорости движения якоря,Приведенная схема предназначена цляконтроля параметров и управления двухкатушечного электромагнитного механизма. Рассмотрим его работу на примвреэлектромагнитного молотка. Пусть в начальный момент времени якорь (не показан) после нанесения уцара по инструменту цвижется вверх поц действиемэлектромагнитных сил катушки 2 обратного хопа. По катушке 2 обратного ходапротекает ток 1 х(фиг. 2 б), поэтомуна выходе датчика 8 тока есть нацряжение, пропорциональное току, которое пэ.дается на запрещающий вхоц логического ключа 16, следовательно напряжение катушки 2 не проходит через логический ключ, на выходе ключа 16 напряжение отсутствует,По катушке 3 прямого хопа ток непротекает, слецовательно, тиристоры 6и 7 разомкнуты и отсоециняют катушкуот блока 1 управления. На выходе цаъчика 9 тока напряжение равно нулю, азначит отсутствует запрещающий сигнална вхоце ключа 17.Овижушейся намагниченной нерабочейчастью якоря в катушке электромагнитного двигателя 3 наводится ЭДС Е пропкфпорциональная скорости его движения.Прохоця через логический ключ 17 исхему ИЛИ 18, эта ЭОС через усилитель 19 с памятью поступает на выходизмерительной схемы как сигнал, пропорциональный скорости цвижения якоря (ч (фиг, 2),Интегрируя напряжение 0 в блоке 20,получаем сигнал, пропорциональный ходуякоря 0 (фиг. 2 ). Когда напряжение О, будет равно некоторой величине,заранее установленной и определяющейнаибольшее перемещение якоря под цействием электромагнитных сил катушек вблоке 21, вырабатывается сигнал 0сз(фиг, 2 ), поступающий на вход блока 1управления. По этому сигналу произвоцитмся включение катушки 3 прямого ходатиристорами 6 и 7 и выключение катушки 2 обратного хоца,Теперь на катушку 3 подается напряжение с блока 1 управления, Якорь тормозится и движется вниз поа цействи80 5 10467ем электромагнитных сил ватушки прямого хопа,По катушке 3 протекает ток д(фиг. 2 о), поэтому с цатчика 9 на вхоцлогического ключа 17 запретом поступа 5ет напряжение, пропорциональное току,следовательно, выхоцное напряжение блокапитания не прохоцит на выхоп логического ключа 17, а значит и на выход измерительной схемы через блок ИЛИ 18. 10Через блок-схему питания, входящую вблок 1 управления, происходит гашениемагнитного поля катушки 2 обратногохода,После того, как ток в катушке 2 спа 5дает по нуля, снимается запрет с логического ключа 16, а тиристоры 4 и 5отключают катушку от блока 1 питания.Намагниченная часть якоря, йеремешаясь в катушке 2 обратного хоца, навопит 20В ней ЭДСОН , пропорциональную скорости его движения. Прохопя черезключ 16 логический и схему ИЛИ 18,эта ЭДС через усилитель 19 поступаетна выход измерительной системы, как25сигнал, пропорциональный скорости цвижения бойка О (фиг. 26). Интегрируясигнал О, в блоке 20, получаем напряжение, пройорциональное хоцу якоря 0(фиг. 22.),ЗОКогда напряжение О буцет равно заранее заданной величийе, опрецеляющейположение якоря в момент уцара, в блоке 21 вырабатывается сигнал 0,(фиг. 24.поступающий на вход блока 1 управления. По этому сигналу произвоцится включение катушки 2 обратного хопа тиристорами 4 и 5 и выключение катушки 3прямого хопа.На катушку обратного хоца теперь 40подается напряжение. Якорь наносит ударпо инструменту и цвижется вверх поцдействием электромагнитных сил катушки 2 обратного хоца,По катушке 2 протекает ток Э45(фиг. Й), поэтому с датчика 8 токана вход логического ключа 16 запретомпоступает напряжение, пропорциональноетоку, следовательно, выхопное напряжениеблока питания не прохоцит на выхоц ключа 16, а значит - на выход измерительной схемы через блок ИЛИ 18,Через схему блока питания происхоцит гашение магнитного поля катушки 3прямого хоца. После того, как ток в катушке прямого хоца спацает по нуля, снимается запрет с логического ключа 17,а тиристоры 6 и 7 отключают катушку 3 от блока питания. Намагниченная нерабочая часть якоря, перемещаясь в катушке 3 прямого хопа, навопит в ней ЭДСб,х, пропорциональную скорости егоцвижения. Прохоця через логический ключи схему ИЛИ 18, эта ЭДС поступает навыхоц измерительной системы как сигнал,пропорциональный скорости цвижения бойка, цикл повторяется (фиг. 2 ю).В интервалах времени С, Сгохуапроисходит коммутация токов катушек.За времяох происхоцит гашение полякатушки обратного хода, а эа время Схпрямого хопа, В эти интервалы временипротекают токи в обеих катушках, поэтому на запрещающие входы обоих логических ключей поступю т напряжениес датчиков тока. Логические ключи 16и 17 закрыты. На выхоце схемы ИЛИ 18,т.е. на вхоце усилителя 19 с памятьюотсутствует напряжение. Длительностьинтервалов составляет 3-5% временицикла. За это время скорость цвиженияякоря практически не изменяется, поскольку электромагнитные силы катушекво время коммутационных процессов малы, Поэтому на указанных интервалахвремени.С. Ф ., на выхоце усилителя 19 с памятью сохраняется постоянноенапряжение, соответствующее значениюскорости якоря перец началом коммутации(фиг. 2 ь),Интегрируя полученный сигнал 0 получаем напряжение, пропорциональноеперемещению якоря О(фиг. 2).В предлагаемом устройстве контроляи управления электромагнитного молоткаотсутствуют цополнительные элементы,устанавливаемые в электромагнитном молотке. Датчиками являются сами обесточенные рабочие катушки, Тем самым упрошается конструкция электромагнитного механизма. При этом по сравнению с прототипом отсутствуют дополнительные потериот высокочастотных импульсов, за счетчего обеспечивается повышение КПД механизма,Прецлагаемое устройство контроля иуправления может быть использовано влюбом электромагнитном механизме,сопержащем не менее цвух катушек,работающих не оцновременно, Его использование позволит созцавать системырегулирования и управлении электромагнитным привопом повышенной точности,например при созцании электромагнитныхштампов, процессов, вибровозбудителейи т.п,1046780 Составитель А. Техрец М.Надь рМ. Ян орректор А, Тяско оцписн 437/49 ВНИИПИ Гос по целам 035, МоскваТираж 703 П оеуцарственного комитета СССРизобретений и открытий