ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2015 года по МПК H02P9/02 H02P9/30 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электропитания и управления исполнительными механизмами.

Известно электромеханическое устройство, входящее в состав системы автономного электропитания, представленное в патенте №2284644 (автор Часовской А.А.). В нем с помощью источника постоянного тока, который может представлять из себя аккумуляторную батарею или выпрямитель, осуществляется подача постоянного тока через реостат, через автоматический расцепитель в электродвигатель постоянного тока, вал которого жестко связан с валом синхронного генератора с возбудителем. Устройство может обеспечить питанием объекты и работу исполнительных узлов. Переменное трехфазное напряжение поступает в трехфазный выпрямитель с сглаживающим фильтром, осуществляющим преобразование переменного напряжения в постоянное. С выхода выпрямителя выпрямленное напряжение поступает в блок стабилизации, представляющий из себя блок автоматического регулирования питанием. А когда напряжение станет ниже определенного значения, автоматический расцепитель подключит источник постоянного тока к электродвигателю. Далее снова повторится вышеупомянутое действие. Таким образом, благодаря обратной связи между синхронным генератором и электродвигателем с помощью вышеупомянутых узлов осуществляется какое-то время вращение вала электродвигателя без источника питания. Однако устройство не может обеспечить постоянство вращения вала электродвигателя.

Известно электромеханическое устройство, изложенное в патенте №2427070 (автор Часовской А.А.), БЮЛ №23 от 20.08.11 г. В нем, в отличие от вышеупомянутого, обеспечивается увеличение времени вращения вала электродвигателя при увеличенной нагрузке за счет введения аккумуляторной батареи уменьшенной мощности и умножителя напряжения, которые можно представить как источник питания уменьшенной мощности. Однако при нестабильной нагрузке не обеспечивается постоянство вращения вала электродвигателя.

С помощью предлагаемого устройства обеспечивается постоянство вращения вала электродвигателя при нестабильной нагрузке.

Достигается это введением блока из двух автоматических расцепителей, привода и тороидального потенциометра,

при этом первый, второй и третий входы и первый и второй выходы блока из двух автоматических расцепителей соответственно соединены: с выходом трехфазного выпрямителя с сглаживающим фильтром, с выходом блока стабилизации, с выходом источника питания уменьшенной мощности, с входом привода и с входом тороидального потенциометра, жестко связанного с приводом и имеющего выход, соединенный с вторым входом автоматического расцепителя.

На фиг. 1 и в тексте приняты следующие обозначения:

1 - источник постоянного тока

2 - реостат

3 - автоматический расцепитель

4 - электродвигатель постоянного тока

5 - синхронный генератор с возбудителем

6 - привод

7 - тороидальный потенциометр

8 - блок их двух автоматических расцепителей

9 - блок стабилизации

10 - источник питания уменьшенной мощности

11 - трехфазный выпрямитель с сглаживающим фильтром, при этом выход источника постоянного тока 1 через реостат 2 соединен с первым входом автоматического расцепителя 3, имеющего второй вход и выход, соответственно соединенные с выходом тороидального потенциометра 7 и с входом электродвигателя постоянного тока 4, жестко связанного с синхронным генератором с возбудителем 4, имеющим первый, второй и третий выходы, соответственно соединенные с первым, вторым и третьим входами трехфазного выпрямителя с сглаживающим фильтром 11, имеющим выход, соединенный с первым входом блока из двух автоматических расцепителей 8 и через блок стабилизации 9 со вторым входом этого блока 8, имеющего третий вход, первый и второй выходы, соответственно соединенные с выходом источника питания уменьшенной мощности 10, с входом привода 6, с входом тороидального потенциометра 7, жестко связанного с приводом 6.

Работа устройства осуществляется следующим образом

С помощью источника постоянного тока 1, который может быть аккумуляторной батареей или выпрямителем, осуществляется подача постоянного тока через реостат 2, через автоматический расцепитель 3 в электродвигатель постоянного тока 4, вал которого жестко связан с валом синхронного генератора с возбудителем 5, выдающего трехфазное переменное напряжение в трехфазный выпрямитель с сглаживающим фильтром 11, осуществляющий преобразование переменного напряжения в постоянное. С выхода выпрямителя 11 выпрямленное напряжение поступает через блок стабилизации 9, осуществляющий сохранение напряжения при его уменьшении, на второй вход блока из двух автоматических расцепителей 8, имеющий первый вход, соединенный с выходом выпрямителя 11, а на третий вход поступает постоянное напряжение от источника питания уменьшенной мощности 10.

При наличии стабилизированного напряжения на выходе блока стабилизации 9 сработает первый расцепитель блока 8 и обеспечит соединение выходов с блока 9 и источника 10 в один выход с блока 8, соединенные с вторым входом тороидального потенциометра 7, с выхода которого напряжение поступает на второй вход автоматического расцепителя 3, который сработает и пропустит напряжение с выхода блока 8 на вход электродвигателя постоянного тока 4. В исходном состоянии потенциометр 7 устанавливается в среднее положение. В блоке 8 формируется положительный или отрицательный потенциал благодаря определению разности напряжений от блока стабилизации 9 и выпрямителя 11. При наличии такого потенциала срабатывает второй расцепитель и пропускает этот потенциал в привод 6. В результате вал привода 6, жестко связанный с валом тороидального потенциометра, начнет вращаться по часовой или против часовой стрелки. В результате изменяется напряжение на выходе тороидального потенциометра 7 до тех пор, пока напряжение на выходе выпрямителя 11 не станет равным напряжению на выходе блока стабилизации 9, обеспечивая вращение вала электродвигателя с постоянной частотой. Таким образом осуществляется регулировка на входе электродвигателя 4, в том числе и при нестабильной нагрузке, и улучшаются стабилизационные возможности.

Возможен вариант исполнения без блока стабилизации 9. При этом величина потенциала, поступающая на привод 6, может зависеть от разности напряжений источника 10 и выпрямителя 11, при наличии напряжения от выпрямителя 11 не ниже определенного значения, при котором также срабатывает и первый расцепитель блока 8 и соединяет выходы с выпрямителя 11 и с источника 10 в один выход с блока 8, соединенный с входом тороидального потенциометра 7.

Пример конкретного исполнения блока стабилизации представлен в книге М.А. Шутова «Источники питания и стабилизаторы», М., Дом-Додэка XXI «Альтекс». 2007, стр. 103, рис. 9.3, 9.4.

Пример исполнения тороидального потенциометра представлен в книге СП. Колосов и др. «Элементы автоматики», изд. Машиностроение, 1970, стр. 105, рис. 60.

Пример исполнения автоматических расцепителей, которые могут фиксировать отсутствие напряжения или определение его превышения над другим или отсутствие превышения, представлен в книге Е.С. Траубе и В.Т. Миргородский, 1985 г., М., Высшая школа, стр. 142-143, а также в книге М.А. Шустов «Источники питания и стабилизаторы», 2007 г., М., «Альтэкс», стр. 90.

При наличии же напряжения на выходе тороидального потенциометра 7 ниже допустимого автоматический расцепитель 3 подключит источник 1 к входу электродвигателя до тех пор, пока напряжение на выходе выпрямителя 11 не увеличится. Таким образом, использование предлагаемого устройства обеспечит экономию энергоресурсов.

В электромеханическом устройстве обеспечивается постоянство вращения вала электродвигателя при нестабильной нагрузке благодаря введению блока из двух автоматических расцепителей, привода и тороидального потенциометра, при этом первый, второй и третий входы и первый и второй выходы блока из двух автоматических расцепителей соответственно соединены с выходом трехфазного выпрямителя с сглаживающим фильтром, с выходом блока стабилизации, с выходом источника питания уменьшенной мощности, с входом привода и с входом тороидального потенциометра, жестко связанного с приводом и имеющего выход, соединенный с вторым входом автоматического расцепителя. 1 ил.

Электромеханическое устройство, состоящее из источника постоянного тока, реостата, автоматического расцепителя, электродвигателя постоянного тока, синхронного генератора, трехфазного выпрямителя с сглаживающим фильтром, блока стабилизации и источника питания уменьшенной мощности, где выход источника постоянного тока через реостат соединен с первым входом автоматического расцепителя, имеющего выход, соединенный с входом электродвигателя постоянного тока, жестко связанного с синхронным генератором с возбудителем, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами трехфазного выпрямителя с сглаживающим фильтром, отличающееся тем, что вводится блок из двух автоматических расцепителей, привода и тороидального потенциометра, при этом первый, второй и третий входы и первый и второй выходы блока из двух автоматических расцепителей соответственно соединены с выходом трехфазного выпрямителя с сглаживающим фильтром, с выходом блока стабилизации, с выходом источника питания уменьшенной мощности, с входом привода и с входом тороидального потенциометра, жестко связанного с приводом и имеющего выход, соединенный с вторым входом автоматического расцепителя.