Устройство для питания синхронно-синфазного электромагнитного вибропривода

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик п 936289(23) Приоритет -Опубликовано 1506.82. Бюллетень Мо 22 1 М К з Н 02 М 5/22//С 05 Р 15/01 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий3) УДК 621. 314,2(088.8) Дата опубликования описания 1506,82(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ СИНХРОННО-СИНФАЗНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВИБРОПРИВОДА10 15 20 25 30 Изобретение относится к вибротехнике, в частности к устройствампитания электромагнитных вибровозбудителей, устанавливаемых на общемрабочем органе вибротранспортеров,виброгрохотов, виброплощадок, ит.д применяемых в горнорудной,строительной, пищевой и других отраслях промышленности, и требующихобщего регулирования частоты и амплитуды при индивидуальном регулировании фазы колебаний отдельных вибровозбудителей.Известно устройство для питанияэлектромагнитного вибровоэбудителя,содержащее трансформатор, два тиристора с блоками управления ими, фазосмещающие устройства, задатчик фазыколебаний, сумматор и позволяющееосуществлять регулирование амплитудыи фазы колебаний (1,Однако для использования известного устройства в синхронно-синфаэном виброприводе необходимо либоприменение устройства для каждоговибровоэбудителя, либо подключениевсех вибровоэбудителей к одному уст. ройству. В первом случае обеспечивается регулирование амплитуды ифазы колебаний каждого вибровозбуди теля, 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 нарушается нормальное функционирование устройства при регулировании частоты колебаний вибровозбудителей путем изменения частоты напряжени 4, 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 инвертор, генератор частоты, широтно-импульсный модулятор, 936289шины задания частоты и амплитуды колебаний, И 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 инвертоР 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 вибровозбудите 5 1 О 15 2 О 25 30 35 40 45 50 55 60 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, И 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 - со входом триггера со счетным входом, первый и второй выход которого соединенч "оответственно 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 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 вход интегратора - с корректирующим входами фазосмещающего устройства.На фиг.1 представлено устройство для питания синхронно-синфазного электромагнитного вибропривода,схема; на Фиг .2 - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.1Устройство для питания синхронно-синфазного электромагнитного вибропривода 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 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 частоты; 0 в . напряжение на втором выходе генератора 2 частоты; 0 - напряжение на шине 3 задания частоты; О - напряжение на шине 5 задания ампллтуды; О - напряжение на выходе широтно-импульсного модулятора 4; 06 - напряжение на выходе заторможейного блокинг-генератора 6; О. - напряжение на первом выходе триггера 7 со счетным входом; О- напряжение на втором выходе триггера 7 со счетным входом; 0 - напряжение на выходе последовательного инвертора 8; Оо- напряжение на кон 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 денсаторах 19; 0 - напряжение на выходе блока 20 управления тиристором 21; Х - механические колебания вибровозбудителя 1; 0- напряжениена шине 23 задания фазы; Ц- напряжение на выходе интегратора 24;04 - напряжение на выходе порогового элемента 26.Устройство работает следующим образом.Частота колебаний электромагнит" ных вибровозбудителей 1 определяется частотой повторения импульсов напряжеций О и 0 на первом и втором, выходах генератора 1 частоты, причеМ длительность импульсов 0 равна половине периода их повторения,длительность импульсов 0 фиксирована и существенно меньше полупериода их повторения, а передние фронты импульсов О совпадают с задними фронтами импульсов 0, Частота повторения импульсов О и 0 определяется напряжением 03 и на шине 3 задания частоты колебаний.Импульсы 0 поступают на первый вход широтно-импульсного модулятора 4, на второй вход которого поступает напряжение 0 с шины 5 задания амп-, литуды колебаний. На выходе широтно- импульсного модулятора 4 формируется напряжение 0 в виде последовательности прямоугольных импульсов, передние фронты которых совпадают с передними фронтами импульсов 0 а длительности определяются уровнем напряжения 04.Импульсы 0 поступают на вход заторможенного блокинг-генератора 6 разрешая формирование на его выходе напряжения 06 в виде последовательности прямоугольных импульсов, частота повторения которых значительно выше частоты повторения импульсов 0 и 0, т.е. существенно выше частоты колебаний электромагнитных вибровозбудителей 1. Импульсы 06 поступают на вход триггера 7 со счетным входом, на первом и втором выходах которого формируются напряжения О., и 08, поступающие соответственно на первый и второй управляющие входы последовательного инвертора 8. На интервалах действия импульсов 0- напряжения 0 и 08 представляют собой последовательности импульсов прямоугольной формы, частота повторения которых равна половине частоты повторения импульсов Оь,а длительность - периоду их повторения, причем передние фронты импульсов 0 совпадают с задними фронтами импульсов 0. По окончании действия импульсов 0 заторможенный блокинг-генератор 6 прекращает формирование импульсов 0, прекращается периодическое переключение триг 936289гера 7 со счетным входом, и на одномиэ его выходов напряжение равно нулю,а на другом - отлично от нуля.Последовательный инвертор 8 состоит иэ зарядного тиристора 9 с блоком 10 управления им, разрядноготиристора 11 с блоком 12 управленияим, конденсатора 13 трансформатора14 и диодов 15 и 16. На силовойвход последовательного инвертора 8поступает постоянное напряжения с 10выхода источника 17 постоянного напряжения,Импульсы напряжения П 7 и У, поступающие на первый и второй управляющие входы последовательного инвертора 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 протеканию раэнополярных импульсов токапо первичной обмотке трансформатора14, формирующих на его вторичнойобмотке раэнополярные импульсынапряжения, которое диодами 15и 16 преобразуется в последовательность однополярных импульсовнапряжения Б на выходе последо 9вательного инвертора 8. При этомимпульсы П формируются на выходепоследовательного инвертора 8 толькона интервале действия импульсов П,представляя собой таким образомпачки импульсов, Частота повторенияпачек импульсов Б 9 равна частотеповторения импульсов ПЛ и Б, т.е.частоте колебаний электромагнитныхвибровозбудителей 1. Частота следования импульсов П в пачке равначастоте следования импульсов П навыходе заторможенного блокинг-генера тора 6 на интервале действия импульсОВ Б а ПоскОльку импульсы 09 фОрмируются на выходе последовательногоинвертора 8 только на интерваледействия импульсов П, длительность 45пачки импульсов определяется уровнемнапряжения 0 на шине 5 задания амп 4литуды.Каждая пачка импульсов Ц 9 черездиоды 18 заряжает конденсаторы 19,причем период собственных колебанийконтура, образованного конденсаторами19 и вторичной обмоткой трансформатора 14, выбран значительно большимдлительности одиночного импульса в 55пачке импульсов П . За счет этогоза время действия одиночного импульса конденсаторы 19 не успевают зарядиться до амплитуды этого импульса иследовательно уровень напряжения Бл, 60до которого заряжается конденсаторй19 эа время действия пачки импульсов 11, зависит от ее длительности.Следовательно напряжение Ц на конденсаторах 19 определяется уровнем напряжения Ц 4 на шине 5 задания амплитуды.При поступлении управляющих импульсов Пс выхода блока 20 управления на тиристор 21 он включается, обеспечивая разряд конденсатора 19 на электромагнитный вибровозбудитель 1. Частота повторения импульсов Ц равна частоте повторения импульсов П на первом выходе генератора 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 П и П на выходе генератора 2 частоты, йриводит к возникновению механических колебаний вибровозбудителей 1 (кривая Хц, фиг.2) . с этой же частотой, причем амплитуда колебаний определяется уровнем напряжения Б 4 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 Б 9 сравнивается с периодом повторения импульсов Бл и П . 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 Ц на каждой из шин 23 задания фазы колебаний, поступающее на управляющий вход фазосмещающего устройства 22. Уровень напряжения О определяет интервалы времени между передними фронтами импульсов 0 л на первом выходе генератора 2 частоты и импульсов 1 А на выходе блока 20 управления тиристором 21, т.ефазу включения тиристора 21 и тем самым фазу механических колебаний вибровозбудителя 1 при определеннойнагрузке на нем,фаза включения тиристора 21 определяется выражением:й =иГ,где Ю - частота колебаний, эадаваемая напряжением 11 на шине 3задания частоты;интервал времени между передними фронтами импульсов 0определяемый напряжением 10на шине 23 задания фазы,Поскольку при изменении частоты днеобходимо сохранять фазу неизменной,длительность интервала. времени должна изменяться по закону: 15г.= Фа Для обеспечения укаэанной зависимости на корректирующий вход фазосмещающего устройства 22 подается напряжение О с шины 3 задания частоты. Напряжение 0 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 0, скорость изменения которого пропор циональна напряжению БЪ = "3Напряжение ЦЗ поступает на первый вход порогового элемента 26, на второй, соединенный с управляющим вхо дом фазосмещающего устройства 22, вход которого поступает напряжениеНа выходе порогового элемента 26 и соединенным с ним выходе Фазосмещающего устройства 22 формируется 40 напряжение Ц, в виде импульсов прямоугольной формы, с передними фронтами которых совпадают передние фронты управляющих импульсов Она выходе блока 20 управления тиристором 21. 45 Моменты формирования импульсов 0 определяются моментами совпадения уровней напряжений Ц.2 и Оз и следовательно интервал времени между передними фронтами импульсов 0 и О равен:Л= - = - =0 ю Ч11,= щчто обеспечивает независимость Фазы колебаний от частоты.Для обеспечения периодичности работы интегратора 24 напряжение 0,14 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 устрой ства 22, вход триггера 28 поступаютимпульсы 0 , переключающие его всостояние, при котором напряжениена его выходе равно нулю. Разрядный ключ 25 выключается, на выходе интегратора 24 вновь Формируется линейное изменяющееся напряжение Ц Следовательно напряжение 0 представляет собой импульсы пилообразной формы, частота повторения которых равна частоте повторения импульсов 11 на первом выходе генератора 2 частоты.формула изобретенияУстройство для питания синхронносинфазного электромагнитного вибропривода, содержащее источник постоянного напряжения, последовательный инвертор, генератор частоты, широтно-импульсный модулятор, шины задания частоты и амплитуды колебаний, И 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 катодамидиодов 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 - со входом триггера со счетным входом, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вто 9362891211рым управляющими входами последовательного инвертора, корректирующийвход каждого фазосмещающего устройства соединен с шиной задания частоты колебаний, а фазосмещающееустройство выполнено в виде интегратора с разрядным ключом в цепи обратной связи, порогового элемента,формирователя импульсов и триггерас раздельными входами, причем выходпорогового элемента через формирователь импульсов соединен с первымвходом триггера, выход которогосоединен с управляющим входом разрядного ключа, выход интеграторасоединен с первым входом порогового элемента, второй вход которого соединен с управляющим входом фазосмещающего устройства, а выход - свыходом фазосмещающего устройства,второй вход триггера соединен ссинхронизирующим, а выход интегратора - с корректирующим входамифазосмещающего устройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе10 1. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2577926/24-07,кл. Н 02 М 5/22, 1978.2, Ривкин Г.А. Преобразовательныеустройства. М., Энергияф, 1970,5 с. 246./5 У УРу оставитель Ю. Андреев ехред К.Мыцьо Корректор М. Шароши Подписи ВНИИ комитета СССР и и открытий 13035, ская наб., д. 4