Устройство для регулирования амплитуды колебаний вибратора

 

Изобретение относится к технике управления механическими колебательными системами и может быть использовано в вибрационной технике, например, для регулирования амплитуды колебаний электромагнитного вибратора при оптимальной взаимосвязи электрических и механических параметров. Целью изобретения является увеличение КПД и расширение функциональных возможностей. Устройство для регулирования амплитуды колебаний вибратора содержит якорь с упругой подвеской, магнитопровод с обмоткой, два тиристора и два блока управления тиристорами, которые включают в себя переменный резистор , два плеча которого входят в состав обоих блоков управления, а также резисторно-емкостный формирователь управляющих импульсов, включающий четыре разделительных диода, два конденсатора, два динистора, четыре ограничительных диода и два дополнительных поде троечных резистора. В устройстве, благодаря введенным второму тиристору и второму блоку управления и включению переменного резистора в оба блока управления тиристорами, создается возможность согласования электрических и механических параметров при регулировании амплитуды колебаний вибратора, что позволяет определить оптимальные режимы работы вибратора, увеличить КПД и расширить функциональные возможности. 1 3. п.ф-лы, 2 ил. 5 СП 4 4 4а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИК

РЕСПУБЛИК (50 4 G 05 0 19/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3813231/24-24 (22) 15. 11. 84 (46) 30. 08. 86. Бюл. У 32 (?1) Рижское ордена Ленина производственное объединение ВЭФ: им. В.И. Ленина (72) Я.Я. Либерт (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 611195, кл. G 05 Э 19/02, 19?8. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

АМПЛИТУДЫ КОЛЕБАНИЙ ВИБРАТОРА (57) Изобретение относится к технике управления механическими колебательными системами и может быть использовано в вибрационной технике, например, для регулирования амплитуды колебаний электромагнитного вибратора при оптимальной взаимосвязи электрических и механических параметров. Целью изобретения является увеличение КПД и расширение функциональных возможностей. Устройство для регулирования амплитуды ко„„SU„„1254447 лебаний вибратора содержит якорь с упругой подвеской, магнитопровод с обмоткой, два тиристора и два блока управления тиристорами, которые включают в себя переменный резистор, два плеча которого входят в состав обоих блоков управления, а также реэисторно-емкостный формирователь управляющих импульсов, включающий четыре разделительных диода, два конденсатора, два динистора, четыре ограничительных диода и два дополнительных подстроечных резистора.

В устройстве, благодаря введенным второму тиристору и второму блоку управления и включению переменного резистора в оба блока управления тиристорами, создается возможность согласования электрических и механических параметров при регулировании амплитуды колебаний вибратора, что позволяет определить оптимальные режимы работы вибратора, увеличить КПД и расширить функциональные возможности. 1 з. п.ф-лы, 2 ил.

1254447

Изобретение относится к управлению механическими колебательными системами и может быть использовано в вибрационной технике, например, для регулирования амплитуды колебаний электромагнитного вибратора при оптимальной взаимосвязи электрических и механических параметров.

Целью изобретения является увеличение КПД и расширение функциональных возможностей.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства, на фиг. 2 — принципиальная схема устройства.

Устройство для регулирования амплитуды колебаний вибратора содержит якорь 1 с упругой подвеской 2, магнитопровод 3 с обмоткой 4, подключенной к источнику 5 переменного напряжения через первый (основной) тиристор 6, и первый блок 7 управления им. Обмотка 4 зашунтирована вторым (дополнительным) тиристором 8, управление которым производится вторым блоком 9, а переменный резистор

10 каждой своей частью (плечом) К и. К i относительно . подвижного конА такта включен в блоки 7 и 9 управления тиристорами, причем R +R<=©, где Ка — номинал сопротивления резистора 10, R и R — соответственно части (плечи), включенные в блоки

7 и 9 управления тиристорами 6 и 8.

В схвмном выполнении устройства блоки 7 и 9 управления тиристорами содержат резисторно-емкостный формирователь управляющих импульсов, содержащий разделительные диоды 11- 14, конденсаторы 15 и 16, динисторы 17 и 18, ограничительные резисторы

19-22 и каждое плечо зарядной цепи соответствующего конденсатора снабжено дополнительным подстроечным резистором 23 и 24.

Устройство для регулирования амплитуды колебаний вибратора работает следующим образом.

В положительные полупериоды напряжения сети, соответствующие положительному потенциалу на аноде основного тиристора 6, ток через элементы 11, 10, 23, 13 заряжает конденсатор 15 до напряжения переключения динистора 17 на управляющий электрод тиристора 6. При этом тиристор 6 отпирается и одновременно шунтируется схема управления, а импульс тока проходит через обмотку 4 и тиристор

6. В интервале отрицательного полупериода напряжения источника 5 ток через элементы 12„ 10, 24, 14 заряжает конденсатор 16 для напряжения переключения динистора 18 на управляющий электрод другого тиристора 8, который открывается, образуя контур для тока от ЭДС самаиндукции. Рабочая фаза тиристора 6(8) и динисто-ра 17(18) согласована синфазно и конденсатор 15(16) заряжается в накопительном режиме, что позволяет регулировать напряжение и частоту следования импульсов тока через об15 мотку 4, причем ступени частот для основных импульсов тока и дополнительных импульсов тока от ЭДС самоиндукции равны 50/и Гц, где n = 1, 20

2... Первоначально будут рассматриваться режимы рабаты устройства при углах управления тиристорами несколько больших углу задержки протекания тока через соответствующий тиристор, причем за начало отсчета угла управления, задержки выбираем момент перехода фазного напряжения питающей сети через нуль. При этом часть положительного полупериода синусоиды сети на нагрузке,4 формируется ти30 ристором 6, в то время как часть

ЭДС самоиндукции обмотки формируется тиристором 8. В дальнейшем будут рассматриваться режимы работы устройства, когда тиристоры 6 и 8 отпираются в интервалах времени полупериодов синусоиды напряжения источника 5, т.е. в положительные — тиристор 6, а отрицательные — тиристор 8.

В динамическом режиме работы вибратора в интервале положительного полупериода ЭДС сети с момента отпирания тиристора 6 до достижения синусоиды напряжения нулевого значения в обмотке протекает основной импульс тока, далее с нулевого значения отрицательной полуволны. напряжения источника ток в обмотке сохраняет направление и поддерживается

50 ЭДС самоиндукции, причем в этом интервале времени энергия магнитного поля обмотки возвращается в сеть и частично выделяется на.омическом сопротивлении обмотки и протекает до

55 момента отпирания второго тиристора 8, а с момента отпирания тиристора 8 до момента отпирания основного тиристора 6 в обмотке протекает ток

1254447 от ЭДС самоиндукции по контуру обмотки 4. Протекание знакопостоянного переменного по величине (кривая тока имеет два максимума в каждом периоде) тока, создающее знакопостоянный 5 переменный магнитный поток, который, замыкаясь через якорь и магнитопровод, создает переменное электромагнитное усилие, с одной стороны, и инерционные и противодействующие силы упругой подвески, настроенной на околорезонансную частоту питающего напряжения, с другой стороны, образуют механические колебания якоря вибратора. Перемещение подвижного контакта переменного резистора

10 в сторону увеличения (уменьшения) плеча К,, включенного в блок 7 управления, соответствует увеличению (уменьшению) угла отпирания основного тиристора 6 и, следовательно, уменьшению (увеличению) величины тока в обмотке и накапливаемой магнитной энергии в индуктивности, с одной стороны, и уменьшению (увеличению) плеча R, включенного в блок

9 управления, соответствующее уменьшению (увеличению) угла отпирания тиристора 8 и, следовательно, увеличению (уменьшению) общего среднего >0 тока в обмотке, что выражается в уменьшении (увеличении) отдачи накопленной в индуктивности энергии обратно в сеть на первом этапе и увеличению (уменьшению) тока подмагничивания путем гашения энергии в виде тока самоиндукции на втором этапе распределения в отдаче магнитной энергии, накопленной в икдуктивности, с другой стороны. В сущности такое сов-щ местное регулирование интервалов проводимости тиристоров 6 и 8 одним регулирующим элементом — переменным резистором 10, соответствующий номинал сопротивления которого определя- 4 ется экспериментально при наладке схемы устройства, позволяет в необходимом интервале регулировать амплитуду колебаний вибратора при оптимальной взаимосвязи электричес- 11 ких и механических параметров. Последнее выражается в оптимальных величинах как постоянной и переменной составляющих тока в обмотке, так и в их отношениях, при каждой амплитуде колебаний якоря вибратора, при заданных величинах статического зазора между якорем и магнитопроводом, настройке упругой подвески в дорезонансный, резонансный или зарезонансный режим и инерционных силах. В представляемых материалах под оптимальной взаимосвязью электрических и механических параметров подразумевается работа устройства не только с наименьшими затратами потребляемой мощности для получения необходимой амплитуды колебаний якоря (количественная сторона), но и при необходимых режимах (качественная сторона), например регулирование амплитуды колебаний с сохранением фазы возмущающего усилия (относительно нуля синусоиды напряжения) или регулирование фазы возмущающего усилия (нахождение ее оптимального значения для достижения желаемого механического действия — вибротранспортирования, например, в безотрывном режиме) при определенной амплитуде колебаний вибратора (скорости вибротранспортирования).

Перемещение якоря электромагнита следует за изменениями намагничивающей силы и максимум последней по фазе находится вблизи; неравновесного положения якоря наименьшего зазора, инерционные и противодействующие упругие силы подвески по своим значениям превосходят намагничивающие силы. Движение якоря в сторону уменьшения зазора, когда в обмотке протекает основной импульс тока через тиристор 6 и потребляется энергия от источника питания, сопровождается значительным увеличением индуктивности обмотки, следовательно, накоплением большой энергии в индуктивности, в то время как двикение якоря в сторону увеличения зазора .с положения наименьшего зазора, когда электромагнитная сила удержания максимальная (силы упругой подвески больше электромагнитной сиды удержания):, переводит ындуктивность в генераторный реким, когда выделяется большая энергия за счет уменьшения индуктивности механически — путем увеличения зазора. При движении якоря из неравновесного положения наименьшего зазора в начале интервала отрыцательного полупериода синусоиды напряжения источника в сторону увеличения зазора отсутствует контур для тока от

ЗДС самоиндукции (дополнительный

12544

S тиристор 8 закрыт), энергия в индуктивности отдается обратно источнику питания и ток в обмотке имеет ниспадающий характер до момента отпирания другого тиристора 8 и одновременного запирания основного тиристора 6, а с момента отпирания тиристора 8 образуется контур для тока от

ЭДС самоиндукции, причем амплитуда этого тока может иметь большую величину относительно основного.

Предлагаемое устройство позволяет регулировать момент образования контура для тока от ЭДС самоиндукции относительно положения смещения 15 якоря, величину переменной и постоянной составляющих тока и их отношения, причем величины переменной и постоянной составляющих могут регулироваться раздельно, т.е. одну величину оставлять неизменной, а изменять другую.

Последнее может быть интерпретировано как регулирование величины сдвига фазы результирующей намагни25 чивающей силы относительно нуля синусоиды напряжения сети с сохранением некоторого значения этой силы или как регулирование намагничивающей силы при сохраненйи величины сдвига фазы последней. В данном устройстве имеется также возможность согласования электрических и механических параметров, что позволяет определить оптимальные режимы работы 35 вибратора, например вибротранспортирование деталей с необходимой амплитудой колебаний якоря (скоростью перемещения деталей) в отрывном или безотрывном режимах. 40

Присутствие разделительных диодов

11-14 и определенной величины переменного резистора 10 позволяет каждый из конденсаторов 15 и 16 заряжать до напряжения отпирания динист- 45 ров 17 и 18 в течение нескольких соответствующих полупериодов ЭДС источника питания и получить срабатывание каждого тиристора соответственно с частотой 50!и Гц, где и = 1,2,... 50

Наиболее интересен, например, режим работы вибратора, когда основной тиристор 6 отпирается в каждый положительный полупериод, а дополни- тельный тиристор 8 в каждый второй 55 отрицательный полуцериод, т.е. тиристоры отпираются соответственно с частотами 50 Гц и 25 Гц, что позволяет по47 лучить режим работы вибратора на частоте 50 Гц с чередованием большая малая амплитуда колебаний якоря, причем такой режим наиболее производителен при просеивающих-встряхивающих операциях с одновременным вибротранспортированием.

Кроме того, устройство позволяет увеличить КПД вибратора за счет возможности определения оптимальных режимов его работы, т.е. согласования механических и электрических параметров устройства при необходимой амплитуде колебаний вибратора, уменьшения джоулевых потерь вследствие отсутствия переменного резистора в силовой цепи.

Расширение функциональных воэможностей заключается в регулировании амплитуды колебаний вибратора с сохранением фазы возмущающего усилия; регулировании фазы возмущающего усилия с сохранением амплитуды колебаний вибратора; получение различных режимов работы вибратора, связанных с отпиранием дополнительного тиристора с частотами 50, 25, 16, 7,... 50/п Гц.

Упрощается регулирование амплитуды колебаний вибратора эа счет при-. сутствия одного регулируемого элемента (у прототипа их два и между ними имеется Механическая связь), что уменьшает массогабаритность.

Увеличиваются амплитуды колебаний, равные величине статического зазора между якорем и магнитопроводом; улучшаются формы кривой тока в обмотке (при некоторых режимах практически до получения постоянного тока); упрощается возможность реализации автоматизации регулирования и увеличивается эффективность регулирования.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования амплитуды колебаний вибратора, содержащее якорь с упругой подвеской, магнитопровод с обмоткой, подключенной к первому выводу источника переменного напряжения через тиристор, а также первый и переменный резистор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения КПД и расширения функциональных воэможностей, диод и переменный резистор образуют блок управления тиристором, в которой до47

4tet, t

Составитель М.Левина

Редактор Н. Слободяник Техред И. Попович Корректор E.Ñèðîõìàí

Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

333035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4739/51

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 12544 полннтельно введены второй диод, конденсатор, динистор и два ограничительных резистора, первый вывод конденсатора, первый вывод первого ограничительного резистора подключены к первому выводу источника переменного напряжения, второй вывод первого ограничительного резистора подключен к катоду динистора, анод которого подключен к второму ограни- 10 чительному резистору, второй вывод которого соединен с вторым выводом конденсатора и с катодом первого диода, анод которого соединен с подвижным контактом переменного резис- t5 тора, первый вывод которого подключен к катоду второго диода, анод которого соединен с вторым выводом источника переменного напряжения, катод динистора является выходом 20 блока управления тиристором и связан с управляющим электродом тиристора, введены также второй тиристор, включенный параллельно обмотке магнитопровода и встречно первому тиристору, и блок управления вторым тиристором, выполненный аналогично блоку управления первым тиристором, причем в блоке управления вторым тиристором анод первого диода подключен к подвижному контакту переменного резисФора, который является общим для обоих блоков управления, а анод второго диода подключен к первому выводу источника переменного напряжения, первый вывод конденсатора, первый вывод первого ограничительного резистора и катод тиристора подключены к второму выводу источника переменного напряжения.

2. Устройство по и. 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждый блок управления тиристорами содержит подстроечный переменный резистор, подключенный первым выводом к подвижному контакту переменного резистора, а вторым выводом — к аноду первого диода.