Устройство для получения постоянной скорости вращения выходного вала Советский патент 1961 года по МПК H02P9/06 

Предлагаемое устройство для получения постоянной скорости вращения выходного вала при изменяющейся скорости вращения входного вала, предназначенное для сообщения электрическому генератору, приводимому от механического двигателя с переменной скоростью, постоянной скорости вращения, относится к известному типу устройств, у которых используется дифференциальный механизм, связывающий входной вал с выходным и с одной из половин асинхронной муфгы скольжения, ток возбуждения которой регулируется так, чтобы скорость вращения выходного вала сохранялась неизменной.

Основной особенностью устройства, составляющего предмет настоящего изобретения, является применение в нем вспомогательной электрической цепи, управляющей в зависимости от скорости вращения входного вала - направлением вращения второй половины указанной асинхронной муфты. Применением указанной вспомогательной цепи обеспечивается возможность уменьщения габаритов предлагаемого устройства по сравнению с известными устройствами и расщирения диапазона изменения скорости входного вала.

Для возможной остановки индуктора асинхронной муфты или вращения его в сторону, обратную вращению входного вала в зависимости от отклонения скорости вращения входного вала от заданной величины, водило указанного дифференциального механизма соединено с входным валом, а его щестерни - одна с выходным валом, а другая - с вторичной системой асинхронной муфты.

Передача от индуктора муфты к входному валу выполнена в виде дифференциала, шестерни которого связаны одна - с входным валом.

№ 140001- 2 -другая непосредственно с индуктором, а оси сателлитов закреплены в диске, снабженном тормозом, управляемым в зависимости от отклонения скорости вращения входного вала от заданного значения.

В предлагаемом устройстве применен узел регулирования тока возбуждения тормоза этого дополнительного дифференциала в зависимости от мощности выходного вала к скорости вращения входного, под действием которого указанный ток возбуждения становится равным нулю при скоростях вращения входного вала, находящихся вне заданного д1 апазона., ..

На фиг. 1 изображено (без электрических регулировочных цепей) предлагаемое устройство, предназначенное для обеспечения вращения вала генератора с постоянной скоростью; на фиг. 2 и 3 - представлены два варианта электрической цепи, используемой для управления блокировочным тормозом.

На фиг. 1 буквой Е обозначен входной вал, вращающийся с переменной скоростью, ве личина, которой в процессе работы может изменяться от минимального значения Л ,., до .максимального значений .

На валу Е жестко закреплен диск 5, несущий сателлиты и представляющий собой водило дифференциального механизма Д, который может быть любого известного типа, в частности эпициклоидного. Первая шестерня P,I этого дифференциала связана с выходным валом и приводит во вращение генератор А с постоянной скоростью N, как это будет показано ниже.

Вторая щестерня Р ,ч дифференциала Д приводит во вращение ротор - вторичную систему IT асинхронной муфты FM, индуктор 1R которо,й возбуждается постоянным током через вводы 1 и 2, представляющие собой вращающиеся кольца. Индуктор JR муфты FM соединяется с входным валом Е через передачу ТМ, которая может либо вращать его в направлении, противоположном направлению вращения входного вала, либо удерживать в неподвижном состоянии.

Б состав этой передачи входят следующие три органа:

a)колесо RL со свободным ходом, помещенное между индуктором I1R и неподвижным корпусом, и позволяющее индуктору вращаться в направлении, противоположном направлению вращения входного вала Е;

b)дифференциал Д2, в котором диск S2, несущий сателлиты, сцепляется с одной стороны с первой дпестерней РЗН связанной с входным валом Е, и, с другой стороны, - со второй щестерней 2,2, иепосредственно связанной с индуктором

c)блокировочный тормоз FB, позволяющий либо удерживать диск 2, либо освобождать его.

В устройство, кроме того, входит.тахометр Г, измеряющий скорость вращения Л вала Е и регулирующий через посредство соответствующих цепей, аналогичных выщеотмеченным, введение в действие или отключение блокировочного тормоза FB.

Работа описанного устройства включает в себя две последовательные фазы в зависимости от того, находится ли скорость вращения входного вала между минимальным значением Ngi и промежуточным значением и блокировочный тормоз FB включен, или же эта скорость находится между значением и максимальным значением и тормоз FB выключен. Ниже дается анализ этих двух случаев:

а) блокировочный тормоз FB диска Sz возбужден .(случай малых скоростей входного вала Е). В этом случае диск неподвижен, и щестерня Ра.а вращается в направлении, противоположном направлению вращения входного вала Е. При этом возможно привести во вращение ротор IT асинхронной муфты FM в направлении, противоположном направлению вращения входного вала Е.

В этих условиях для поддержания постоянной скорости вращения генератора меняют скорость вращения ротора ТТ муфты FM в функции от скорости приводного вала Е.

Ь) Блокировочный тормоз FB диска S не возбужден (случай больших скоростей входного вала Е). В этом случае шестерня РЫ, связанная с выходным валом, создает момент «а диске дифференциала Д, уравновещиваемый противоположным моментом, передаваемым шестерней Р},2, связанной с ротором /7 муфты FM. Реактивный момент, относящийся к индуктору // муфты FM, воспринимается колесом KL, которое находится в результате этого в блокировочном положении. При этом диск 2 вращается без зацепления. Ротор IR вращается в том же направлении, что и входной .вал Е, который приводит, таким образом, во вращение генератор А через посредство дифференциала Д, неизменно играющего роль механического передаточного устройства с переменным передаточным отношением (в соответствии с проскальзыванием муфты FM).

Блокировочный тормоз FB управляется от скорости входного вала.

Как показано на фиг. 2, изображающей один из вариантов электрической цепи управления .тормозом FB, к трем фазовым проводникам PI, Р2 и РЗ, получающим ток от генератора А (фиг. 1), присоединены три других фазовых проводника Я , Р2 и Рз, питающие автотрансформатор Т, подающий через выпрямительные мостики Sj и 82 напряжения Ua И Ui, К точкам а и b {U,,Ui,).

В нормальном режиме, при малых рабочих мощностях генератора и при скоростях вращения входного вала меньще величины Ne2.

Триод открыт, а триоды TR2 и - закрыты; на электромагнит F блокировочного тормоза FB подается напряжение U/,.

При тех же скоростях вращения входного вала, когда рабочая мощность генератора превыщает заданный уровень, триод TR откры-. вается посредством триода TRz и на электромагнит F подается напряжение Ua.

Наконец, когда скорость вращения входного вала превышает величину Nf2, триод заперт и на электромагнит Г вообще не подается напряжения.

Управление триодом TRi производится по следующей цепи: тахогенератор Т, конденсатор Cj, трансформатор 7, выпрямители В, конденсатор С2, выпрямитель В и сопротивление JRi.

Напряжение на выходе выпрямителей В находится в функции от напряжения на выходе тахогенератора Т, то есть, в функции от скорости вращения входного вала. Для предусмотренного диапазона изменения скоростей входного вала фильтр, составленный из конденсатора Ci и связанной с ним обмотки трансформатора Г, действует таким образом, что увеличению скорости соответствует уменьщение напряжения, подаваемого на зажимы конденсатора €2- Когда это напряжение достигает величины инвертированного напряжения на выпрямителе 64, через сопротивление RI начинает протекать ток, в результате чего открывается триод TRi.

Выпрямитель 5s соединяется параллельно с обмоткой F с тем, чтобы избежать подачи перенапряжения на триод TRi в .момент его блокировки.

Управление триодом TR2 осуществляется с помощью сопротивления , триодом TjR, который сам контролируется сопротивлением R и цепью, состоящей из трансформатора тока Т2, выпрямителей В, кон- 3 -№ 140001

№ 140001- 4 денсатора Сз, сопротивления R и выпрямителя Вт. Когда напряжение на выходе генератора достигает заданной величины, напряжение на сопротивлении достигает величины инвертированного напряжения на выпрямителе В, создавая этим самым напряжение на сопротивлении 3, открывающее триод , который, в свою очередь, открывает триод TjR2 через сопротивление фиг. 3 показан другой возможный вариант электрической схемы регулировки тока возбуждения блокировочного тормоза.

В соответствии с этим вариантом, ток возбуждения блокировочного тормоза FB остается постоянным при достижении током генератора некоторого заданного значения, когда же ток генератора начинает превышать это значение, начинает увеличиваться и ток возбуждения блокировочного тормоза FB.

При этом на регулировочный электромагнит F блокировочного тормоза FB подается через выпрямители Bg, трехфазный дроссель L, и контакты реле R контролируемое тахогенератором Т напряжение генератора А. Дроссель L, снабжен управляющей обмоткой ь через которую проходит ток «с, и обмоткой EZ, включенной встречно и обтекаемой током /, проходящим также через электромагнит тормоза FB и пропорциональным току /,.Если в цепи: источник питания +U, выпрямитель Вд, трансформатор тока Гз, обмотка EI и сопротивление 5 ток /а генератора равен нулю, то ток ia ВО вторичной обмотке трансформатора Т также равен нулю, а ток 4, обусловленный источником напряжения +U, проходит через выпрямитель BS, обмотку EI и сопротивление RsМежду этим нулевым значением и заданным значением тока /« ток 4 остается неизменным, поскольку вторичные токи могут проходить через выпрямитель BQ.

Вне заданной величины тока /а вторичный ток /« становится таким, что ток 4 начинает увеличиваться одновременно с током /а. То же относится и к току /, который следует за изменениями тока 4, когда реле R замкнуто.

Реле R, усилитель AMP и фильтр Fn могут быть любыми, поскольку эта группа предназначена только для включения блокировочного тормоза при заданной скорости входного вала.

Цепь управления, показанная на фиг. 3, обладает тем достоинством, что обеспечивает получение вращающего момента на блокировочном тормозе, пропорционального нагрузке генератора и не зависящего от температуры обмотки блокировочного тормоза.

Предмет изобретения

1. Устройство для получения постоянной скорости вращения выходного вала при изменяющейся скорости вращения входного, использующее дифференциальный механизм, связывающий входной вал с выходным и с одной из половин асинхронной муфты скольжения, ток возбуждения которой регулируется так, чтобы скорость вращения выходного вала сохранялась неизменной, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов устройства и расширения диапазона изменения скорости входного вала, применена вспомогательная электрическая цепь, управляющая - в зависимости от скорости вращения входного вала - направлением вращения другой половины указанной асинхронной муфты.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что водило дифференциала соединено с входным валом, а шестерни дифференциала - одна с выходным валом, а другая - с вторичной системой асинхронной муфты, индуктор которой связан с входным валом через передачу, осуществляющую остановку его или вращение в сторону, обратную вращению входного вала в зависимости от отклонения скорости вращения входного вала от заданной величины.

3.Устройство по п. 3, отличающееся тем, что передача от индуктора муфты к входному валу выполнена в виде дифференциала, щестерни которого связаны одна - с входным валом, другая - непосредственно с индуктором, а оси сателлитов закреплены в диске,

.снабженном тормозом, управляемым в зависимости от отклонения скорости вращения входного вала от заданного значения.

4.Устройство по п. 3, отличающееся тем, что в нем применен узел регулирования тока возбуждения тормоза в зависимости от мощности, выходного вала и скорости вращения входного, под действие.м которого указанный ток возбуждения становится равным нулю при скоростях вращения входного вала, находящихся вне заданного диапазона.

5.Устройство по п. 4, отличающееся тем, что ток возбуждения тормоза имеет заданное минимальное значение при мощностях на входном валу меньще заданной и возрастает при нревыщении ее.