СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПЫЛЕСОСОМ Российский патент 1998 года по МПК A47L9/28 G05B13/02 G05B15/02 

Изобретение относится к бытовым электрическим пылесосам с системами управления всасыванием, обладающим высоким удобством эксплуатации и обслуживания.

Известна система управления мощностью пылесоса [1] в состав которой входят универсальный коллекторный электродвигатель, электронный регулятор числа оборотов, несколько постоянных сопротивлений для изменения мощности, коммутационное реле и электронный кольцевой счетчик управления. Однако коллекторные двигатели, работающие в пылесосах на значительных частотах вращения, вследствие наличия щеточно-коллекторного узла, обладают низкими технико-эксплуатационными характеристиками, что является основным фактором, обусловливающим переход в современных и перспективных системах на асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

Известна система управления пылесосом [2] содержащая асинхронный двигатель, датчик сопротивления воздушного тракта и регулируемый по сигналу датчика преобразователь частоты. Частота вращения двигателя в этом случае устанавливается ниже, сравнительно с существующими пылесосами, что не позволяет потребителю устанавливать благоприятный режим всасывания и приводит к перерасходу электроэнергии. Данная система управления пылесосом не реагирует на постепенное заполнение пылесборника или плавное перекрытие отверстия всасывающей трубки, поскольку схема построена на измерении пиковых нагрузок, что эффективно лишь при забивании всасывающего тракта.

Наиболее близкой предлагаемому изобретению является система управления пылесосом [3], которая содержит последовательно соединенные преобразователь частоты, через датчик тока соединенный с выпрямителем питающей сети, и трехфазный асинхронный двигатель, механически сблокированный с вентилятором, а также датчик частоты вращения и кнопку запуска. В нее введены последовательно соединенные триггер запуска, однополупериодный выпрямитель, а также блок задания мощности, элементы сравнения, интегратор и изодромное звено. Выход изодромного звена соединен с входом регулирования амплитуды питающего напряжения преобразователя частоты. Последовательно соединенные функциональный преобразователь, сумматор и масштабирующий усилитель соединены с входом регулирования частоты питающего напряжения преобразователя частоты. Система имеет задатчик начальной частоты вращения, еще два сумматора, три масштабирующих усилителя и формирователь сброса триггера запуска.

Большое количество различных электронных элементов управления создает возможность рассогласования сигналов датчиков обратной связи с системой управления. Это приводит к возникновению колебательных процессов в системе управления, что снижает надежность работы системы. Кроме того, использование электронных элементов увеличивает стоимость изделия. Наличие вторичных источников питания увеличивает расход электроэнергии, что приводит к снижению к. п.д. системы.

Задача изобретения - повышение надежности работы системы управления за счет исключения возможности возникновения колебательных процессов при номинальной и критической нагрузках, исключение большого количества электронных элементов, работа которых зависит от уровня напряжения питающей сети; повышение к.п.д. системы управления.

Поставленная задача решается системой управления пылесосом, содержащей последовательно соединенные преобразователь частоты, силовые входы которого через сглаживающий фильтр соединены с выходами выпрямителя питающей сети, и асинхронный двигатель, выходной вал которого механически сблокирован с вентилятором пылесоса, а также систему запуска. Причем преобразователь частоты выполнен в виде автогенераторного инвертора, силовые входы которого соединены с выпрямителем через сглаживающий фильтр. Обмотки инвертора соединены с выходами системы запуска, входы которой соединены с выходами сглаживающего фильтра.

Для пояснения существа изобретения на фиг. 1 приведена схема системы управления.

Система управления содержит регулируемый выпрямитель 1, выход которого через сглаживающий фильтр 2 соединен со входом силового автогенераторного инвертора 3. К выходу сглаживающего фильтра 2 подсоединена система запуска 4, выход которой соединен с обмотками автогенераторного инвертора 3. Асинхронный двигатель 5, выходной вал которого механически сблокирован с вентилятором пылесоса, соединен с выходом силового инвертора 3.

При подключении системы к сети на инвертор 3 через систему запуска 4 подается запускающий импульс и инвертор начинает работать: открываются транзисторы и по первичным и синхронизирующим обмоткам трансформаторов начинает протекать ток. Сердечники трансформаторов поочередно оказываются в режиме насыщения. Переключение транзисторов происходит по насыщению трансформаторов. Частота переключения транзисторов определяется числом витков первичных обмоток и уровнем напряжения питания.

При изменении нагрузки воздуховсасывающего прибора, например, забивании засасывающей трубы пылесоса, изменении запыленности обрабатываемой поверхности и т. д., изменяется потребляемая мощность приводного двигателя 5 и величина тока в силовой цепи. В связи с этим изменяется падение напряжения на предвключенных цепях (управляемый выпрямитель 1, сглаживающий фильтр 2), что приводит к изменению величины постоянного напряжения на входе самовозбуждающегося инвертора 3. Частота автогенерации инвертора прямо пропорциональна уровню постоянного напряжения на его входе. Так, при забивании засасывающей трубы резко снижается нагрузка электродвигателя 5, падает ток в силовой цепи агрегата и уменьшается падение напряжения на управляемом выпрямителе 1. Возрастает напряжение на входе самовозбуждающегося инвертора 3 и частота его автогенерации. Возрастает частота вращения двигателя 5 и мощность всасывания агрегата, что позволяет ликвидировать намечающуюся закупорку засасывающей трубы прибора. Параметры выпрямителя 1 и фильтр 2 (индуктивность и емкость) подобраны таким образом, чтобы обеспечить достаточную величину увеличения мощности всасывания агрегата. При плавных изменениях нагрузки на входе всасывающего агрегата процесс компенсации ее изменения протекает аналогичным образом, причем избыточные расход энергии и уровень шума агрегата в этом случае минимальны. Во всем диапазоне изменения нагрузки отношение величины напряжения на двигателе 1 к частоте генерации преобразователя 3 постоянно (U/f= const), ток и момент на валу двигателя практически не меняются. Отсутствие специальных датчиков и цепей обратной связи упрощает структуру устройства и исключает возможность возникновения колебательных процессов в системе управления преобразователя частоты, что повышает надежность работы устройства.

Система предназначена для бытовых электрических пылесосов с управлением всасыванием. Система содержит преобразователь частоты, силовые входы которого соединены с выходами выпрямителя питающей сети, и асинхронный двигатель, выходной вал которого механически сблокирован с вентилятором пылесоса, а также систему запуска. Преобразователь частоты выполнен в виде автогенераторного инвертора, силовые входы которого соединены с выпрямителем через сглаживающий фильтр. Обмотки инвертора соединены с выходами системы запуска, входы которой соединены с выходами сглаживающего фильтра. Устройство повышает надежность работы системы управления пылесосом за счет исключения возможности возникновения колебательных процессов при номинальной и критической нагрузках. 1 ил.

Система управления пылесосом, содержащая последовательно соединенные преобразователь частоты, силовые входы которого через сглаживающий фильтр соединены с выходом выпрямителя, и асинхронный двигатель, вал которого механически сблокирован с вентилятором пылесоса, а также систему запуска, отличающаяся тем, что преобразователь частоты выполнен в виде автогенераторного инвертора, обмотки которого соединены с выходами системы запуска, а входы системы запуска соединены с выходами сглаживающего фильтра.