ДВУХДВИГАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЛЕНТОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1997 года по МПК H02P7/74 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах для перемещения и натяжения ленточных материалов, например, в электроприводах подачи рулонных ленточных материалов в штамп, в технологическом оборудовании для производства ленточных материалов (текстильное, бумагоделательное оборудование), в лентопротяжных механизмах устройств ввода-вывода информации.

Изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в расширении диапазона регулирования скорости перемещения ленточного материала.

Известен двухдвигательный электропривод перемоточной машины, который содержит два электродвигателя постоянного тока, регулятор натяжения, регулятор тока и регулятор скорости, которые взаимосвязаны схемой управления [1]
Недостатком этого анализа является чрезмерная сложность, а следовательно, малая надежность устройства, обусловленные раздельным управлением электродвигателями, кроме того двигатели постоянного тока имеют малую надежность в связи с наличием коллекторного узла.

Известен также двухдвигательный электропривод подачи ленточных материалов в пресс [2] который содержит два трехфазных линейных асинхронных двигателя механически связанных ленточным материалом. Схема управления обеспечивает независимое реверсивное управление каждым двигателем в отдельности, что на практике реализуется отдельным для каждого двигателя коммутационным аппаратом с блоком управления.

Недостатком этого аналога также является сложность устройства, обусловленная наличием
Наиболее близким к изобретению по количеству существенных признаков устройством того же назначения является двухдвигательный электропривод для перемещения ленточных материалов, содержащий два асинхронных двигателя механически связанных ленточным материалом, коммутационный аппарат с блоком управления, в котором статорные обмотки посредством коммутационного аппарата, подключенного к зажимам между статорными обмотками, соединены попарно-последовательно по схеме общей звезды, причем начала статорных обмоток первого двигателя подключены к сети, а концы второго двигателя соединены в точку, параллельно первому двигателю подключен дроссель насыщения со схемой управления [3]
У прототипа и предлагаемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки: два асинхронных двигателя механически связанных ленточным маркером, коммутационный аппарат с блоком управления, в котором статорные обмотки посредством коммутационного аппарата, подключенного к зажимам между статорными обмотками, соединены попарно последовательно по схеме обшей звезды, причем начала статорных обмоток первого двигателя подключены к сети, а концы второго двигателя соединены в точку.

Недостатком прототипа является узкий диапазон регулирования скорости перемещения ленточного материала. Указанный недостаток объясняется тем, что асинхронные двигатели подключены к сети с одинаковым порядком чередования фаз в связи с чем исключается режим "стоп" с натяжением ленты, малые скорости перемещения и реверс. Электропривод предназначен, как следует из описания, для нерегулируемого перемещения ленточного материала со стабилизацией натяжения ленты.

Цель изобретения расширение диапазона регулирования скорости перемещения ленточного материала.

Для достижения поставленной цели предлагаемое изобретение - двухдвигательный электропривод для перемещения ленточных материалов содержит следующие общие, выраженные определенными понятиями существенные признаки, совокупность которых направлена на решение связанной с целью изобретения задачи: два трехфазных асинхронных двигателя, роторы механически связаны ленточным материалом, статорные обмотки двигателя соединены попарно-последовательно по схеме общей звезды с разным порядком чередования фаз, то есть в каждую фазу включены последовательно по две обмотки от разных двигателей. Начало статорных обмоток первого двигателя подключены к сети, а концы статорных обмоток второго двигателя соединены в точку. Коммутационный аппарат подключен к зажимам между статорными обмотками.

Совокупность указанных общих существенных признаков дополняет следующий частный отличительный признак, который направлен на решение той же задачи: второй двигатель выполнен на мощность P₂, которая определяется выражением
P₂ P₁ + P_р,
где P₁ мощность первого двигателя, P_р мощность необходимая для реверса.

По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки: статорные обмотки двигателей соединены с разным порядком чередования фаз.

Перечисленные выше отличительные признаки вместе со сходным признаком прототипа обеспечивают работоспособность устройства с достижением технического результата расширение диапазона регулирования.

Коммутационный аппарат со схемой управления может быть выполнен на базе реле, герконов, транзисторных или тиристорных ключевых элементов.

Дополнительным отличительным признаком является то, что второй двигатель выполнен на мощность P₂, которая выражается формулой
P₂ P₁ + P_р,
где P₁ мощность первого двигателя, P_р мощность необходимая для реверса.

Между отличительными признаками и целью изобретения существует следующая причинно-следственная связь: соединение статорных обмоток двигателей с разным порядком чередования фаз обуславливает, в отличии от прототипа, действие на ленту двух противоположных по направлению сил, что позволяет при управлении коммутационным аппаратом изменять скорость перемещения ленточного материала от нуля (при равенстве противоположно направленных сил) до максимальной скорости (при закоротке второго двигателя, то есть отсутствие одной из сил). Кроме того выполнение второго двигателя на мощность P₂, которая определяется выражением
P₂ P₁ + P_р,
где P₁ мощность первого двигателя, P_р мощность необходимая для реверса,
позволяет расширить диапазон регулирования скорости перемещения ленточного материала.

Мощность необходимая для реверса выбирается в зависимости от назначения электропривода. Так, для электроприводов подачи ленточных материалов в штамп эта мощность может быть равной нулю, если позиционирование ленты перед вырубкой осуществляется без перерегулирования. При перерегулировании эта мощность (доводочная) составляет 5 7% от полной мощности двигателей. В текстильной и бумагоделательной промышленности, где нет требований к точному позиционированию необходимость реверса отсутствует и P_р 0. В лентопротяжных устройствах ввода-вывода информации ЭВМ реверс необходим, как для точной остановки ленточного носителя информации, так и для обратной перемотки ленты, в этом случае, в зависимости от требования технического задания на время обратной перемотки мощность необходимая для реверса может составлять от 30 до 50% полной мощности.

По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению авторов, сущность заявляемого изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат новое свойство объекта совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно использована в электроприводах перемещения и натяжения ленточных материалов, например, в устройствах подачи ленточных материалов в пресс, в текстильной и бумагоделательной промышленности, в устройствах ввода-вывода информации ЭВМ и т.д. с получением технического результата, заключающегося в обеспечении действия на ленточный материал двух регулируемых противоположно направленных сил, обуславливающего обеспечения достижения поставленной цели расширение диапазона регулирования скорости перемещения ленточного материала, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых изображен вариант исполнения валкового электропривода перемещения и одновременного натяжения ленточного материала. Валковый вариант позволяет перемещать диэлектрические, ферромагнитные и электропроводящие ленточные материалы, например, в рабочую зону пресса.

На фиг. 1 приведена кинематическая схема; на фиг. 2 электрическая схема.

Заявляемое согласно первому пункту формулы изобретения двухдвигательный электропривод для перемещения ленточных материалов содержит два трехфазных асинхронных двигателя 1 и 2 желательно с мягкой характеристикой, например с массивными роторами, ленточный материал 3, который с помощью валков 4 и 5, закрепленных на валах двигателей 1 и 2 механически связывает эти двигатели.

Коммутационный аппарат выполнен на базе симисторов 6, 7, 8 с блоком управления 9. Статорные обмотки двигателей 1 и 2 соединены попарно-последовательно по схеме общей звезды с разным порядком чередования фаз, то есть последовательно соединены обмотки A1-X1 с B2-Y2, B1-Y1 с A2-X2, а C1-Z1 с C2-Z2. Начала статорных обмоток асинхронного двигателя 1 подключены к сети, а концы статорных обмоток двигателя 2 соединены в точку.

Симисторы коммутационного аппарата 6, 7, 8 подключены к зажимам между статорными обмотками двигателей 1 и 2, и управляются блоком 9.

Согласно второму пункту формулы изобретения в заявляемом устройстве двигатель 2 выполнен на большую мощность по сравнению с двигателем на величину мощности необходимой для осуществления реверса.

В процессе работы при подключении асинхронных двигателей 1 и 2 к сети и команде с блока управления "ВПЕРЕД" Симисторы 6, 7, 8 открываются, то есть обладают полной проводимостью. В этом случае зажимы между статорными обмотками соединяются в точку, закорачивая двигатель 2, по обмоткам которого A₂X₂, B₂Y₂, C₂Z₂ не протекает ток, что равносильно отключению двигателя 2. К обмоткам двигателя 1 приложено полное напряжение сети и вращающийся момент двигателя посредством ротора и валков 4 создает тяговую силу действующую на ленту 3 в направлении вращения двигателя 1 указанном стрелкой. Натяжение ленты 34 в данном граничном режиме отсутствует (если не считать трения на валках 5). Скорость перемещения ленточного материала 3 в этом режиме максимальна.

При позиционировании, по мере приближения ленточного материала 3 к заданному положению, блок управления 9 изменяет угол открытия симисторов 6, 7, 8, уменьшая их время открытого состояния, и одновременно, увеличивая время закрытого состояния. В связи с тем, что в закрытом состоянии симисторов 6, 7, 8 последние не обладают проводимостью, двигатель 2 оказывается включенным последовательно с двигателем 1 и создает свой вращающий момент, который посредством валков 5 передается ленте 3, однако учитывая обратный порядок чередования фаз двигателя 2 относительно двигателя 1 направление вращающего момента и, следовательно, тяговой силы от валков 5 -противоположное, т.е. двигатель 2 оказывает тормозное действие на ленту 3.

По команде СТОП, при равных мощностях двигателей 1 и 2, то есть P₂=P₁, симисторы 6, 7, 8 полностью закрыты, зажимами между статорными обмотками оказываются разомкнутыми, обмотки двигателей 1 и 2 включены последовательно и имеют равные токи, следовательно, обеспечивают равные силы действующие на ленту 3, учитывая разный порядок чередования фаз направлений этих сил противоположно, что обеспечивает останов ленты 3 с заданным натяжением для проведения технологического процесса (например, штамповки).

В случае неравенства мощностей двигателей 1 и 2, то есть P₂=P₁ + P_р, при команде "СТОП" симисторы 6 8 работают с некоторым открытием угла, обеспечивая равные силы, действующие на ленту 3, путем кратковременных закороток более мощного двигателя 2. В этом случае при перегулировании возможен реверс ленты 3 и возврат ее в заданное положение путем полного закрытия симисторов 6, 7, 8, так как в связи с большей мощностью двигателя 2, регулирующая сила, действующая на ленту 3 сменит направление в сторону более мощного двигателя 2.

Таким образом, управляя углом открытия симисторов 6, 7, 8 можно обеспечить широкое регулирование скорости перемещения ленточного материала 3, и его натяжение, включая режимы останова и реверса, указанные режимы легко автоматизируются.

Применение асинхронных двигателей с мягкой механической характеристикой расширяет диапазон регулирования частоты вращения, и обеспечивает устойчивую работу в зоне малых скоростей.

Таким образом, электропривод обеспечивает широкое реверсивное регулирование скорости перемещения и натяжения ленточных материалов и обладает предельной простотой.

Как показали результаты испытания макетного образца электропривода, предлагаемое изобретение может быть использовано в народном хозяйстве и в сравнении с прототипом обладает широким диапазоном регулирования скорости перемещения ленточного материала.

Кроме того, оно не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды.

Использование: в устройствах для перемещения и натяжения ленточных материалов, например в электроприводах прессового оборудования, в текстильной и бумажной промышленности, в лентопротяжных механизмах ЭВМ. Сущность изобретения: двухдвигательный электропривод для перемещения ленточного материала содержит два асинхронных двигателя, связанных ленточным материалом, и коммутационный аппарат с блоком управления. Статорные обмотки двигателей соединены попарно-последовательно по схеме общей звезды с разным порядком чередования фаз, а коммутационный аппарат подключен к зажимам между статорными обмотками. Кроме того второй двигатель имеет мощность большую, по сравнению с первым. В результате обеспечивается расширение диапазона регулирования скорости перемещения ленточного материала. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Двухдвигательный электропривод для перемещения ленточного материала, содержащий два асинхронных двигателя, механически связанных ленточным материалом, коммутационный аппарат с блоком управления, статорные обмотки посредством коммутационного аппарата, подключенного к зажимам между статорными обмотками, соединены попарно-последовательно по схеме общей звезды, причем начала статорных обмоток первого двигателя подключены к сети, а концы второго двигателя соединены в точку, отличающийся тем, что статорные обмотки двигателей соединены с разным порядком чередования фаз. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что второй асинхронный двигатель выполнен на мощность P₂, которая определяется выражением
Р₂ P₁ + P_p,
где Р₁ мощность первого двигателя;
Р_p мощность, необходимая для реверса.