Способ регулирования электромагнитного двигателя возвратно- поступательного движения

 

СОК33 COI3ETLKVIX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 P 7/62

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ

- +д. — <

eP/i0 S (21) 4851722/07 (22) 16,07,90 (46) 15.05.93. Бюл. N 18 (71) Институт горного дела СО АН СССР (72) В,И,Малинин и А.И.Толстик (56) Авторское свидетельство СССР .М 498703,кл, Н 02 Р7/62,,1972.

Авторское свидетельство СССР

М 1403327,кл. H 02P 7/62, 1982. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВОЗВРАТНОПОСТУПАТЕЛ Ь НОГО ДВИЖЕ Н И Я (57) Использование: в электроприводах линейного перемещения с электромагнитным двигателем, Сущность изобретения: ток, поо

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в электроприводах линейного перемещения с электромагнитными двигателями возвратно-поступательного действия.

Целью изобретения является снижение энергозатрат при регулировании двигателя возвратно-поступательного действия, Поставленная цель достигается тем, что в известном способе питания электромагнитного двигателя возвратно-поступательного действия, при котором подают ток на обмотку двигателя ток, подаваемый на обмотку двигателя, регулируют по закону где ф ач — потокосцепление в момент начала регулирования; (риац ток в момент регулирования, в- число витков обмотки; — — S — площадь сечения якоря;

„„ 4 „„1815789 Al даваемый на обмотку двигателя, регулируют по закону, ) где k < — потокосцепление в момент начала регулирования; I<>< — ток в момент начала регулирования; м — число витков обмотки;

S —; I — длина средней линии магнитопровода;,и — относительная магнитная проницаемость стали; p<— магнитная постоянная; д0 — начальный зазор; X — координата перемещения якоря, за счет чего снижаются энергозатрлты. 2 ил.

1 — длина средней линии магнитопровода, р — относительная магнитная проницаемость стали; ,и0 — магнитная постоянная; д0 — начальный зазор;

X — координата перемещения якоря, Таким образом, сущность изобретения заключается в том, что при движении якоря (после накопления в двигателе электромагнитной энергии) обмотку двигателя не отключают от источника, как в прототипе, а продолжают питание. регулируя ток по формуле что обеспечивает постоянство магнитной энергии и снижение потерь.

Предложенный способ подтверждается примером конкретного выполнения, где на фиг,1 функциональная схема системы регу1815789 предлагаемому способу может осуществляться замкнутой системой регулирования. 5

Для двухобмоточного реверсивного электромагнитного двигателя система будет состоять из двух частей: регулирование прямого хода и регулирование обратного хода, Так как практическая реализация обеих частей системы совершенно идентична, то поэтому на фиг.1 часть регулирования обратного хода не показана. Функциональная схема, реализующая регулирование электромагнитного двигателя, по предлага- 15 емому способу состоит из следующих функциональных узлов: 1 - вычислитель, 2— регулируемый источник напряжения (или тока), 3 — электромагнитный двигатель, 4 —. датчик обратной связи по току, 5 — датчик 20 обратной связи по положению, Способ осуществляется следующим образом. При поступлении на вычислитель 1 сигнала Up. разрешающего выдачу напряжения на обмотку прямого хода двигателя 3, вычисли- 25 тель 1 преобразует сигналы обратных связей Ut u Ох поступающие с датчиков тока 4 и положения 5, в соответствии с законом регулирования (2),иоfc S /40 S

Wm — ф!

2 (3) 30

Pc(t) = Ро (1) + Ра(т) (4) rg (t)

Pc (t) 55

Ф =1- рой (6) лирования, на фиг.2 графики напряжения питания, тока и перемещения, Реализация необходимого закона регулирования по в напряжение управления (Uy) источником питания. Так как в начальный момент сигналы Ц и Ux нулевые, то с вычислителя 1 на регулируемый источник 2 поступает сигнал

Uy, соответствующий максимал ь ному выходному напряжению источника 2. Таким образом, на двигатель 3 поступает максимальное напряжение питания UA и в двигателе происходит быстрое накопление электромагнитной энергии. При достижении током I значения тока трогания начинается движение якоря. Датчики обратной связи 4 и 5 выдают изменяющиеся сигналы

U и Ux на вычислитель 1, который опять в соответствии с законом регулирования будет выдавать изменяющееся напряжение управления Uy на источник питания 2. В результате чего напряжение питания Uп на обмотке двигателя 3 будет изменяться необходимым образом (фиг.2) и ток в обмотке будет изменяться в функции координаты перемещения по требуемому закону

50 Ъ Ы А +д — Ä),,1)

О / о S

Для электромагнитного двигателя броневого типа можно записать энергия магнитного поля определяется выражением подставив 1 и 2 в 3 можно определить энергию магнитного поля двигателя в процессе регулирования:

=1

Wm = — фiач 1нач = COAST.

Таким образом, видно. что замкнутая система регулирования, соответствующая функциональной схеме на фиг,1, обеспечивает предварительное накопление электромагнитной энергии и последующее поддержание постоянного запаса энергии магнитного поля.

Так как энергия магнитного поля в двигателе во время движения якоря не изменяется, то баланс мощностей для данного случая можно записать в следующем виде: где Pc(t), Pg (с) и Ра(т) — соответственно мгновенные значения мощности, потребляемой из сети, мощности тепловых потерь и полезНОЙ мОЩности.

Одним из важнейших энергетических показателей электрических машин является динамический КПД. Применительно к электромагнитному двигателю динамический

КПД onределяется выражением

Выделив в (4) Ра(1) и подставив его в (5), получим значение динамического КПД, соответствующего предлагаемому способу регулирования

Иэ (6) видно, что предлагаемый способ позволяет получить динамический КПД

1815789 электромагнитного двигателя, близкий к предельному значению.

Что касается тягового усилия, то при условии бМ/щ = 0 (т.к. Wm = const) закон сохранения энергии для электромагнитного 5 двигателя можно записать в виде

На основании второго закона Кирхгофа 10

u = IR+— Иг

dt и закона сохранения энергии (7) имеем 15

dx (8) Решая совместно (1) и (2) можно пол- 20 учить выражение для ф(х) продифференцировав которое получим

Ы 1 (9) 25

dx .2 1 (— +до

) где ф„, — потокосцепление в момент начала регулирования:

i au — ток в момент начала регулирования;

W — число витков обмотки;

S — площадь сечения якоря:

l — длина средней линии магнитопрово35 да р — относительная магнитная проницаемость стали; ,ио — магнитная постоянная; до — начальный зазор;

Х вЂ” координата перемещения якоря. б94 dQ+ dA или uldt = I Rdt+ F dx(7) Подставив (9) и (1) в (8) будем иметь выражение для силы тяги при условии, что

Wm = const

1,,IPSE@ нач („- + д. — x)

Откуда видно. что по мере продвижения якоря тяговое усилие электромагнитного двигателя возрастает.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что с помощью замкнутой системы фиг.1 можно осуществить предлагаемый способ регулирования электромагнитного двигателя, эа счет предварительного накопления электромагнитной энергии и поддержания постоянного запаса энергии магнитного поля в двигателе во время движения якоря, из енением тока в обмотке в функции координаты перемещения по закону

При этом достигают поставленной цели, т.е. снижение энергозатрат при регулировании электромагнитного двигателя. Кроме того, в этом случае электромагнитный двигатель может работать не только в ударном режиме (как в прототипе), но и в тяговом.

Формула изобретения

Способ регулирования электромагнитного двигателя возвратно-поступательного движения, при котором подают ток на обмоткудвигатепя, отл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью снижения энергозатрат, ток, подаваемый на обмотку двигателя, регулируют по закону

1815789 4,;х аравию

Составитель А.Толстик

Техред М,Моргентал Корректор С.Юско

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1643 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям "ори ГКНТ СССР

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