PRIMENA ENERGETSKE ELEKTRONIKE U AMPLITUDSKOJ I FREKVENTNOJ KONTROLI VIBRACIONOG TRANSPORTA I DOZIRANJA RASUTIH MATERIJALA

Transcription

1 FAKULTET INŽENJERSKIH NAUKA-Univerzitet u Kragujevcu CENTAR ZA PRIMENJENU AUTOMATIKU PRIMENA ENERGETSKE ELEKTRONIKE U AMPLITUDSKOJ I FREKVENTNOJ KONTROLI VIBRACIONOG TRANSPORTA I DOZIRANJA RASUTIH MATERIJALA PREDAVANJE PO POZIVU Dr Željko Despotović, Institut Mihajlo Pupin, Beograd zeljko.despotovic@pupin.rs

2 SADRŽAJ AJ Opšte napomene o vibracionom transportu Kinematika i dinamika vibracionog transporta Vibraciono-transportni pogoni Potreba korišćenja energetskih pretvarača Topologije energetski pretvarača Amplitudsko - frekventna kontrola Eksperimentalni rezultati Filmski prikaz rezultata na realizovanom prototipu regulisanog vibraciono-transportnog pogona

3 VIBRACIONI TRANSPORT Najefikasniji način pomeranja i (ili) obrade sitnozrnih i rasutih materjala Predstavlja jednu od osnovnih operacija u mnogim tehnološkim procesima kao što su: proizvodnja lekova, hrane, cementa, čelika

4 VIBRACIONI TRANSPORT DUŽ HORIZONTALNE POVRŠINE

5 VIBRACIONI TRANSPORT DUŽ BLAGO NAGNUTE POVRŠINE VIBRACIONI TRANSPORT DUŽ ELEVATORA

6 VIBRACIONO DOZIRANJE; punjenje i (ili) pražnjenje

7 VIBRACIONA OBRADA MATERIJALA: : usitnjavanje i odvajanje VIBRACIONO KOMPAKTIRANJE MATERIJALA (kompakt kompakt table)

8 PRIMENA U EKOLOGIJI-transport pepela iz prihvatnih levkova u postrojenjima elektrostatičkih kih precipitatora (ESP) - PNEUMATSKI TRANSPORT PNEUMATSKI TRANSPORT

9 PRIMENA U EKOLOGIJI-transport pepela iz prihvatnih levkova u postrojenjima elektrostatičkih kih precipitatora (ESP) HIDRAULIČKI TRANSPORT HIDRAULIČKI TRANSPORT

10 OPSEZI PRIMENE VIBRCIONIH MAŠINA vibracioni transporteri vibracioni dozatori AMPLITUDA [mm] UČESTANOST [Hz]

11 KINEMATIKA VIBRACIONOG TRANSPORTA Vibracionim kretanjem transportnog suda se ostvaruje horizontalni transport čestice po trajektoriji koja se sastoji od niza neprekidnih mikroskokova. Slično važi i za ostale čestice rasutog materijala, tako da makrotehnološki gledano rasuti materijal ostvaruje protok u zadatom pravcu, odnosno dobija karakter fluida, čime postaje pogodan za transport i doziranje. (a)-kinematičke veličine, (b)-trajektorija čestice

12 DINAMIKA VIBRACIONOG TRANSPORTA osnovna dinamička jednačina p v n m a = F = m g + i=1 i p N t a F v N 2 = a sin β = X Ω sin δ sin Ω t L 2 = m ( g X Ω sinδ sin Ω t) p m m X m - amplituda oscilovanja površine nosećeg elementa Ω - kružna učestanost oscilacija pobude K < 1 X m Ω 2 sinδ K = g K= 1 koeficijent režima rada K > 1

13 OPTIMALAN VIBRACIONI TRANSPORT Najracionalniji režim se ima u uslovima pri kome se čestica bez prekida, kontinualno baca, tako da je vreme njenog mikro preleta jednako ili deljivo sa ukupnim periodom oscilovanja transportera = n T t p K = 2 2 cos 2π n 2π n 1 2 sin 2 π n π n 2 + 1, STVARNOST > K > 1.1

14 RASUTI MATERIJAL KAO FLUID

15 BRZINA VIBRACIONOG TRANSPORTA v t = 1 sinγ t ) X m Ω 1 cosδ K ( K1 ± K 2 2 amplituda i učestanost

16 VERTIKALNE VIBRACIJE LEVKA ZA LEVAK KOJI JE PODVRGNUT VERTIKALNIM SINUSNIM VIBRACIJAMA, POSTOJI NEKOLIKO MODOVA RADA SAMOG KANALA LEVKA, ZAVISNO OD BEZDIMENZIONE AMPLITUDE UBRZANJA Г z = Zm sin ωt UČESTANOST VIBRACIJA f = ω /2π ZA Г>1, UZ BO ZA UZ BOČNI ZID SUDA SE POJAVLJUJU KONVEKCIJSKE ĆELIJE KOJE USLOVLJAVAJU DA SE DEO ČESTICA KREĆU U NA DOLE DUŽ VERTIKALNIH STRANA BOČNIH ZIDOVA, DOK SE ČESTICE KREĆU U NA GORE U OSTATKU LEVKA. RAD AUTORA Wassgren et al. [*] OPISUJE OVAJ FENOMEN U VIŠE E DETALJA. Γ= ω Zm 2 / g [*].C.R.Wassgren, M.L.Hunt, P.J.Freese, J.Palamara and C.E.Brennen, Effect of vertical vibration on hopper flows of granular material, Physics of Fluids, Vol.14, No.10, pp , October 2002.

17 Γ= Z ω m 2 / g U odsustvu vibracija, intenzitet pražnjenja (discharge rate) levka-w, je proporcionalna nasipnoj gustini -ρb na a izlazu levka, kvadratnom korenu ubrzanja usled gravitacije koje deluje na materijal na samom izlazu iz levka- g i hidrauličkom prečniku-dh izlaznog otvora stepenovanog sa 5/2. Kada je levak podvrgnut vertikalnim oscilacijama efektivna gravitacija acija-g eff, će varirati tokom oscilatornog ciklusa kao: Γ>1????? g = g [1 Γ sin ωt] eff Γ 1

18 g Ako je amplituda ubrzanja veća a od jedinice (Γ>1 ) materijal ostavlja iza sebe tokom jednog dela ciklusa oscilovanja, tako da kontakti materijala i zidova suda se dešavaju u kasnijem trenutku. Važeća jednačina je originalno izvedena od Suzuki et al. [**], i koja uključuje uje empirijski izvedenu jednačinu za nasipnu gustinu kao funkciju od Γ: eff SLUČAJ KADA JE amplituda ubrzanja Γ>1 g = 0 y [1 Γ s in ω t ] b Kada se materijal oslanja na zidovima levka Kada materijal počinje da leti (flight faza) Kada materijal upravo deluje na zidove levka Ubrzanje g eff = y b usled impakta (udarnog dejstva) materijala o sud levka DISCHRGE RATE: 1/2 5/2 b eff h W ρ g D [**]. A. Suzuki, H. Takahashi, and T. Tanaka, Behaviour of a particle bed in the field of vibration. II. Flow of particles through slits in the bottom of a vibrating vessel, Powder Technology, Vol.2, No.72, 1968.

19 VIBRACIONI POGONI MEHANIČKI -sa ekscentrom -centrifugalnini -inercioni ELEKTRI TRIČNI -rotacioni elektromotorni -linearni elektromagnetnini

20 VIBRACIONI ELEKTROMOTORNI POGON SA POGON SA EKSCENTROM

21 CENTRIFUGALNI VIBRACIONI POGON (a)- pogon sa jednom masom (b)- pogon sa dve mase

22 PROBLEMI KOD MEHANIČKIH VIBRACIONO TRANSPORTNIH POGONA Kada su potrebna naizmenična kretanja sa malim linearnim pomerajima proizvedena električnim putem, korišćenje rotacionog električnog motora sa odgovarajućim ekscentrom ili inercionim masama i odgovarajućom om transmisijom (reduktor, kaišnik, elastične spojnice i sl.) predstavlja zaobilazni put za rešavanje postavljenog problema. Generalno gledano, bolje rešenje enje je jedan elektromehanički ki sistem koji direktno proizvodi male linearne pomeraje.

23 VIBRACIONO-TRANSPORTNI POGONI SA ELEKTROMAGNETNOM POBUDOM Elektromagnetni vibracioni transporter sa usmerenim oscilacijama EVA Tipovi elektromagnetnih transportnih pogona (a)-jednomaseni,(b)-viseći,(c),(d)-osloni, (e)-eliptički,(f)-višepogonski ELEKTROMAGNETNI VIBRACIONI AKTUATOR

24 MEHANIČKA PREDSTAVA VIBRACIONIH DOZATORA EVA-Elektromagnetni Vibracioni Aktuator Rezultant ultantnana vertikalna vibraciona pobudna sila- ΣFv Rezultantna horizontalna siila ΣFh=0 Pobudne sile vibracionih elektromagnetnih aktuatora- F1,F2 F3 F1,F2 i Pobudne struje i1(t), i2(t), i3(t)

25 ELECTROMEHANI HANIČKI SISTEM ZA POBUDU VIBRACIONOG LEVKA (VIBRATORY HOPPER) (a)-mehanička KONSTRUKCIJA (b)-armatura EVA na aktivnoj strani (c)-armatura EVA na reaktivnoj strani

26 EKVIVALENTNI ELEKTRIČNI MODEL VIBRACIONOG DOZATORA MEHANIČKI DEO SISTEMA EVA (i), i=1 3

27 ELEKTROMAGNETNI POGONI SA USMERENOM POBUDNOM SILOM Elektromagnetni vibracioni transporter sa fiksiranim induktorom i usmerenom horizontalnom pobudom EVA CI-Centar Inercije

28 ANALITIČKI MODEL ELEKTROMAGNETNOG NALITIČKI MODEL ELEKTROMAGNETNOG VIBRACIONOG TRANSPORTERA VIBRACIONOG TRANSPORTERA ) ( pi i ki E E = I qi i i i F q q q dt d = R + I I i=1, 2,.., nss ; nss = 4 = F q q q q k k k k k k k k q q q q b b b b b b b b q q q q m m m m m m m m m m m m m m F Z K Z B Z M = + + [ ] [ ] T T w u p q q q q Z ϕ = = Lagranžijan sistema Lagranžeova jednačina kretanja

29 PARAMETRI ELKTROMAGNETNOG VIBRACIONOG TRANSPORTERA

30 EVA kao generator sile F 2 o N A i = μ 4( D + d + p) 2 2 EM sila m mehanička jednačina e e e 1 z + b1 z + k1 [ z ( D + d)] ai i = 2 z električna jednačina di L ( z ) + R c i + e( z, z, t ) = u ( t ) dt 2 (a)-mehanički model, (b)-magnetno kolo, (c)-ekvivalentno električno kolo statička karakteristika

31 UPROŠĆENI ANALITIČKI MODEL mb >> mk REALNOST Frekventna karakteristika

32 ULOGA MEHANIM HANIČKE REZONANCE U VIBRACIONOM TRANSPORTU Mehanički modeli elektromagnetnih rezonantnih vibracionih transportera (a)-pokretni induktor, (b)-nepokretni induktor, (c)-ekvivalentni električni model

33 X d 2m = X st 2 (1 Λ 2 ) Ψ 2 Λ 2 Λ = Ω ω 0 Ψ = β 2 2 2m ω 0 X stx 2 st m 2 = F = m 2 m 2 ω m 2 0 ω 2 0 X d 2m F 2 β ω = m 2 0 Ograničenje amplitude je moguće postići pored pasivnog prigušenja i aktivnom kontrolom pobudne sile odnosno struje EVA U tom slučaju rad u rezonantnom opsegu postaje energetski povoljan, pošto se dovoljno velike, ali konačne vrednosti amplituda oscilovanja mogu dobiti, za relativno malu pobudu

34 KLASIČNA REŠENJA ENJA KONTROLE VIBRACIONOG TRANSPORTA (a)-potenciometrom, (b)-auto transformatorom, (c)-prigušnicom, (d)-magnetnim pojačavačem Svi ovi načini regulacije su grubi i praćeni velikim gubicima energije što značajno utiče na porast cene i povećavanje dimenzija regulacione opreme.

35 ENERGETSKA ELEKTRONIKA KAO KLJUČNA OBLAST ZA OPTIMALNU KONTROLU VBRACIONOG TRANSPORTA Jedan od načina za prevazilaženje nedsotataka tradicionalnih načina kontrole je korišćenje ENERGETSKE ELEKTRONIKE odnosno energetskih pretvarača Primena elektromagnetih vibracionih pogona u kombinaciji sa energetskim pretvaračima obezbeđuje fleksibilnost u radu Na ovaj način je moguće istovremeno podešavanje amplitude i(ili) učestanosti struje namotaja vibracionog aktuatora, odnosno podešavanje intenziteta i učestanosti pobudne sile koja je primenjena na transportni element odnosno PODEŠAVANJE AMPLITUDE i(ili) UČESTANOSTI mehaničkih oscilacija

36 ENERGETSKI PRETVARAČI SA FAZNOM KONTROLOM Phase Angle Control (PAC) TIRISTORSKI (SCR )energetski pretvarači ; (a)-unidirekcioni, (b)- bidirekcioni AMPLITUDA UČESTANOST

37 FAZNO KONTROLISANI TIRISTORSKI PRETVARAČ ZA POBUDU VIBRACIONOG KOŠA (a) unidirekciona topologija (b) talasni oblici struje i napona EVA

38 FAZNO KONTROLISANI PRETVARAČ SA TRIAC-ima ZA POBUDU VIBRACIONOG KOŠA (a) bidirekciona topologija (b) talasni oblici struje i napona EVA

39 REZONANTNI TIRISTORSKI PRETVARAČI mehaničko rezonantno kolo frez(meh) << frez(el) 5Hz-150Hz 10kHz-20kHz učestanost amplituda električno rezonantno kolo

40 PREKIDAČKI (SWITCH-MODE) PRETVARAČI I U VIBRACIONOM M TRANSPORTUT I SISTEMIMA ZA DOZIRANJE Kontrolom struje EVA moguće e je ostvariti kontrolu elektromagnetne pobudne sile koja deluje na vibracioni sud transportera U električnom smislu EVA predstavlja pretežno induktivno opterećenje enje Stoga se kao moguća a rešenja enja električne strujne pobude EVA nameću u PWM (strujna ili naponska) i rezonantna električna pobuda Trougaoni ili sinusni strujni polutalas Obezbeđena ena kontrola amplitude i (ili) kontrola učestanosti vibracija

41 SINUSNA STRUJNA POBUDA

42 TROUGAONA STRUJNA POBUDA

43 Talasni oblik pobudne elektromagnetne sile Furijeovi spektri pri sinusnoj strujnoj pobudi (a)-grafički harmonijski prikaz (b)-analitički oblik (a)- pobudna sila (b)-pomeraj

44 Talasni oblik pobudne elektromagnetne sile (a)-grafički harmonijski prikaz (b)-analitički oblik Furijeovi spektri pri trougaonoj strujnoj pobudi (a)- pobudna sila (b)-pomeraj

45 TROUGAONA POBUDA-veći broj viših harmonika pobudne sile HARMONICI: fo, 2fo, 3fo...20fo (prvih 5 su dominantni) GUBITCI U OPRUGAMA SU ZNAČAJNI (veliki problem kod čeličnih slojevitih opruga), ALTERNATIVA: FIBERGLASS KOMPOZITI 50Hz 3000 osc/min osc/h osc/ dan (srednja vrednost) GODIŠNJI BROJ CIKLUSA ciklusa

46 PROBLEM: DEGRADACIJA ELASTIČNIH ELEMENATA (opruga) kod vibracionih aktuatora BREAKING OF SPRINGS!!!! k1 k1 REŠENJE: FIBERGLASS OPRUGE 100Hz 6000 osc/min osc/h osc/ dnevno (srednja vrednost) GODIŠNJE ciklusa -drift of karakteristika opruga -smanjenje krutosti k1 -promena rezonantne učestanosti -opadanje rezonantne učestanosti -smanjenje amplitude oscilacija

47 TOPOLOGIJE PREKIDAČKIH PRETVARAČA U VIBRACIONOM TRANSPORTU Topologija pretvarača sa jednim prekidačkim elementom i povratnom diodom; (a)-bez predotpora, (b)-sa predotporom

48 Topologija podizača napona (a)-sa podešljivim naponom Vo (b)-ekvivalentno kolo, (c)-ekvivalentna topologija sa simetričnim fiksnim naponima (d)-ekvivalentno kolo

49 Topologija sa prekidačkim polumostom;(a)-osnovno kolo, (b)- stanje u kolu tokom porasta struje namotaja aktuatora, (c)- stanje u kolu tokom opadanja struje namotaja aktuatora

50 Topologija sa prekidačkim punim mostom; (a)-osnovno kolo; (b)- stanje u kolu kad se generiše pozitivan strujni polutalas, (c)- stanje u kolu kad se generiše negativan strujni polutalas

51 Topologija sa prekidačkim asimetričnim polumostom; (a)-osnovno kolo; (b)-stanje u kolu pri porastu struje, (c)-stanje u kolu pri opadanju struje

52 PREKIDAČKI PRETVARAČI ZA POBUDU ELEKTROMAGNETNIH AKTUATORA VIBRACIONIH LEVKOVA (a) two switch forward, (b) symmetric half-bridge, (c) full-bridge

53 Strujna kontrola generisanje trougaone struje EVA Upravljačko kolo koje obezbeđuje kontrolu trougaonog sinusnog polutalasa; (a)-principska šema, (b)-talasni oblici

54 Uticaj promene referentne vrednosti amplitude trougaonog strujnog polutalasa na izlazni hod; (a)-talasni oblici izlaznog hoda i struje aktuatora ; (b)-detaljni prikaz intervala I, (c)-detaljni prikaz intervala II

55 APLITUDSKA i FREKVENTNA KONTROLA VIBRACIONOG TRANSPORTA zahtevi -Usklađivanje između prijema i predaje transportujućeg materijala -Kompenzacija promene masenog opterećenja transportera -Kompenzacija promene mehaničkih parametara sistema starenje, zamor materijala opruga Frekventne karakteristike jednog realnog vibracionog transportera sa promenljivim masenim opterećenjem promena mase -Aktivno prigušenje -Ušteda električne energije

56 Promena AF karakteristike vibracionog transportera mk2 (a)-amplitudska kontrola, (b)-frekventna kontrola

57 SIMULACIJA AMPLITUDSKE KONTROLE Podešavanje amplitude oscilacija rezonantnog transportera posredstvom struje aktuatora Detaljni prikaz (a)- interval A, (b)-interval B

58 SIMULACIJA FREKVENTNE KONTROLE Detaljni prikaz Podešavanje učestanosti oscilacija rezonantnog transportera posredstvom struje aktuatora (a)- interval A, (b)-interval B, (c)-interval C, (d)-interval D.

59 UTICAJ VIBRACIONO-TRANSPORTNIH POGONA (VTP) NA NAPOJNU MREŽU 50Hz Tiristorski unidirekcioni pretvarači imaju jako loš faktor snage, generišu jednosmernu komponentu struje i više harmonike koji se prenose u napojnu mrežu i nepovoljno utiču na rad ostalih potrošača. Povoljnija situacija se ima u slučaju bidirekcionih pretvarača (antiparalelna veza tiristora ili trijak). Prekidački pretvarači sa frekventnom i amplitudskom kontrolom zahtevaju jednosmerni napon napajanja (diodni ispravljač + "banka" elektrolita) jako loš faktor snage. Efekat na mrežu je još drastičniji ukoliko se iz nje, posredstvom pretvarača napaja veći broj transportera. Upravo je u praksi to najčešći slučaj, pošto se iz tehnoloških razloga transportna linija "hrani" materijalom iz većeg broja transportnih uređaja.

60 Simulaciono kolo pretvarača za pobudu elektromagnetnog aktuatora sa diodnim punotalasnim ispravljačem kao jednosmernim izvorom napajanja

61 Simulacioni talasni oblici za slučaj sinusne strujne pobude Pobudna učestanost izlaznog pretvarača (a)- f pob = 40Hz (b)- f pob = 60Hz

62 Simulacioni talasni oblici za slučaj sinusne strujne pobude Pobudna učestanost izlaznog pretvarača (a)- f pob = 40Hz f pob = 60Hz (b)-

63 Simulacioni talasni oblici za slučaj (a)-sinusna pobuda f pob = 50Hz (b)-trougaona pobuda

64 KOREKCIJA FAKTORA SNAGE U VIBRACIONO- TRANSPORTNIM POGONIMA

65 Monofazni ispravljač sa korekcijom faktora snage-režim I (a)-pozitivna poluperioda mrežnog napona (b)-negativna poluperioda mrežnog napona (c)- sinhronizacija pobudnih signala sa ulaznim mrežnim naponom

66 Monofazni ispravljač sa korekcijom faktora snage-režim II (a)-pozitivna poluperioda mrežnog napona (b)-negativna poluperioda mrežnog napona (c)- sinhronizacija pobudnih signala sa ulaznim mrežnim naponom

67 PRAKTIČNA REALIZACIJA TRANZISTORSKOG PRETVARAČA U sklopu ovog istraživanja su realizovana dva pretvarača: izlazni DC/DC ali sa jednosmernom pulsirajućom strujom, koji obezbeđuje promenu učestanosti, amplitude i trajanja sinusnog ili trougaonog strujnog polutalasa kojim se napaja namotaj vibracionog aktuatora ulazni AC-DC koji obezbeđuje korekciju faktora snage.

68 PRAKTIČNA REALIZACIJA IGBT TRANZISTORSKOG PRETVARAČA-principska šema kontrole vibracionog transporta

69 PRAKTIČNA REALIZACIJA IGBT TRANZISTORSKOG PRETVARAČA-principska šema kontrole doziranja

70 PRAKTIČNA REALIZACIJA TIRISTORSKOG PRETVARAČA ZA KONTROLU VIBRACIONOG TRANSPORTA

71 EXPERIMENTALNI NI REZULTATI AMPLITUDSKE I FREKVENTNE KONTROLE VIBRACIONOG TRANSPORTA I DOZIRANJA

72 AMPLITUDSKA KONTROLAvibracioni transport -sinusna pobuda EVA (a)- VW=6mm (b)-vw=0.5mm -trougaona pobuda EVA (a)- VW=6mm (b)-vw=0.5mm

73 OSCILOSKOPSKI SNIMCI KARAKTERISTIČNIH TALASNIH OBLIKA-vibracioni transport Napon i struja EVA (a)- trougaona pobuda (b)-sinusna pobuda

74 EKSPERIMENTALNI NI REZULTATI ZULTATI-doziranje Podešavanje amplitude vertikalne komponente ubrzanja vibracionog levka (vibratory hopper-a) posredstvom strujno kontrolisanog IGBT pretvarača; (a) duty cycle δ=15%, (b) duty cycle δ=30%

75 EKSPERIMENTALNI REZULTATI ZA TIRISTORSKI REGULISANE VT POGONE AMPLITUDSKA KONTROLA DETALJNI PRIKAZ time interval t1 KOMPENZACIJA PROMENE MASE TRANSPORTUJUĆEG MATERIJALA DETALJNI PRIKAZ time interval t2

76 AMPLITUDSKA KONTROLA EKSPERIMENTALNI REZULTATI ZA TIRISTORSKI REGULISANE VIBRACIONO-TRANSPORTNE POGONE KOMPENZACIJA PROMENE MASE TRANSPORTUJUĆEG MATERIJALA DETALJNI PRIKAZ time interval t2

77 EKSPERIMENTALNI REZULTATI FREKVENTNE KONTROLE VIBRACIONIH DOZATORA Frekventna kontrola EVA- kompenzacija drifta karakteristika elastičnih; (a) krutost EVA elastičnih elemenata k = 1.18 kn / mm F = F = 100Hz (b) krutost EVA elastičnih elemenata k 1.12 kn / mm drv = F = 100 Hz, F = 97.6Hz (c) Krutost EVA elastičnih elemenata drv res res k 1.12 kn / m m = F F 97.6Hz drv = = res

78 EKSPERIMENTALNI REZULTATI ZA TRANZISTORSKI REGULISANE VIBRACIONO-TRANSPORTNE POGONE FREKVENTNA KONTROLA DETALJNI PRIKAZ Tme interval t1 KOMPENZACIJA PROMENE MASE TRANSPORTUJUĆEG MATERIJALA

79 EKSPERIMENTALNI REZULTATI ZA TRANZISTORSKI REGULISANE VIBRACIONO-TRANSPORTNE POGONE FREKVENTNA KONTROLA DETALJNI PRIKAZ Tme interval t3

80 POREĐENJE ENERGETSKE EFIKASNOSTI TIRISTORSKIH I TRANZISTORSKIH VIBRACIONO-TRANSPORTNIH POGONA (VTP) Osciloskopski snimci trenutne vrednosti ulazne snage u novom rezonantnom modu fres=44.5hz Phase Control SCR power converter, fdrv=50hz, Switch Mode Power Converter, fdrv=44.5hz

81 UTICAJ VTP NA NAPOJNU MREŽU-trougaona pobuda EVA fpob<50hz

82 UTICAJ VTP NA NAPOJNU MREŽU-trougaona pobuda EVA fpob<50hz

83 UTICAJ VTP NA NAPOJNU MREŽU-trougaona pobuda EVA fpob=50hz

84 UTICAJ REGULISANOG VTP SA KOREKCIJOM FAKTORA SNAGE NA MREŽNO NAPAJANJE 220V, 50Hz -sinusna pobuda EVA -trougaona pobuda EVA

85 Slike implementiranog prototipa IGBT kontrolisanog rezonantnog vibracionog transportera sa elektromagnetnom pobudom

86 Implementirani prototip vibracionog transportera

87 Montaža senzora ubrzanja Montaža senzora pomeraja Electromagneni Vibracioni Aktuator-EVA Vibracioni kanal- top view

88 IMPLEMENTIRANI PROTOTIP ENERGETSKOG PRETVARAČA

89 PC 104 UPRAVLJAČKA JEDINICA LINUX- OPERATIVNI SISTEM

90 Transmiter ubrzanja Energetski pretvarač PLL kolo

91 FILMSKI SNIMCI AMPLITUDSKA KONTROLA FREKV KVENTNA KOTROLA

92 Time 5 ms/c DISPLACEMENT 0,5mm/c CURRENT 1A/c AMPLITUDSKA KONTROLA

93 Time 5 ms/c DISPLACEMENT 0,5mm/c CURRENT 1A/c FREKVENTNA KONTROLA

94 AMPLITUDSKO-FREKVENTNA KONTROLA

95 Amplitudsko frekventna regulacija protoka rasutog materijala Rezultat istraživanja objavljenog u radu: A.I.Ribic, Z.V.Despotovic, High Performance Feedback Control of Electromagnetic Vibratory Feeder, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol.57, Issue IX, pp , September (IF=4.678) LINK:

96 ZAKLJUČCI U predavanju je istaknut značajan uticaj ENERGETSKIH PRETVARAČA i ENERGETSKE ELEKTRONIKE u razvoju optimalne kontrole rezonantnih vibracionih transportera i dozatora, kao i povećanju njihove energetske efikasnosti Upotrebom ENERGETSKE ELEKTRONIKE i adekvatne kontrole je ostvarena kompenzacija spoljašnjih uticaja koji dovode do narušavanja zahtevanog rezonantnog režima vibracionih transportera i dozatora, kao i njihove promene rezonantne učestanosti. Najdominantniji uticaji su: promena mase transportujućeg materijala, promena krutosti opruga, promena mrežnog napona

97 U toku razvoja energetskih pretvarača su realizovana dva potpuno različita talasna oblika struje vibracionog aktuatora koji daju iste efekte što se tiče izlaznog pomeraja vibracionog suda, pod uslovom da su im efektivne vrednosti iste. Ni jedno od predloženih rešenja nije apsolutno zadovoljavajuće, odnosno pri izboru rešenja treba praviti kompromis. Razvoj tehnologije novih kompozitnih materijala na bazi fiberglas vlakana i ugljenih fiber kompozita od kojih se danas isključivo prave elastični elemenati transportera je jako preokrenuo pravac daljeg razvoja energetskih pretvarača za pobudu rezonantnih vibracionih transportera.

98 Pomoću opisanih pretvarača sa strujnom kontrolom i pripadajuće upravljačke elektronike, rezonantna učestanost je određena automatski. Ovim su postignute maksimalne performanse VT pogona i ostvareno je niz prednosti od kojih treba istaći sledeće: -minimalni utrošak energije iz mreže -fleksibilna automatizacija sa minimalnim preklopnim vremenom -eliminisane su opsežne i vrlo komplikovane mehaničke kalibracije i podešavanja -omogućen rad bez rukovaoca u agresivnim i otrovnim sredinama -ostvareno je proširenje korišćenja standardnih namotaja elektromagneta bez obzira na mrežnu učestanost (50Hz/60Hz)

99 ENERGETSKA ELEKTRONIKA

100 TRENDOVI DALJEG RAZVOJA Integracija energetskog pretvarača, upravljačkog dela i vibracionog aktuatora u jedan inteligentni sklop tzv. smart actuator module. DSP kontrola i implementacija metoda spektralne analize i brze Furijeove transformacije u pretraživanju i održavanju stanja rezonance. Primena Fuzzy -regulatora i neuronskih mreža u kontroli VT Istraživanje i razvoju vibracionih pogona sa kontrolom bez senzora ubrzanja ili pomeraja tzv. sensorlees vibratory conveying drive. Na osnovu struje vibracionog aktuatora ili na osnovu struje DC međukola, preko sofisticiranih matematičkih metoda moguće je dobiti informaciju o vrednosti pomeraja ili ubrzanja transportnog suda.

101 Ideja za razvojem predloženog enog tranzistorskog IGBT pretvarača a je proistekla iz dugogodišnjeg iskustva stečenog enog na razvoju i realizaciji tiristorskih pretvarača a za pogon vibracionih transportera i dozatora primenjenih u industriji cementa (u periodu god.) kao i sagledavanjem njihovih prednosti i nedostataka

102 DEO REZULTATA ISTRAŽIVANJA NA OVOJ PROBLEMATICI SE KORISTI U OKVIRU PROJEKTA MINISTARSTVA PROSVETE, NAUKE I TEHNOLOŠKOG RAZVOJA: INTEGRISANI SISTEMI ZA UKLANJANJE ŠTETNIH SASTOJAKA DIMA I RAZVOJ TEHNOLOGIJA ZA REALIZACIJU TERMOELEKTRANA I ENERGANA BEZ AEROZAGAĐENJA - TR33022

103 20. Novembar 2012 HVALA NA PAŽNJI!!!! Dr Zeljko Despotović, Institut Mihajlo Pupin -Beograd