Пристрій керування віброприводом

Пристрій керування віброприводом, що вміщує електромагніт, датчик вібрації, підключений до входу амплітудного детектора, вихід якого підключений до входу блока підсумовування, на вхід якого підключений задатчик амплітуди, підсилювач, вихід якого підключений до входу комутуючого елемента, а останній підключений до одного з 36611 боти, а також забезпечити його швидкий запуск при повторно-короткочасному режимі роботи і за рахунок цього знизити експлуатаційні витрати і покращити експлуатаційні властивості. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої керування віброприводом, що вміщує електромагніт, датчик вібрації, підключений до входу ампітудного детектора, вихід якого підключений до входу блока підсумовування, на вхід якого підключений задатчик амплітуди, підсилювач, вихід якого підключений до входу комутуючого елементу, а останній підключений до одного з виводів електромагніта, а другий вивід електромагніта з'єднаний з джерелом живлення, згідно винаходу введено: формувач імпульсів, імпульсний блок запуску з перемикачем, один вихід імпульсного блока запуску з'єднаний з нормально замкненим контактом перемикача, а другий вихід імпульсного блока запуску зв'язаний з перемикаючим контактом, який з'єднано з входом підсилювача, при цьому вихід блока підсумовування підключений до входу джерела живлення виконаного регульованим, причому вхід формувача імпульсів з'єднаний з датчиком вібрації, а його вихід з нормально розомкнутим контактом перемикача. На фіг.1 показано пристрій керування віброприводом. На фіг.2 зображені часові діаграми основних величин пристрою, що змінюються в сталому режимі роботи. Пристрій (фіг.1) вміщує вібропривод 1, на нижній масі якого встановлено електромагніт 2, а на верхній- датчик вібрації 3, з'єднаний з входами амплітудного детектора 4 і формувача імпульсів 5, вихід останнього підключений до нормально розомкнутого контакту перемикача 6, підсилювач 7 ввімкнено між перемикаючим контактом перемикача б і входом комутуючого елемента 8, комутуючий елемент 8 підключений до одного з виводів електромагніта 2 , а другий його вивід з'єднаний з входом регульованого джерела живлення 9, вихід амплітудного детектора 4 з'єднаний з входом блока підсумовування (порівняння) 11, до входу якого підключений задатчик амплітуди 12, а до виходу, вхід регульованого джерела живлення 9, виходи імпульсного блока запуску 10 підключені : один до нормально замкнутого контакту перемикача 6, а другий до перемикаючого контакту перемикача 6. Паралельно електромагніту 2 підключено послідовний ланцюг із діода 13 і змінного резистора 14. На фіг.2 позначено: u1 -напруга датчика вібрації 3, яка співпадає по формі і по фазі з коливаннями верхньої маси вібропривода 1; uф - напруга на виході формувача імпульсів 5; uем - напруга на обмотці електромагніта 2; U0- постійна складова напруги на обмотці електромагніта 2; U1 - перша гармоніка напруги на обмотці електромагніта 2; Uд – напруга регульованого джерела живлення 9; Uс напруга самоіндукції на обмотці електромагніта 2; Uк - напруга на комутуючому елементі 8 (транзисторі); іем - струм електромагніта 2; І0 - постійна складова струму електромагніта 2, j1 -кут різниці фаз між першими гармоніками напруги U1 і струму І 1. У сталому режимі коливань пристрій працює слідуючим чином. З датчика вібрації 3 синусоїдальна напруга u1 (фіг. 2) синхронно і синфазно з частотою власних коливань вібропривода 1 надходить на формувач імпульсів 5, вихідна напруга якого uф через перемикач 6 і підсилювач 7 керує комутуючим елементом 8. Останній в свою чергу формує напругу uем на обмотці електромагніта 2. Під дією напруги uем через електромагніт 2 протікає струм іем. Перша гармоніка І1 струму створює збуджуючу силу, яка викликає коливання вібропривода. Амплітуда коливань встановлюється задатчиком амплітуди 12 і контролюється амплітудним детектором 4. При відхиленні амплітуди коливань від заданої, змінюється вихідний сигнал амплітудного детектора 4. Блок підсумовування (порівняння) 11, на входи якого надходять сигнали від задатчика 12 і детектора 4, в залежності від відхилення амплітуди коливань вібропривода 1 збільшує або зменшує напругу регульованого джерела живлення 9, так щоб усунути це відхилення. В режимі запуску пристрій керування віброприводом 1 працює слідуючим чином. При ввімкнені пристрою імпульсний блок запуску видає прямокутний імпульс. Імпульс через нормально замкнений і переключаючий контакти перемикача б та підсилювач 7 відкриває комутуючий елемент 8. Під дією керованого джерела живлення 9 струм електромагніта 2 викликає силу, яка виводить вібропривод 1 із стану рівноваги і притягує його верхню і нижню маси на деякий час. Після цього блок запуску 10 перемикачем 6 підключає підсилювач 7 до формувача імпульсів 5. Комутуючий елемент 8 запирається, струм електромагніта 2 зменшується, вібропривод 1 починає коливатись на власній резонансній частоті, на виходах датчика коливань 3, амплітудного детектора 4, формувача імпульсів 5, підсилювача 7, та комутуючого елемента 8, з'являються напруги, а через електромагніт 2 протікає струм, як це показано на фіг. 2. Таким чином вібропривод 1 переходить в режим безперервних стійких коливань. Діаграма залежності напруги uем на електромагніті 2 від часу t на фіг. 2 пояснює сказане вище. На ній показана постійна складова напруги U0 і перша гармоніка U1 розкладення uем в ряд Фурьє. На діаграмі іме також показані постійна складова І0 струму електромагніту 2 та перша гармоніка І1 розкладення іем в ряд Фурьє. І1 при цьому відстає по фазі від U1 на деякий кут j1. Крива струму іем від точки 0 до точки 1 вздовж осі t відповідає стану, коли струм, зростаючи протікає від регульованого джерела живлення 9 через електромагніт 2 і відкритий комутуючий елемент 8. Крива струму від точки 1 до точки 2 вздовж осі t відповідає запертому стану комутуючого елемента 8 і струм при цьому під впливом напруги самоіндукції, зменшуючись протікає по контуру: обмотка електромагніта 2, змінний резистор 14 та діод 13. Діод 13 та змінний резистор 14 захищають комутуючий елемент 8 (транзистор) від перенапруг, які викликані самоіндукцією при швидкому його запиранні. Напруга самоіндукції Uc практично відсутня при рівності нулю опору резистора 14, однак при цьому для підтримання заданої амплітуди коливань необхідно збільшити потужність, яка підводиться до електромагніту 2, підвищивши напругу Uд регульованого джерела 9. Максимальний опір R резистора 14 необхідно обирати із слідуючого : (див. фіг.2) Uк.доп³Uдм+Uс,де 2 36611 Uк.доп - допустима напруга комутуючого елемента 8; Uдм - максимальна напруга регульваного джерела живлення 9, що відповідає максимальній амплітуді коливань вібропривода 1; Uс=RIм -напруга самоіндукції; Ім - струм електромагніта 2 при Uдм у момент запирання комутуючого елемента 8. Таким чином для надійної роботи комутуючого елемента 8 повинна виконуватись умова:R£(Uк.доп-Uдм)/Ім В таблиці приведені результати випробувань пристрою керування віброприводом при постійній амплитуді коливань А = 1,2мм в залежності від змін величини змінного резистора 14. В таблиці : R - опір резистора 14; U- ефективна напруга на обмотці електромагніта 2; І - ефективний струм обмотки електромагніту 2; S = UI повна потужність споживана електромагнітом 2; Рактивна потужність споживана електромагнітом 2; Cosjем=P/S- коефіцієнт потужності для ефективних напруги U і струму І. З аналізу результатів випробувань виходить, що змінюючи опір R змінного резистора 14 від 0 до 105 Ом активна споживана віброприводом потужність Р знизилась майже в 4 рази, а повна S майже в 3 рази при незмінній амплитуді коливань А = 1,2мм. При живленні цього ж вібропривода від промислової мережі без використання запропонованого пристрою управління для тієї ж амплітуди А =1,2мм повна споживана потужність склала 130 В А, замість 12 В А. Результати експериментальних досліджень запропонованого пристрою підтвержують його економічність, стабільність коливань робочої маси, надійність і простоту експлуатації. Даний пристрій може використовуватись також у конструкціях віброживильників з підвищеними вимогами до економічності, стабільності і надійності у конструкціях вібраційних транспортуючих засобів та інших вібраційних машинах, де використовуються однотактні електромагнитні віброзбудники. Таблиця. R, Ом U, В I, A S, BA Р, Вт Cos jем 0 21,6 1,625 35,10 34,5 0,983 15 20,0 0,675 13,50 12,0 0,889 37 25,0 0,450 11,25 9,6 0,800 75 35,2 0,363 12,78 9,05 0,752 105 40,0 0,300 12,00 9,00 0,750 Фіг.1 3 36611 Фіг.2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4