Устройство для защиты электродинамического вибростенда с блоком задания требуемого характера вибрации и усилителем мощности от перегрузок по току в цепи подвижной катушки Советский патент 1987 года по МПК H02H3/08 

11

Изобретет1е относится к области защиты электродинамических вибростендов и может найти примене 1ие в различных отраслях машиностроения при исследовании вибрационной прочности«

По основному авт.св. № 1169073 известно устройство для защиты электродинамического вибростенда с блоком задания требуемого характера виб .рации и усилителем мощности от перегрузок по току в цепи подвижной катушки .

Целью изобретения является повышение динамической надежности устройства путем уменьшения выброса ток в низкочастотном диапазоне входного сигнала и увеличения скорости спада тока в высокочастотном диапазоне входного сигнала.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - графики изменения входного напряжения и рабочего тока; на фиг.З - пример выполнения второго ключевого элемента и корректирующего фильтра; на фиг.4 - логарифмические амплитудные и фазные частотные характеристик корректирующего блока; на фиг.З и 6 - кривые тока подвижной катущки.

Устройство для защиты вибростенда содержит блок 1 задания вибрации, соединенный с сумматором 2, усилитель 3 мощности соединен с электродинамическим вибростендом 4 с испытуемым объектом. Вспомогательный усилитель - инвертор 5 соединен с первым ключевым элементом 6, пороговым элементом 7 и датчиком 8 тока. Источник 9 силового питания питает усилитель 3 мощности. Второй ключевой элемент 10 и корректирующий фильтр 11 включены последовательно между сумматором 2 и датчиком 8 тока

Устройство работает следуюш;им образом.

На первый вход сумматора 2 поступает сигнал с блока 1 задания вибрации, а на второй вход - выходной сигнал первого ключевого элемента 6, коммутирующего сигнал с блока 1 задания, поступающий через вспомогател ный усилитель - инвертор 5 на вход ключевого элемента 6. Выход сумматора 2 соединен с входом усилителя 3 мощности. Выход усилителя 3 мощности питающегося от источника 9 силового питания, подключен к входным клеммам электродинамического вибростенда 4 с

242

включенным в цепь подвижной катушки датчиком 8 тока. Сигнал датчика 8 тока подается на вход порогового элемента 7 и на вход корректирующего фильтра 11„ Выход последнего через второй ключевой элемент 10 присоединен к третьему сумматору 2. Выход порогового элемента 7 подключен к управляющим входам ключевых элементов 6 и 10. При достижении заданного порога срабатывания порогового элемента 7 включаются ключевые элементы 6 и 10. Через включенньй ключевой элемент 6 на второй вход сумматора 2 поступает инвертированное и усиленное во вспомогательном усилителе - инверторе 5 напряжение, сформированное блоком 1 задания, при этом фаза

входного напряжения усилителя 3 мощности меняет знак и выходной ток усилителя 3 мощности ограничивается, через включенный ключевой элемент 10 подается на третий вход сумматора 2

сигнал корректирующей обратной связи, определяемой типом корректирующего фильтра 11.

Передаточная функция корректирующего фильтра 11 выбирается из следующих условий: необходимо, чтобы при срабатывании устройства корректирующая обратная связь, состоящая из корректирующего фильтра 11 и ключевого элемента 10, вносила в области низких частот фазовое отставание в преобразование входного напряжения и в ток катушки I.

В области средних частот корректирующий фильтр не должен вносить фазовых изменений в преобразование Ug в I.

В области высоких частот передаточная функция корректирующего фильтра 11 должна быть такой, чтобы вносилось фазовое опережение в преобразование Ugx в I, для обеспечивания увеличения скорости спада тока в этом частотном диапазоне. Учитывая эти требования, передаточную функцию корректирующего фильтра 11 целесообраз

но выбрать следующим образом:

W,(P)

КР

(1)

кФч-/ (HT pXi+T p)

где (Р) передаточная функция

корректирующего фильтра; К - коэффициент передачи,

безразмерная величина; T,T,j - постоянные времени, с.

Постоянные времени Т, , Т выбираются из следующих условий:

ГГ1 , гр

2Jf/ 2- 2Ff

(2)

где f - нижнее, f - верхнее значения частоты, Гц, полосы пропускания усилителя мощности (паспортные данны усилителя) .

Коэффициент передачи К выбирается из условия согласования допустимого входного напряжения ,, сумматора 2 и максимального выходного напряже- ния датчика 8 тока.

V -

Конкретные значения этих напряжеНИИ определяются типом операционных усилителей. Например, в опытном образце идол 15 В, 1 В.

Пример выполнения принципиальной схемы введенных в устройство блоков 10 и 11 совместно с сумматором 2 приведен на фиг.З. На фиг,4 приведены логарифмические амплитудные и фазовые частотные характеристики корректирующего фильтра, соответствую- щие передаточной функции (1).

Корректирующая обратная связь, состоящая из блоков 10 и 11, оказывает свое воздействие только в моменты превьшения током заданного значения I. При этом изменение частотных свойств цепи от выхода блока задания Ug до тока I.подвижной катушки при срабатывании устройства в низкочастотной области сигнала приводит к замедлению спада тока в цепи подвижной катушки и уменьшению величины выбросов тока.

На фиг.З показаны кривые тока подвижной катушки при работе в режиме ограничения при низкой частоте входного сигнала Ug, близкой к f.

За счет деформации частотной характеристики цепи от выхода блока 1 задания до тока I в ее высокочастотной части сигнал на входе усилителя мощности форсировано изменяется, что приводит к увеличению скорости спада

g

0

0

0

5

тока в катушке, поэтому увеличивается частота и уменьшается амплитуда пульсаций в режиме ограничения. На фиг.6 показаны кривые тока подвижной катушки при работе системы ограничения при достаточно большой частоте входного сигнала.

Предлагаемое устройство не влияет на процесс виброиспытания в нормальном режиме, когда ток подвижной катушки вибростенда меньше допустимого значения.

Формула изобретения

Устройство для защиты электродинамического вибростенда с блоком задания требуемого характера вибрации и усилителем мощности от перегрузок по току в цепи подвижной катушки по авт.св. № 1169073, отличающееся тем, что, с целью повышения динамической надежности путем уменьшения выброса тока в низкочастотном диапазоне входного сигнала и увеличения скорости спада тока в высокочастотном диапазоне входного сигнала, в него введены второй ключевой элемент и корректирующий фильтр, вход которого подключен к вькоду датчика тока, выход корректирующего фильтра подключен через второй ключевой элемент к третьему входу сумматора, управляющий вход второго ключевого элемента подключен к выходу порогового элемента, а передаточная функция корректирующего фильтра (Р) представляет собой следующее отношение:

КР

кф(Р (HT,P)(

К - коэффициент передачи кор- ректирующего фильтра,безразмерная величина; Т ,Т - постоянные времени кор- , ректирукнцего фильтра;

1

- 2Ff

Т -1

2 2Г g

fi - нижнее и f - верхнее значения частоты, Гц, полосы пропускания усилителя мощности.

1339724

4//

Фиг.г

С10.05

С SJIOKQ 7

С Умка 1 -

С Улакаб

СКпокаЗ

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в мапшностроении при проведении виброиспытаний. Цель изобретения - повышение динамической надежности путем уменьшения выброса тока в низкочастотном диапазоне входного сигнала и увеличения скорости спада тока в высокочастотном диапазоне входного сигнала. Включение второго ключевого элемента 10 и корректирующего фильтра 11, которые образуют корректирующую обратную связь между входом сумматора 2 и выходом датчика 8 тока, позволяет обеспечить ускорение .процесса спада тока в области высоких частот входного сигнала и снижение фазового отставания в области низких частот входного сигнала. 6 ил. S (Л со со ( to 4 гч

2« гу7, ю

-75Фиг.5

Составитель Л.Корнеева Редактор И.НиколайчукТехред М.ХоданичКорректор В.Гирняк

„ „ .-.-.-- -- - ---- - - - - - - ---.«

Заказ 4235/47Тираж 617Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений.и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно

-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, А

Фиг.6