|
|
Пояснения принципа действия Вибрационного насоса с АРиС.
Все очень просто! К вибрационному насосу добавляется один лишь конденсатор соединенный последовательно с обмотками насоса, а сам насос изготавливается с соблюдением определенных требований, а именно: 1. Катушки наматываются с условием насыщения магнитопровода насоса; 2. Резиновые детали амортизатор (эластичная подвеска) и диафрагма (демпфирующая подвеска) выполняются таким образом, чтобы при работе насоса и возрастании напора создаваемого насосом воздушный зазор в магнитопроводе насоса уменьшался примерно на 30%; 3. Величину емкости включенного последовательно с насосом конденсатора выбирают такой, чтобы превратить конденсатор с обмотками насоса в резонансный контур. Вот собственно и все. Осталось только поместить конденсатор, в какой-то корпус и качать воду. Для любителей физики более подробно: Во-первых, обеспечивается ферромагнитная стабилизация напряжения на катушках электромагнитного привода вибрационного насоса за счет того, что в электроцепи насоса создается феррорезонансная электрическая цепь из последовательно соединенных линейного емкостного сопротивления конденсатора и нелинейного индуктивного сопротивления катушек с насыщенным магнитопроводом. Для изменения параметров индуктивного сопротивления катушек с насыщенным магнитопроводом может быть включение параллельно катушкам емкостное сопротивление еще одного конденсатора Указанные условия являются достаточными для ферромагнитной стабилизации напряжения и известны, например, из учебника К.С.Демирчан, Л.Р.Нейман, Н.В.Коровкин, В.Л.Чечурин. Том 2 «Теоретические основы электротехники» 4 изд. ПИТЕР, 2006, гл.21.13. стр.415-416. Во-вторых, за счет изменения стабилизированного напряжения на катушках электромагнитного привода при изменении напора достигается автоматическое регулирование объемной подачи и создание условий, исключающих механические соударения при работе насоса без нагрузки или без воды. Это осуществляется за счет того, что уменьшение зазора между магнитопроводом и якорем приводит к увеличению индуктивного сопротивления электромагнитного привода и возрастанию в связи с этим напряжения на его катушках. Здесь используется свойство последовательного резонансного контура, состоящее в том, что напряжение на индуктивности определяется отношением индуктивного сопротивления контура к его активному сопротивлению, т.е. при возрастании индуктивного сопротивления электромагнитного привода увеличивается величина отношения индуктивного сопротивления к активному и соответственно возрастает напряжение на катушках электромагнитного привода. Указанное свойство последовательного резонансного контура известно, например, из учебника Ю.Г.Синдеева «Электротехника с основами электроники» гл.4, п.4.9, стр.93, изд. Феникс, 2002. Таким образом, изменением зазора, обеспечивается изменение стабилизированного напряжения на катушках электромагнитного привода на 25÷30%, что достаточно для эффективного регулирования объемной подачи и создания условий, исключающих механические соударения при работе насоса без воды. Меньшее изменение зазора между магнитопроводом и якорем приводит к уменьшению эффективности регулировки, а большее не целесообразно, так как уменьшает рабочий зазор вибрационного насоса. В-третьих, в электроцепи вибрационного насоса создается феррорезонансный колебательный контур, содержащий энергозависимую индуктивность электромагнитного привода, которая в процессе работы насоса изменяется с частотой равной удвоенной частоте электросети, что обеспечивает возникновение параметрического резонанса или его еще называют резонанс второго рода. В рабочем режиме вибрационного насоса параметрические феррорезонансные колебания происходят в контуре, состоящем из нелинейной индуктивности электромагнитного привода и линейных конденсаторов при следующих условиях, когда: - электромагнитный привод вибрационного насоса совершает полезную работу по подъему воды и соизмеримую с ней работу по компенсации механических и гидравлических потерь; - потери на нагрев в катушках и магнитопроводе электромагнитного привода вибрационного насоса составляют в реальных конструкциях величину примерно равную энергии затрачиваемой на полезную работу. Таким образом, в рабочем режиме обеспечивается значительная доля активной составляющей в цепи параметрического феррорезонансного колебательного контура вибрационного насоса, что создает условия стабильности параметрического резонанса, а нелинейный характер индуктивности электромагнитного привода обеспечивает нелинейное ограничение нарастания колебаний. Это способствует сохранению устойчивого резонансного режима в электроцепи вибрационного насоса при различных напорах и напряжениях, а также возрастанию КПД электромеханической системы. Условия возникновения параметрического резонанса и его стабильности известны и описаны, например, в работах о параметрическом резонансе «Лекции по колебаниям, ч.1, лекции 18-19» Мандельштам Л.И. Полное собрание трудов, т.4 М., 1955. На фиг.2 изображен вибрационный насос, выполненный по предложенному способу с отдельным корпусом для размещения конденсаторов, один из которых последовательно соединяет катушки электромагнитного привода с электросетью, а другой включен параллельно им. |
||
 |
Вибрационный насос содержит корпус 1 со съемным теплоотводящим ребром 2, отдельный корпус 3, электрический конденсатор 4, последовательно соединяющий катушки с электросетью, электрический конденсатор 5, параллельно включенный катушкам, электромагнитный привод, состоящий из магнитопровода 6 с полюсными наконечниками 7, катушками 8 и с воздушным зазором d от него якоря 9, установленного на штоке 10 с эластичной подвеской 11, демпфирующей подвеской 12, всасывающий клапан 13, обратный клапан 14 и электрическая вилка 15. При включении вибрационного насоса в электросеть без воды, например для проверки целостности обмоток катушек 8, напряжение на них имеет минимальное значение, что не позволяет якорю 9, совершающему под действием электромагнитной силы продольные колебания, соударяться с магнитопроводом 6. При погружении вибрационного насоса в воду колебания якоря 9 посредством всасывающего клапана 13 и обратного клапана 14 обеспечивают создание напора и подачу воды. При работе под нагрузкой давление воды воздействует на демпфирующую подвеску 12 и через нее на эластичную подвеску 11, изменяя зазор d и через это изменяя напряжение на катушках 8 электромагнитного привода, которое устанавливается пропорционально напору до достижения максимального значения при максимальных значениях напора. Колебания стабилизированного напряжения на катушках электромагнитного привода аналогичны колебаниям выходного напряжения феррорезонансных стабилизаторов и составляют при отклонении напряжения в электросети ±10% примерно ±2%, что обеспечивает стабильность объемной подачи при работе насоса в различных условиях эксплуатации. «Захват» насоса в феррорезонансный колебательный режим осуществляется уже при 150 вольтах и рассчитан на все возможные режимы работы насоса, что и отражено в приведенных параметрах насоса. Для интересующихся патентной информацией можно посмотреть здесь. |
||