Электропривод

 

Использование: в электроприводах возвратно-поступательного движения. Сущность изобретения: устройство содержит К катушек 1-3, направляющую немагнитную трубу 4, ферромагнитный якорь 5, соединенный со штоком 6, (4 К-3) входных ключей 8.1-8.9, выполненных в виде оптопар, расположенных вне зоны размещения катушек. (4К-3) усилителей 20.1-20.9 (К+1), сдвоенных одновибраторов 21.1-21.4, одновибратор 21.5, (К+1) тиристоров 25.1-25.4, (К-1) логических элементов 2 ИЛИ 24.1, 24.2. логический элемент ИЛИ с (2К-1) входами 24.3. За счет этого и повышается надежность. 3 ил. аДЬх 5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 P 7/62

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«-»

« (21) 4848008/07 (22) 11.05.90 (46) 23.04.93. Бюл. ¹ 15 (71) Институт горного дела СО АН СССР (72) Н,А.Бритков, А.И,Кадышев, Б.Ф.Симонов и П.П.Ряшенцев (56) Авторское свидетельство СССР № 1415350, кл. Н 02 P 7/62, 1987, (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Использование: в электроп риводах возвратно-поступательного движения. Сущ. Ы./, 1810979 Al ность изобретения: устройство содержит К катушек 1 — 3, направляющую немагнитную трубу 4, ферромагнитный якорь 5, соединенный со штоком 6, (4 К-3) входных ключей

8.1 — 8.9, выполненных в виде оптопар, расположенных вне зоны размещения катушек, (4К-3) усилителей 20,1 — 20.9 (К+1), сдвоенных одновибраторов 21.1 — 21,4, одновибратор

21.5, (К+1) тиристоров 25,1-25.4, (К-1) логических элементов 2 ИЛИ 24.1, 24,2. логический элемент ИЛИ с (2К-1) входами 24.3, За счет этого и повышается надежность. 3 ил.

+/9

1810979

Изобретение относится к электротехнике, к устройствам управления работой двигателей возвратно-поступательного движения.

Цель изобретения — упрощение электропривода и.повышение надежности и управления.

На фиг. 1 показан двигатель электропривода; на фиг, 2 — механический накопитель энергии в виде цилиндрической пружины сжатия; на фиг. 3 — принципиальная схема блока управления.

Двигатель содержит, например, три (К = 3) последовательно-аксиально расположенные катушки 1-3. внутри которых в направляющей немагнитной трубе 4 помещен подвижный ферромагнитный якорь 5, шток

6, связанный с якорем и соосный с ним. взаимодействующий с переключающими элементами 7 и 8, расположенными вне зоны размещения катушек 1-3 двигателя. Переключающие элементы 7 и 8 выполнены в виде оптических пар светодиод 7- фотоприемник 8 и установлены в стенках трубы 9, охватывающей шток 6. Катушки 1-3 охвачены магнитоприводом 10 с полюсами 11 и помещены вместе с якорем 5 в корпус 12.

Фотоприемники.8 через блок 13 управления связаны с катушками 1 — 3 двигателя, Переключающие элементы помещены в полости трубы 14, охватывающей шток 6.

Якорь 5 с помощью пружины 15 опирается своими концами на неметаллические кольца

16 и прижат к хвостовику инструментодержателя 17.

Блок управления 13, представленный на рис. 3, содержит светодиоды 7Л-7.9, подключенные через резисторы 18Л-18.9 к источнику

19 питания, фотоприемники 8Л-8.9, связанные с входами соответствующих.(4К-З) усилителей 20.1-20.9.

П рямые Д1, Д2 входы К сдвоенных одновибраторов 21Л-21,3 подключены к выходам соответствующих усилителей 20Л-20.6.

Инверсные Д1, Д2 входы К сдвоенных одновибраторов 21.1-21.3 соединены между собой и подключены к общей нулевой шине.

Инверсные входы (К+1)-ro сдвоенного одновибратора 21.4 и одновибратора 21.5 подключены к выходам соответствующих усилителей 20.7 — 20.9.

Первые выходы (К+1) сдвоенных одновибраторов 21.1-21.4 и одновибратора 21.5 соединены с RC- цепями 22 — 23, присоединенных к шине питания 19.

Вторые Q1 выходы первых из сдвоенных (К-1) одновибраторов 21.1 — 21.2 соответтвенно подключены к первым входам логических элементов 2 ИЛИ 24,1 — 24,2.

Второй вход первого логического элемента 2 ИЛИ 24.1 подключен к второму 02 выходу второго (К+1)-го сдвоенного одновибратора 21.4.

Второй .вход (К-1)-го логического элемента 2 ИЛИ 24.2 подключен.к второму. Q2

- выходу второго одновибратора К-ro сдвоенного одновибратора 21,3 и к входу логического элемента ИЛИ с (2К-1) входами 24.3.

Оставшиеся входы логического элемента ИЛИ с (2К-1) входами подключень соответственно к вторым Qz выходам вторых одновибраторов (К-1) сдвоенных . одновибраторов 21.1-21.2, второму. 01 выходу пер15 вого одновибратора (К+1)-го сдвоенного. одновибратора 21.4 и к второму Q> выходу одновибратора 21.5. Выходы первого и (К-1)го логических элементов 2 ИЛИ 24,1, 24.2 соответственно подключены к базам перво20 го и (К-1) транзисторов 25;1, 25.2. Базовая цепь. К-ro транзистора 25.3 подключена: к . второму Q> выходу первого одновибратора

К-ro сдвоенного одновибратора 21.3. Базовая цепь (К+1)-го транзистора 25.4 подклю25 чена к выходу логического элемента ИЛИ с (2К-1) входами.

Коллекторные выводы (К+1) транзисторов 25.1-25;4 через согласующие элементы — импульсные трансформаторы 26;1 — 26.4 с

30 диодами 27.1-27.4 во вторичной цепи — подключены к управляющим. электродам соотаетствующих (К+1) тиристоров 28.1-28:4.

Первые выводы катушек 1-3 двигателя объединены.и подключены к катодному вы35 воду трехфазного выпрямителя 29, анодный вывод которого связан с катодами (К+1) тиристоров 28.1-28.4.. . Аноды К тиристоров,28.1-28.3 подключены .к другим выводам соответствующих

40 катушек 1-3 и через разделительные диоды

ЗОЛ-ЗО.З соединены с первыми входами контура кОммутации и контура гашения магнитного поля. катушек 1-3.

Контур коммутации включает в себя ди45 од 30.4 и дроссель 31.2, второй вывод которого подключен к аноду (К+1)-го тиристора

28,4 и через колебательный С-контур, состоящий из последовательно соединенных индуктивности 31Л и конденсатора 32.1 — к

50 общей точке соединения катодов (К+1) тиристоров 28.1-28.4. Колебательный LC-контур шунтирован последовательно соединенными диодом.30.5 и резистором 33,1.Контур гашения магнитного поля кату55 шек 1-3.содержит последовательно соединенные ограничительный резистор 33.2, диод 30.6 и параллельно соединенные гасящие резистор 33.3 и конденсатор 32.2. Второй вывод контура гашения — общая точка

1810979 резистора 33.3 и конденсатора 32,2 — подключен к катодному выводу выпрямителя 29.

Кнопки "ПУСК" 34.1 и "СТОП" 34,2 одним полюсом подключены к нулевой шине, а другим соответственно к выходу третьего усилителя 20.3 и к инверсному Д1 входу первого одновибратора (K+1)-го сдвоенного одновибратора 21.4.

Прямые Д1, Д2 входы (K+1)-ro сдвоенного одновибратора 21.4 и одновибратора

21.5 через резисторы 35,1 — 35,3 соединены с шиной питания 19.

Двигатель работает следующим образом.

В исходном состоянии шток 6 не перекрывает световые потоки излучающих диодов 7, и на всех выходах усилителей 20 будут сигналы логической единицы, на вторых выходах Q1, Qz всех одновибраторов 21 будут сигналы логического нуля, В результате этого на базах всех транзисторов 25 будет нулевой потенциал, при котором все транзисторы закрыты.

После кратковременного нажатия кнопки 34.1 "ПУСК" на вход Д1 первого одновибратора сдвоенного одновибратора 21.2 подается сигнал, благодаря которому на его втором выходе 01 формируется импульс напряжения, длительность которого определяется произведением величины емкости конденсатора 22.3 на величину сопротивления резистора 23.3, Этот импульс, пройдя по второму входу элемента 2 ИЛИ 24.2 на базу транзистора

25.2, открывает транзистор 25.2 и по первичной обмотке импульсного трансформатора 26.2 протекает ток. Со вторичной обмотки импульс напряжения через диод

27.2 поступает на управляющий вход тиристора 28.2, который открывается. Через катушку 2 двигателя протекает ток, якорь 5 двигается вверх и сжимает на своем ходу пружину 15.

Выключение катушки 2 происходит при замыкании светового потока оптической пэры 7.7-8.7, установленной нэ расстоянии от пары 7.6-8,6, равном воздушному зазору между верхним торцом якоря 5 и полюсом

И.2, При этом на выходе усилителя 20.7 будет сигнал логического нуля, который поступает на инверсный вход Д1 nepaoro одновибратора сдвоенного одновибратора 21.4, Со второго выхода Q> этого одновибратора импульс напряжения длительностью, определяемой произведением величины емкости конденсатора 22.7 на величину сопротивления резистора 23.7, поступает на один из входов элемента 5 ИЛИ 24,3, Импульс напряжения с выхода элемента 5 ИЛИ 24.3 открывает транзистор 25.4, и тиристор 28.4 открывается, Конденсатор

32.1 через дроссели 31.1 и 31,2 и открытый тиристор 28.4 колебательно разряжается и при перезарядке обратным током зэкрыва5 ет тиристоры 28.2 и 28,4, Ток катушки 2 спадает до нуля по цепи: первый зажим катушки 2, диод 30,2 — резистор 33.2 — диод 30.6 — параллельное соединение гасящего резистора ЗЗ.З и

10 предварительно заряженного конденсатора 32,2 — второй зажим катушки 2, Энергия остаточного магнитного поля катушки 2 рассеивается в резисторе 33.3, Якорь 5 продолжает движение вверх по инерции, 15 Когда шток 6 при своем движении перекроет световой поток оптической пары 7.8—

8.8, на выводе усилителя 20.8 будет сигнал логического нуля, который запускает по инверсному входу Д2 второй одновибратор

20 сдвоенного одновибраторэ 21.4, Импульс одновибратора 21.4 с выхода Qz поступает на второй вход элемента 2 ИЛИ 24.1 и с помощью транзистора 25.1 и тиристорэ 28.1 подключает обмотку 1 двигателя к источни25 ку выпрямленного напряжения 29, Якорь продолжает движение вверх под действием электромагнитного поля катушки

1, сжимая пружину 15 и накапливая в ней потенциальную энергию, При достижении

30 штоком 6 оптической пары 7.9 — 8,9, ее световой поток перекрывается и на выходе усилителя 20.9 будет сигнал логического нуля, который запускает одновибратор 21.5 по инверсному входу Д1, Импульс напряжения с прямо35 ro выхода Q> одновибратора 21.5 поступает на один из входов элемента 5 ИЛИ 24.3, Срабатывают транзистор 25.4 и тиристор

28,4 коммутирующего контура и закрывается тиристор 28.1. Ток в катушке 1 спадает до

40. нуля, а остаточная энергия магнитного поля гасится нэ резисторе 33.3 контура гашения.

Якорь 5 под действием сил инерции движется вверх, сжимает пружину 15, и штоком 6 перекрывает оптические оси последова45 тельно расположенных на трубе 14 оптических пар 7.5-8.5, 7.4-8.4, 7.3 — 8.3, 7.2 — 8.2 и

7.1 и 8.1, однако появление сигналов логического нуля на выходах усилителей 20,6, 20.5, 20.4, 20.3, 20,2 и 20.1 не оказывается

50 на работе двигателя.

При полном переходе кинетической . энергии якоря 5 в энергию сжатой пружины

15 якорь 5 останавливается и начинает движение вниз, в сторону инструмента. Когда

55 якорь 5 нижним торцом внедрится в катушку 1, верхний торец штока 6 открывает путь световому потоку верхней оптической пары

7.1-8.1 и на выходе усилителя 20.1 будет напряжение логической единицы, которое прикладывается к прямому входу Д1 перво1810979 го одновибратора сдвоенного одновибратора 21,1. С выхода Q1 этого одновибратора импульс напряжения поступает на первый вход элемента 2 ИЛИ 24.1. с выхода которого сигнал логической единицы открывает транзистор 25.1. и тиристор 28.1 подключает обмотку 1 двигателя к источнику выпрямленного напряжения.

Якорь 5 движется вниз под действием силы пружины 15 и электромагнитной силы и при достижении нижним торцом якоря 5 полюса 11,2 верхний конец штока 6 расшунтирует световой поток светодиода 7.2. На выходе усилителя 20.2 напряжение логической единицы по входу Д2 запускает второй одновибратор сдвоенного одновибратора

21,1, на выходе Q2 которого формируется импульс напряжения. Последний прикладывается к одному из входов элемента 5 ИЛИ

24.3, в результате чего срабатывает транзистор 25.4 и тиристор 28.4 коммутирующего контура.. тиристор 28.1 закрывается. Ток в катушке 1 спадает до нуля и остаточная энергия магнитного поля гасится на резисторе 33.3 контура гашения.

Якорь 5 под действием сил инерции и силы пружины 15 движется вниз и штоком 6 расшунтирует оптическую ось пары 7,3-6.3, в результате чего напряжение логической единицы с выхода усилителя 20,3 поступает на вход Д1 первого одновибратора сдвоенного одновибратора 21.2, Импульс напряжения с выхода Q1 этого одновибратора поступает на первый вход элемента 2 ИЛИ

24.2, открываются транзистор 25,2 и тиристор

28.2 и через катушку 2 двигателя протекает ток. Якорь 5 получаетдополнительное ускорение при движения вниз,, Отключение катушки 2 происходит при расшунтировании светового потока оптической пары 7.4 — 8.4 по сигналу логической единицы, снимаемому с выхода усилителя 20.4 и поСтупающему на вход Д2 второго одновибратора сдвоенного одновибратора 21.2.

Включение катушки 3 происходит при расшунтировании светового потока оптической пары 7.5 — 8.5 по сигналу логической единицы, снимаемому с выхода усилителя

20,5 и поступающему на вход Д1 первого одновибратора сдвоенного одновибратора

21.3. С прямого выхода Q1 этого одновибратора импульс напряжения поступает на базу транзистора 25.3, который открывается и открывает тиристор 28.3, По катушке 3 протекает ток и якорь 5 продолжает получать дополнительное ускорение при движении в сторону инструмента, Отключение катушки 3 происходит при 1асшунтировании светового потока оптической пары 7.6-8.6 по сигналу логической единицы, снимаемому с выхода усилителя

20.6 и поступающему на вход Д2 второго одновибратора сдвоенного одновибратора

21.3.

5 Одновременно с отключением катушки

3 импульс напряжения с выхода 02 сдвоенного одновибратора 21.3 поступает на первый вход схемы 2 ИЛИ 24.2, катушка 2 включается, якорь 6 совершает удар по хво10 стовику инструментодержателя 17, и цикл работы двигателя повторяется.

Для остановки двигателя в любой момент времени блок управления содержит кнопку 34.2, с нажатием которой срабатывает

15 первый одновибратор сдвоенного однавибратора 21.4 и подается импульс управления на тиристор 28.4 коммутирующего контура.

Логические выражения работы переключающих элементов следующие

01 = рЬ1+ (-р)Ьв:

02 = рЬЗ+ (-р)Ь6;

25 Оз = рЬ6;

Uo = (p)b7+ (p)bg + pb2+ pb4+ pb6 где U1, U2, 0з — сигналы включения кату30 шек 1 — 3;

Uо — сигнал отключения катушек;

b1 Ь2 Ьз, Ь4, Ь5, b6, Ь7, Ьв, bg — сигналы выхода усилителей оптических пар;

cI d р = —, -р = — — — символы дифференцирования передних и задних фронтов сигналов усилителей.

Предлагаемая конструкция двигателя обеспечивает оптимальный режим питания

40 каждой катушки как при прямом, так и Ьри обратном ходе, причем функции индикатора направления движения якоря и формирователя управляющих импульсов объединены в одном логическом элементе — в сдвоенном

45 одновибраторе, вход которого чувствителен к фронту и срезу импульса, снимаемого с выхода фотоусилителя, а выход к длительности импульса, которая задается RC-цепью.

В качестве элементов, чувствительных к на50 правлению движения якоря, может быть использован одновибратор К155АГЗ.

Совмещение логических функций в одном элементе упростило схему и увеличило надежность управления.

55 Использование накопителя энергии в виде цилиндрической пружины сжатия, обеспечивающей увеличенный ход якоря, снизило отдачу корпуса двигателя на руки оператора при ударах якоря по хвостовику инструмента, а также повысило КПД двига18! 0979 теля, Двухкратное использование К-1 катушек двигателя, работающих при подъеме и опускании якоря во время рабочего цикла, возможно при условии превышения суммарной электромагнитной силы этих кату- 5 шек противодействующей силы сжатия, пружины, обеспечивающей полный вылет якоря за пределы катушек в сторону пружины и рукоятки.

Формула изобретения 10

Электропривод, содержащий двигатель возвратно-поступательного движения, К катушек, направляющую немагнитную трубу, ферромагнитный якорь, соединеннйй со штоком, 4К-3 входных ключей, выполнен- 15 ных в виде оптопар, расположенных вне зоны размещения катушек и подключенных входами к шине питания и выходами к входам соответствующих 4К вЂ” 3 усилителей, одновибратор, К+1 транзисторов, коллекторные выво- 20 ды которых через. согласующие элементы подключены к управляющим электродам соответствующих К+1 тиристорав, аноды К тиристорав подключены к одйим. выводам . соответствующих катушек и через соответ- 25 ствующие диоды к одному выводу контура гашения магнитного поля катушек. другие выводы катушек объединены и подключены к другому выводу контура гашения магнитно- . го поля катушек и катодному выводу трехфаз- 30 ного выпрямителя; анодный вывод которого подключен к общей точке катодов К+1 тиристоров, одному выводу колебательного контура, шунтированного .последовательно соединенными диодом и резистором, другой 35 вывод колебательного контура подключен к аноду К+1-го тиристора и через контур коммутации к одному выводу контура гашения маг-. . нитного поля катушек, логический элемент

ИЛИ с 2К-1 входами, К-1 логических элемен- 40 тов 2 ИЛИ, кнопка "Пуск", кнопка "Стоп", отличающийся тем, что, с целью упрощения электропривода и повышения надежности, в него введены К+1 сдвоенные одновибраторы с RC-цепью на первых выходах, присоединенные к шине питания, а согласующие элементы выполнены в виде трансформаторов с диодом во вторичной обмотке, инверсные входы одновибратора и

К+1-го сдвоенного одновибратора, а также прямые входы Ксдвоенных одновибраторов подключены к выходам соответствующих усилителей, инверсные входы К сдвоенных одновибраторов соединены между собой и подключены к общей нулевой шине и к од- ному выводу кнопки "Пуск", другой вывод которой подключен к выходу третьего усилителя, первые входы логических элементов 2

ИЛИ подключены соответственно к вторым выходам первых из сдвоенных К-1 одновибратаров, второй вход первого логического элемента 2 ИЛИ подключен к второму выходу второго К+1-го сдвоенного адновибратора. второй вход К-1-го 2 ИЛИ логического элемента подключен к второму выходу второго одновибратора К-го сдвоенного одновибратора и с входом логического элемента с 2К-1-входами. оставшиеся входы логического элемента ИЛИ с 2К-1 входами подключены соотве"гственно к вторым выходам К-1 вторых одновибраторав сдвоенных однавибратаров и второму выходу первого одновибратара К+1-ro сдвоенюго аднавибратора, к второму выходу одновибратора, второй выход первого адновибратора, К-го сдвоенного одновибратора подключен к базе К-го транзистора, кнопка ".Стоп" подключена к инверсно- му входу первого одновибратора К+1-ro сдвоенного одновибратора, при этом прямые входы одновибратора и К+1-го сдвоенного одновибратора соединены с шиной питания.

1810979

Редактор Т. Иванова

Заказ 1451 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ (:С(:P

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательгкий комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101

11.5

11

Составитель Н, Бритков

Техред M,Ìîðãåíòàë КоРРектоР H. Ревская

Электропривод Электропривод Электропривод Электропривод Электропривод Электропривод 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может быть использовано в многодвигательном импульсном электроприводе, преимущественно в станке для резки и зачистки провода

Изобретение относится к электротехнике и автоматике и предназначено для использования в качестве исполнительного устройства автоматических систем

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в механизмах с вентиляторным характером нагрузки, требующих обеспечения плавности пуска и регулирования частоты вращения ротором

Изобретение относится к управлению электрическими машинами возвратно-поступательного действия и может быть использовано для управления электромагнитными молотами, бутобоями, насосами и т.д

Изобретение относится к электротехнике , в частности к электроприводам с параметрическим управлением для металлургической , горнодобывающей промышленности изобретения

Изобретение относится к силовым преобразователям напряжения и частоты, используемым для управления работой двигателей переменного тока с короткозамкнутым ротором общего применения

Изобретение относится к электромагнитным вибраторам, используемым в различных областях, например, для создания вибрации, для транспортировки по трубам сыпучих веществ, при создании вибровоздействий на сыпучие вещества с целью их уплотнения и просеивания, для интенсификации технологических процессов в жидких средах и т.д

Изобретение относится к электротехнике, в частности к специальным электроприводам, где исполнительный орган совершает колебательные и возвратно-поступательные движения, и может быть использовано для механических испытаний кабельных изделий на многократный перегиб, в устройствах укладки длинномерных изделий при намотке их на катушки, бобины и т.п

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации частоты вращения электродвигателей переменного тока (и в частности демпфирования ее колебаний) - синхронных, синхронно-гистерезисных или асинхронных, как общего применения, так и специального, выполненных без доступа к валу, например, гироскопических, или используемых в многодвигательных электроприводах синхронного вращения

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электроприводу переменного тока повышенной частоты с асинхронными электродвигателями

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электроприводам переменного тока с асинхронными электродвигателями

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах переменного тока на базе асинхронного двигателя с фазным ротором, преимущественно для крановых механизмов подъема и передвижения, требующих получения пониженных (ползучих) скоростей

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тяговых электродвигателях, в электрических машинах, предназначенных для работы в широком диапазоне изменения частоты вращения, в устройствах, в которых необходим большой пусковой момент

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим вибрационным двигателям (ЭВД)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке высокочастотных зарядных устройств и источников питания с гальванической развязкой выходного напряжения для тягового электропривода аккумуляторных электромобилей
Наверх