УСТРОЙСТВО для ОГРАНИЧЕНИЯ ПРЕДЕЛЬНОЙ Советский патент 1973 года по МПК F02D41/00 G05D13/62 

1

Изобретение относится к области автоматизации двигателей.

Известны устройства для ограничения предельной скорости вала двигателя, содержащие датчик скорости, выход которого подключен к преобразователю, соединенному с обмоткой исполнительного механизма дозирования подачи топлива.

Описываемое устройство отличается тем, что преобразователь выполнен в виде электромагнитного реле, одна из обмоток которого связана с выходом датчика, а другая, встречного действия, включена последовательно с обмоткой исполнительного механизма для его перемещения в зависимости от выходного сигнала преобразователя.

В одном из вариантов исполнения датчик выполнен в виде генератора, подключенного при помощи конденсатора к входу выпрямительного моста, выход которого соединен с преобразователем. В другом варианте датчик выполнен в виде источника напряжения, к которому подключены последовательно соединенные прерыватель и первичная обмотка трансформатора, вторичная обмотка которого при помощи выпрямителя соединена с усилителем питания преобразователя.

Такое выполнение устройства позволяет снизить отклонение скорости от заданной предельной величины во всем диапазоне нагрузок.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для ограничения предельной скорости; на фиг. 2 - вариант устройства, где в качестве датчика скорости использован прерыватель с приводом от контролируемого вала; на фиг. 3 - вариант устройства, выполненного с добавлением элемента принудительного изменения выходной характеристики преобразователя; на фиг. 4 - завпси1мости крутящего момента двигателя от числа оборотов вала при различных углах открытия дроссельной заслонки.

К выходным клеммам генератора / через конденсатор 2 подсоед11няется выпрямительный мост 3. Клеммы выпрямленного напрял ения моста 3 являются выходом датчика скорости, и к ним подключается первая (основная) обмотка 4 преобразователя, выполненного в виде электромагнитного реле 5 с нормально замкнутыми контактами 6.

Обмотка обратной связи 7 реле подключена одним концом к коллектору транзистора 8

усилителя, а вторым концом - к обмотке 9 электромагнита 10 исполнительного механизма, т. е. обмотка 7 включена последовательно с обмоткой 9 электромагнита.

Контакты 6 реле подключены клеммой «плюс источника постоянного на пряжения и базой транзистора 8, к которой также подсоединен резистор 11, вторым концом соединенный с клеммой «минус источника ностоянного напряжения.

Эмиттер транзистора 8 соединен с клеммой «плюс через диод 12, а между коллектором транзистора и клеммой «минус подсоединен диод 13 защиты от перенапряжений.

Якорь 14 электромагнита 10 исполнительного механизма соединен с дроссельной заслонкой 15, расположенной в тракте подачи топлива. Электромагнит 10 для обеспечения требуемой зависимости хода его якоря от силы тока в обмотке имеет специальный наконечник якоря 16 и пружину переменной жесткости 17.

С целью исключения автоколебаний якоря электромагнит снабжен воздушным демпфером, состоящим из диафрагмы 18 и жиклера 19.

В варианте выполнения описываемого устройства способ питания основной обмотки 4 реле осуществлен иначе, что связано с применением датчика скорости, который содержит прерыватель 20 с приводом от контролируемого вала, контакты которого включены последовательно с первичной обмоткой 21 трансформатора 22 и ограничительным резистором 23.

Вторичная обмотка 24 трансформатора через диоды 25 и 26 подключена между эмиттером и базой транзистора 27 усилителя.

К коллектору транзистора 27 подключен один конец основной обмотки 4 реле, второй конец которой подключен к клемме «минус источника питания. Резистор 28 подключен между клеммой «плюс источника питания и базой транзистора 27.

Реостат 29 изменения выходной характеристики датчика подключен к клеммам переменного тока выпрямительного моста 3. Узел стабилизации напряжения, приведенного от генератора, состоит из двух стабилитронов 30 и 31, подключенных через ограничительный резистор 32 к выходным клеммам генератора.

Принцип действия ограничителя основан на преобразовании сигналов переменной частоты датчика в изменяющийся по величине ток, проходящий через обмотку исполнительного механизма.

В частности, для исполнительного механизма, выполненного в виде электромагнита следящего действия изменение силы тока его в обмотке вызовет неремещение якоря на величину, зависящую от силы тока. Это, в свою очередь, приводит к повороту дроссельной заслонки на угол, величина которого зависит от числа оборотов контролируемого вала.

За счет соответствующего выбора параметров схемы можно получить такую выходную характеристику преобразователя, что ток начнет поступать в обмотку исполпительпого механизма только по достижении контролируемым валом числа оборотов ПА., а при числе оборотов Пв ток возрастет до такого значепия.

при котором исполнительный механизм обеспечит полное закрытие дроссельной заслонки. В результате число оборотов контролируемого вала при изменении нагрузки двигателя 5 во всем рабочем диапазоне будет меняться в пределах от ИА ДО Пв. Этот диапазон можег быть сделан небольшим (г|,о 3-5% от заданного среднего значения предельных чисел оборотов вала).

В устройстве с повышением числа оборотов вала возрастает частота тока генератора, в результате чего уменьшается реактивное сопротивление конденсатора 2, что приводит к повышению напряжения на обмотке 4 реле,

5 получающей питание от выпрямительного моста 3.

При определенной величине оборотов ампервитки обмотки 4 достигают такого значения, что нормально-замкнутые контакты 6

0 реле 5 начинают размыкаться. В результате «плюс источника питания отключается от базы транзистора 8, трапзистор открывается и подключает обмотку исполиительного мехапизма к источнику питания, вследствие чего

5 через эту обмотку начинает проходить ток.

Одновременно проходит ток и через обмотку обратной связи 7 реле, ампервитки которой действуют встречно с основной обмоткой 4 реле.

За счет действия обмотки 7 общие ампервитки реле уменьшаются, и когда сила тока в обмотке достигает заданной величины, то это приводит к замыканию контактов 6 и закрытию транзистора 8 с отключением обмотки 7

5 реле и обмотки исполнительного механизма от источника питания.

Это, в свою очередь, вызывает повышение общих ампервитков реле (так как прекращается действие обмотки 7 реле), что приводит к повторному размыканию контактов 6 реле, и т. д.

В результате, начиная с определенного значения чисел оборотов контролируемого вала п пл, контакты реле работают в режиме

5 вибрации с периодическим иодключением и отключением обмотки исполнительного механизма от источника питания.

Чем выше число оборотов контролируемого вала, тем большее напряжение подводится к

0 обмотке 4 реле, и соответственно возрастают ее ампервитки. Поэтому с повышением числа оборотов вала контакты реле будут оставаться разомкнутыми, а обмотка исполнительного механизма подключенной к источнику питания до тех пор, пока сила тока, проходящего через обмотку 7, не достигнет соответствующего увеличенного значения.

Таким образом, чем выше число оборотов контролируемого вала, тем больший процент времени контакты 6 реле находятся в разомкнутом состоянии, и соответственно выше получается среднее значение силы тока, проходящего через обмотку исполнительного механизма. В результате обеспечивается необходимый закон изменения силы тока в обмотке

исполнительного механизма от числа оборотов контролируемого вала.

Описываемый преобразователь работает как регулятор тока, т. е. каждому значению п соответствует определенная сила выходного тока.

В связи с этим выходная характеристика преобразователя мало зависит от напряжения источника питания и сопротивления обмотки исполнительного механизма, которые в реальных условиях эксплуатации ограничителя могут меняться в достаточно широких пределах. Это свойство преобразователя является важным его достоинством.

Устройство (см. фиг. 2) работает по такому принципу, как было описано выше, за исключением системы питания основной обмотки 4 реле, обеспечивающей увеличение ее ампервитков с повышением числа оборотов контролируемого вала. В устройстве при вращении вала за счет периодического замыкания и размыкания контактов прерывателя 20 через первичную обмотку 21 трансформатора проходит пульсирующий и изменяющийся во времени ток.

В периоды времени, когда имеет место изменение силы тока в первичной обмотке трансформатора, во вторичной его обмотке 24 индуктируется электродвижущая сила, которая после выпрямления с помощью дполов 25 и 26 подводится к участку эмиттер-база транзистора 27. При этом транзистор 27 открывается и подключает обмотку 4 реле к источнику питания. В периоды времени, когда через первичную обмотку трансформатора проходит ток постоянной силы или ток отсутствует, электродвижущая сила в об:мотке 24 не индуктируется, транзистор 27 закрыт и обмотка 4 реле отключена от источника питания.

Чем выще число оборотов контролируемого вала, тем короче промежутки времени, при которых сила тока в первичной обмотке трансформатора равна нулю. Соответственно меньший процент времени закрыт транзистор 27 и больше среднее значение силы тока, проходящего через обмотку 4 реле. Благодаря этому с повышением числа оборотов контролируемого вала возрастают ампеовитки обмотки 4 реле и, как следствие, увеличивается сила тока в обмотке исполнительного механизма.

В устройстве (см. фиг. 3) узел стабилизации напряжения применен для того, чтобы исключить влияние нагрузки генератора и изменения настройки его регулятора напряженпя иа выходную характеристику преобразователя.

При наличии этого узла стабилизации независимо от величины напряжения генератора напрял ения на стабилитронах 30 и 3 сохраняется неизменным. Резистор 32 применен для ограничения силы тока, проходящего через стабилитроны. Применение реостата 29, с помощью которого может регулироваться напряжение на обмотке 4 реле, позволяет сушественно расширить область применения описываемого ограничителя, так как в этом случае представляется возможным принудительно изменять величину ограничиваемой скорости.

При этом ограничитель в определенных условиях может быть использован для дистанционного управления скоростью, а также выполнять функции всережимного регулятора.

Предмет изобретения

1.Устройство для ограничения предельной скорости, например угловой, вала двигателя, содержащее датчик скорости, выход которого подключен к преобразователю, соединенному

с обмоткой исполнительного механизма дозирования подачи топлива, отличающееся, тем, что, с целью уменьшения отклонения скорости от заданной предельной величины во всем диапазоне нагрузок, преобразователь выполнен в виде электромагнитного реле, одна из обмоток которого связана с выходом датчика, а другая, встречного действия, включена последовательно с обмоткой исполнительного механизма для его перемещения в зависимости

от выходного сигнала преобразователя.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что датчик выполнен в виде генератора, подключенного при помощи конденсатора к входу выпрямительного моста, выход которого соединен с преобразователем.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что датчик выполнен в виде источника напряжения, к которому подключены последовательно соединенные прерыватель и первичная

обмотка трансформатора, вторичная обмотка которого при помощи выпрямителя соединена с усилителем питания преобразователя.

VuZ.i

+ О

К

исполиительно о мвканизма

-f-O

Pus.t