Устройство питания электромагнитного вибровозбудителя Советский патент 1991 года по МПК G05D15/01 H02M5/22 

Изобретение относится к вибротехнике и может быть использовано для управления электромагнитными вибровозбудителями, применяемыми в горнорудной, строительной и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - расширение области применения устройства путем расширения его функциональных возможностей.

На чертеже показана функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство питания электромагнитного вибровозбудителя содержит трансформатор 1, вторичная обмотка которого имеет три вывода, тиристоры 2, 3, блоки 4,5 управления тиристорами, фазосмещающий блок 6,фазосмещающий блок 7, задатчик 8 фазы колебаний, блок 9 задания постоянного фазового сдвига, сумматор 10,тиристоры 11,12, блоки 13,14 управления тиристорами, фазосмещающий блок 15, фазосмещакяций блок 16, задатчик 17 фазы колебаний, блок 18 задания постоянного фазового сдвига, сумматоры 19,20, корректирующий блок 2 включающий преобразователь 22 фаза - напряжение и делитель 23, задатчик

24амплитуды колебаний, регулятор

25амплитуды колебаний.

На чертеже позициями 26 - 28 обозначены выводы вторичной обмотки трансформатора 1, позициями 29 - 31 - выводы всего устройства питания, которое, как показано на чертеже, подключено к электромагнитному вибровозбудителю в двухтактном исполнении.

Устройство питания электромагнитного вибровозбудителя работает следующим образом.

При подключении устройства к источнику электроэнергии (не показан) с выходным напряжением, изменяющимся по гармоническому закону, на выводах 26 - 28 трансформатора 1 появ- ляется напряжение, подводимое к тиристорам 2,3,11,12.

Источник электроэнергии подключается либо к выводам первичной обмот ки трансформатора 1, либо к регулятору 25 амплитуды колебаний в зависимости от режима работы (А или Б).

л

В режиме Аисточник электроэнергии подключается к выводам первичной обмотки трансформатора 1, а электро

5

0

5

магнитный вибровозбудитель - к выводам 29 и 30 устройства, т.е. импульсы тока к вибровозбудителю протекают через тиристоры 2,3. При закрытом тиристоре 3 и изменении угла открытия тиристора 2 изменяется фаза напряжения, подводимого к вибровозбудителю, и, соответственно, фаза колебаний вибровозбудителя. Требуемая фаза колебаний определяется уставкой задатчика 8 фазы колебаний, сигнал с которого поступает на управляющий электрод тиристора 2 через фазосмещающий блок 6 и блок 4 управления тиристором.

Одновременно с изменением фазы колебаний изменяется действующее значение напряжения, подводимого к вибровозбудителю, что приводит к изменению амплитуды колебаний его якоря. Для устройств с многодвигательным электромагнитным виброприводом, в которых должно осуществляться синхронно-синфазное движение вибровозбуди- телей с равными амплитудами,изменение амплитуды колебаний при регулировании фазы колебаний недопустимо. Для стабилизации амплитуды колебаний при изменении фазы необходимо поддерживать действующее значение подводимого к вибровозбудителю напряжения на заданном уровне. Для этого используется тиристор 3, который подключен к выводу 28 трансформатора 1, т.е. на более высокое напряжение, чем тиристор 2, подключенный к выводу 27. Управление тиристором 3 осу- ществляется таким образом, чтобы при увеличении угла открытия 6 тиристора 2 угол открытия тиристора 3 уменьшался,.и наоборот. Тиристором 3 вибровоэбудитель на определенные интервалы времени подключается на более высокое напряжение, что приводит к постоянству действующего значения напряжения, подводимого к вибровозбудителю.

Алгоритм, по которому должен изменяться угол открытия У« тиристора 3 при изменении угла открытия &Јt тиристора 2, определяется из условия постоянства действующего значения напряжения на вибровозбудителе.Характерной особенностью устройства является то, что при изменении напряжения на выводах трансформатора по гармоническому закону и выполнении соотношениям

0

0

45

50

55

где Е,

- напряжение между первым и

VE

.третьим выводами трансформатора I ;

Е. - напряжение между первым и вторым выводами трансформатора,

ритм управления выражается линейсоотношением/

v

п -

{

Для практической реализации алгоритма управления в устройство введены блок 9 задания постоянного фазового сдвига, соответствующего половине периода напряжения питания вибро- воэбудителя, и сумматор 10, входы которого подключены к задатчику 8 фазы колебаний и блоку 9 задания постоянного фазового сдвига, а выход через фазосмещающий блок 7 и блок 5 управления тиристором - к управляющему электроду тиристора 3.

С учетом того, что вибровозбудитель является для устройства питания индуктивной нагрузкой, изменение угла Qft осуществляется в диапазоне от О до fr/2.

Величина амплитуды колебаний якоря вибровозбудителя регулируется (в случае необходимости) изменением величины напряжения, поступающего от источника электроэнергии.

В режиме Б источник электроэнергии подключается к выводам регулятора 25, а электромагнитный вибровозбудитель - к выводам 29 - 3).

Возможность изменения фазы колебаний якоря двухтактного вибровозбудителя определяется специфическими особенностями вибровозбудителя - наличием двух одинаковых электромагнитов, одного общего якоря, действием на якорь тяговых усилий, направленных в противоположные стороны. Если при этом по одному электромагниту протекает периодическая последовательность импульса тока, и по другому - такая же последовательность импульса тока, но отстающая от первой на некоторый фазовый угол ф , то результирующие колебания якоря будут определяться соотношением

Asintft - As in (tot-(jl), (1)

где А - амплитуда колебаний от каждой последовательности импульсов.

Так как AsinuX - Asin()

U СР 2Asin -| cos (0)t1-),

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

то результирующие колебания якоря происходят по гармоническому закону IfIf

cos (COt - -г-) с амплитудой 2Asin -,

откуда следует два известных частных случая:

при ip 0 якорь неподвижен, так как sin л 0;

при Ср ft колебания якоря происходят с двойной амплитудой, так как sin .

Из выражения(2) следует,что для изменения фазы колебаний якоря необходимо изменять фазовый сдвиг между последовательностями импульсов тока, поступающими на электромагниты двухтактного вибровозбудителя. Лпя получения второй последовательности импульсов тока, сдвинутой относительно первой на заданный фазовый угол, в устройство питания введены тиристоры П,12, блоки 13 и 14, Лпзосме- щающие блоки 15 и 16, задатчик 17 фазы колебаний, блок 18 задания постоянного фазового сдвига и сумматор 19,20, аналогичные цепям управления тиристорами 2,3.

Первой характерной особенностью устройства является различное подключение задатчиков 3 и 17 фазы колебаний. Задатчик 3 подключен как к сЬазо- смещающему блоку 6, так и к фазосме- щающему блоку 15 (подключение к фазо- смещающему блоку 15 осуществляется через сумматор 20), г.е. при изменении уставки первого задатчика фазовый сдвиг между пернон и второй последовательностями импульсов тока не изменяется, а осуществляется лишь одинаковый сдвиг по фазе обеих последовательностей импульсов тока. В системах многодвигательного вибропри вода это необходимо для начальной установки фазы колебаний вибровозбудителя. Необходимость в начальной установке фаз колебаний возникает из-за разброса характеристик вибровозбудителей, обусловленного разбросом характеристик упругих элементов.

Изменение фазового сдвига между последовательностями импульсов тока, поступающими к электромагнитам вибровозбудителя, осуществляется лишь эадатчиком 17, подключенным к входу сумматора 20 путем изменения его уставки. Изменение уставки задатчика I7 изменяет угол открытия тиристора 11. Поскольку угол открытия тиристора 2 остается неизменным, происходит изменение фазы колебаний якоря двухтактного вибровозбудителя.

При изменении уставок задатчиков 3 и 17 из-за изменения углов открытия тиристоров 2 и 11 изменяется действующее значение тока, поступающего к электромагнитам вибровоэбуди- теля. Однако это изменение компенсируется изменением углов открытия тиристоров 3 и 12 (см. описание работы в режиме А).

Второй характерной особенностью устройства является введение дополнительных элементов, компенсирующих Влияние на амплитуду колебаний якоря возмущения, обусловленного специфическими свойствами двухтактного виб- ровозбудителя. Из соотношения (2) следует, что этим возмущением являет Р

ся наличие множителя sin --- в выражении 2Asin - для результирующей

амплитуды колебаний якоря двухтактного вибровозбудителя, поскольку с изменением угла сдвига фаз tf результирующая амплитуда колебаний изменяется.

Алгоритм работы устройства питания, обеспечивающий стабилизацию амплитуды колебаний, вытекает из соотношения40

Ч 2Asin --7j- Aj,

3)

где Ая - амплитуда колебаний, заданная по тем или иным сообра- жениям (например, технологическим) .

Из соотношения (3) следует, что для обеспечения постоянства заданно амплитуды колебаний при изменении угла (о, амплитуда колебаний А,создаваемая последовательностью импульсов тока, поступающей к электромагниту вибровозбудителя, должна изменяться по закону

А А

д .

2s in 2

В устройстве изменение амплитуды колебаний А, создаваемой последовательностью импульсов тока, поступающей к электромагниту вибровозбудителя, осуществляется путем изменения действующего значения тока, поступающего к каждому из электромагнитов. Для изменения действующего значения тока в устройстве питания используется регулятор 25 амплитуды колебаний, подключенный к выводам первичной обмотки трансформатора 1.

Для управления изменением действующего значения тока используется корректирующий блок 21. Поскольку величина фазового сдвига Јр определяется уставкой задатчика 17, т.е. величиной напряжения U{, снимаемого с задатчика, задатчик 17 через первы вход корректирующего блока 21 подключен к преобразователю 22, на выходе которого формируется сигнал в виде напряжения

Ф U2 2sin -

0 . KU 2sin 2

0

5

0

5

o 5

где К - коэффициент пропорциональности между углом (р и напряжением

V

3 делитель 23 в соответствии с законом (4) сигнал, поступающий с задатчика 24 в виде напряжения,пропорционального заданному значению амплитуды колебаний А, делится на числен0

ное значение функции 2sin -™, соответствующее заданному фазовому сдвигу СР (при Ц 0 выходной сигнал делителя 23 математически стремится к бесконечности, так как sin , однако с технической точки зрения работа устройства питания при малых. , углах С/ интереса не представля- . ет, поскольку при малых значениях угла ф результирующая амплитуда

Ф колебаний 2Asin --- также мала;

это обстоятельство учитывается при настройке задатчика 17.

Сигнал, пропорциональный результату деления, через выход корректи- . рующего блока 21 поступает на вход регулятора 25. Пропорционально входному сигналу изменяется выходной сигнал регулятора в виде электрического напряжения, изменяющегося по гармоническому закону. Это напряжение трансформируется к вторичной обмотке трансформатора 1, что приводит к изменению действующего значения напряжения, поступающего к электромагнитам вибровозбудителя, и восстановлению заданной амплитуды колебаний якоря двухтактного вибровозбудителя.

Таким образом, стабилизация амплитуды колебаний якоря вибровозбудителя обеспечивается как изменением угла открытия тиристора 12, так и изменением величины напряжения на выходе регулятора 25 амплитуды колебаний.

Формула изобретения

Устройство питания электромагнитного вибровозбудителя по авт.св. № 1030936, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, в него введены третей и четвертый тиристоры, третий и четвертый блоки управления тиристорами, третий и четвертый фазосмещающие блоки, второй и третий сумматоры,второй блок задания постоянного фазового сдвига, второй задатчик фазы колебаний, преобразователь фаза - напряжение, делитель, задатчик амплитуды колебаний и регулятор амплитуды колебаний, включенный в цепь первичной

обмотки трансформатора и подключенный управляющим входом к выходу делителя, у которого первый вход соединен с выходом задатчика амплитуды колебан ий, а второй вход - с выходом преобразователя фаза - напряжение, причем анод третьего тиристора соединен с анодом первого тиристора,

анод четвертого тиристора соединен с анодом второго тиристора, а катоды третьего и четвертого тиристоров объединены и являются третьим выходом устройства, управляющие выводы

5 третьего и четвертого тиристоров соединены с выходами соответственно третьего и четвертого блоков управления тиристорами, подключенных входами к выходам соответственно

0 третьего и четвертого фазосмещающих блоков, выход второго блока задания постоянного фазового сдвига соединен с суммирующим входом второго сумматора, подключенного выходом к входу

5 четвертого фазосмещающего блока, а вычитающим входом объединен с входом третьего фазосмещающего блока и подключен к выходу третьего сумматора, у которого первый вход соединен с

0 выходом первого задатчика фаяы колебаний, а второй вход объединен с входом преобразователя фаза - напряжение и подключен к выходу второго задатчика фазы колебаний.

Изобретение относится к вибротехнике и может быть использовано для управления электромагнитными вибровозбудителями, применяемыми в горнорудной, строительной и других отраслях промышленности. Цель изобретения - расширение области приме1 а 4 i u. т нения путем расширения функциональных возможностей. Для этого в устройство введены третий и четвертый тиристоры 11,12, блоки 13, 14 управления тиристорами, фазосмещающие блоки 15, 16, задатчик 17 фазы колебаний, блок 18 задания постоянного фазового сдвига, сумматоры 19,20,преобразователь 22 фаза - напряжение, делитель 23, задатчик 24 амплитуды колебаний и регулятор 25 амплитуды колебаний. Устройство может работать в двух режимах: для питания однотакт- ного вибровозбудителя и для питания двухтактного вибровозбудителя. Зо втором случае осуществляется стабилизация амплитуды колебаний как изменением угла открытия тиристора 12, так и изменением величины напряжения регулятором 25. 1 ил. 5Ј 1гО