УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
ELECTROMECHANICAL CONTROL DEVICE

Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано для управления валом синхронного генератора и в системах электропитания.
Известно устройство электромеханического управления, входящее в состав системы автономного электропитания, изложенного в патенте автора №2284644,бюл. 27 от 27.09.2006 г. В него может входить двигатель, который может быть внутреннего сгорания или дизелем. Управление двигателем может осуществляться с пульта. С валом двигателя может быть жестко связан исполнительный механизм, представляющий собой, например, привод, редуктор, колесную пару, гребной винт, пропеллер. С валом жестко связан синхронный генератор. При отключении двигателя время вращения вала может быть увеличено благодаря обеспечению поддержки постоянного напряжения с выхода трехфазного выпрямителя путем его автоматического регулирования перед поступлением через автоматический расцепитель в электродвигатель постоянного тока. В состав устройства может входить электромагнитная муфта, жестко связанная с синхронным генератором, питаемая источником питания. Для инерционного вращения может быть использован коммутатор с неавтоматическим переключением. Однако не обеспечивается увеличение времени вращения вала в инерционном режиме на разных частотах вращения.
Известно устройство электромеханического управления, представленное в патенте автора №2396695. В нем в отличие от вышеупомянутого обеспечивается увеличение времени вращения вала на разных частотах благодаря введению между выпрямителем и автоматическим расцепителем блока автоматических расцепителей и блока автоматических регуляторов питания, которые можно представить как блок автоматических расцепителей и регуляторов питания.
Однако в нем из-за увеличения тормозящих моментов уменьшается частота вращения вала. С помощью предлагаемого устройства уменьшаются тормозящие моменты без уменьшения времени вращения вала.
Достигается это использованием в качестве электродвигателя бесконтактного электродвигателя постоянного тока и в качестве генератора бесконтактного синхронного генератора и обеспечением жесткой связи первой электромагнитной муфты с исполнительным механизмом, а также введением второй электромагнитной муфты, жестко связанной с электродвигателем и двигателем, введением блока из двух автоматических расцепителей, имеющего первый и второй входы, соответственно соединенные с выходом источника питания электромагнитных муфт и с выходом пульта управления двигателем, имеющего первый и второй выходы, соответственно соединенные через коммутатор с входом первой электромагнитной муфты и с входом второй электромагнитной муфты.
На фиг. 1 и в тексте приняты следующие обозначения:
1 - блок автоматических расцепителей и регуляторов питания
2 - трехфазный выпрямитель
3 - бесконтактный синхронный генератор
4 - электромагнитная муфта
5 - исполнительный механизм
6 - бесконтактный электродвигатель постоянного тока
7 - электромагнитная муфта
8 - двигатель
9 - коммутатор
10 - блок из двух автоматических расцепителей
11 - пульт управления двигателем
12 - источник питания электромагнитных муфт,
при этом электромагнитная муфта 4 жестко связана с бесконтактным синхронным генератором 3 и исполнительным механизмом 5, жестко связанным с бесконтактным электродвигателем постоянного тока 6, имеющим жесткую связь с электромагнитной муфтой 7, жестко связанной с двигателем 8, имеющим вход, соединенный с выходом пульта управления двигателем 11 и с вторым входом блока из двух автоматических расцепителей 10, первый вход которого соединен с выходом источника питания электромагнитных муфт 12, а первый и второй выходы соответственно соединены через коммутатор 9 с входом электромагнитной муфты 4 и с входом электромагнитной муфты 7, а вход вышеупомянутого электродвигателя 6 соединен с выходом блока автоматических расцепителей и регуляторов питания 1, имеющий вход, соединенный с выходом трехфазного выпрямителя, первый, второй и третий входы которого соответственно соединены с первым, вторым и третьим выходами синхронного генератора.
Устройство работает следующим образом.
Двигатель 8, который может быть внутреннего сгорания или дизелем, обеспечивает вращение вала на разных частотах и жестко связан через электромагнитную муфту 7 с валом бесконтактного электродвигателя постоянного тока 6, имеющим жесткую связь с исполнительным механизмом 5. В качестве последнего может быть применен привод, редуктор, коробка скоростей, колесная пара, пропеллер и т.д.
При этом включение двигателя 8 осуществляется путем подачи электрического сигнала на его вход с выхода пульта управления двигателем 11. При включении двигателя выдается также электрический сигнал в блок из двух автоматических расцепителей 10. Последний при наличии этого сигнала пропускает напряжение от источника питания электромагнитных муфт 12 на вход электромагнитной муфты 7, с помощью которой обеспечивается прижатие вала к двигателю 8.
В результате вращение этого вала через бесконтактный электродвигатель постоянного тока 6 передается в исполнительный механизм 5.
При этом в электродвигателе 6 из-за отсутствия контакта обеспечивается бестормозное свободное вращение вала, жестко связанного с исполнительным механизмом 5.
При этом питание на электродвигатель не подается в режиме работы с двигателем 8. Исполнительный механизм жестко связан с электромагнитной муфтой 4, которая также не срабатывает при работе двигателя из-за отсутствия напряжения на ее входе от источника 12, соединенного с ней через блок из двух автоматических расцепителей 10 и через коммутатор 9. Электромагнитная муфта жестко связана с бесконтактным синхронным генератором 3, а при отсутствии ее жесткой связи с валом исполнительного механизма частота вращения вала при работе двигателя будет увеличиваться. Это объясняется отсутствием тормозящего момента генератора.
Однако напряжение на входе электромагнитной муфты 4 может появиться при выключении двигателя 8 и отсутствии сигнала на входе блока 10 с выхода пульта 11. Тогда второй расцепитель этого блока сработает и пропустит напряжение от источника 12 на электромагнитную муфту 4 в случае замыкания ручного коммутатора 9.
В результате муфта сработает и прижмет генератор 3 к валу исполнительного механизма 5, а при отсутствии щеток уменьшается торможение вала и переменное трехфазное напряжение от бесконтактного синхронного генератора 3 поступит в трехфазный выпрямитель 2, где преобразуется в постоянное и поступит далее в блок автоматических расцепителей и регуляторов питания 1.
В этом блоке, в зависимости от величины напряжения, с выпрямителя, зависящего от частоты вращения вала, сработает определенный расцепитель. Каждый расцепитель работает при определенном интервале напряжения и пропускает напряжение с выпрямителя на соответствующий автоматический регулятор питания, количество которых равно количеству автоматических расцепителей. Соответствующее номинальное напряжение с выхода блока 1 поступает в бесконтактный электродвигатель 6 только при выключенном двигателе 8. Таким образом обеспечивается инерционное вращение электродвигателя 6 при отсутствии работы двигателя 8. При этом при разомкнутом положении коммутатора 9 обеспечивается инерционное движение.
Отключится также электромагнитная муфта 7 ввиду отсутствия подачи питания от источника 12 через блок 10, где выключится первый расцепитель при отсутствии сигнала с пульта 11. В результате исключится торможение, возникающее из-за вращения вала внутри двигателя 8. Переменное напряжение - трехфазное напряжение от бесконтактного синхронного генератора 3 поступит в трехфазный выпрямитель 2, где преобразуется в постоянное и поступит далее в блок автоматических расцепителей и регуляторов питания 1. В этом блоке, в зависимости от величины напряжения, с выпрямителя, зависящего от частоты вращения вала, сработает определенный расцепитель. Каждый расцепитель работает при определенном интервале напряжения и пропускает напряжение с выпрямителя на соответствующий автоматический регулятор питания, количество которых равно количеству автоматических расцепителей. Соответствующее номинальное напряжение с выхода блока 1 поступает в бесконтактный электродвигатель 6 только при выключенном двигателе 8.
Таким образом обеспечивается инерционное вращение электродвигателя 6 при отсутствии работы двигателя 8. При этом при разомкнутом положении коммутатора 9 обеспечивается инерционное движение при выключенных электродвигателе 6 и двигателе 8, например, при движении вниз по наклонной плоскости.
Пример конкретного исполнения автоматического расцепителя, в том числе и входящего в состав блока 1 и 10, представлен в книге Е.С. Траубе, В.Г. Миргородского «Электротехника и основы электроники», 1985 г., стр. 142-143, а пример исполнения электромагнитной муфты представлен в книге B.C. Ямпольский «Основы автоматики и электронно-вычислительной техники», 1991 г., стр. 63.
Пример конкретного исполнения бесконтактного электродвигателя постоянного тока представлен в книге М.М. Кацман «Справочник по электрическим машинам», М., Асадема, 2005 г., стр. 315-317, а бесконтактного генератора - на стр. 231.
В предлагаемом устройстве увеличивается время движения без двигателя.
Устройство можно использовать для снабжения электроэнергией в автономных системах электропитания. При этом трехфазное напряжение с выхода генератора поступит в потребительские узлы.