ДВУХДВИГАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЛЕНТОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2003 года по МПК H02P7/74 H02P5/46 

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах для перемещения и натяжения ленточных материалов, например в лентопротяжных механизмах устройств ввода - вывода информации, в технологическом оборудовании для производства и обработки электропроводящих рулонных ленточных материалов, в электроприводах подачи ленточных материалов в пресс.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающееся в расширении функциональных возможностей устройства.

Известен двухдвигательный электропривод лентопротяжного устройства, который содержит два электродвигателя постоянного тока со схемой управления (см. Авторское свидетельство СССР 1378005, МКИ НО27/68, 1988 г.). Недостатком этого аналога являются сложность устройства и малая надежность, обусловленные сложной схемой управления и малой надежностью двигателей со скользящим коллекторным узлом.

Известен также двухдвигательный электродвигатель для перемещения ленточных материалов, содержащий два трехфазных линейных двигателя со схемой управления, обеспечивающей независимое реверсивное управление каждым двигателем в отдельности (см. Оптимизация электромеханических систем автоматического управления. МежВУЗ, научный сборник, Саратов. Издательство Саратовского университета, 1983 г., стр.127, рис.1). Недостатком этого аналога является большое количество коммутационных элементов, большая сложность и малая надежность.

Наиболее близким по совокупности существенных сходных признаков к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа электропривод (см. Авторское свидетельство СССР 1066011, М. кл. Н 02 Р 3/24, 1984 г.), который содержит два асинхронных двигателя, начала статорных обмоток которых подсоединяют к трехфазной сети посредством трех коммутационных элементов, конденсатор, ключи с блоками управления.

Недостатком прототипа являются узкие функциональные возможности, так как известное устройство обеспечивает только эффективное торможение, но не предусматривает регулирование скорости, что затрудняет его применение в устройствах для перемещения лент.

Сущность изобретения заключается в расширении функциональной возможности электропривода за счет оригинального подключения известных элементов - конденсатора и коммутационных элементов, а также определенного подключения обмоток двух двигателей.

Технический результат - реверс линейных асинхронных двигателей и регулирование скорости.

Указанный выше технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве содержатся два трехфазных асинхронных двигателя, начала статорных обмоток которых подсоединяемы к трехфазной сети посредством трех коммутационных элементов, конденсатор, ключи с блоками управления.

Особенность заключается в том, что первая обмотка первого двигателя и третья обмотка второго двигателя подсоединены к первой фазе сети, вторые обмотки обоих двигателей подсоединены ко второй фазе сети, а третья обмотка первого двигателя и первая обмотка второго двигателя подсоединены к третьей фазе сети, причем начала вторых обмоток зашунтированы конденсатором и подключены через ключи с блоками управления.

По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки: первая обмотка первого двигателя и третья обмотка второго двигателя подсоединены к первой фазе сети, вторые обмотки обоих двигателей подсоединены ко второй фазе сети, а третья обмотка первого двигателя и первая обмотка второго двигателя подсоединены к третьей фазе сети.

Начала вторых обмоток зашунтированы конденсатором и подключены через коммутационные элементы с блоками управления.

Перечисленные выше отличительные признаки вместе со сходными признаками прототипа обеспечивают работоспособность устройства с достижением технического результата - расширение функциональных возможностей устройства.

Приведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогом прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому решению отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства.

Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:
- дополнение известного средства какой-либо известной частью, присоединяемой к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияния именно таких дополнений;
- замена какой-либо части известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
- исключение какой-либо части средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата;
- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;
- выполнение известного средства или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;
- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между ними осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака, представлении таких признаков во взаимосвязи либо изменением его вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли бы быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "Изобретательский уровень".

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

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключается в следующем.

Устройство содержит (фиг. 1) два трехфазных асинхронных двигателя 1 и 2, выполненных с развернутыми в плоскости статорами (линейные двигатели). Статорные обмотки первого линейного двигателя 3, 4, 5 и второго линейного двигателя 6, 7, 8, начала статорных обмоток подсоединены к фазам сети посредством трех коммутационных элементов 9, 10, 11, выполненных, например, в виде контактов магнитного пускателя. Первая статорная обмотка 3 первого линейного двигателя и третья статорная обмотка 8 второго линейного двигателя подсоединены к фазе А, вторые статорные обмотки обоих линейных двигателей 4 и 7 подключены к фазе В, а третья статорная обмотка 5 первого линейного двигателя и первая статорная обмотка 6 второго линейного двигателя подключены к фазе С. Указанное подключение обеспечивает разный порядок чередования фаз двух линейных двигателей и, следовательно, разное направление их тяговых сил.

Начала вторых статорных обмоток линейных двигателей 4 и 7 зашунтированы конденсатором 12 и подключены через ключи выполненных, например, на базе симисторов 13 и 15 с блоками управления 14 и 16 соответственно.

На кинематической схеме (фиг. 2) представлены линейные асинхронные двигатели 1 и 2, в воздушных зазорах которых установлен ленточный материал 17, предназначенный для технологической обработки в зоне 18.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Линейные двигатели 1 и 2 подключаются к фазам сети посредством силовых контактов магнитного пускателя 9, 10, 11. В связи с разным порядком чередования статорных обмоток 3, 4, 5 и 6, 7, 8 подключаемых к сети, при замкнутых состояниях симисторов 13 и 15 линейные асинхронные двигатели 1 и 2 создают противоположно направленные и равные по величине тяговые силы, действующие на ленту 17, которая в неподвижном состоянии подвергается технологическому процессу в зоне 18. Величину натяжения в неподвижном состоянии можно регулировать блоками управления 14 и 16, обеспечивая одинаковое изменение углов открытия обоих симисторов 13 и 15.

При необходимости перемещения ленты 17 влево нужно изменить тяговую силу линейного двигателя 2, что достигается изменением угла открытия симистора 15. Так, при полностью закрытом симисторе 15 линейный двигатель 2 меняет направление тяговой силы, действующей на ленту 17, на противоположное и тогда оба линейных двигателя 1 и 2 перемещают ленту 17 влево с максимальной скоростью. Принцип изменения знака тяговой силы связан с изменением направления тока в конденсаторной фазе 7 на противоположное, описанный, например, в работе (Герасимяк Р.П. и др. Асинхронный электропривод с тиристорным управлением. - Киев: "Техника", 1984, рис.10 а.). Для необходимости поддержания заданного напряжения блоком 14 изменяют угол открытия симистора 13, при этом величина и направление тяговой силы линейного двигателя 1 определятся соотношением времени открытого состояния симистора 13, что эквивалентно соотношению действия лево- и правонаправленных тяговых усилий.

При необходимости перемещения ленты 17 вправо рабочий процесс, обратный рассмотренному выше, а именно блоком 14, закрывают симистор 13 и оба линейных двигателя 1 и 2 перемещают ленту 17 вправо. Изменяя угол открытия симисторов 13 и 15, можно регулировать и скорость, и натяжение ленты 17. Преимуществом предложенной схемы подключения линейных двигателей является также то, что емкость конденсатора 12 может выбираться исходя из мощности одного двигателя.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно на конвейерах для перемещения электропроводящих рулонных ленточных материалов, в электроприводах подачи ленточных материалов в пресс, в лентопротяжных механизмах устройств ввода - вывода информации;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Изобретение предназначено для применения в приводах и натяжения ленточных материалов, например, в технологическом оборудовании по обработке тонких ленточных заготовок. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей. В двухдвигательном электроприводе для перемещения ленточных материалов два трехфазных асинхронных двигателя подсоединены к трехфазной сети с разным порядком чередования фаз, в одну из фазных обмоток каждого двигателя подключены симисторы с блоками управления, а начала этих фазных обмоток зашунтированы конденсатором. Такая схема подключения позволяет производить перемещение ленточных заготовок с заданной скоростью и натяжением ленты. 2 ил.

Двухдвигательный электропривод для перемещения ленточных материалов, содержащий два трехфазных асинхронных двигателя, начала статорных обмоток, которые подсоединены к трехфазной сети посредством трех коммутационных элементов, конденсатор, ключи с блоками управления, отличающийся тем, что первая статорная обмотка первого двигателя и третья статорная обмотка второго двигателя подсоединены к первой фазе сети, вторые статорные обмотки обоих двигателей подсоединены ко второй фазе сети, а третья статорная обмотка первого двигателя и первая статорная обмотка второго двигателя подсоединены к третьей фазе сети, причем начала вторых статорных обмоток соединены между собой конденсатором и подключены ко второй фазе сети через ключи с блоками управления.