ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ КИНЕТИЧЕСКИЙ МОТОР-ВИБРАТОР С ДВУМЯ СТАТОРАМИ Российский патент 2020 года по МПК B06B1/16 

Предлагаемое устройство относится к вибрационной технике, а именно к электромеханическому центробежному мотор-вибратору, используемого в горной, строительной, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известны в вибрационной технике электромеханические центробежные мотор-вибраторы (Вибрационные процессы и машины, т. 4, стр. 236, Москва «Машиностроение», 1981, под редакцией Э.Э. Лавендела).

Также известны двухстаторные асинхронные электродвигатели с общим ротором согласно авторским свидетельствам №205132 от 13.11.1967 г., №322828 от 30.11.1971 г., №365774 от 08.01.1973 г., №497684 от 30.12.1975 г., №708470 от 05.01.1980 г.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является электромеханический кинетический мотор-вибратор, содержащий электродвигатель, на концах вала которого установлены дебалансы и накопители кинетической энергии в виде маховиков. Мотор-вибратор подключен к источнику электрической энергии через устройство управления с обратной связью, обеспечивающее посредством датчика циклический режим автоматического включения/отключения его от источника электрической энергии согласно патенту РФ №2684893.

К основному недостатку данного устройства относятся высокие значения пусковых токов короткого замыкания электродвигателя, возникающие в каждый момент времени при автоматическом подключении его к источнику электрической энергии.

Задачей настоящего изобретения является снижение значений токов короткого замыкания электродвигателя при автоматическом подключении мотор-вибратора к источнику электрической энергии, работающего в циклическом режиме автоматического включения/отключения от источника электрической энергии.

Задача достигается тем, что электродвигатель мотор-вибратора имеет два одинаковых независимых друг от друга статора, которые подключаются к источнику электрической энергии через устройство управления с обратной связью (УУсОС), обеспечивающее посредством датчика циклический режим автоматического включения/выключения мотор-вибратора от источника электрической энергии, таким образом, чтобы подача электрической энергии к одному из статоров электродвигателя мотор-вибратора полностью прекращалась после того, как электродвигатель мотор-вибратора наберет заданные значения оборотов вала, а к другому статору продолжалась в циклическом режиме. Существенное снижение значений токов короткого замыкания электродвигателя мотор-вибратора, работающего в циклическом режиме автоматического включения/выключения, в этом случае обеспечивается за счет работы только одного из двух статоров, подача электрической энергии к которому полностью контролируется УУсОС.

Торможение вала электродвигателя мотор-вибратора осуществляется электрическим способом - противовключением. Перед тем как осуществить торможение вала электродвигателя мотор-вибратора противовключением, обмотку ранее полностью обесточенного статора снова запитывают от источника электрической энергии и производят торможение вала, задействовав оба статора.

Обмотка статора, который во время работы мотор-вибратора питается от источника электрической энергии через УУсОС, может быть выполнена усиленной по отношению к обмотке статора, который полностью отключается от источника электрической энергии.

Также предлагается вариант решения данной задачи, когда УУсОС чередует поочередное включение каждого из статоров к источнику электрической энергии в режиме циклического автоматического включения/отключения мотор-вибратора от источника электрической энергии. То есть, в момент времени, когда один из двух статоров подключается к источнику электрической энергии, другой статор в этот же момент времени остается обесточенным. Но в следующий момент времени к источнику электрической энергии подключается статор, который ранее оставался обесточенным, а тот, который запитывался остается обесточенным. Такая поочередно чередующаяся схема подключения статоров к источнику электрической энергии позволяет увеличить срок службы обмоток каждого статора по отдельности и мотор-вибратора в целом.

Статоры могут быть выполнены с разными линейными размерами относительно друг друга в обратно пропорциональной зависимости. При этом статор, чьи линейные размеры больше по отношению к другому статору, полностью обесточивается, а статор с меньшими линейными размерами получает электрическую энергию в циклическом режиме.

Задача достигается еще одним способом, при котором оба статора подключаются УУсОС к источнику электрической энергии с временной задержкой относительно друг друга. В этом случае снижение значений токов короткого замыкания электродвигателя мотор-вибратора обеспечивается за счет последовательного включения статоров. Отключение обоих статоров УУсОС производит одновременно.

Датчик, передающий информацию в УУсОС, может быть датчиком времени, либо датчиком вибрации, либо датчиком угловой скорости.

Маховик и дебаланс могут представлять из себя единое целое с целью уменьшения габаритных размеров мотор-вибратора.

Для мотор-вибратора, работающего на высоких скоростях, может использоваться супермаховик вместо обычного маховика. В этом случае супермаховик является более безопасным устройством накопления кинетической энергии, чем обычный маховик, который при высоких скоростях вращения может неконтролируемо разрушаться.

Сущность изобретения поясняется иллюстрацией. На фиг. 1 изображен мотор-вибратор, содержащий электродвигатель с одним общим валом 1 и двумя независимыми друг от друга статорами 2 и 3, на общем валу которого установлены дебалансы 4 и закреплены накопители кинетической энергии в виде маховиков 5. Оба статора электродвигателя мотор-вибратора подключаются к источнику электрической энергии через устройство управления с обратной связью 6 (УУсОС), Датчик 7 (а - вибрационный; б - угловой скорости (оборотов), в - времени) передает информацию в УУсОС. На основании полученной от датчика информации УУсОС автоматически: - подключает и отключает один из двух статоров мотор-вибратора от источника электрической энергии в циклическом режиме; - чередует поочередное включение каждого статора к источнику электрической энергии; - последовательно подключает оба статора к источнику электрической энергии с временной задержкой относительно друг друга.

Устройство по схеме, изображенной на фиг. 1, работает следующим образом. Электродвигатель мотор-вибратора с двумя независимыми друг от друга статорами подключается к источнику электрической энергии и выходит на заданный режим работы с частотой вращения вала ω_ном. Маховики в это время запасают и хранят максимальное количество кинетической энергии. УУсОС, получив информацию от датчика о достижении мотор-вибратором номинальной частоты вращения вала ω_ном, отключает оба статора от источника электрической энергии. После того как мотор-вибратор был обесточен, вращение его вала поддерживается за счет использования запасенной маховиками кинетической энергии с некоторым снижением угловой скорости до минимального значения ω_мин, о чем сигнализирует датчик, за время t_махов. УУсОС:

а) вновь подключает один из двух статоров мотор-вибратора к источнику электрической энергии, и он выходит на заданный режим работы с частотой вращения вала ω_ном за время t_дв. Другой статор полностью остается обесточенным до того момента, когда необходимо полностью остановить вал мотор-вибратора;

б) Обеспечивает чередующийся режим поочередного включения каждого из двух статоров к источнику электрической энергии;

в) Обеспечивает последовательное подключение обоих статоров к источнику электрической энергии с временной задержкой относительно друг друга.

Описанный режим работы мотор-вибратора является циклическим t_цикл, складывающийся из повторяющихся периодических для режима с регулярной нагрузкой или непериодических для стохастического режима изменения нагрузки циклов, обеспечивая при этом снижение значений пусковых токов короткого замыкания электродвигателя в режиме циклического включения/отключения мотор вибратора от источника электрической энергии.

Техническим результатом предлагаемого устройства является снижение значений максимального тока короткого замыкания, возникающих в каждый момент подключения мотор-вибратора к электрической сети в циклическом режиме его работы при автоматическом включении/отключении.

Предлагаемое устройство относится к вибрационной технике, а именно к электромеханическому центробежному мотор-вибратору, используемому в горной, строительной, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Устройство содержит электродвигатель с двумя одинаковыми независимыми друг от друга статорами, на концах вала которого закреплены дебалансы и маховики - накопители кинетической энергии. Каждый из двух статоров электродвигателя подключается к источнику электрической энергии через устройство управления с обратной связью (УУсОС), обеспечивающее посредством датчика циклический режим автоматического включения/выключения мотор-вибратора от источника электрической энергии таким образом, чтобы подача электрической энергии к одному из двух статоров электродвигателя мотор-вибратора продолжалась в циклическом режиме, а к другому полностью прекращалась после того, как электродвигатель мотор-вибратора наберет заданные значения оборотов вала. Технический результат заключается в снижении значений максимального тока короткого замыкания, возникающих в каждый момент подключения мотор-вибратора к электрической сети в циклическом режиме его работы при автоматическом включении/отключении.7 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электромеханический кинетический мотор-вибратор с двумя статорами, содержащий электродвигатель, на концах вала которого установлены дебалансы и маховики, отличающийся тем, что электродвигатель мотор-вибратора имеет два одинаковых независимых друг от друга статора, которые подключаются к источнику электрической энергии через устройство управления с обратной связью (УУсОС), обеспечивающее посредством датчика циклический режим автоматического включения/выключения мотор-вибратора от источника электрической энергии таким образом, чтобы подача электрической энергии к одному из двух статоров электродвигателя мотор-вибратора продолжалась в циклическом режиме, а к другому полностью прекращалась после того, как электродвигатель мотор-вибратора наберет заданные значения оборотов вала, и восстанавливалась для торможения вала электродвигателя противовключением, при котором используются обе обмотки статора электродвигателя.

2. Электромеханический кинетический мотор-вибратор с двумя статорами по п. 1, отличающийся тем, что обмотка статора, которая во время работы мотор-вибратора питается от источника электрической энергии в циклическом режиме через УУсОС, выполнена усиленной по отношению к обмотке статора, который полностью отключается от источника электрической энергии.

3. Электромеханический кинетический мотор-вибратор с двумя статорами по п. 1, отличающийся тем, что УУсОС чередует поочередное включение каждого из двух статоров к источнику электрической энергии в режиме циклического автоматического включения/отключения мотор-вибратора от источника электрической энергии.

4. Электромеханический кинетический мотор-вибратор с двумя статорами по п. 1, отличающийся тем, что статоры выполнены с разными линейными размерами относительно друг друга в обратно пропорциональной зависимости, при этом статор, чьи линейные размеры больше по отношению к другому статору, полностью обесточивается, а статор с меньшими линейными размерами получает электрическую энергию в циклическом режиме.

5. Электромеханический кинетический мотор-вибратор с двумя статорами по п. 1, отличающийся тем, что оба статора подключаются УУсОС к источнику электрической энергии последовательно с временной задержкой относительно друг друга.

6. Электромеханический кинетический мотор-вибратор с двумя статорами по п. 1, отличающийся тем, что в качестве датчика установлены датчик времени, либо датчик вибрации, либо датчик угловой скорости.

7. Электромеханический кинетический мотор-вибратор с двумя статорами по п. 1, отличающийся тем, что маховик с дебалансом выполнены в виде единого целого.

8. Электромеханический кинетический мотор-вибратор с двумя статорами по п. 1, отличающийся тем, что в качестве маховика используется супермаховик.