Способ управления пьезотрансформатором высоковольтного усилителя электрогидропневматического преобразователя

 

О П И С А Н И Е (iii769I32

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Воюа Оойетскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.07.78 (21) 2650156/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.10.80, Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания 07.10.80 (51) М. Кл.

F 15С 1/00

Государственный комитет (53) УДК 621-525 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

В. С. Нагорный и В. А. Калинг

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И. Калинина (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИ

ВЫСОКОВОЛЬТ

ЭЛ ЕКТРО ГИДРО П Н ЕВМАТИ

Изобретение предназначено для использования его в цепях управления электропневматических и электрогидравлических систем автоматического регулирования, в электрофлюидике при преобразовании электрического сигнала в гидравлический или пневматический.

Известны способы преобразования электрических сигналов в гидравлические или пневматические непосредственным воздействием сильных электрических полей на потоки жидкости или газа, которые при своей реализации требуют наличия высокого напряжения на выходе электрических усилителей. Высоковольтные электрические усилители, выполненные на базе маломощных высоковольтных трансформаторов с выходными обмотками и электромагнитной связью между ними, в которых выходное напряжение изменяется изменением амплитуды входного напряжения (1).

Недостатком их является возможность межвиткового пробоя, что снижает надежность их работы.

Для увеличения надежности работы высоковольтных источников питания целесообразно использовать пьезотрансформаторы (ПТЭ), не содержащие обмоток.

Наиболее близким техническим решением к данному является способ управления

Я ПЬЕЗОТРАНСФОРМАТОРОМ

НОГО УСИЛИТЕЛЯ

ЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ ., i

2 оьеаотрансформатором высоковольтного усилителя, по которому изменяют частоту

1 напряжения возбуждения пьезотрансформатора в зависимости от алгебраической суммы заданного напряжения возбуждения пьезотрансформатора и напряжения обратной связи (2).

Недостатки данного способа управления пьезотрансформатором ПЭТ вытекают из

1р задач, возникающих при дискретном управлении электропневматическими и электрогидравлическими преобразователями с непосредственным преобразованием сигналов. Прежде всего отмечается низкое быст15 родействие дискретных электропневматических и электрогидравлических преобразователей с высоковольтными усилителями, реализующими известный способ управления, обусловленное принятыми операциями и их

20 последовательностью.

Целью изобретения является повышение быстродействия способа управления пьезотрансформатором высоковольтного усилителя электропневматического (электрогид25 равлического) преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что изменяют частоту и амплитуду напряжения возбуждения пьезотрансформатора путем прерывания цепи обратной связи высоковольтного усилителя сигналом управления

769132

65 электрогидропневматического преобразователя.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит генератор 1, усилитель мощности 2, пьезотрансформатор 3, выпрямитель 4, электропневмо(гидро) преобразователь 5, блок обратной связи 6 и прерыватель 7. Изменением Uygy изменяют частоту генератора 1 и после усиления усилителем мощности 2 его выходных импульсов устанавливают рабочую точку на участке с максимальной крутизной амплитудно-частотной характеристики пьезотрансформатора 3.

При этом частота возбуждения пьезотрансформатора 3 пропорциональна разности сигналов (Uy-„ — U«), отличается от резонансной. При поступлении входного управляющего сигнала Uy p на прерыватель 7 цепь обратной связи разрывается, частота генератора и амплитуда его выходных импульсов также скачком изменяется, что приводит к быстрому изменению выходного напряжения Увых высоковольтного усилителя. Последнее приводит к повышению быстродействия электрогидродинамическпх (пневматических и гидравлических) преобразователей ЭПП (ЭГП) 5 вследствие следующих обстоятельств. При управлении электрогазодинамическими и электрогидродинамическими преобразователями рабочий диапазон изменения высокого напряжения на электродах преобразователей, поступающего с выхода ПЭТ, изменяется в пределах

U„-(У (У.р где U, — напряжение, при котором возникает коронный разряд; У„р — напряжение искрового пробоя межэлектродного промежутка. Поэтому при дискретном управлении в данном случае нет необходимости снижать минимальное напряжение вых.мин, снимаемое с выхода ПЭТ, до нуля, а достаточно его сделать меньшим U, т. е.

UBbIx.ìèí (к (при этом на выходе электропневматических ЭПП или электрогидравлических ЭГП преобразователей давление будет равно исходному значению, соответствующему отсутствию электрического сигнала на электродах ЭПП (ЭГП).

Отсюда следует, что при реализации предлагаемого способа управления высоковольтными усилителями на ПЭТ в устройствах преобразования электрических сигналов в пневматические или гидравлические целесообразно выбрать начальные частоты возбуждения пьезоэлектрического трансформатора, отличные от нуля, которым соОТВЕТСТВУЕТ ВЫХОДНОЕ НВПРЯЖЕНИЕ Увых. мин

В свою очередь максимальная величина

Зо

35 напряжения на электродах ЭПП (ЭГП) вых. макс (T. Е. МВКСИМВЛЬНаЯ ВЕЛИЧИНа

НаПРЯжЕНИЯ Увых. макс На ВЫХОДЕ ПЬЕЗОэлектрического трансформатора) при преобразований сигналов равна

Uвых.макс — — (1Л 2) вых.мин.

С учетом последнего начальная частота возбуждения пьезотрансформатора, отличная от резонансной и от нулевой, выбирается на участке с максимальной крутизной его амплитудно-частотной характеристики.

Это в свою очередь улучшает динамические характеристики процесса управления ПЭТ и в целом процесса преобразования электрических сигналов в пневматические или гидравлические.

В предложенном способе управления ПЭТ повышение быстродействия достигается прежде всего вследствие того, что при наличии обратной связи управления усилителем, управляющим воздействием, разрывают цепь обратной связи, тем самым изменяя одновременно частоту и амплитуду напряжения возбуждения пьезоэлектрического трансформатора, Кроме того, так как начальная частота напряжения возбуждения пьезотрансформатора выбирается отличной от нулевой (и резонансной), то пьезотрансформатор, как электромеханическая колебательная система, уже имеет собственные колебания. Поэтому при поступлении управляющего сигнала происходит более быстрый «захват» управляющей частоты собственной частотой ПЭТ и, как следствие, сокращается время переходного процесса по установлению выходного напряжения ПЭТ, соответствующего логической единице. Последнее подтвердили проведенные многочисленные эксперименты.

Повышению быстродействия предлагаемого способа управления способствует и то обстоятельство, что начальная частота возбуждения ПЭТ /на„(которой соответствует

ВЫХОДНОЕ НВПРЯЖЕНИЕ U z, „(УкФО) выбирается на участке с максимальной крутизной амплитудно-частотной характеристики ПЭТ. Это обеспечивает при изменении

ЧаСТОТЫ бЫСТРЫй ПЕРЕХОД ОТ Увых. мин(к соответствующего логическому «О» выходного сигнала электр опневматических и электрогидравлических преобразователей, нагруженных на ПЭТ, до U, м„„соответствующего логической «1» выходного сигнала ЭПП и ЭГП.

В схеме (см. чертеж), реализующей предлагаемый способ управления высоковольтным усилителем-стабилизатором, в качестве прерывателя 7 используется триггер с раздельным управлением (UÄ H UÄ )

При дискретном управлении высоковольтным усилителем — стабилизатором, а следовательно, и при дискретном управлении

ЭПП (ЭГП) при подаче сигнала на вход, например на вход Увх„выходное напряже769132

Формула изобретения

Составитель В. Нагорный

Техред И. Заболотнова

Корректор 3. Тарасова

Редактор О. Филиппова

Заказ 2267/13 Изд. М 527 Тираж 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 ние на выходе высоковольтного выпрямителя (на входе ЭПП или ЭГП) равно

<-/вых. мин(с/к (логичеекий <<0») .

При подаче входного сигнала U,, выходное напряжение усилителя становится равным логической «1».

В свою очередь данные дискретные электрические сигналы преобразуются в пневматические или гидравлические сигналы с помощью электр опневматических или электрогидравлических преобразователей с непосредственным преобразованием сигналов.

Таким образом, одновременно резкое измененпе частоты и амплитуды напряжения возбуждения пьезотрансформатора позволяет увеличить быстродействие дискретных электропневматических и электрогидравлических преобразователей с таким способом управления высоковольтным усилителем на ПЭТ с обратной связью.

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа состоят в увеличении быстродействия управления пьезотрансформатором высоковольтного усилителя электропневматического преобразователя, Способ управления пьезотрансформатором высоковольтного усилителя электро5 гидропневматического преобразователя путем изменения частоты напряжения возбуждения пьезотрансформатора в зависимости от алгебраической суммы заданного напряжения возбуждения пьезотрансфор10 матора и напряжения обратной связи, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия способа, изменяют частоту и амплитуду напряжения возбуждения пьезотрансформатора путем преры15 вания цепи обратной связи высоковольтного усилителя сигналом управления электрогидропневматического преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Денисов А. А., Нагорный В. С, Пневматические и гидравлические устройства автоматики. М., «Высшая школа», 1978, с. 164, 144.

25 2. Лавриненко В. В. Пьезоэлектрические трансформаторы. М., «Машиностроение», 1975, с. 87 (прототип) .