Уже известны устройства для стабилизации скорости электрических двигателей, состоящие из регулировочного сопротивления в цепи двигателя, из дискового прерывателя, установленного на валу регулируемого двигателя, и из контактного камертона, контакты которого включены последовательно с дисковым прерывателем.
Предлагаемое устройство для автоматической стабилизации скорости электродвигателя относится к типу таких известных устройств и отличается от них тем, что в нем, согласно изобретению, параллельно с регулировочным сопротивлением включены работающие на размыкание контакты самоблокирующегося реле, для включения которого применено второе реле, включаемое при сверхсинхронной скорости двигателя центробежным или тому подобным выключателем двигателя и затем выключаемое другими контактами первого реле после срабатывания последнего; этим достигается защита контактов камертона и дискового прерывателя от пускового тока и независимость пуска от положения щетки на дисковом прерывателе и от величины регулировочного сопротивления.
В виду того, что в предлагаемом устройстве процесс пуска двигателя не зависит от величины синхронизирующего сопротивления, имеется возможность подобрать его таким, что можно изменять нагрузку на валу двигателя от нуля до нормальной и допускать колебания напряжения в линии питания до 25% от величины нормального напряжения при синхронном следовании двигателя с камертоном.
На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства в применении к шунтовому двигателю постоянного тока.
В цепь шунтовой обмотки возбуждения двигателя Д включено ограничительное сопротивление Rш для возможности подачи нормального напряжения на обмотку возбуждения.
В цепь якоря включено регулировочное сопротивление Rc, которое периодически шунтируется контактом дискового прерывателя Р, вращаемого двигателем, и контактом камертона K.
В общую цепь двигателя включен центробежный контактный регулятор (выключатель) R той или иной системы. Роль его: 1) вводить двигатель в синхронизм с камертоном при пуске, 2) уменьшить качание двигателя при резких изменениях нагрузки и напряжения. При стационарной работе он находится все время в замкнутом состоянии и в работе стабилизации скорости не участвует.
За рубильником включена в линию питания цепь возбуждения камертона.
Действие устройства основано на принципе использования запаса мощности и автоматическом расходовании ее при изменении нагрузки или напряжения.
Из линии питания к двигателю подается напряжение, повышенное против нормального, на которое рассчитан двигатель для данной скорости. Это превышение напряжения и является источником, за счет которого потребляемая мощность двигателя может изменяться в зависимости от изменения работы режима двигателя (нагрузки и напряжения) при неизменной скорости вращения, синхронной с эталоном скорости.
В качестве эталона скорости для маломощных моторов был взят камертонный вибратор.
При вращении двигателя через контакт дискового прерывателя Р и контакт камертона K происходит периодическая за каждый оборот двигателя подача повышенного напряжения на якорь двигателя помимо сопротивления Rc.
Контактный диск прерывателя P насажен жестко на вал двигателя. Коммутирующая поверхность диска состоит из двух половин - одна половина поверхности диска дает контакт при набегании на нее щетки, другая изолирована от цепи и не дает контакта со щеткой.
Таким образом с помощью синхронизирующего диска можно получить за один оборот двигателя замыкание цепи с продолжительностью 0,5 оборота двигателя.
Контакт камертона K регулируется на продолжительность замыкания, равную половине периода колебания камертона; это соответствует по времени при синхронной работе с двигателем половине оборота двигателя.
Таким образом в схеме имеются два контакта: контакт синхронизирующего диска P и контакт камертона K, настроенные на одинаковую продолжительность замыкания, равную 0,5 оборота двигателя.
При совместной работе двигателя с камертоном, когда двигатель вращается со скоростью, равной частоте колебания камертона, замыкание контакта диска P совпадает с замыканием контакта камертона. В этот момент происходит шунтировка сопротивления Rc.
Совпадение замыкания контактов происходит не в течение полных 0,5 оборота двигателя, а в течение части полуоборота, ибо между началом замыкания контакта диска P и началом замыкания контакта камертона образуется сдвиг по фазе.
Таким образом, при максимальной продолжительности замыкания сопротивления в течение полуоборота в случае синхронизма эта продолжительность замыкания сильно изменяется в зависимости от изменения режима работы двигателя (нагрузки и напряжения).
При холостой работе указанный сдвиг по фазе достигает 130-140°, с увеличением нагрузки сдвиг фаз уменьшается и доходит при максимальной нагрузке до нулевого значения.
В то время, как сдвиг фаз уменьшается, длительность одновременного замыкания контактов (продолжительность синхронизирующего импульса), наоборот, увеличивается.
Работа с двигателем, оборудованным предлагаемым устройством, производится следующим образом.
Предварительно, до включения главного рубильника, пускают в работу эталон скорости (камертон).
После включения главного рубильника на якорь двигателя подается повышенное напряжение (150-200% от номинального).
Ток проходит от верхнего ножа рубильника через предохранитель и далее разветвляется: часть идет через шунтовую цепь - баластное сопротивление Rш и шунтовую обмотку, другая часть идет через якорную цепь контакта Р2-2 реле Р2, обмотку якоря двигателя; затем ток двух параллельных разветвлений поступает через замкнутый контакт центробежного выключателя R и возвращается через предохранитель к нижнему ножу рубильника.
В обмотку якоря поступает пусковой ток большой величины, который дает сильное ускорение; двигатель доходит до синхронизма с эталоном скорости через несколько оборотов двигателя.
В этот момент, когда двигатель достигает синхронной скорости, выключатель R размыкает общую цепь питания двигателя.
При разрыве цепи выключателем R реле P1 расшунтируется и окажется под напряжением. Реле P1 возбудится, притянет свой контакт и замкнет цепь реле Р2. Реле Р2 возбудится и притянет свой контакт Р2-1, самоблокирующий реле Р2; через этот контакт подводится питание к реле Р2 независимо от состояния реле P1.
Другой контакт Р2-2 реле Р2 до этого момента шунтировал две параллельные цепи: одну цепь, в которую включено синхронизирующее сопротивление Re, и другую цепь, состоящую из контактов камертона K и дискового прерывателя Р.
Контакт Р2-2 имеет своим назначением: 1) защитить контакты камертона и дисковаго прерывателя от пускового тока; 2) сделать пуск двигателя независимым от места наложения щетки на диск прерывателя Р; 3) сделать пуск двигателя независимым от величины синхронизирующего сопротивления Rc.
После того, как сработает реле Р2, его контакт Р2-2 расшунтирует сопротивление Rc и устройство вступит в нормальную работу. Сопротивление Rc будет периодически шунтироваться двумя последовательно включенными контактами - камертона и дискового прерывателя. Наступает тот режим работы, стабилизация скорости которого разбиралась выше. За каждый оборот двигателя повышенный ток якорной цепи будет проходить за малую долю оборота через шунтирующие контакты, а за остальную часть оборота - пониженный ток через сопротивление Rc.
После того, как расшунтируется сопротивление Rc и вступит в работу синхронизация, двигатель получит некоторое превышение скорости. В этот момент вступит в работу центробежный выключатель и двигатель начнет замедлять скорость до тех пор, пока не будет достигнута синхронная скорость двигателя с эталоном скорости.
При установлении режима стабилизации центробежный выключатель останется в замкнутом положении и перестанет разрывать цепь питания двигателя в виду того, что выключатель настроен на скорость выше синхронной.
Предлагаемое устройство может быть применено как для шунтовых двигателей малой мощности, так и для двигателей средней мощности. Например, оно может быть использовано в установках, где требуется от маломощных двигателей высокая точность в поддержании постоянства скорости, как-то: лентопротяжные механизмы, телеграфные аппараты и т.п.
При применении предлагаемого устройства к двигателям средней мощности надлежит в местах разрыва главной цепи поставить мощные элетромагнитные выключатели. За эталон же скорости может быть взят синхронный двигатель, работа которого будет сводиться к роли камертона в устройстве, показанном на чертеже.
Устройство для автоматической стабилизации скорости шунтового электродвигателя, состоящее из контактного камертона и дискового прерывателя, приводимого во вращение от вала регулируемого двигателя и включенного последовательно с контактами камертона в цепь, назначенную для периодического шунтирования регулировочного сопротивления в цепи двигателя, отличающееся тем, что параллельно с этим сопротивлением Rc включены работающие на размыкание контакты Р2-2 самоблокирующегося реле P2, для включения которого применено реле Р1, включаемое при сверхсинхронной скорости двигателя центробежным или тому подобным выключателем двигателя и затем выключаемое контактами Р2-3 реле Р2 после срабатывания последнего, с целью защиты контактов камертона и дискового прерывателя от пускового тока и независимости пуска от положения щетки на дисковом прерывателе и от величины сопротивления Rc.
