RU2557805C1 - Pulse inductive dynamic drive - Google Patents
Pulse inductive dynamic drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2557805C1 RU2557805C1 RU2014100341/07A RU2014100341A RU2557805C1 RU 2557805 C1 RU2557805 C1 RU 2557805C1 RU 2014100341/07 A RU2014100341/07 A RU 2014100341/07A RU 2014100341 A RU2014100341 A RU 2014100341A RU 2557805 C1 RU2557805 C1 RU 2557805C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- engine
- motor
- pulse
- inductive dynamic
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к индукционно-динамическим приводам, применяемым для создания импульсных воздействий необходимой величины и длительности в технологических устройствах общепромышленного назначения, например в электрических аппаратах, при штамповке и формовке деталей, прессовании, а также в импульсных сейсмоисточниках, в которых индукционно-динамический привод обеспечивает импульсное воздействие на грунт или воду с целью формирования в них сейсмических волн.The invention relates to induction-dynamic drives used to create pulsed effects of the required size and duration in technological devices for general industrial use, for example, in electrical apparatuses, during stamping and molding of parts, pressing, and also in pulse seismic sources in which the induction-dynamic drive provides a pulse impact on soil or water in order to form seismic waves in them.
Известен принятый за аналог индукционно-динамический привод [Л.Н. Карпенко "Быстродействующие электродинамические отключающие устройства." (Изд-во "Энергия", Ленинградское отделение, 1973 г., стр.8-9, рис.156)], содержащий снабженный зарядным устройством емкостный накопитель энергии, управляемый ключ для разряда накопителя на обмотку возбуждения двигателя и присоединенный параллельно обмотке двигателя диод. Работает данное устройство следующим образом: предварительно заряженный от зарядного устройства емкостный накопитель через ключ разряжается на обмотку возбуждения двигателя. При прохождении тока через обмотку возбуждения двигатель создает электромагнитную силу, значение которой пропорционально квадратичному значению тока. В момент полного разряда емкостного накопителя напряжение на диоде изменяет знак, он открывается и ток, протекающий через обмотку двигателя, замыкается через диод. При этом ключ выключается и емкостный накопитель обесточивается, что обеспечивает уменьшение необходимой мощности зарядного устройства при последующем очередном заряде емкостного накопителя.Known accepted as an analog induction-dynamic drive [L.N. Karpenko "High-speed electrodynamic tripping devices." (Energia Publishing House, Leningrad Branch, 1973, pp. 8-9, Fig. 156)], which contains a capacitive energy storage device equipped with a charger, a controlled key for discharging the storage device to the motor excitation winding, and a diode connected in parallel to the motor winding . This device works as follows: a capacitive storage pre-charged from a charger through a key is discharged to the motor excitation winding. When the current passes through the field winding, the motor creates an electromagnetic force, the value of which is proportional to the quadratic value of the current. At the time of the full discharge of the capacitive storage, the voltage on the diode changes sign, it opens and the current flowing through the motor winding closes through the diode. In this case, the key is turned off and the capacitive storage is de-energized, which ensures a decrease in the required power of the charger during the next subsequent charge of the capacitive storage.
К недостаткам аналога относится значительное тепловыделение в обмотке при протекании по ней с момента включения диода экспоненциально уменьшающегося тока, что приводит к ее дополнительному нагреву. Привод по аналогу не обеспечивает возможности оперативного изменения длительности создаваемого механического импульса. Эти недостатки снижают технические характеристики привода и ограничивают возможности его применения.The disadvantages of the analogue include significant heat in the winding when it flows through it from the moment the diode turns on an exponentially decreasing current, which leads to its additional heating. The analog drive does not provide the ability to quickly change the duration of the generated mechanical impulse. These shortcomings reduce the technical characteristics of the drive and limit its application.
Известно принятое за прототип техническое решение индукционно-динамического привода [Изобретение RU 2485614 C2, опубл. 20.06.2013], которое, как и аналог, содержит емкостный накопитель энергии с зарядным устройством, управляемый ключ для разряда емкости на обмотку возбуждения двигателя и присоединенный к выводам обмотки диод. В отличие от аналога емкостный накопитель выполнен из основной емкости и присоединенной к ней через диод дополнительной емкости. Такое решение позволяет расширить вершину тока в обмотке возбуждения и, соответственно, увеличить создаваемый приводом механический импульс, прикладываемый к технологической нагрузке якорем двигателя.Known adopted for the prototype technical solution of the induction-dynamic drive [Invention RU 2485614 C2, publ. 06/20/2013], which, like the analogue, contains a capacitive energy storage device with a charger, a controllable key for discharging the capacitance to the field winding of the motor, and a diode connected to the terminals of the winding. Unlike the analog, the capacitive storage is made of the main capacity and additional capacity connected to it through the diode. This solution allows you to expand the peak of the current in the field winding and, accordingly, increase the mechanical impulse created by the drive applied to the process load by the motor armature.
Однако, как и в аналоге, в течение периода времени, когда ток обмотки протекает через присоединенный к ее выводам диод, в обмотке выделяется в виде тепла значительная доля непреобразованной в механическую энергию магнитного поля обмотки. Кроме этого, протекающий по обмотке и диоду ток характеризуется значительной, в несколько раз превышающий длительность разряда емкостного накопителя на обмотку постоянной времени. В результате, после формирования силы в течение времени разряда емкостного накопителя, привод создает значительную экспоненциально уменьшающуюся силу.However, as in the analogue, during the period of time when the winding current flows through a diode connected to its terminals, a significant portion of the winding magnetic field that is not converted into mechanical energy is released in the form of heat in the winding. In addition, the current flowing through the winding and the diode is characterized by a significant, several times greater than the duration of the discharge of the capacitive storage to the winding constant time. As a result, after the force is generated during the discharge time of the capacitive storage, the drive creates a significant exponentially decreasing force.
Данные недостатки снижают технические характеристики привода и ограничивают возможности его применения.These shortcomings reduce the technical characteristics of the drive and limit the possibility of its application.
Задача изобретения состоит в повышении технических характеристик импульсного индукционно-динамического привода и расширении области его применения.The objective of the invention is to improve the technical characteristics of a pulse induction-dynamic drive and expand the scope of its application.
Технический результат заключается в снижении тепловых потерь и нагрева обмотки возбуждения индукционно-динамического двигателя и уменьшении длительности заднего фронта создаваемой двигателем силы.The technical result consists in reducing heat losses and heating the field winding of the induction-dynamic motor and reducing the duration of the trailing edge of the force generated by the motor.
Предложенный импульсный индукционно-динамический привод содержит емкостный накопитель энергии с зарядным устройством, индукционно-динамический двигатель с обмоткой возбуждения и управляемый ключ для разряда емкостного накопителя на обмотку возбуждения. К выводам обмотки присоединены последовательно включенные диод и резистор с параллельно подсоединенным к нему конденсатором.The proposed pulsed induction-dynamic drive contains a capacitive energy storage device with a charger, an induction-dynamic motor with an excitation winding and a controlled key for discharging a capacitive storage device to the excitation winding. A series-connected diode and a resistor with a capacitor connected in parallel to it are connected to the winding conclusions.
Технический результат достигается за счет того, что между выводами обмотки возбуждения присоединены последовательно включенные диод и резистор, параллельно которому присоединен конденсатор.The technical result is achieved due to the fact that between the terminals of the field winding are connected series-connected diode and resistor, in parallel to which a capacitor is connected.
На фиг.1 приведена электрическая схема предложенного привода, а на фиг.2 - графики напряжения на обмотке возбуждения двигателя, тока обмотки возбуждения и создаваемой двигателем силы.Figure 1 shows the electrical circuit of the proposed drive, and figure 2 is a graph of the voltage on the field winding of the motor, the current of the field winding and the force generated by the motor.
Импульсный привод содержит емкостный накопитель энергии 1 с зарядным устройством 2. Управляемый ключ 3 включен в цепь разряда емкостного накопителя на обмотку возбуждения 4 двигателя, которая помещена в пазу индуктора 5 индукционно-динамического двигателя, а якорь двигателя выполнен в виде прилегающей к плоскости обмотки 4 пластины 6 из материала высокой электропроводности. К выводам обмотки 4 через диод 7 присоединен резистор 8, параллельно которому включен конденсатор 9.The pulse drive contains a capacitive energy storage device 1 with a
Работает привод следующим образом. Перед началом работы емкостный накопитель 1 (фиг.1) заряжается от зарядного устройства 2 до необходимого напряжения. При открытии в момент t0 (фиг.2) от системы управления (на фиг.1 не показана) управляемого ключа 3 накопитель 1 за время t1 разряжается на обмотку возбуждения 4 двигателя, что приводит к приложению к обмотке импульса напряжения 10, протеканию по обмотке импульса тока 11 (фиг.2) и созданию вокруг обмотки магнитного потока 12 (фиг 1). За счет экранирования магнитного потока электропроводящей пластиной 6 якоря, поток проходит через область прилегания якоря к обмотке и между обмоткой и якорем создается расталкивающая их электродинамическая сила 13 (фиг.1 и 2).The drive operates as follows. Before starting work, the capacitive storage device 1 (Fig. 1) is charged from the
где i(t) - ток 11 обмотки возбуждения;where i (t) is the current 11 of the field winding;
LЭ - эквивалентное значение индуктивности обмотки, зависящее от зазора между обмоткой и пластиной и коэффициента магнитной связи между ними.L e - the equivalent value of the inductance of the winding, depending on the gap between the winding and the plate and the coefficient of magnetic coupling between them.
Сила 13 имеет квадратичную зависимость от тока в обмотке. Из-за влияния активного сопротивления 14 обмотки ток 11 и, соответственно, сила 13 достигают максимального значения несколько раньше момента t1 изменения знака напряжения 10 на обмотке 4.
С момента t1 включения диода 7 и, соответственно, выключения управляемого ключа 3, ток 11 обмотки проходит через диод 7 и резистор 8 и уменьшается по близкому к экспоненциальному закону с постоянной времени τ.From the moment t 1 of turning on the diode 7 and, accordingly, turning off the controlled switch 3, the current 11 of the winding passes through the diode 7 and the resistor 8 and decreases according to an exponential law with a time constant τ.
где I1 - ток в обмотке в момент t1, awhere I 1 is the current in the winding at time t 1 , a
В (3) LЭ - индуктивность обмотки, значение которой может быть принято постоянным, а , где r1 - сопротивление обмотки 4, а r2 - добавочного резистора 8.In (3) L E - inductance coil, which value can be assumed constant, and where r 1 is the resistance of the winding 4, and r 2 is an additional resistor 8.
Потери Ar в обмотке и резисторе пропорциональны квадратичному значению тока:The losses A r in the winding and resistor are proportional to the quadratic value of the current:
С учетом (3)In view of (3)
и, следовательно, потери Ar не зависят от величины добавочного сопротивления r2 и равны энергии магнитного поля обмотки двигателя с индуктивностью LЭ при токе I1 в момент t1.and, therefore, the losses A r are independent of the value of the additional resistance r 2 and are equal to the energy of the magnetic field of the motor winding with inductance L E at current I 1 at time t 1 .
За счет включения последовательно с диодом 7 резистора 8 с сопротивлением r2 общие потери Ar разделяются на потери Ar1 в сопротивлении r1 обмотки и потери Ar2 в резисторе 8 в зависимости от значения Их относительные значенияDue to the inclusion of a resistor 8 with resistance r 2 in series with diode 7, the total losses A r are divided into losses A r1 in the resistance r 1 of the winding and losses A r2 in the resistor 8, depending on the value Their relative values
В реальных технических решениях значение сопротивления r2 может в 2-4 и более раз превышать значение r1, т.е. n≈2÷4. При n=2 потери в обмотке уменьшаются до 1/3, а при n=4 - до 1/5 от потерь Ar, выделяемых в обмотке при n=0 (r2=0).In real technical solutions, the resistance value r 2 can be 2-4 or more times higher than the value r 1 , i.e. n≈2 ÷ 4. For n = 2 losses in the winding are reduced to 1/3, and for n = 4 - to 1/5 of the losses A r allocated in the winding at n = 0 (r 2 = 0).
Развиваемая двигателем сила Р пропорциональна квадратичному значению тока и может быть записана какThe force P developed by the motor is proportional to the quadratic value of the current and can be written as
т.е. сила Р изменяется с постоянной времени those. force P varies with time constant
На фиг.2 для сравнения приведена сила 13, развиваемая двигателем с момента времени t1 при значениях n=0 и n=2. В сравнении со случаем n=0 при n=2 задний фронт создаваемой силы 13 характеризуется более быстрым снижением силы, с постоянной времени τ/6.Figure 2 for comparison shows the
При увеличении n снижается создаваемый с момента t1 механический импульс N между индуктором 5 с обмоткой 4 и якорем двигателя 6. Его величина N пропорциональна интегральному значению создаваемой силы и уменьшается с увеличением τ.With increasing n, the mechanical impulse N created from time t 1 decreases between the inductor 5 with the winding 4 and the armature of the
Относительное значение механического импульса, характеризуемое отношением его значений при n≠0 и n=0:The relative value of the mechanical impulse, characterized by the ratio of its values at n ≠ 0 and n = 0:
которое аналогично соотношению (6) для определения относительного значения потерь в обмотке возбуждения двигателя.which is similar to relation (6) for determining the relative value of losses in the field winding of the motor.
Управляемый ключ 3 может быть выполнен с использованием одного или нескольких последовательно-параллельно соединенных (в зависимости от мощности привода) однооперационных или двухоперационных (выключаемых) тиристоров. Применение параллельно подключенного к добавочному сопротивлению 8 конденсатора 9 снижает коммутационные потери в тиристорах и повышает надежность их работы.Managed key 3 can be performed using one or more series-parallel connected (depending on drive power) single-operation or two-operation (turn off) thyristors. The use of a capacitor 9 connected in parallel to an additional resistance 8 reduces the switching losses in the thyristors and increases the reliability of their operation.
Таким образом, предложенное техническое решение импульсного индукционно-динамического привода обеспечивает достижение поставленной задачи за счет уменьшения тепловых потерь в обмотке возбуждения двигателя привода и уменьшения после момента выключения управляемого ключа создаваемого двигателем механического импульса силы.Thus, the proposed technical solution of a pulsed induction-dynamic drive ensures the achievement of the task by reducing heat loss in the excitation winding of the drive motor and decreasing the force generated by the engine after the controlled key is turned off.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014100341/07A RU2557805C1 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Pulse inductive dynamic drive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014100341/07A RU2557805C1 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Pulse inductive dynamic drive |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014100341A RU2014100341A (en) | 2015-07-20 |
RU2557805C1 true RU2557805C1 (en) | 2015-07-27 |
Family
ID=53611312
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014100341/07A RU2557805C1 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Pulse inductive dynamic drive |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2557805C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2707699C1 (en) * | 2019-01-24 | 2019-11-28 | Эдвид Иванович Линевич | Method for recuperation of electric power and device for its implementation |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU299909A1 (en) * | DEVICE FOR TWO-TIME AUTOMATIC REPEAT SWITCHING OF SWITCHES | |||
SU1762406A1 (en) * | 1990-12-13 | 1992-09-15 | Львовский Научно-Исследовательский Радиотехнический Институт | Optoelectronic switch with current protector |
RU2110102C1 (en) * | 1995-07-11 | 1998-04-27 | Осипов Виталий Михайлович | Circuit for spark quenching in alternating current lines |
RU2485614C2 (en) * | 2011-08-03 | 2013-06-20 | Виктор Васильевич Ивашин | Inductive dynamic drive |
-
2014
- 2014-01-09 RU RU2014100341/07A patent/RU2557805C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU299909A1 (en) * | DEVICE FOR TWO-TIME AUTOMATIC REPEAT SWITCHING OF SWITCHES | |||
SU1762406A1 (en) * | 1990-12-13 | 1992-09-15 | Львовский Научно-Исследовательский Радиотехнический Институт | Optoelectronic switch with current protector |
RU2110102C1 (en) * | 1995-07-11 | 1998-04-27 | Осипов Виталий Михайлович | Circuit for spark quenching in alternating current lines |
RU2485614C2 (en) * | 2011-08-03 | 2013-06-20 | Виктор Васильевич Ивашин | Inductive dynamic drive |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2707699C1 (en) * | 2019-01-24 | 2019-11-28 | Эдвид Иванович Линевич | Method for recuperation of electric power and device for its implementation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014100341A (en) | 2015-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8710793B2 (en) | Electrical converter with variable capacitor | |
Perotoni et al. | Coilgun velocity optimization with current switch circuit | |
RU2557805C1 (en) | Pulse inductive dynamic drive | |
RU2398247C1 (en) | Pulsed drive of electromagnetic seismic source | |
US9570257B2 (en) | Method for controlling a contactor device, and control unit | |
JP2010092746A (en) | Driving circuit for solenoid operation mechanism | |
WO2008139250A1 (en) | Combined electrically-controlled actuator | |
RU2498351C1 (en) | Pulsed electromagnetic drive for seismic vibrator | |
RU2485614C2 (en) | Inductive dynamic drive | |
Lu et al. | Asynchronous discharge of an eight-module superconducting pulsed power supply for driving an electromagnetic railgun | |
US9472366B2 (en) | Generation and use of electric fields from capacitive effects of a solenoid | |
RU2172496C1 (en) | Pulse electromagnetic drive of non-explosive seismic source | |
CN107165758A (en) | A kind of high-current pulsed electron beam source light remote control ignition driver | |
CN105656261B (en) | The high-voltage pulse magnetizing apparatus of counter electromotive force of motor k-factor drops | |
CN205583949U (en) | High -voltage pulse magnetizing apparatus of motor back electromotive force K coefficient falls | |
TW201603517A (en) | Generation and use of magnetic vector potential | |
CN108449074A (en) | High-power pulse back edge sharpening circuit based on magnetic switch | |
JP6986343B2 (en) | Electromagnetic retarder with automatic switching function | |
RU2604356C1 (en) | Pulsed electromagnetic drive | |
Huang et al. | A novel-type velocity-controllable electromagnetic coil launcher based on voltage control | |
RU107652U1 (en) | INDUCTIVE-CAPACITIVE CURRENT PULSE GENERATOR | |
EA200701722A1 (en) | ELECTRODYNAMIC DRIVE | |
US11749436B2 (en) | Method for generating a pulsed magnetic field and associated device | |
Yang et al. | Soft-Landing Mechanism Design driven by Electromagnetic Repulsion Force with Application to Bypass Switch | |
RU167668U1 (en) | GENERATOR OF POWERFUL MAGNETIC FIELD PULSES |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160110 |