Устройство управления вибратором

(19) О 1) 137 3151) 601 М 7/00; 605 З 19/02 2 15/О 1; ИЯ САНИЕ ИЭОБРЕТ К Ав КОМУ ЕТЕЛЬСТВ- л Фмъю л с ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Институт электродинамики АН Ук-раинской ССР и Институт "Гипромашобогашение"(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО .УПРАВЛЕНИЯ ВИБРАТОРОМ, содержащее силовойтиристор, включаемый последовательно собмоткой вибратора, и блок импульснофазового управления, о т л и ч а ю щ е -е с я тем, что, с целью повышения производительности, оно снабжено вьц 1 рямителем, соединенным входными зажимами .с источником питания, а выходными зажимами - с силовым тиристором, и блокомпринудительной коммутации, включеннымпервой ларой выходных зажимов параллельно выходным зажимам выпрямителя,а вторая пара выходных зажимов блокапредназначена для параллельного включения с обмоткой вибратора, соединяемым параллельно с последней диодом,катод которого и катод силового тиристора соединены, двумя усилительно-развязывающими каскадами, подключеннымивыходами к запускающему входу блокапринудительной коммутации и к управляющему электроду силового тиристора оответственно а входами - к выходамблока импульсно-фазового управдел.я,последовательно соединеннымиблоком:управления и опорным генератором, выход которого соединен с первым входомблока импульсно-фазового управления,и блоком набора кода угла регулирования,соединеннь)м с вторым входом блока импульсно-фазового управления,2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что блок принудительнойкоммутации в виде последовательно соединенных первого диода, подключенногок его катоду резистора, емкости, дросселя с отводом, подключенного к немуанодом второго диода и параллельно включенных между отводом дросселя и общейточкой резистора и емкости третьегодиода и тиристора, катод последнего ианод третьего, диода соединены с отводом дросселя, участок между последнии управляющим электродом тиристора является запускающим входом блока, участок анод первого диода - общая точкаемкости и дросселя является первым выходом блока, а участок катод второгодиода - общая точка емкости и дроссе яявляется вторым выходом блока.3. Устройство по пп. 1 и 2, о т д ич а ю щ е е с я тем, что блок импульсно-фазового управления выполнен в видеделителя частоты, вход которого является первым входом блока, триггера, установочным входом соединенного с выходомделителя частоты, схемы И, первый входкоторой соединен с входом делителя частоты, второй вход - с выходом триггера,счетчика, счетный вход которого соединенс выходом схемы И, и схемы сравнения,первая группа входов которой соединена1013704 10 30 35 с выходами счетчика, вторая группа еевходов является вторым входом блокаимпульсно-фазового управления, а выход Изобретение относится к системамуправления механизмами с электромагнитным приводом и может быть примененодля ручного и автоматического регулирования производительности вибрационныхи ударно-вибрационных машин, а такжедля настройки их в резонансный режимработы,Известно устройство с ручным регулированием режима работы за счет изменения жесткости упругой системы, что достигается увеличением или уменьшениемчисла рессор, изменением степени их .защемления регулировочными болтами вместах крепления или изменением размера пружин и их длины 1,Однако регулирование жесткости пружин в результате изменения их количества, размера или длины является трудоем-,кой операцией и не позволяет точно установить требуемую частоту собственныхколебаний ВМ.Устройство позволяет Производитьподстройку в резонансный режим работыуказанным выше. способом, но не позволяет регулировать производительность ВМв резонансном режиме работы.Наиболее близким к изобретению является устройство управления вибратором,содержащее силовой тиристор, включаемый последовательно с обмоткой вибратора, и блок импульсно-фазового управлеГ 23Недостатком известного устройства является то, что оно функционально не может обеспечить регулирование подводимого к обмотке вибратора питающего напряжения по частоте и тем самым обладаетнизкой производительностью. Устройствоявляется однотактным управляемым выпрямителем с естественной коммутациейсиловооо тиристора и осуществляет только регулирование по величине питающегонапряжения, Из-за отставания углов управления оно потребляет реактивную мощность из питающей сети и потому Ьмеетнизкив энергетические характеристики,ее является первым выходом блока и соединен с входом установки в ноль триггера и с входом установки в ноль счетчика. В устройстве используется аналоговый фазо-импульсный блок, который не может функционально обеспечить независимое регулирование выходного напряжеЙия наряду с регулированием частотывыходного напряжения.Белью изобретения является повышение производительности.Бель достигается тем, что устройство управления вибратором, содержащее силовой тиристор, включаемый последовательно с обмоткой вибраФора, и блок импульсно. фазового управления, снабжено вьптрямителем, соединяемым входными зажимами с источником питания, а выходными зажимами - с силовым тиристором, и блоком принудительной коммутации, включенным первой парой выходных зажимов параллельно выходным за 20 жимам выпрямителя, а вторая пара выходньас зажимов блока предназначена дляпараллельного включения с обмоткой вибратора, соединяемым параллельно с последней диодом, катод которого и катодсилового тиристора соединены, двумяусилительно-развязывающими каскадами,подключенными выходами к запускающему входу блока принудительной коммутации и к управляющему электроду силово го тиристора соответственно, а входамик выходам блока импульсно фазового управления, последовательно соединенными блоком управления и опорным генератором, выход которого соединен с первым входом блока импульсно-фазового управле-. ния, и блоком набора кода угла регулирования, соединенным с вторым входом блока импульсно-фазового управления. Блок принудительной коммутации вы,полнен в виде последовательно соединенных первого диода, подключенного к его катоду резистора, емкости, дросселя с отводом, подключенного к нему анором второго диода и нараллельно включенных между отводом дросселя и общей точкой резистора и емкости третьего диода и тиристора, катод последнего и анодтретьего диода соединены с отводом дросселя, а участок между последним и управляющим электродом тиристора является запускающим входом блока, участок анод первого диода - общая точка емкости и 3 дросселя является. первым выходом блока, а участок катод второго диода - общая точка емкости и дросселя является вторым выходом блока.Блок импульсно-фазового управления 10 выполнен,в виде делителя частоты, вход которого является первым входом блока, триггера, установочным входом соединенного с выходом делителя частоты, схемы И, первый вход которой соединен с входом 1 ф делителя частоты, второй вход - с выхо-. дом триггера, счетчика, счетный вход которого соединен с выходом схемы И, и схемы. сравнения, первая группа входов. которой соединена с выходами счетчика,20 вторая группа ее входов является вторым входом блока импульсно-фазового управления, а выход ее является первым выходом блока и соединен с входом установки в ноль триггера и,с входом установки 25 в ноль счетчика.На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства, на фиг. 2 - графики, поясняющие работу устройства. 30Устройство управления однотактным , электромагнитнь 1 м вибратором содержит силовой тиристор 1, подключаемый последовательно с обмоткой 2 вибратора к выходным зажимам 3 и 4 выпрямителя 5, который подключен входными зажимами 6 и 7 к зажимам источника питания (не указана), диод 8, щунтирующий обмотку 2 вибратора, блок 9 принудительной коммутации, включенный первой парой выходных зажимов 10 и 11 параллельно выходным зажимам 3 и 4 выпрямителя 5, вторая пара выходных зажимов 10 и 12 предназначена для параллельного включения с обмоткой 2 вибратора, причем катод дио- да 8 и катод силового тиристора 1 сое- ф динены, а запускающий вход бпока 9 коммутации подключен через усилительноразвязывающий каскад 13 к первому, входу 14 блока 15 импульсно-фазовой коммутации, второй усилительно-развя-ф 0 зывающий каскад 16 подключен выходом к,запускающему электроду силового тирис+ тора 1, а входом - к второму входу 17 блока 15 импульсно-фазовой коммутации, последовательно соединенные блок 18 управления и опорный генератор 19, выход последнего сЬединен с первым входом 20 блока 15 импульсно-фазовой 3 10 М 704 Фкоммутации, а блок 21 набора кода угларегулирования соединен с вторым входом 22 блока импульсно-фазового управ-ления, Последний выполнен в виде делителя 23 частоты, вход которого являетсяпервым входом 20 блока 15, триггера 24,установочным входом соединенного с выходом делителя 23, схемы И 25, первыйвхоч которой соединен с входом делите;и 23, второй ее вход соединен с выходом триггера.24, счетчика 26, счетныйвход которого соединен с выходом схемы И 25, и схемы 27 сравнения, первая группа входов которой соединена свыходами счетчика 26, вторая группа еевходов является вторым входом 22 блока,а выход схемы 27 соединен с, входомустановки в ноль триггера 24 и входомустановки в ноль счетчика 26.Блок 9 принудительной коммутациивыполнен в виде последовательно соединенных первого диода 28, подключенного к его катоду резистора 29, емкости30, дросселя 31 с отводом, подключенного к нему анодом второго диода 32 ипараллельно включенных между отводомдросселя 31 и общей точкой 10 резистора и емкости 30 третьего диода 33 итиристора 34, катод последнего и анодтретьего диода 33 соединены с отводомдросселя 31, Участок между последними управляющим электродом тиристора 34является запускающим входом блока 9,участок анод первого диода 28 - общаяточка 10 емкости и дросселя 31 является первым выходом блока 9, а участоккатод второго диода 32 -общая точкаемкости ЭО и дросселя 31 является вторым выходом блока 9,Устройство работает следувяцим образом.Напряжение источника питания черезвыпрямитель 5 в виде постоянного напряжения поступает на силовой тщастор 1и обмотку. 2 вибратора. В соответствиис сигналами, поступающими с блока 18управления, силовой тиристар 1 периодически включается и вьццпочается блоком 9принудительной коммутации и тем самымна нагрузке формируется прямоугольноеимпульсное напряжение регулируемойчастоты (фиг. 2 г).Блок 9 принудительной коммутациивырабатывает на короткое время импульсное напряжение на коммутирующем дросселе 31, которое .направлено встречнонапряжению выпрямителя 5, и тем самымзапйрает сйловой тиристор 1. В всжщния соответственно через уеилительноразвязываюшие каскады 13 и 16 поступают на входы силового ти 1 шстора 1 и тиристора 34. При этом единичному состоянию триггера 24 соответствует включенное состояние силового тиристора 1. При выключенном силовом тиристоре 1 энергия, запасенная в обмотке 2 вибратора, замыкается через диод 8 на себя, Напряжение, поступающее на обмотку переменного тока вибратора, повтор 5.ет по форме напряжение, снимаемое с выход триггера 24, Частота этого напряжения определяется частотой сигналов, вырабатываемых опорным генератором 19 при воздействии на него сигнала блока 18 управления. Величина этого напряжения определяется числом, записанным в бле ке 21.Так как в устройстве использована цифровая схема импульсно-фазового управления, осуществляется независимое регулирование частоты и величины приложенного напряжения к обмотке 2 вибратора, Так, если Т - период выходной частотыь питания вибратора, а Ь - длительность импульсов напряжения на обмотке вибратора (фиг. 2), угол 3 регулирования является неизменным при неизменном числе в блоке 21 и регулирования по частоте выходного напряжения.В общем случае необходимые выходные сигналы в блоке 21 и блоке 18 управления могут быть залисаны вручную, что необходимо, например, при настройке вибропривода в резонанс с питающей сетью, а также могут автоматически вырабатываться за счет обратных связей от датчиков скорости, датчика амплитуды колебаний, напряжения и тока питанйя обмотки вибратора.Использование устройства для управления электромагнитным однотактным вибратором позволит расширить функциональные возможности его за счет независимого регулирования частоты и напряжения, регулированием частоты достигается подстройка и резонансный режим, а регулированием напряжения - величина возмущающей силы.Устройство позволяет повысить производительность вибрационных машин во всех управляемых режимах эксплуатации так как осуществляет работу в резонансном режиме. независимо от изменения транспортируемого мате нала, ж откости 5 10137ном состоянии емкость 30 заряжена суказанной на фиг. 2 полярностью до напряжения выпрямителя 5.С приходом импульса включения натиристор 34 он открывается, и напряжение емкости 30 прикладывается, к однойиз полуобмоток дросселя 31. За счетмагнитной связи на дросселе 31 наводится напряжение, превышающее напряжение19выпрямителя 5, что приводит к обесточиванию. и запиранию тиристора 1. В даль-;нейшем емкость 30 колебательно перезад.ряжается через тиристор 34 до противоположной полярности, затем через второй15диод 32 перезаряжается до исходной полярности, тем самым запирая тиристор 34.Емкость 30 через резистор 29 и диод 28дозаряжается до величины напряжения выпрямителя 5, Схема готова к дальнейшейработе.2 ОВыбор резистора 29 в цепи дозаряда 30обусловлен тем, что в схеме восполняется только энергия от потерь на колебательный перезаряд, а также тем,.что практически выходная частота устройства составляет 40-60 Гц, потери при коммутации незначительны и составляют единицы процентов от выходной мощности устройства.Опорный генератор 19, формирует регуЗО лируемые по частоте однополярные импульсы (фиг. 2 а); частота которых определяется воздействием на него сигнала блока 18 управления. Сигналь с выхода опорного генератора 19 поступают в ка- З 5 честве частоты заполнения х ноя через схему И 25 на вход счетчика 26, а через делитель частоты в качестве выходной частоты 1 (фиг. 2 б) на 5 -вход триггера 24. При этом каждым импульсом выходной частоты 1 триггер 24 пе; реводится в единичное состояние, тем самым с. его выхода поступает разрешение на прохождение импульсов наполнения на первый вход схемы И 25.45Блок 21 набора кода угла регулирования формирует на втором входе схемы 27 сравнения число в двоичном коде, пропорциональное требуемому выходному напря 50 жению вибратора. В момент сравнения числа на выходе счетчика 26 с числом, залисанным в блоке 21, схема 27 сравнения вырабатывает сигнал (фиг, 2 в), который возвращает триггер 24 в исходное состояние и обнуляет счетчик 26.55На фиг. 2 г приведен сигнал, формируеэюый на выходе триггера 24. Сигналы с выхода триггера 24 и схемы 27 сравне