Устройство для питания синхронно-синфазного электромагнитного вибропривода

Устройство для питания синхронно-синфазного электромагнитного вибропривода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 300480 (21) 2919961/24-07 ($$) М. Кй з

Н 02 M 5/22//

G 05 D 15/01 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР ио делам изобретен и и и открытий ($3) УДК 621. 314.

° 2(088.8) Опубликовано 150682. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 1506.82

- с

) .1 (72) Авторы изобретения

В.Д.Волков, Л.Г.Гольденберг и A È.Êóöîâñêèé

Воронежский инженерно-строительный инстит (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ СИНХРОННО-СИНФАЗНОГО

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВИБРОПРИВОДА

15

25

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 промышленности, и требующих общего регулирования частоты и амплитуды при индивидуальном регулировании фазы колебаний отдельных вибровозбудителей.

Известно устройство для питания электромагнитного вибровоэбудителя, 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-синфаэном виброприводе необходимо либо применение устройства для каждого вибровоэбудителя, либо подключение всех вибровоэбудителей к одному уст. ройству. В первом случае обеспечивается регулирование амплитуды и фазы колебаний каждого вибровозбуди ° теля, но это увеличивает количество установленного оборудования. 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 нарушается нормальное функционирование устройства при регулировании частоты колебаний вибровозбудителей путем изменения частоты напряжениф, питающего трансформатор. Это обусловлено тем, что при постоянном задании фазы и регулировании частоты колебаний, фаза колебаний вибровозбудителей изменяется, поскольку некоторый временной интервал, устанавливающий определенную (заданную) фазу колебаний на одной частоте, на другой частоте устанавливает другую (отличную от заданной) фазу колебаний.

Наиболее близким к изобретению является устройство для питания синхронно-синфаэного электромагнитного вибропривода, содержащее источник постоянного напряжения, последовательный инве„ртор, генератор частоты, широтно-импульсный модулятор, 936289 шины задания частоты и амплитуды колебаний, N электромагнитных вибровозбудителей, конденсаторов, диодов, тирист< ров с блоками управления ими, фазосмещающих 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 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 электромагнитного вибровозбудителя осуществляется изменением частоты коммутации последовательного инвертора, регулирование амплитуды колебаний — изменением напряжения на выходе и"точника 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 вибровозбудителей.к одному инвертору, либо путем подключения к каждому вибровоэбудителю отдельного инвертора (2}.

При параллельном подключении всех вибровозбудителей к одному инверто количество установленного оборудования уменьшается, однако,при этом не представляется возможным обеспечить индивидуальное регулирование фазы колебаний каждого вибровозбудителя, поскольку при включении разрядного тиристора напряжение подается одновременно на все вибровозбудители. При подключении к каждому вибровозбудителю отдельного инвертора возможно осуществить общее.регулирование частоты и амплитуды при индивидуальном регулировании фазы колебаний отдельных вибровозбудите5

1О

65 лей. Однако это приводит к увеличе- нию 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 элементов (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 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,дополнительно введены триггер со счетным входом и заторможенный блокинггенератор, вход которого соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, а выход — co входом триггера со счетным входом, первый и второй выход которого соединен . "оответст936289

65 венно с первым и вторым управляющими 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 первьм 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 фазосмещающего устройства, второй вход триггера соединен с синхронизирующим, а вход интегратора - с корректирующим входами фазосмещающего устройства.

На фиг.1 представлено устройство для питания синхронно-синфазного электромагнитного вибропривода,схема1 на фиг .2 — эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство для питания синхронно-синфазного электромагнитного вибропривода содержит электромагнитные вибровозбудители l генератор 2, частоты, шину 3 задания частоты,широтно-импульсный модулятор 4, шину

5 задания амплитуды, заторможенный блокинг-генератор 6, триггер 7 со счетным входом, последовательный инвертор 8, состоящий 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, источник 17 постоянного напряжения, диоды 18, конденсаторы 19, блоки 20 управления тиристорами 21, фазосмещающие 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: 0„ — напряжение на первом выходе гейератора 2 частоты1 U †. напряжение на втором выходе генератора 2 частоты; U>— напряжение на шине 3 задания частоты; U4 — напряжение на шине 5 задания ампллтуды; 0 - напряжение на выходе широтно-импульсного модулятора 4; U — напряжение на выходе заторможейного блокинг-генератора 65

U — напряжение на первом выходе триггера 7 со счетным входом; U напряжение на втором выходе триггера

7 со счетньм входом; U> — напряжение на выходе последовательного инвертора 8; U o- напряжение на конденсаторах 19; U< — напряжение на выходе блока 20 управления тиристором 21; X> — механические колебания вибровозбудителя 1; U<<- напряжение на шине 23 задания фазы; Ц вЂ” напряжение на выходе интегратора 24;

U<4 — напряжение на выходе порогового элемента 26.

Устройство работает следующим образом.

Частота колебаний электромагнитных вибровозбудителей 1 определяется частотой повторения импульсов на пряжений U< и U на первом и втором, выходах генератора 1 частоты, причеМ длительность импульсов U равна половине периода их повторения,длительность импульсов V< фиксирована и существенно меньше полупериода их повторения, а передние фронты импульсов U совпадают с задними фронтами импульсов U<. Частота повторения импульсов U и U определяется напряжением U3 и на шине 3 задания частоты колебаний.

Импульсы U поступают на первый вход широтно-импульсного модулятора 4, на второй вход которого поступает напряжение U с шины 5 задания амп-, литуды колебаний. На выходе широтноимпульсного модулятора 4 формируется напряжение U в виде последовательности прямоугольных импульсов, передние фронты которых совпадают с передними фронтами импульсов U а длительности определяются уровнем напряжения U4.

Импульсы U поступают на вход заторможенного блокинг-генератора 6 разрешая формирование на его выходе напряжения U6 в виде последовательности прямоугольных импульсов, частота повторения которых значительно выше частоты повторения импульсов

U и U, 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 U, и Б8, поступающие соответственно на первый и второй управляющие входы последовательного инвертора 8. На интервалах действия импульсов U< напряжения П и U< представляют собой последовательности импульсов прямоугольной формы, частота повторения которых равна половине частоты повторения импульсов U,à длительность — периоду их повторения, причем передние фронты импульсов U совпадают с задними фронтами импульсов U<. Но окончании действия импульсов U заторможенный блокинг-генератор 6 прекращает формирование импульсов Уь, прекращается периодическое переключение триг936289 гера 7 со счетным входом, и на одном иэ его выходов напряжение равно нулю, а на другом — отлично от нуля.

Последовательный инвертор S состоит иэ 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 8 поступает постоянное напряжения с 10 выхода источника 17 постоянного напряжения.

Импульсы напряжения U и U< поступающие на первый и второй управляющие входы последовательного ин- 15 вертора 8, через блоки 10 и 12 управления тиристорами 9 и 11 обеспечивают их поочередное включение.

Это приводит к периодическому заряду и разряду конденсатора 13 и про- 70 теканию раэнополярных импульсов тока по первичной обмотке трансформатора

14, формирующих на его вторичной обмотке раэнополярные импульсы напряжения, которое диодами 15 и 16 преобразуется в последовательность однополярных импульсов напряжения U на выходе последо9 вательного инвертора 8. При этом импульсы U формируются на выходе последовательного инвертора 8 только на интервале действия импульсов U<, представляя собой таким образом пачки импульсов. Частота повторения пачек импульсов U9 равна частоте повторения импульсов U и U« т.е. частоте колебаний электромагнитных вибровозбудителей 1. Частота следования импульсов U9 в пачке равна частоте следования импульсов П на выходе заторможенного блокинг-генера-40 тора 6 на интервале действия импульсов U . Поскольку импульсы П формируются на выходе последовательного инвертора 8 только на интервале действия импульсов U, длительность 45 пачки импульсов определяется уровнем напряжения U на шине 5 задания амп4 литуды.

Каждая пачка импульсов Ц9 через диоды 18 заряжает конденсаторы 19, причем период собственных колебаний контура, образованного конденсаторами

19 и вторичной обмоткой трансформатора 14, выбран значительно большим длительности одиночного импульса в 55 пачке импульсов U . За счет этого за время действия одиночного импульса конденсаторы 19 не успевают зарядиться до амплитуды этого импульса и следовательно уровень напряжения U„ „ 60 до которого заряжается конденсаторй

19 эа время действия пачки импульсов U зависит от ее длительности.

9 Р

Следовательно напряжение Ц на конденсаторах 19 определяется уровнем напряжения Б4 на шине 5 задания амплитуды.

При поступлении управляющих импульсов U с выхода блока 20 управ+ ления на тиристор 21 он включается, обеспечивая разряд конденсатора 19 на электромагнитный вибровозбудитель 1. Частота повторения импульсов U<< равна частоте повторения импульсов U на первом выходе гене1 ратора 2 частоты, которые, поступая на синхрониэирующий вход фаэосмещающего устройства 22, тактирует работу подключенного к его выходу блока 20 управления тиристором 21.

Диоды 18, установленные последовательно с каждый из конденсатором

19, устраняют их разряд на несколько вибровозбудителей 1 на интервалах их одновременной работы, а также разряд всех конденсаторов на один вибровозбудитель. Это обеспечивает независимость колебаний вибровоэбудителей 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 U и U на выходе генератора 2 частоты, йриводит к возникновению механических колебаний вибро возбудителей 1 (кривая Х, фиг.2) . с этой же частотой, причем амплитуда колебаний определяется уровнем напряжения U4 на шине 5 задания амплитуды.

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 тогда, когда длитеЛьность пачки импульсов U9 сравнивается с периодом повторения импульсов Ug и U . Однако выбором уровня напряжения на выходе источника 17 постоянного напряжения можно обеспечить независимость амплитуды колебаний от частоты в практически необходимом диапазоне частоты колебаний вибровозбудителя.

Фаза же колебаний каждого из вибровоэбудителей 1 определяется напряжением U на каждой из шин 23 задания фазы колебаний, поступающее на управляющий вход фазосмещающего устройства 22. Уровень напряжения Ugy определяет интервалы времени между передними фронтами импульсов Uq на первом выходе генератора 2 частоты и импульсов U на выходе блока 20 управления тиристором 21, т.е ° фазу включения тиристора 21 и тем самым фазу механических колебаний вибро936289 возбудителя 1 при определенной нагрузке на нем.

Фаза включения тиристора 21 определяется выражением:

f =иГ, где И вЂ” частота колебаний, задаваемая напряжением U> на шине 3 задания частоты; интервал времени между передними фронтами импульсов 0, определяемый напряжением 10 на шине 23 задания фазы.

Поскольку при изменении частоты @ необходимо сохранять фазу неизменной, длительность интервала. времени должна изменяться по закону: 15 г = f/а

Для обеспечения укаэанной зависимости на корректирующий вход фазосмещающего устройства 22 подается напряжение U с шины 3 задания частоты.

Напряжение U поступает на соединенный с корректирующим входом фазосмещающегося устройства 22 вход интегратора 24 с разрядным ключом 25 в цепи интегратора 24 с разрядным ключом 25 в цепи обратной связи. На выходе интегратора 24 формируется линейно изменяющееся напряжение U<>, скорость изменения которого пропорциональна напряжению U> 4з = 113 .

Напряжение U поступает на первый вход порогового элемента 26, на второй, соединенный с управляющим вхо- 35 дом фазосмещающего устройства 22, вход которого поступает напряжение

U . На выходе порогового элемента

26 и соединенным с ним выходе фазосмещающего устройства 22 формируется 4п напряжение U 4 в виде импульсов прямоугольной формы, с передними фронтами которых совпадают передние фронты управляющих импульсов 0„,„ 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:

Л= — =

Usa

UÄ+ = щ что обеспечивает независимость фазы колебаний от частоты.

Для обеспечения периодичности работы интегратора 24 напряжение U<+ через формирователь 27 импульсов поступает на первый вход триггера 28 с раздельными входами, переключая его в состояние, при котором на его вы- 60

;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 U« e e e He его в состояние, при котором напряжение на его выходе равно нулю. Разрядный ключ 25 выключается, на выходе интегратора 24 вновь формируется линейное изменяющееся напряжение Ц,>.

Следовательно напряжение U представляет собой импульсы пилообразной формы, частота повторения которых равна частоте повторения импульсов на первом выходе генератора 2 частоты.

Формула изобретения

Устройство для питания синхронносинфазного 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,фазосмещающих 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, о т л и ч а ю щ е е с я 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 — co входом триггера со счетным входом, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вто11

936289

12 рым управляющими 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 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 фазосмещающего устройства, второй вход триггера соединен с синхронизирующим, а выход интегратора - с корректирующим входами фазосмещающего устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 0 1. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2577926/24-07, кл. Н 02 М 5/22, 1978.

2. Ривкин Г.А. Преобразовательные устройства. М., Энергия, 1970, t5 с. 246.

936289 хн

Составитель Ю. Андреев

Редактор И. Митровка Техред К.Мыцьо Корректор М. Шароши

Заказ 4244/69 2

Ug

Тираж 72.1 Подп ис но е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4