SU1179512A1 - ЭЛЕКТРОПРИВОД ВОЗВРАТНОПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ, включающий в себя электромагнитный двигатель - Google Patents

Description

Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано при создании электроприводов с электромагнитными машинами ударного действия.

Цель изобретения - повышение КПД и удельной мощности.

На фиг. 1 показана электромагнитная машина, продольный разрезна фиг. 2 - функциональная схема электропривода .

Электромагнитная машина.содержит немагнитную направляющую 1, расположенный в ней ферромагнитный якорь 2, концевые 3 и промежуточные 4 датчики положения якоря, обмотки 5.

К обмоткам 5 подключено устройство управления, которое содержит коммутатор, состоящий из η каналов. Каждый канал коммутатора подключен к питающему выпрямителю 6 и содержит последовательно соединенный с обмоткой 5 силовой ключ 7. Обмотки 5 зашунтированы разрядными цепями 8, необходимыми для гашения энергии магнитного поля после их отключения от выпрямителя 6. Параллельно обмотке 5, т.е. к точкам А (положительной шине питания) и В каждого канала, за исключением первого, входной цепью подключены основной 9 и дополнительный 10 элементы задержки, которые содержат ключи 11 и 12 соответственно, а параллельно обмотке 5, т.е. к точкам А и В первого канала подключен только основной элемент 9 задержки. Выходные цепи элементов 9 и 10 задержки каждого канала, за исключением первого, связаны с цепями запирания ключей соответственно 11 и 12 своего канала и с цепью запирания силового ключа 7 этого же канала.

Выходная цепь элемента 9 задерж- ки первого канала связана с цепью запирания силового ключа 7 этого же канала.

Цепи отпирания ключей 11 и 12 каждого канала, за исключением пер2

вого, связаны с выходами дополнительных двухвходовых элементов соответственно 13 и 14 И своего канала.

Первые входы элементов 13 И и 5 14 И каждого канала, за исключением

первого, связаны с цепью отпирания ключа 7 своего канала, а вторые входы этих элементов 13 И и 14 И

' связаны соответственно с выходами 10 "Вых. 0" и "Вых. 1" триггера 15,

8- и К-входы которого подключены соответственно к первому промежуточному 4 и к второму концевому 3 датчикам положения.

15 Из оставшихся двух дополнительных двухвходовых элементов 16 и 17 И выход элемента 16 И связан с цепью отпирания ключа 7 предпоследнего ка_β нала, а выход элемента 17 И - с

20 цепью отпирания ключа 7 последнего канала.

Кроме того, цепи отпирания ключей 7 всех каналов связаны с выходами соответствующих двухвходовых

25 элементов 18 И, первые входы которых связаны с соответствующими промежуточными датчиками 4, а вторые входы через формирователи 19 импульсов с выходами соответствующих элементов 20 НЕ, входы которых связаны с соответствующими промежуточными датчиками 4. Кроме того, цепь отпирания ключа 7 второго канала через формирователь 19 импульсов связана с первым концевым датчиком 3.

35 Первые входы элементов 16 и 17 И связаны соответственно с последним промежуточным 4 и с вторым концевым 3 датчиками положения, а вторые входы этих же элементов через дополнительные формирователи 21 импульсов и через дополнительные элементы 22 НЕ связаны соответственно с вторым концевым 3 и дополнительным

4$ 23 датчиками положения.

Промежуточные 4, концевые 3 и

^:дополнительный 23 датчики положения

,представляют собой датчики тран3 11

сформаторного типа с разомкнутым' магнитопроводом, которые выдают сигналы при замыкании их магнитопровода ферромагнитным якорем 2, Выход,ной сигнал любого из упомянутых датчиков по длительности равен времени прохождения якоря мимо этого датчика. Датчики 4. расположены между обмотками 5 электромагнитов, датчики 3 - на концах электромагнитной машины, а датчик 23 расположен от второго концевого датчика 3 на расстоянии равном шагу обмоток.

Якорь 2 имеет длину, большую шага обмоток, но меньшую двух шагов.

Все формирователи импульсов 19 и 21 идентичны, предназначены для создания прямоугольных импульсов малой длительности, по сравнению с длительностью импульсов датчиков 3, 4 и 23.

В исходном положении якорь соприкасается с инструментом 24.

Для пуска электромагнитной машины служит выключатель 25, установленный в цепи питания'первого концевого датчика 3 (фиг. 2).

Электропривод работает следующим образом.

Пусть, например, якорь 2 находится в левом (нижнем при вертикальном расположении машины) крайнем положении (фиг. 1). Это положение на фиг. 1 обозначено через 0₍. При этом, якорь 2 замыкает магнитопроводы первого концевого 3 и первого промежуточного 4 датчиков. Сигнал первого промежуточного датчика 4 поступает на 8-вход триггера 15 (фиг. 2) и переводит его в состояние "1".

При этом на выходе "Вых.1"’ триггера 15, а значит и на втором входе всех элементов 14 И появится сигнал »1 1 11

После замыкания выключателем 25 цепи питания (υ_ην)γ ) первого концевого датчика 3 сигнал, снимаемый с этого датчика, пройдя через связанный с ним формирователь 19 импульсов, одновременно поступает в цепь отпирания ключа 7 второго канала, через открытый элемент 14 И в цепь отпирания ключа 12 этого же канала. Ключи 7 и 12 отпираются.

При отпирании ключа 7 обмотка 5 второго канала подключается к выпрямителю 6 и по ней начинает протекать ток.

12 4

При изменении на входе формирователя 19 сигнала от "1" к "О" на его выходе сигнала 1 не будет.

Аналогично работают и формирователи 21 импульсов.

С момента отпирания ключей 7 и 12 вступает в работу элемент 10 задержки второго канала, работа которого заключается в том, что отпирание ключа 7 ведет к появлению между точками А и В (фиг. 2) напряжения, равного напряжению питающего выпрямителя 6.

После включения элемента 10 проходит заданное его настройкой время и элемент 10 задержки выдает сигнал на запирание ключа 7.

Работа элемента 9 задержки этого же канала при прямом ходе якоря 2 аналогична рассмотренной работе элемента 10 задержки при обратном ходе якоря 2.

Некоторое отличие в работе элемента 9 задержки первого канала связано с тем, что в его входной цепи отсутствует ключ 11. Поэтому элемент 9 задержки первого канала вступает в работу при отпирании ключа 7 первого канала.

При протекании тока по обмотке 5 второго канала якорь 2 втягивается этой обмоткой. По мере втягивания якоря 2 в определенный момент времени элемент 10 задержки этого канала выдает сигнал на запирание ключей 12 и 7 и, следовательно, на отключение элемента 10 задержки от обмотки 5 и обмотки 5 от выпрямителя 6. При этом энергия магнитного поля, созданного током обмотки 5, рассеивается в разрядной цепи 8 своего канала, а якорь 2 продолжает двигаться по инерции.

Двигаясь по инерции, якорь 2 своей передней частью замыкает магнитопровод второго промежуточного датчика 4, при этом на первых входах двух элементов 18 И, связанных с этим датчиком 4, появляются сигналы, а затем своей задней частью размыкает магнитопровод первого промежуточного датчика 4. При этом передняя часть якоря 2 уже вошла во внутреннюю полость обмотки 5 третьего канала.

В момент размыкания магнитопровода.первого промежуточного датчика

4 через связанный с ним элемент 20'

1 17951.2

НЕ и формирователь 19 импульсов

на второй вход одного из двух элементов 18 И, связанных; первыми входами со вторым промежуточным датчи- 5 ком 4, поступает сигнал. Поэтому на выходе этого элемента 18 И возникает сигнал, который поступает в цепь отпирания ключа 7 и через открытый элемент 14 И в цепь отпира- 10 ния ключа 12 третьего канала. Ключи 7 и 12 отпираются и обмотка 5 третьего канала подключается к выпрямителю 6. Одновременно вступает в работу элемент 10 задержки. Якорь 15 2 начинает втягиваться электромагнитом третьего канала. По мере втягивания якоря 2 в определенный момент времени элемент 10 задержки третьего канала выдает сигнал на 20

запирание ключей 12 и 7 и, следовательно, на отключение элемента 10 задержки от обмотки 5 и обмотки 5 от выпрямителя 6. При этом запасенная электромагнитом и якорем 2 энер- 25 гия магнитного поля рассеивается в разрядной цепи 8 своего канала, а якорь 2 продолжает двигаться по инерций^. „

Двигаясь по инерции, якорь 2 30

своей передней частью замыкает магнитопровод следующего промежуточного датчика 4 и описанные процессы повторяются.

Продолжая свое движение, якорь 2 в определенный момент времени своей передней частью замыкает магнитопровод последнего промежуточного датчика 4, при этом на первых входах элементов 18 и 16 И, свя- ₄₀ занных с этим датчиком, появляются сигналы, а затем своей задней частью размыкает магнитопровод предпоследнего промежуточного датчика 4. При этом передняя часть якоря 2 уже вош- ₄₅ ла во внутреннюю полость обмотки 5 последнего, т.е. И -го канала.

В момент размыкания магнитопровода предпоследнего промежуточного датчика 4 через связанный с ним эле- 50 мент 20 НЕ и формирователь 19 на второй вход элемента 18 И, связанного своим первым входом с последним промежуточным датчиком 4, поступает сигнал. Поэтому на выходе элемента 55 18 И возникает сигнал, который поступает в цепь отпирания ключа 7 и · через открытый элемент 14 И в цепь

отпирания ключа 12 последнего канала. Ключи 7 и 12 отпираются и обмотка 5 последнего канала подключается к выпрямителю 6. Одновременно вступает в работу элемент 10 задержки. Якорь 2 начинает втягиваться электромагнитом последнего канала. По мере втягивания якоря 2 в определенный момент времени элемент 10 задержки вьщает сигнал на запирание ключей 12 и 7 и, следовательно, на отключение элемента 10 задержки от обмотки 5 и обмотки 5 от выпрямителя 6.

При этом запасенная электромагнитом и якорем 2 энергия магнитного поля рассеивается в разрядной цепи 8 своего канала, а якорь 2 продолжает двигаться по инерции.

Двигаясь по инерции, якорь 2 своей передней частью замыкает магнитопровод второго концевого датчика 3, при этом триггер 15 переходит в состояние "0" и на его выходе "Вых. 0”, а значит и на втором входе всех элементов 13 И появляется сигнал "Г, а затем своей задней частью размыкает магнитопровод последнего промежуточного датчика 4. Продолжая движение по инерции, якорь 2 в определенный момент времени своей передней частью замыкает магнитопровод дополнительного датчика 23 (это положение якоря на фиг. 1 обозначено через 0₂), а затем своей задней частью размыкает магнитопровод второго концевого датчика 3 и останавливается в крайнем верхнем положении (на фиг. 1 обозначено через 0^). Затем под действием силы тяжести начинает движение в обратную Сторону, совершая рабочий ход.

Двигаясь в обратную сторону, якорь 2 в определенный момент времени своей передней частью замыкает магнитопровод второго концевого датчика 3, при этом на первом входе элемента 17 И возникает сигнал, а затем своей задней частью размыкает магнитопровод дополнительного датчика 23. При этом передняя часть якоря 2 уже вошла во внутреннюю полость обмотки 5 последнего канала.

.В момент размыкания магнитопровода дополнительного датчика 23

через связанный с ним дополнительный элемент 22 НЕ и дополнительный

формирователь 21, через открытый

7 11795

элемент 17 И проходит сигнал, который поступает в цепь отпирания ключа 7 и через открытый элемент 13 И в цепь отпирания ключа 11 последнего канала. Ключи 7 и 11 отпирают- 5 ся и обмотка 5 последнего канала подключается к выпрямителю 6. Одновременно вступает в работу элемент 9 задержки. Якорь 2 начинает втягиваться этим электромагнитом. По 10 мере втягивания якоря 2 в определенный момент времени элемент 9 задержки последнего канала выдает сигнал на запирание ключей 11 и 7 и, следовательно, на отключение 15

элемента 9 задержки от обмотки 5 и обмотки 5 от выпрямителя 6. При этом запасенная электромагнитом и якорем 2 энергия магнитного поля рассеивается в разрядной цепи 8' 20

своего канала, а якорь 2 продолжает двигаться по инерции.

Двигаясь по инерции, якорь 2 своей передней частью замыкает магнитопровод последнего промежуточного 25 датчика 4 и описанные процессы повторяются. Якорь 2 продолжает двигаться вниз и в определенный момент времени замыкает магнитопровод первого промежуточного датчика 4. При зо этом триггер 15 переходит в состояние "1" и на его выходе "Вых. 1", а значит и на втором входе всех элементов 14 И снова появляется сиг12 3

нал "1". Продолжая свое движение, якорь 2 в конце рабочего хода наносит удар по инструменту 24, снова замыкает магнитопровод первого концевого датчика 3 и описанный цикл работы электромагнитной машины повто ряется.

В предлагаемом электроприводе с помощью одних элементов задержки осуществлена регулировка длительности импульса тока в обмотках электромагнитов при обратном ходе якоря, а с..помощью других элементов задержки - при прямом (рабочем) ходе якоря. Тем самым осуществлена независимая регулировка длительности импульса тока в обмотках электромагнитов, а следовательно, обеспечено оптимальное накопление энергии в якоре, значительно расширен диапазон регулирования энергии и час’готы ударов электромагнитной машины и уменьшен нагрев обмоток, что повышает КПД

Использование электропривода позволяет при том же количестве электромагнитов дополнительно повысить энергию удара машины путем использования последнего электромагнита для дополнительного разгона якоря при его рабочем ходе. Это повышает удельную мощность машины, что позволяет разрушать более крепкие горные породы.

Фаг.1

1179512

(Риг. 2

Claims (1)

1. ЭЛЕКТРОПРИВОД ВОЗВРАТНОПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ, включающий в себя электромагнитный двигатель, содержащий И силовых обмоток, установленных с постоянным шагом на немагнитной направляющей, внутри которой расположен ферромагнитный якорь, отношение длины которого к шагу обмоток больше единицы и меньше двух,·

   а также два концевых и (п-1) промежуточных, расположенных между обмотками, датчиков положения якоря и устройство управления, содержащее многоканальный коммутатор силовых обмоток, каждый канал которого подключен к питающему выпрямителю и содержит последовательно соединенный с обмоткой силовой ключ с входами запирания и отпирания, элемент задержки, входом подключенный параллельно обмотке, а выходом соединенный с входом запирания ключа, вход отпирания которого соединен с выходом элемента И, один вход которого подключен к датчику положения данного канала, а другой через формирователь коротких

   импульсов и элемент НЕ соединен с датчиком положения соседнего канала, о тличающийся тем, что, с целью повышения КПД и удельной мощности, электромагнитный двигатель снабжен дополнительно датчиком положения якоря, расположенным за вторым концевым датчиком на расстоянии, равном шагу обмоток, а устройство управления снабжено дополнительными 2(п—1) ключами, 26 элементами И, двумя элементами НЕ, двумя формирователями коротких импульсов, триггером и (6-1) элементами задержки, элементы задержки подключены через ключи к выводам обмоток всех каналов, кроме первого, запирающие входы дополнительных ключей соединены с выходами включенных с ними последовательно элементов задержки и с входом запирания силового ключа этого канала, а отпирающие входы дополнительных ключей связаны с выходами двух дополнительных элементов И, относящихся к этому же каналу, первые входы которых соединены с отпирающим входом силового ключа, а вторые с выходами триггера,. 5- и К.-входы которого связаны с первым промежуточным и вторым концевым датчиками положения якоря, к отпирающему входу силового ключа предпоследнего канала подключен также выход элемента И, один вход которого подключен к последнему промежуточному датчику, а второй через формирователь коротких импульсов и элемент НЕ связан с вторым концевым датчиком, к отпирающему входу силового ключа последнего· канала подключен выход элемента И, один вход которого подключен к вто<о

   V 2196111 "ΤΪ2

   1179512

   рому концевому датчику, а второй через формирователь коротких импульсов

   и элемент НЕ связан с дополнительным датчиком положения якоря.

   1