2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ

Вибровозбудители с одной обмоткой, подключенной к сети переменного тока (см. рис. 1), называют реактивными и применяют для возбуждения вибрации с частотой, вдвое большей частоты сети что они могут возбуждать вибрацию частоты, равной частоте сети, стало известно лишь в последнее время [3, 7]). Для возбуждения вибрации с частотой сети используют электромагниты, содержащие обмотку, по которой течет выпрямленный или постоянный ток. Наиболее простые схемы имеют вибровозбудители с питанием через выпрямитель (рис. 4, а) и с подмагничиванием от источника постоянного тока (рис. 4, б). Схема на рис. 4, о имеет два недостатка: выпрямленный ток поступает в сеть; регулирование амплитуды вибрации затруднено. В схеме на рис. 4,б регулирование амплитуды производят изменением тока подмагничивания с помощью реостата Однако эта схема, во-первых, требует специального источника постоянного тока, во-вторых, работа этого источника затрудняется протеканием через него переменной составляющей тока подмагничивания. Устранение указанных недостатков осуществляется двумя путями: 1) использованием более сложных схем питания или подмагничивания; 2) применением в одной вибромашине двух электромагнитов, образующих вместе так называемый двухзазорный вибровозбудитель (рис. 5, а, б); сердечники электромагнитов (рис. 5, а) или якори (рис. 5, б) жестко скрепляют друг с другом.

Рис. 4. Электромагнитные внбровозбудители: а — с питателем через выпрямитель; б - с подмагничиванием от источника постоянного тока

Известны различные схемы вибровозбудителей с одним электромагнитом: с питанием через выпрямитель от трансформатора с регулируемым числом витков вторичной обмотки (рис. 6), с компенсирующим трансформатором в цепи подмагничивания (рис. 7, а) и т. д. Существенными преимуществами обладает представленная на рис. 7, б схема с тиристором 1, включенным в цепь подмагничивания. не требуются источники постоянного тока и дополнительные трансформаторы; ток, поступающий в сеть, не имеет постоянной составляющей; регулирование амплитуды вибрации осуществляется изменением фазы времени открытия тиристора, т. е. изменением параметров электронной схемы его цепи управления; это удобно при автоматическом управлении.

В вибровозбудителях малой мощности иногда используют постоянно намагниченный магнитопровод, что эквивалентно подмагничиванию постоянным током. В вибрационных стендах применяют также вибровозбудители с конденсатором, включенным в цепь обмотки переменного тока; это позволяет использовать резонансные эффекты в электрических цепях [10].

В двухзазорных вибровозбудителях обмотки обоих электромагнитов одинаковы, но в одном электромагните обмотку подмагничивания включают согласно с обмоткой переменного тока, а в другом — встречно. В результате индуктируемые в цепи подмагничивания обоими электромагнитами, компенсируются. Также компенсируются (при соответствующем включении выпрямителей) постоянные составляющие токов в обмотках электромагнитов при питании через выпрямители. Поэтому в схеме на рис. 5 источник постоянного тока не загружается переменной составляющей, а в схеме на рис. 8, а ток, поступающий в сеть, не имеет постоянной составляющей, что является преимуществом этих схем по сравнению с соответствующими схемами однозазорных вибровозбудителей.

Рис. 5. Двухзазорный электромагнитный вибровозбудитель

Рис. 6. Электромагнитный вибровозбудитель с питанием через выпрямитель от трансформатора с регулируемым числом витков вторичной обмотки

Рис. 7. Электромагнитные вибровозбудители: а — о компенсирующим трансформатором в цепи подмагничивания; б - с тиристором в цепи подмагничивания

Рис. 8. Двухзазорный электромагнитный вибровозбудитель: а — с питанием через выпрямители; б - с тиристором

Аналогом схемы на рис. 7, б служит схема на рис. 8, б. По сравнению со схемой на рис. 7, б она обладает тем преимуществом, что цепь подмагничивания питается индуктируемой в дополнительной обмотке с малым числом витков. Это облегчает работу тиристора. Можно также использовать вместо тиристора нерегулируемый выпрямитель, регулируя ток подмагничивания реостатом или дросселем; для однозазорных возбудителей такая схема неудобна, так как требуется дроссель с большой индуктивностью.

Двухзазорные вибровозбудители обладают еще двумя преимуществами: компенсируются и не поступают в сеть токи высших гармоник, возникающие в электромагнитах вследствие механических колебаний; компенсируются и не вызывают статической деформации упругой системы постоянные составляющие механических сил, создаваемых электромагнитами Но конструктивно двухзазорные вибровозбудители сложнее однозазорных. Сложнее также их подготовка к эксплуатации вследствие необходимости одновременного установления требуемых воздушных зазоров в обоих электромагнитах.

В электромагнитных внбровозбудителях применяются -образные или -образные сердечники; якорь выполняют либо согласно рис. 1,б, либо его форма повторяет форму сердечника. Следовательно, воздушные зазоры электромагнитов ограничены торцами сердечника и якоря. Применяют также вибровозбудители с поворачивающимся якорем (рис. 9). Электромагниты с иной геометрией воздушного зазора

[5], применяемые, например, как переключатели, в качестве вибровозбудителей распространения не получили.

Известны также вибровозбудители, питающиеся от источника постоянного тока через прерыватель, включающийся или выключающийся в зависимости от положения якоря относительно сердечника. Эти машины позволяют получить большие силы, чем вибровозбудители переменного тока, а также допускают регулирование частоты вибрации. Разработанные системы электронной коммутации делают такие устройства достаточно перспективными.

Рис. 9. Электромагнитный вибровозбудитель с поворачивающимся якорем

Таким образом, в зависимости от электрической схемы электромагнитные вибровозбудители можно питать постоянным током (через прерыватель) и переменным. Вибровозбудители переменного тока могут быть одно- и двухзазорными, с конденсатором в цепи переменного тока, с питанием через выпрямитель, с постоянно намагниченным магнитопроводом или с обмотками подмагничивания.

Вибрационные устройства с электромагнитными вибровозбудителями классифицируют также по числу вибровозбудителей, числу основных степеней свободы (одномассные, двухмассные и т. д.), по типу упругой системы (из винтовых пружин, плоских рессор, торсионов), по геометрическому характеру вибрации (прямолинейная, поступательная, винтовая и т. п.), по техническому назначению и т. д.