Устройство для питания синхронно-синфазного электромагнитного вибропривода Советский патент 1982 года по МПК H02M5/22 G05D15/01 

Изобретение относится к вибротехнике, в частности к устройствам питания электромагнитных вибровозбудителей, устанавливаемых на общем рабочем органе вибротранспортеров, виброгрохотов, виброплощадок, и т.д., применяемых в горнорудной, строительной,пищевой и других отраслях прс €ышленности, и требующих общего регулирования частоты и амплитуды при индивидуальном регулировании фазы колебаний отдельных вибровозбудителей.

Известно устройство для питания электромагнитного вибровозбудителя, содержащее трансформатор, два тиристора с блоками управления ими, фазосмещающие устройства, задатчик фазы колебаний, сумматор и позволяющее осуществлять регулирование амплитуды и фазы колебаний 1.

Однако для использования известного устройства в синхронно-синфазном виброприводе необходимо либо применение устройства для каждого вибровозбудителя, либо подключение всех вибровозбудителей к одному устройству. В первом случае обеспечивается регулирование амплитуды и фазы колебаний каждого вибровозбудителя, но это увеличивает количество установленногооборудования. Во втором случае количество установленного оборудования незначительно, но не представляется возможным осуществить индивидуальное регулирование фазы колебаний каждого вибровозбудителя. Кроме того, во всех случаях подключения вибровозбудителей нарушаетсд

10 нормальное функционирование устройства при регулировании частоты колебаний вибровозбудителей путем изменения частоты напряжений, питающего трансформатор. Это обусловлено

15 тем, что при постоянном задании фазы и регулировании частоты колебаний, фаза колебаний вибровозбудителей изменяется, поскольку некоторый временной интервал, устанавливающий

20 определенную (заданную) фазу колебаний на одной частоте, на другой частоте устанавливает другую (отличную от заданной) фазу колебаний.

Наиболее близким к изобретению

25 является устройство для питания синхронно-синфазного электромагнитного вибропривода, содержащее источник постоянного напряжения, последовательный инвертор, генератор час30тоты, щиротно-импульсный модулятор.

ины задания частоты и амплитуды олебаний, N электромагнитных виброозбудителей, конденсаторов, диодов, ирист( ров с блоками управления ими, азосмещающих устройств и шин задаия фазы колебаний, причем выход исочника постоянного напряжения соеинен с силовым входом последовательного инвертора, первый выход котоого соединен с первыми выводами лектромагнитных вибровозбудителей, торые выводы каждого электромагнитного вибровозбудителя соединены с катодами соответствующих тиристоров, аноды которых соединены с катодами иодов и через соответствующиеконденсаторы соединены с первыми выводами вибровозбудителей, аноды диодов соединены со вторыми выходами последовательного инвертора, вход каждого блока управления тиристором соединен с выходом соответствующего фазосмещающего устройства, управляющий вход которого соединен с соответствующей шиной задания фазы, а синхронизирующий вход каждого фазосмещаюшего устройства соединен с первым выходом генератора частоты колебаний, второй вход которого соединен с первым входом широтно-импульсного модулятора, второй вход которого соединен с шиной задания амплитуды колебаний, вход генератора частоты соединен с шиной задания частоты колебаний, В этом устройстве регулирование частоты колебаний электрс 4агнитного вибровозбудителя осуществляется изменением частоты коммутации последовательного инвертора, регулирование амплитуды колебаний - изменением напряжения на выходе источника постоянного напряжения, а регулирование фазы колебаний - изменением момента времени, с которого начинается разряд конденсатора на вибровозбудитель. Питание многодвигательного вибропривода возможно осуществить либо путем параллельного подключения всех ви.бровозбудителей к одному инвертору, либо путем подключения к каждому вибровозбудителю отдельного инвертора 2.

При параллельном подключении всех вибровозбудителей к одному инвертоЕ количество установленного оборудования уменьшается, однако,при этом не представляется 1зозможным обеспечить индивидуальное регулирование фазы колебаний каждого вибровозбудителя, поскольку при включении разрядного тиристора напряжение подается одновременно на все вибровозбудители. При подключении к каждстлу вибровозбудителю отдельного инвертора возможно осуществить общее.регулирование частоты и амплитуды при индивидуальном регулировании фазы колебаний отдельных вибровозбудителей. Однако это приводит к увеличению количества регулируемых силовых элементов (тиристоров) и блоков управления ими. Увеличение же количества регулируемых силовых элементов (тиристоров) обусловлено применением индивидуальных инверторов для каждого вибровозбудителя и общего источника постоянного напряжения (выпрямителя), который должен быть выполнен управляемым для регулирования амплитуды колебаний вибровозбудителей. Увеличение же количества регулируемых силовых элементо (тиристоров) и блоков управления ими снижает надежность устройства для питания синхронно-синфазного вибропровода.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для питания синхронно-синфазного электромагнитного вибропривода, содержащем источник постоянного напряжения,последовательный инвертор, генератор частоты, широтно-импульсный модулятор, шины задания частоты и амплитуды колебаний, N электромагнитных вибровозбудителей, конденсаторов, диодов, тиристоров с блоками управления ими, фазосмещающих устройств и шин задания фазы колебаний, причем выход источника постоянного напряжения соединен с силовым входом последовательного инвертора, первый выход которог соединен с первыми выводами электромагнитных вибровозбудителей, вторые выводы каждого электромагнитного вибровозбудителя соединены с катодами соответствующих тиристоров, аноды которых соединены с катодами диодов и через соответствующие конденсаторы соединены с первыми выводами вибровозбудителей, аноды диодов соединены со вторым выходом последовательного инвертора, вход каждого блока управления тиристором соединен с выходом соответствующего фазосмещающего устройства, управляющий вход которого соединен с соответствующей шиной задания фазы, а синхронизирующий вход каждого фазосмещающего устройства соединен с первым выходом генератора частоты колебаний, второй вход которого соединен с первым входом широтно-импульсного модулятора, второй вход которого соединен с шиной задания амплитуды колебаний, вход генератора частоты соединен с шиной задания частоты колебаний,дополнительно введены триггер со счетным входом и заторможенный блокинггенератор, вход которого соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, а выход - со входом триггера со счетным входом, первый и второй выход которого соединены гоответственно с первым и вторым управляющим входами последовательного инвертора корректирующий вход каждого фазосмещающего устройства соединен с шиной задания частоты колебаний, а фазосмещающее устройство выполнено в виде интегратора с разрядным ключом в шепи обратной связи, порогового элемента, формирователя импульсов и триггера с раздельными входами, причем выход порогового элемента через формирователь импульсов соединен с первым входом триггера, выход которого соединен с управляющим ВХОДО1 разрядного ключа, выход интегратора соединен с первьм входом порогового элемента, второй вход которого соединен с управляющи входсяи фазосмещающего устройства, а выход - с выходом фазосмещающего устройства, второй вход триггера со единен с синхронизирующим, а вход интегратора - с корректирующим входами фазосмещающего устройства.

На фиг.1 представлено устройство для питания синхронно-синфазного электромагнитного вибропривода,схема; на фиг.2 - эпюры напряжений,

пояснякнцие работу устройства. I

Устройство для питания синхронно-синфазного электромагнитного виб ропривода содержит электромагнитные вибровозбудители 1, генератор 2, частоты, шину 3 задания частоты,широтно-импульсный модулятор 4, шину 5 задания амплитуды, заторможенный блокинг-генератор 6, триггер 7 со счетным ВХОДСМ4, последовательный инвертор 8, состоящий из зарядного тиристора 9 с блоком 10 управления им, разрядного тиристора 11 с блокс 1 12 управления им, конденсатора 13, трансформатора 14 и диодов 15 и 16, источник 17 постоянного напряжения, диоды 18, конденсаторы 19, блоки 20 управления тиристорами 21 фазосмещакидие устройства 22, шины 23 задания фазы, интегратор 24,разрядный ключ 25, пороговый элемент 26, .формирователь 27 импульсов, триггер 28 с раздельными входами.

На фиг.2 обозначено: О - напряжение на первсм выходе генератора 2 частоты; J - напряжение на втором выходе генератора 2 частоты; Uj напряжение на шине 3 задания частоты; и - напряжение на шине 5 задания ампллтуды; Uy - напряжение на выходе широтно-импульсного модулятора 4; и - напряжение на выходе заторможенного блокинг-генератора 6 и, - напряжение на первом выходе триггера 7 со счетньм входом; Ug напряжение на втором выходе триггера 7 со счетным входсм; Uj - напряжение на выходе последовательного инвертора 8; напряжение на конденсаторах 19; и - напряжение на выходе блока 20 управления тиристором 21; Х - механические колебания вибровозбудителя 1; U.- напряжение на шине 23 задания фазы; Ц, - напряжение на выходе интегратора 24; напряжение на выходе порогово.го элемента 26.

Устройство работает следующим образом.

Частота колебаний электромагнитных вибровозбудителей 1 определяется частотой повторения импульсов напряжений и и и на первом и втором выходах генератора 1 частоты, приче длительность импульсов и равна половине периода их повторения,длительность импульсов и фиксирована и существенно меньше полупериода их повторения, а передние фронты импулсов и совпадают с задними фронтами импульсов и. Частота повторения импульсов Ц и и2 определяется напряжением Uj и на шине 3 задания часто колебаний.

Импульсы Ug поступают на первый вход широтно-импульсного модулятора на второй вход которого поступает напряжение U с шины 5 задания амплитуды колебаний. На выходе широтноимпульсного модулятора 4 формируется напряжение в виде последовательности прямоугольных импульсов, передние фронты которых совпадают с передними фронтами импульсов и, , а длительности определяются уровнем напряжения UA. -

Импульсы Uj. поступают на вход заторможенного блокинг-генератора 6 разрешая формирование на его выходе напряжения U g в виде последовательности прямоугольных импульсов, частта повторения которых значительно выше частоты повторения импульсов и и и, т.е. существенно выше частоты колебаний электромагнитных вибровозбудителей 1. Импульсы U поступают на вход триггера 7 со счетным входом, на первом и втором выходах которого формируются напряжения и и Ug, поступающие соответственно на первый и второй управляющие входаа последовательного инвертора 8. На интервалах действия импульсов Uj- напряжения U и Ug представляют собой последовательности импульсов прямоугольной формы, частота повторения которых равна половине частоты повторения импульсов и,а длительность - периоду их повторения, причем передние фронты импульсов Ug совпадают с задними фронтами импульсов и. По окончании действия импульсов U;- заторможенный блокинг-генератор 6 прекращает формирование импульсов Ufe, прекращается периодическое переключение триггера 7 со счетным входом, и на одном из его выходов напряжение равно нулю а на другом - отлично от нуля.

Последовательный инвертор В состоит из зарядного тиристора 9 с блоком 10 управления им, разрядного тиристора 11 с блоком 12 управления им, конденсатора 13 трансформатора 14 и диодов 15 и 16. На силовой вход последовательного инвертора В поступает постоянное напряжения с выхода источника 17 постоянного напряжения .

Импульсы напряжения U-j и Ug, поступающие на первый и второй управляющие входы последовательного ийвертора 8, через блоки 10 и 12 управления тиристорами 9 и 11 обеспечивают их поочередное вклйчение. Это приводит к периодическому заряду и разряду конденсатора 13 и протеканию разнополярных импульсов тока по первичной обмотке трансформатора 14, формирующих на его вторичной обмотке разнополярные импульсы напряжения, которое диодами 15 и 16 преобразуется в последовательность однополярных импульсов напряжения U( на выходе последовательного инвертора 8. При этом импульсы UQ формируются на выходе последовательного инвертора В только на интервале действия импульсов Ug-, представляя собой таким образом пачки импульсов. Частота повторения пачек импульсов Ug равна частоте повторения импульсов U и U т.е. частоте колебаний электромагнитных вибровозбудителей 1. Частота следования импульсов Up в пачке равна частоте следования импульсов 0, на выходе заторможенного блокинг-генера тора 6 на интервале действия импульсов Uj-. Поскольку импульсы Ug формируются на выходе последовательного инвертора 8 только на интервале действия импульсов и, длительность пачки импульсов определяется уровнем напряжения U на шине 5 задания амплитуды.

Каждая пачка импульсов U через диоды 18 заряжает конденсаторы 19, причем период собственных колебаний контура, образованного конденсаторам 19 и вторичной обмоткой трансформатора 14, выбран значительно большим длительности одиночного импульса в пачке импульсов и. За счет этого за время действия одиночного импульса конденсаторы 19 не успевают зарядиться до амплитуды этого импульса следовательно уровень напряжения U до которого заряжается конденсаторы 19 за время действия пачки импульсов и, зависит от ее ительности. Следовательно напряжение V на конденсаторах 19 определяется уровнем

напряжения U на шине 5 задания амплитуды.

При поступлении управляющих импульсов и с выхода блока 20 управления на тиристор 21 он включается, обеспечивая разряд конденсатора 19 на электромагнитный вибровозбудитель 1. Частота повторения импульсов Uy равна частоте повторения импульсов и на первом выходе генератора 2 частоты, которые, поступая на синхронизирующий вход фазосмещающего устройства 22, тактирует работ подключенного к его выходу блока 20 управления тиристором 21.

Диоды 18, установленные последовательно с каждый из конденсатором 19, устраняют их разряд на нескольк вибровозбудителей 1 на интервалах их одновременной работы, а также разряд всех конденсаторов на один вибровозбудитель. Это обеспечивает независимость колебаний вибровозбудителей друг от друга.

Таким образом, периодический заряд конденсаторов 19 от последовательного инвертора 8 и их независимый друг от друга разряд на вибровозбудителя 1 с частотой повторения импульсов и и -и на выходе генератора 2 частоты, приводит к возникновению механических колебаний виброI возбудителей 1 (кривая Х/ц, фиг.2). с этой же частотой, причем амплитуд колебаний определяется уровнем напржения и на шине 5 задания амплитуд

Особенностью устройства является независимость амплитуды механических колебаний вибровозбудителей 1 от частоты колебаний, поскольку длительность пачки импульсов при изменении частоты и постоянно заданной амплитуде колебаний ее изменяется. Влияние частоты на амплитуду механических колебаний начинается лишь тода , когда длительность пачки импульсов UQ сравнивается с периодом повторения импульсов Ux и и . Однако выбором уровня напряжения на выходе источника 17 постоянного .напряжения можно обеспечить независимость амплитуды колебаний от частоты в практически необходимом диапазоне часто колебаний вибровозбудителя.

Фаза же колебаний каждого из вибровозбудителей 1 определяется напряжением на каждой из шин 23 задания фазы колебаний, поступающее на управляющий вход фазосмещающего устройства 22. Уровень напряжения Uy определяет интервалы времени между передними фронтами импульсов U на первом выходе генератора 2 частоты и импульсов на выходе блока 20 управления тиристором 21, т.е. фазу включения тиристора 21 и тем самым фазу механических колебаний вибровозбудителя 1 при определенной нагрузке на нем.

Фаза включения тиристора 21 определяется выражением:

f (Vt,

где СУ - частота колебаний, задаваемая напряжением Uj на шине 3 задания частоты;

С - интервал времени между передними фронтами импульсов U и, определяемый напряжением на шине 23 задания фазы. Поскольку при изменении частоты необходимо сохранять фазу неизменной длительность интервала времени должна изменяться по закону:

-гг : f/MJ

Для обеспечения указанной зависимости на корректирующий вход фазосмещающего устройства 22 подается напряжение Uj с шины 3 задания частоты Напряжение Uj поступает на соединенный с корректирующим входом фазосмещающегося устройства 22 вход интегратора 24 с разрядЕ1ЫМ ключом 25 в цепи интегратора 24 с разрядным ключей 25 в цепи обратной связи. На выходе интегратора 24 формируется линейно изменяющееся напряжение , скорость изменения которого пропорциональна напряжению Uj

u,t.

Напряжение U поступает на первый вход порогового элемента 26, на второй, соединенный с управляющим входом фазосмещающего устройства 22, вход которого поступает напряжение и. На выходе порогового элемента 26 и соединенным с ним выходе фазосмещающего устройства 22 формируется напряжение J в виде импульсов прямоугольной формы, с передними фронтами которых совпс1дают передние фронты управляющих импульсов Ц на выходе блока 20 управления тиристором 21. Моменты формирования импульсов U определяются моментами совпадения уровней напряжений U и следовательно интервал времени между передними фронтами импульсов U и U равен:

1 иц. J1- IT

и V)

что обеспечивает независимость фазы колебаний от частоты.

Для обеспечения периодичности работы интегратора 24 напряжение Ц через формирователь 27 импульсов поступает на первый вход триггера 28 с раздельными входами, переключая его в состояние, при котором на его вы;ходе формируется отличное от нуля напряжение, включающее разрядный ключ 25; шунтирующий интегратор 24. На второй, соединенный с синхронизирующим входом фазосмещающего устройства 22, вход триггера 28 поступают импульсы и, переключающие его в состояние, при котором напряжение

на его выходе равно нулю. Разрядный ключ 25 выключается, на выходе интегратора 24 вновь формируется линейное изменяющееся напряжение 1. Следовательно напряжение U представляет собой импульсы пилообразной формы, частота повторения которых равна частоте повторения импульсов и на первом выходе генератора 2 частоты.

Формула изобретения

Устройство для питания синхронно синфазного электромагнитного вибропривода, содержащее источник постоянного напряжения, последовательный инвертор, генератор частоты, широтно-импульсный модулятор, шины задания частоты и амплитуды колебаний, N электромагнитных вибровозбудителей, конденсаторов, диодов, тиристоров с блоками управления .ими,фазбсмещающих устройств и шин задания фазы колебаний, причем выход источника постоянного напряжения соединен с силовым входом последовательного инвертора, первый выход которого соединен с первыми выводами электромагнитных вибровозбудителей, вторые выводы каждого электромагнитного вибровозбудителя соединены с катодами соответствующих тиристоров, аноды которых соединены с катодами

диодов и через соответствующие конденсаторы соединены с первыми выводами вибровозбудителей, аноды диодов соединены со вторым выходом последовательного инвертора, вход каждого блока управления тиристором соединен с выходом соответствующего фазосмещающего устройства, управляющий вход которого соединен с соответствующей шиной задания фазы, а синхронизирующий вход каждого фазосмещающего устройства соединен с первым выходом генератора частоты колебаний, второй вход которого соединен с первым входом широтно-импульсного модулятора, второй вход которого соединен с ШИНОЙ задания амплитуды колебаний, вход генератора частоты соединен с шиной задания частоты колебаний, отличающееся тем, что/ с целью повышения надежности, дополнительно введены триггер со счетным входом и заторможенный блокинг-генератор, вход которого соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, а выход - со входом триггера со счетным входом, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторам управляющими входами последовательного инвертора, корректирующи вход каждого фазосмещающего устройства соединен с шиной задания частоты колебаний, а фазосмещающее устройство выполнено в виде интегратора с разрядным ключом в цепи обратной связи, порогового элемента, формирователя импульсов и триггера с раздельными входами, причем выход порогового элемента через формирователь импульсов соединен с первым входом триггера, выход которого соединен с управляющим входом разрядного ключа, выход интегратора соединен с первым входом порогового

элемента, второй вход которого соединен с управляющим входом фазосмещающего устройства, а выход - с выходом фазосметающего устройства, второй вход триггера соединен с синхронизирующим, а выход интегратора - с корректирующим входами фазосмещающего устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР по заявке 2577926/24-07,

кл. Н 02 М 5/22, 1978.

2.Ривкин Г.А. Преобразовательны устройства. М., Энергия, 1970, с. 246.

LU- - 4 у