专利名称：电压可调起重电磁铁控制器的制作方法
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。
控制电路由可编程控制器及外围电路组成。可编程控制器具有体积小，重量轻，使用方便，可靠性高等优点。可编程控制器在本发明中可以很方便地进行各种顺控方式。如500伏/250伏强励磁工作方式，420伏/250伏强励磁工作方式，340伏/250伏强励磁工作方式，250伏定电压工作方式，0-250伏可调电压工作方式等。可编程控制器也可用微处理器，TTL，CMOS，门列陈等元器件组成的顺控电路代替，但在使用的维修和方便性，工作的可靠性等方面不及可编程控制器。
由于同时使用了电力电子模块和可编程控制器，本发明具备体积小，重量轻，能耗低，作业率高，使用方便等优点，特别是可靠性的提高，使生产中由于设备维修带来的非正常性停车时间大大减少。
实施例一500伏/250伏强励磁起重电磁铁控制器，电气原理图见图7，流程图见8，控制程序图见图9。当按下启动按钮PB1，控制电路输出K1、K2、K3、K4、K7触发信号，K1、K2、K3、K4、K7全导通，电磁铁控制器输出500伏强励磁电压，电磁铁快速励磁。几秒钟后，电磁铁达到额定工作电流，控制电路撤除K2、K3的触发信号，K2、K3在交流电压过零时关断，电磁铁控制器输出250伏正常工作电压，电磁铁正常工作。当断开启动按钮PB1，按下停止按钮PB2(两按钮互锁)，控制电路撤除K1、K4、K7触发信号，K1在交流电压过零时关断，电磁铁经K4、K7、ZP4放电。放电一段时间控制电路输出接触器吸合信号，接触器吸合。电磁铁经接触器主触头继续放电，K4、K7由于电磁铁被接触器短路，维持电流为零而关断。过一段时间，控制电路撤除接触器吸合信号，接触器断开。控制电路再延时等待100毫秒(保证接触器可靠断开)，控制电路输出K1、K5、K6触发信号，K1、K5、K6全导通，电磁铁反向退磁。退磁一定时间控制电路撤除K1、K5、K6触发信号，K1在交流电压过零时关断，电磁铁经K5、K6、ZP4放电。放电一段时间，控制电路输出接触器吸合信号，接触器吸合，电磁铁经接触器主触头继续放电，同时K5、K6关断。延时一段时间，控制电路撤除接触器吸合信号，接触器断开，再延时一段时间，一个顺序控制周期结束，可编程控制器回原点等待。PBO为复位按钮。为保证安全，程序中对正向励磁，反向退磁，正向放电，反向放电，接触器吸合等动作给予应有的联锁。
起重电磁铁由于型号，规格，功率及生产厂家的不同，所需的强励磁时间，放电时间，退磁时间，接触器吸合时间也各不相同。本发明在出厂时各段定时时间已根据常用规格的要求固化在可编程控制器内。用户一般可根据电磁铁功率选用输出功率相当的起重电磁铁控制器直接投入使用，也可以根据自己所用的电磁铁情况重新编程。在可编程控制器内自行设定各段定时时间，使电磁铁工作在节能，高效的最佳状态。
实施例二420伏/250伏强励磁起重电磁铁控制器，电气原理图见图10。本实施例除整流电路比实施例一少一个晶闸管，强励磁电压为420伏外，控制原理基本同实施例一。当按下PB1，K1、K2、K4、K7全导通，整流电路输出420伏强励磁电压，电磁铁快速励磁。几秒钟后控制电路使K2关断，电磁铁250伏正常工作。当断开PB1，按下PB2，以后的动作过程同实施例一。
实施例三420伏/250伏强励磁起重电磁铁控制器，电气原理图见图11。本实施例除整流电路比实施例一少一个整流二极管外，控制原理基本同实施例一。当按下PB1、K1、K2、K3、K4、K7全导通，整流电路输出420伏强励磁电压，电磁铁快速励磁。几秒钟后，控制电路使K2、K3关断，电磁铁250伏正常工作。当断开PB1，按下PB2，以后的动作过程同实施例一。本实施例中整流二极管也可用闸晶管代换。
实施例四340伏/250伏强励磁起重电磁铁控制器，电气原理图见图12。本实施例除整流电路比实施例一少一个晶闸管和一个整流二极管外(K3和ZP1)，控制原理基本同实施例一。当按下PB1、K1、K2、K4、K7全导通，整流电路输出340伏强励磁电压，电磁铁较快速度励磁。几秒钟后，控制电路关断K2，电磁铁正常电压工作。当断开PB1，按下PB2，以后的动作过程同实施例一。本实施例中整流二极管也可用晶闸管代换。
实施例五250伏定电压起重电磁铁控制器电气原理图见图13，控制原理基本同实施例一。当按下PB1、K1、K4、K7全导通，整流电路输出250伏直流电压，电磁铁正常工作，当断开PB1，按下PB2，以后的动作过程同实施例一。
实施例六0-250伏可调电压起重电磁铁控制器电气原理图见图14，控制原理基本同实施例一。K1的导通角由并接在K1阳极与控制极之间的可变电阻W控制，调节W的阻值就可调节电磁铁控制器的输出电压。操作与控制过程基本同实施例五。
权利要求
1.电压可调起重电磁铁控制器属电控领域。由整流电路[1]，可逆直流开关电路[2]，控制电路[3]组成。其特征在于整流电路由晶闸管K1、K2、K3、和整流二极管ZP1、ZP2、ZP3、ZP4、连接成的带续流二极管三相共阴极或三相共阳极桥式半控整流电路组成。其中整流二极管ZP1、ZP2、ZP3、可用晶闸管代换。
2.根据权利要求1所述的电压可调起重电磁铁控制器，其特征在于可在权利要求1所述电路的基础上减掉一个晶闸管或一个整流二极管组成一种整流电路。
3.根据权利要求1所述的电压可调起重电磁铁控制器，其特征在于可在权利要求1所述电路的基础上减掉一个晶闸管和一个整流二极管(K3和ZP1)组成一种整流电路。
4.根据权利要求1所述电压可调起重电磁铁控制器，其特征在于整流电路可由K1、ZP2、ZP3、ZP4、或K1、K2、ZP4连接成的带续流二极管二相式整流电路组成。其中ZP2、ZP3可用晶闸管代替。
5.根据权利要求1所述的电压可调起重电磁铁控制器，可逆直流开关电路由K4、K5、K6、K7连接成的桥式电路向起重电磁铁供电。其特征在于一组接触器主触点连接在桥式电路的输出端。
6.根据权利要求1所述的电压可调起重电磁铁控制器，其特征在于K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7采用晶闸管也可采用门极可关断可控硅(GTO)，功率达林顿管(GTR)，功率绝缘栅控双极性晶体管(IGBT)，功率栅控门极可关断晶闸管(MTC)，静电感应晶闸管(SITH)等自关断电力电子器件。
7.根据权利要求1所述的电压可调起重电磁铁控制器，其特征在于当K4、K 5、K6、K7采用自关断电力电子器件时，K1、K2、K3可用整流二极管代换。
8.根据权利要求1、2、3、所述电压可调起重电磁铁控制器，其特征在于强励磁电压由控制K1、K2、K3的导通数获得。
全文摘要
电压可调起重电磁铁控制器属电控领域。由整流电路，可逆直流开关电路和控制电路组成。配以不同的组合和控制，可分别输出多种强励磁电压或0-250伏可调直流电压、当可逆直流开关电路采用晶闸管，为关断晶闸管在负载两端并联一接触器主触头。使起重电磁控制器晶闸管电路的换流电路极为简单。本发明使起重电磁铁控制器具有体积小，重量轻，能耗低，可靠性高，作业率高，维修方便等优点。
文档编号B66C1/00GK1140692SQ9511169
公开日1997年1月22日 申请日期1995年7月14日 优先权日1995年7月14日
发明者张鸿初 申请人:张鸿初