УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
DEVICE OF ELECTROMECHANICAL CONTROL

Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано для управления валом электродвигателя. Известно устройство электромеханического управления, изложенное в патенте автора №2396695, Бюл. 22 от 10.08.2010.
В нем двигатель, который может быть внутреннего сгорания или дизель, жестко связан с валом синхронного генератора, вырабатывающего трехфазное переменное напряжение. Управление двигателем осуществляется с помощью пульта управления двигателем. С валом двигателя жестко связан исполнительный механизм, представляющий из себя, например, привод, редуктор, колесную пару, гребной винт, пропеллер. Кроме того с генератором жестко связан электродвигатель. В инерционном режиме при отключении двигателя обеспечивается стабилизация напряжения с генератора и увеличение времени вращения вала электродвигателя. Однако при работе двигателя невозможно увеличить частоту вращения вала без использования дополнительных энергоресурсов.
Известно устройство электропитания переменным током, изложенное в патенте автора №2316887, Бюл. №4 от 10.02.2008 г., которое может быть представлено как устройство электромеханического управления. В нем используются те же узлы. Но в отличие от вышеупомянутого, первого аналога, в нем применяется в качестве электродвигателя синхронный электродвигатель и два стабилизатора переменного напряжения. При этом первые входы этих стабилизаторов соединены соответственно с первой и третьей фазами, а вторые входы со второй фазой переменного напряжения. Вторые выходы стабилизаторов так же соединены между собой, а первые выходы выдают соответственно первую и третью фазы, которые вместе со второй фазой поступают в блок из трех автоматических расцепителей, имеющего первый, второй и третий выходы, соединенные с первым, вторым и третьим входами синхронного электродвигателя. Последний также может быть жестко связан с исполнительным механизмом. В состав устройства входит источник переменного тока и может входить блок из трех коммутаторов, обеспечивающий включение и выключение питания от этого устройства. При совместной работе генератора с двигателем увеличивается крутящийся момент и частота вращения вала электродвигателя. Однако она не всегда удовлетворяет предъявленным требованиям. С помощью предлагаемого устройства увеличивается частота вращения вала электродвигателя без увеличения потребления энергоресурсов. Достигается это введением второго синхронного электродвигателя и второго блока из трех автоматических расцепителей, при этом первый, второй и третий выходы блока из трех коммутаторов соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами второго синхронного электродвигателя, жестко связанного с первым синхронным электродвигателем, а первый, второй и третий выходы синхронного генератора соответственно соединены с первым, вторым и третьим входами второго блока из трех автоматических расцепителей, имеющего первый, второй и третий выходы, соответственно соединенные с первым, вторым и третьим входами первого блока из трех автоматических расцепителей и имеющего четвертый, пятый и шестой выходы, соответственно соединенные с первым входом первого стабилизатора переменного напряжения, со вторыми входами первого и второго стабилизатора переменного напряжения и с первым входом второго стабилизатора переменного напряжения и имеющего отдельный вход, соединенный с выходом пульта управления двигателем.
На фиг.1 и в тексте приняты следующие обозначения:
1 - источник переменного тока
2 - блок из трех коммутаторов
3, 4 - синхронные электродвигатели
5 - синхронный генератор
6 - двигатель
7 - исполнительный механизм
8, 9- блоки из трех автоматических расцепителей
10 - пульт управления двигателем
11, 12 - стабилизаторы переменного напряжения, при этом четвертый, пятый и шестой входы блока из трех автоматических расцепителей 8 соответственно соединены с первым выходом стабилизатора переменного напряжения 11, со вторыми выходами стабилизаторов переменного напряжения 11, 12 и с первым выходом стабилизатора 12, а первый, второй и третий выходы вышеупомянутого расцепителя 8 соответственно соединены с первым, вторым и третьим входами синхронного электродвигателя 4, имеющим жесткую связь с исполнительным механизмом 7 и с синхронным генератором 5, жестко связанным с двигателем 6, имеющим вход, соединенный с выходом пульта управления двигателем 10, а первый, второй и третий выходы источника переменного тока 1 соответственно соединены через блок из трех коммутаторов 2 с первым, вторым и третьим входами синхронного электродвигателя 3, жестко связанного с синхронным электродвигателем 4, а первый, второй и третий входы блока из трех автоматических расцепителей 8 соответственно соединенные с первым, вторым и третьим выходами блока из трех автоматических расцепителей 9, имеющим первый, второй и третий входы, соединенные соответственно с первым, вторым и третьим выходами синхронного генератора 5 и имеющего четвертый, пятый и шестой выходы соответственно соединенные с первым входом стабилизатора переменного напряжения 11, со вторыми входами стабилизаторов переменного напряжения 11, 12 и с первым входом стабилизатора 12, и также имеющим вход, соединенный с выходом пульта управления двигателем 10.
Устройство работает следующим образом
С помощью источника переменного тока 1 осуществляется подача трехфазного переменного напряжения через блок из трех коммутаторов 2 в синхронный электродвигатель 3, вал которого жестко связан с синхронным электродвигателем 4 и с исполнительным механизмом 7. В качестве последнего могут быть использованы редуктор, колесные пары, гребной винт, пропеллер. В состав источника 1 могут входить аккумуляторная батарея, реостат и преобразователь постоянного напряжения в трехфазное переменное, например так, как показано в книге «Современные легковые автомобили», В.Н. Гудцев, М., 2012 г., стр.426, рис.13.8а. Также вал синхронного электродвигателя 4 жестко связан с синхронным генератором 5, имеющим через вал жесткую связь с двигателем 6, вал которого может вращаться на разных частотах. Включение двигателя, который может быть внутреннего сгорания, осуществляется путем выдачи электрического сигнала с пульта управления двигателем 10. Три фазы с генератора 5 поступают в блок из трех автоматических расцепителей 9. При включении двигателя бис поступлением сигнала в блок 9, он подключит три фазы к первому, второму и третьему входам блока из трех автоматических расцепителей 8, а при отключении двигателя 6 сигнал с пульта 10 в блок 9 не поступает и с с его четвертого и пятого и шестого выходов первая и вторая фазы поступают в стабилизатор переменного напряжения 11, а вторая и третья фазы в аналогичный стабилизатор 12. В этих стабилизаторах при изменении переменного напряжения на входах на выходах имеет место номинальное напряжение. При этом вторые фазы в стабилизаторах соединены, а первые выходы стабилизаторов выдают соответственно первую и третью фазы, которые вместе со второй фазой поступают на 4, 5 и 6 входы блока 8. Таким образом в зависимости от включения или отключения двигателя 6 три фазы поступают в блок 8, то с блока 9, то со стабилизаторов 11, 12, а с выхода блока 8 три фазы поступают в синхронный электродвигатель 4. В связи с этим при включенном двигателе 6 и двух электродвигателей 3, 4 обеспечивается увеличение крутящегося момента и частоты вращения вала. При отключенном же двигателе 6 поддерживается стабильное напряжение на входах синхронного электродвигателя 4, но крутящийся момент будет однако меньше, чем при включенном двигателе 6. При отключении же источника переменного тока 1 с помощью блока из трех коммутаторов 2 и отключении двигателя 6 в работе участвуют только электродвигатель 4 и генератор 5 и обеспечивается инерционное движение. При включении двигателя 6 увеличивается частота вращения вала электродвигателя, которая, как уже отмечалось, еще более увеличится после включения электродвигателя 3.
Пример конкретного исполнения автоматического расцепителя в составе блоков 8 и 9 представлен в книге Е.С. Траубе, В.Г. Миргородского «Электротехника и основы электроники», 1985 г., М., Высшая школа, стр.142, 143.
Пример конкретного исполнения стабилизатора переменного напряжения обеспечивающего достаточные пределы стабилизации, представлен, например, в книге М.А. Шустов «Источники питания и стабилизаторы», М., Изд. «Альтекс», 2007 г., стр.135.
Предлагаемое устройство может быть использовано, например, в подвижных изделиях, в том числе в гибридных автомобилях и электромобилях, а также на железной дороге, в локомотивах. Устройство также можно использовать для электропитания. При этом синхронный генератор выдает трехфазное переменное напряжение в потребляемые узлы.