Электромеханическое устройство
ELECTROMECHANICAL DEVICE

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электропитания и электроуправления. Известно электромеханическое устройство, представленное в патенте №2459343, бюл. 23 от 20.08.2012 г., автор Часовской А.А. В нем с помощью аккумуляторной батареи осуществляется подача постоянного тока через коммутатор в электродвигатель. Последний может быть жестко связан с исполнительным механизмом в виде, например, винта, колесной пары, пропеллера. В состав устройства также может входить электрогенератор, выдающий две фазы переменного напряжения в блок из двух автоматических расцепителей. Последний при наличии разрешения выдает эти фазы в устройство подзарядки аккумуляторной батареи, выдающее «плюс», «минус» выпрямленного напряжения в аккумуляторную батарею. Однако, для осуществления бесперебойности необходимы громоздкие узлы. Известна система автономного электропитания, которую можно представить как электромеханическое устройство, изложенное в патенте автора №2396694 от 10.08.2010 г. В ее состав входят те же узлы, что и в вышеупомянутом устройстве.
Однако, не обеспечивается увеличение частоты вращения без введения громоздких узлов и обеспечение бесперебойности электропитания. С помощью предлагаемого устройства обеспечивается увеличение частоты вращения вала без введения громоздких узлов при наличии бесперебойного электропитания.
Достигается это введением: второй аккумуляторной батареи, преобразователя постоянного напряжения в импульсное, блока из двух автоматических расцепителей и двух электродвигателей. При этом первый, второй, третий входы и первый, второй выходы блока из двух автоматических расцепителей соответственно соединены: с первым, вторым выходом устройства подзарядки батареи, с выходом преобразователя постоянного напряжения в импульсное и с первыми входоми первой и второй аккумуляторных батарей, с вторыми входами этих батарей. Кроме того, выход вышеупомянутого преобразователя постоянного напряжения в импульсное также соединен с вторым входом автоматического расцепителя и с входом первого электродвигателя, жестко связанного со вторым электродвигателем, имеющим вход, соединенный с выходом выпрямителя и имеющим жесткую связь с исполнительным механизмом.
На фиг. 1 и в тексте приняты следующие обозначения:
1 - аккумуляторная батарея;
2 - автоматический расцепитель;
3 - электрогенератор;
4 - выпрямитель;
5 - аккумуляторная батарея;
6 - преобразователь постоянного напряжения в импульсное;
7, 8 - электродвигатели;
9 - исполнительный механизм;
10 - блок из двух автоматических расцепителей;
11 - устройство подзарядки батареи, при этом первый, второй и третий входы и первый, второй выходы блока из двух автоматических расцепителей 10 соответственно соединены с первым, вторым выходом устройства подзарядки батареи, с выходом преобразователя постоянного напряжения в импульсное бис первыми входами аккумуляторной батареи 1, 5 с вторыми входами этих батарей к тому же выход аккумуляторной батареи 5 через преобразователь постоянного напряжения в импульсное 6 также соединен с вторым входом автоматического расцепителя 2 и с входом электродвигателя 7, жестко связанного с электродвигателем 8, имеющим вход, соединенный с выходом выпрямителя 4, имеющий жесткую связь с исполнительным механизмом 9, а выход аккумуляторной батареи 1 соединен через автоматический расцепитель 2 с входом электрогенератора 3, имеющего первый и второй выходы соответственно соединенные с первым и вторым входом выпрямителя 4.
Устройство работает следующим образом. Аккумуляторная батарея 5 формирует постоянный ток, поступающий в преобразователь постоянного напряжения в импульсное 6. Преобразователь предварительно формирует напряжение для работы электродвигателя 7, жестко связанного с электродвигателем 8. В состав электродвигателя 7 может входить реостат для регулировки частоты вращения вала электродвигателя. С электродвигателем 8 жестко связан исполнительный механизм 9, представляющий из себя, например, колесную пару, винт, пропеллер и т.д. Преобразователь 6 фиксирует наличие номинального напряжения, после времени, необходимого для установки электродвигателя 7 в рабочий режим и далее начинает выдавать в этот электродвигатель 7 не постоянное, а импульсвное напряжение. Оно формируется с помощью, например, мигающего реле, с регулируемой скважностью, которое то включается, то выключается и его контакты соответственно то притягиваются, то отпадают. При этом они находятся в цепи питания электродвигателя 7. Также может осуществляться преобразование постоянного напряжения в полукруглые импульсы, и разной полярности.
Таким образом преобразователь 6 выполняет функции автоматического расцепителя, меняющего характер выходного напряжения после установки номинального напряжения. Таким образом, в электродвигатель 7 в период между импульсами не поступает ток и создается возможность разряжать батарею. Импульсное напряжение с выхода преобразователя 6 также поступает на второй вход автоматического расцепителя 2 и третий вход блока из двух автоматических расцепителей 10. При отсутствии импульса две фазы через блок 10 поступают для подзарядки аккумуляторных батарей 5 и 1. Батарея 1 разряжается далее через автоматический расцепитель 2 и через электрогенератор 3. Таким образом, валы электрогенератора 3 и электродвигателя 7, 8 при отсутствии импульса вращаются по инерции, обеспечивая постоянную выдачу напряжения с выхода выпрямителя 4 на вход электродвигателя 8. При этом частота импульсов может быть увеличена и обеспечивается увеличение частоты вращения вала.
Пример конкретного исполнения электродвигателей и электрогенератора, обеспечивающих инерционность представлен в книге Н.М. Кацман «Справочник по электрическим машинам» 2005 г., стр. 306-311. Пример конкретного исполниния расцепителя в блоке из двух автоматических расцепителей, в том числе и срабатывающих в промежутке между напряжениями, представлена в книге B.C. Траубе и В.Г. Миргородского «Электротехника и основы электроники», стр. 142-143, 1985 г. Пример конкретного исполнения схем включения преобразователя, в том числе и с мигающим реле, представлен в книге С.П. Колосов и др. 1970 г. «Элементы автоматики», стр. 138-139, рис. 78 Г. При этом скважность может регулироваться. Предлагаемое устройство обеспечивает бесперебойную работу в течении времени, зависящее от срока службы аккумуляторных батарей, что обеспечивает экономический эффект. Чем меньше скважность, тем больше бесперебойность электропитания. Устройство можно использовать для питания электропотребляемых узлов в двигательных системах. Возможен вариант исполнения при увеличенном количестве батареи.