电磁振动设备的降频技术

2023-02-27

对于电磁振动机械, 通过降低工作频率达到减低噪音的目的是行之有效的.目前生产的电磁振动机械都采用单向晶闸管元件对电磁铁进行控制.由于单向晶闸管有过零关断的特性, 为了使它产生脉冲电流, 其阳极和阴极之间的供电应该是交流电。显然, 采用电力网供电是经济可靠的。为此, 我们只讨论用电力网供电的情形.对于控制电路, 只要合理的设计可控硅的触发电路, 就可以实现降频的目的.但这只能得到50HZ分频的结果, 其中以降频至25HZ的实用价值为最大.对于主机, 则用减小主振簧的钢度系数可以达到与之相适应的降频目的。

目前生产的电磁式振动设备都是共振式的。由于采用电网50HZ工频激励, 就要求设备的主振动固有频率非常准确以及具有很好的一致性。我们在这里采用闭环反馈自适应共振特性调试它的固有频率。

1 关于电磁式振动机械

电磁式振动机械如图 (1-1) 所示:

图中, 件1是隔振簧 (支承, 吊挂簧) ;件2是前质量m1 (振动主体) ;件3是衔铁;件4是工作气隙;件5是主振簧;件6是电磁铁;件7是后质量m2和件8是电磁铁绕组。由电控器控制主元件的导通角, 以达到控制产量的目的。

为了减轻重量和节能, 该系统在共振区工作, 且其固有频率应稍大于50HZ, 确保在运行中不会由于负荷变化而失去稳定性。

2 自适应共振技术的应用

针对以上的问题, 我们下面研究具有闭环反馈的自适应共振装置。

自适应共振的过程可以解释如下:首先, 断开移相放大器反馈给振荡器的信号输入, 于是逆变器按照振荡器的频率输出脉动电流, 进而产生电磁里激励质量弹簧机械振动。实际上在去掉信号反馈时, 该系统呈现强迫振动的状态。调整振动频率, 并观察振幅显示, 使其工作在共振区。这是由于机械系统的阻尼很小, 很难调整到共振点的缘故。否则采用强迫振动方法就可以测出该系统的固有频率了。至此需要记下振荡频率。其次, 接通放大器给振荡器的信号。此时振荡器的频率将跟踪机械系统的振动频率。于是电磁力的相位与机械振动速度相关。只要他们的相位差180度, 即满足负阻尼条件, 则该系统就是自适应共振系统。表现为:振幅出现极值, 而振动频率稍高于原先记下的振动频率。这后一点正是该系统是否成为具有稳定运动的自激励振动系统的判据。满足以上条件时, 该装置显示的频率就是被测机械系统的固有频率。

3 装置的研制和运行效果

按照以上的设计思想, 我们曾研制过25HZ, 50HZ, 100HZ300HZ和500HZ等几种这类装置。后两种装置的输出功率达2KW。在研制过程中, 关键在于实现有足够的同步范围的频率跟踪和相位锁定;其次是逆变器中功率器件的各种保护电路。

以50HZ的装置为例。如前所述, 采用工频激励的电磁式振动机械的主振动固有频率应为51.5HZ, 其偏差不大于0.3HZ。大批量生产中使用该装置时, 先开低压把本机振荡频率调到48HZ, 再开高压就能读出机械系统的固有频率。同步范围是48.5-52.5HZ, 于是根据需要调整主振动弹簧的刚度直到满意为止, 工作效率极高而且直观地把握住调频工序提高了产品的质量。

4 控制原理

电源信号取电力网供电的工频5V∽信号, 其波形如下图中U1所示的正弦波。其频率为50HZ。将U1进行半波整流, 放大削波和整形, 就得到如图2中U2所示的50HZ的方波。其占空比为1/1。U2经过二分频电路后, 得到25HZ的方波U3。它的占空比也是1/1。将U2和U3同时送入与门, 与门的输出也是25HZ的方波U4。然而, 这个方波U4的空比则是1/3。取50HZ工频75V∽的电压, 其波形与U1相同。经过稳压削波, 作为产生触发脉冲电路的电源。在这里仍然采用经典的单结晶体管电路, 其输出为U5。再将U4和U5同时送入与门, 就得到了主回路中单向晶闸管的触发脉冲电流U6。于是, 主回路的输出波形如图U7所示。显然, 该主回路的工作频率是25HZ。至此, 控制电路的降频目的已经达到。

5 设计考虑

5.1 主机

如果是现有设备改装或修改设计的话, 则在原有50HZ机型的基础上, 将主振簧的刚度减小至原来的25%左右。把主机空载的固有频率调试到Ω=27±0.5HZ即可。

如果是重新设计的话, 由于结构件的惯性载荷因为降频而减低, 则料槽和后质量都可以适当地减轻, 以达到既接省原材料又轻巧实用的目的。

5.2 控制箱

如果是现有设备改装或修改设计的话, 则需要更换一个控制电路板插件。按照原理可以制成与原来尺寸一样, 和原来接插口相同的控制电路板。为了得到原设计的出力效果, 控制箱中的单向晶闸管和与之相连的熔断器都要换成大1倍电流的。

如果重新设计的话, 则可以设计出更完美、更受欢迎的新产品。诸如:由计算机远距离控制;在控制箱上或在中心控制间内显示主机运行的振幅及频率等参数。

5.3 结果

该项降频技术对于较大功率的电磁振动机械更有实用价值。与此相反, 对于较小功率的电磁振动机械则实用意义不大。原因之一是较小功率设备的运行噪声可以控制在允许的范围之内;其次是由于降频后要求电磁铁的工作气隙较大, 而小功率设备电磁铁的磁通面积较小, 于是漏磁通教为严重, 工作效率太低。

6 结语

电磁振荡机械的降频技术达到高效节能的目的, 提高系统的稳定性。随着科学的进步和工业的不断发展, 电磁振荡机械的降频技术将逐步应用在现代化的生产中, 特别是在机械和电子等行业中, 它的应用更为广泛。

摘要：随着科学的进步和工业的不断发展, 电磁振动机械的降噪音技术逐步应用在现代化的生产中, 特别是在机械和电子等行业中, 它的应用更为广泛。目前, 所有的电磁振动机械都是从电力网供电。于是, 它们的工作频率是50HZ。因此, 它们的工作噪音也很大。为了减小工作噪音, 降低工作频率是有效的。在本论文中, 我们提出一种降低频率的好方法。这是一项新的降频技术。对于各种电磁振动机械, 该项技术都能使这些设备在25HZ或更低的频率上工作。从而达到高效节能的目的, 提高系统的稳定性, 使它的应用有了广阔的前景。

关键词：电磁振动机械,噪音,降频技术