[发明专利]电压可调起重电磁铁控制器

说明书

电压可调起重电磁铁控制器属电控领域。

起重电磁铁在作业中为克服剩磁，通常在正向励磁后要进行反向退磁，使碎料能顺利落下。由于电磁铁为大电感负载，贮存的能量较大，反向通电前应先放电，否则感应高电势可能损坏电气设备。起重电磁铁从上电到建立额定工作电流需一定时间，功率大的约八秒左右。在一些要求作业节奏较快的场合，采用强励磁工作方式。即正向励磁的前几秒钟通较高的电压，加大电流上升率，待达到正常工作电流后再转换成额定工作电压，以提高工作效率。

原有技术一般采用整流变压器先将电网电压降压，再由整流电路将交流电压转换成直流电压，然后控制电路启动直流接触器对电磁铁进行正向励磁，放电，反向退磁等动作。部分中小电源也有采用二相式整流电路直接将380伏电网电压转换成250伏直流电压的。强励磁工作方式的电压变化则由接触器改变整流变压器的电压抽头获得。由于主回路和控制回路都是“有触点”，并需要放电电阻和退磁电阻。该电路存在体积大、噪声大、能耗大，维修工作量大等缺点。

而后的技术如90201968.6、91218261.X，92205024.8，在原有技术的基础上作了一些改进，但主回路和控制回路依然没有脱离“有触点”范围，原有技术的缺点仍然存在。在实用新型91217702.0可控硅式电磁吸盘控制器中采用了可控硅技术，用四只可控硅代替直流接触器。其控制思想沿用了旧的方式，保留了放电电阻，用几组电容器与继电器线圈的充放电完成时间顺序控制。控制电路还是属于“有触点”范围，可靠性差。从主回路分析，二相式整流电路的电压始终加在四只晶闸管两端，尽管二相式整流电路输出电压有过零点，但由于大电感负载超重电磁铁贮存的能量较大，产生的自感电动势将使流过可控硅的电流绐终大于维持电流而连续。该电路正向或反向桥晶闸管一旦导通将不能关断，因此该实用新型是不能投入实际使用的。

本发明的目地是：采用大功率电力电子模块取代整流变压器和整流二极管组成的整流电路以及直流接触器。采用可编程控制器(PLC)取代继电型控制电路。增加强励磁功能，增加0-250伏可调电压功能，摒弃放电电阻和退磁电阻，使起重电磁铁控制器具有体积小，重量轻，能耗低，作业率高，维修方便，可靠性高等优点。

本发明由整流电路，可逆直流开关电路和控制电路组成。

整流电路取代现有技术的整流变压器和整流二极管组成的整流电路。输入为380伏，配以不同的组合和适当的控制，能分别得到不同的直流输出电压。当全导通K1、K2、K3时，输出为500伏直流电压(见图1)。当全导通K1、K2、K3时，输出为420伏直流电压(见图2)。当全导通K1、K2时，输出为420伏直流电压(见图3)，当全导通K1、K2时，输出为340伏(见图4)。当全导通K1、K2时，输出为250伏直流电压(见图5)。当全导通K1时，输出为250伏直流电压(见图6)。控制图6中K1的导通角则可得到0-250伏可调直流电压。续流二极管ZP4用以关断K1、K2、K3，当撤除K1，K2，K3触发信号、K1、K2、K3将在交流电压过零时关断。

可逆直流开关电路由K4、K5、K6、K7组成。当K4、K7导通，电磁铁正向励磁。K5、K6导通，电磁铁反向退磁。由于晶闸管的关断必须设置换流电路，改变阳极电压极性才能实现，这是晶闸管使用中的一个难点，也是大电感负载起重电磁铁控制器至今没能广泛使用晶闸管的主要原因。本发明的创造性之一就在于K4、K5、K6、K7采用晶闸管时，为关断晶闸管，在负载两端并联一接触器。当正向或反向励磁结束，控制电路撤除K1、K2、K3、K4、K7(或K5、K6)的触发信号，续流二极管ZP4使K1、K2、K3在交流电路过零时关断。电磁铁产生的自感电动势使K4、K7(或K5、K6)继续导通，电磁铁经K4、K7(或K5、K6)，ZP4放电。当能量释放到较低时，控制电路启动接触器吸合，电磁铁经接触器主触头继续放电。同时K4、K7(或K5、K6)因端电压为零，维持电流为零而关断。这样就解决了晶闸管的关断问题。如果K4、K5、K6、K7采用GTO、GRT、IGBT等自关断电力电子器件，接触器可不用。同时整流电路可全部采用整流二极管，输出电压的变化由控制K4、K7导通的占空比来实现。