УСТРОЙСТВО АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРОУПРАВЛЕНИЯ
SELF-CONTAINED ELECTRIC CONTROL DEVICE

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электроуправления от вращающегося вала.
Известно устройство автономного электроуправления, изложенное в книге В.Е.Кабаев «Электротехника с основами промышленной электроники» М.: Высшая школа, 1985, стр.138-140. В нем с помощью источника питания осуществляется вращение вала электродвигателя постоянного тока, значение тока может регулироваться с помощью реостата. Вал электродвигателя жестко связан с валом синхронного генератора. Последний также может быть жестко связан с исполнительным узлом, представляющим из себя, например, гребной вал, привод, пропеллер, колесную пару, редуктор и т.д. Однако устройство требует постоянного подключения источника питания.
Известно устройство автономного электроуправления, входящее в состав системы автономного электропитания, изложенной в патенте № 2284644, опубликованной 27.09.2006 г. в бюл. №27, автор Часовской А.А. В нем могут быть использованы те же узлы, что и в вышеупомянутом первом аналоге. При этом с валом генератора также может быть жестко связан исполнительный узел. Частота вращения вала регулируется с помощью реостата. Устройство может некоторое время работать и без источника постоянного тока благодаря поддержанию постоянного напряжения, поступающего на электродвигатель путем его автоматической регулировки. При этом напряжение предварительно преобразуется из трехфазного, выдаваемого синхронным генератором, в постоянное в трехфазном выпрямителе с сглаживающим фильтром. Однако устройство не может увеличить время вращения вала на разных частотах вращения при отключении источника питания.
В предлагаемом устройстве обеспечивается при отключении источника питания увеличение времени вращения вала на разных частотах. Достигается это введением коммутатора источника питания, блока автоматических регуляторов питания и блока автоматических расцепителей, при этом выход реостата соединен с первым входом коммутатора источника питания, имеющего выход и второй вход соответственно соединенные с входом электродвигателя и с выходом блока автоматических регуляторов питания, группа входов которого соединена с группой выходов блока автоматических расцепителей, имеющего вход, соединенный с выходом трехфазного выпрямителя с сглаживающим фильтром. На чертеже и в тексте приняты следующие обозначения:
1 - источник питания;
2 - реостат;
3 - коммутатор источника питания;
4 - электродвигатель постоянного тока;
5 - синхронный генератор с возбудителем;
6 - исполнительный узел;
7 - блок автоматических регуляторов питания;
8 - блок автоматических расцепителей;
9 - трехфазный выпрямитель с сглаживающим фильтром,
при этом выход источника питания 1 через реостат 2 соединен с первым входом коммутатора источника питания 3, имеющего выход и второй вход соответственно соединенные с входом электродвигателя постоянного тока и с выходом блока автоматических регуляторов питания 7, группа входов которого соединена с группой выходов блока автоматических расцепителей 8, имеющего вход, соединенный с выходом трехфазного выпрямителя с сглаживающим фильтром 9, имеющего первый, второй и третий входы, соединенные соответственно с первым, вторым и третьим выходами синхронного генератора с возбудителем 5, жестко связанного с исполнительным узлом 6 и с электродвигателем постоянного тока 4.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
С помощью источника питания 1, который может быть аккумуляторной батареей или выпрямителем, преобразующим переменное напряжение в постоянное, осуществляется подача постоянного тока через реостат 2, через коммутатор источника питания 3 в электродвигатель постоянного тока 4, вал которого жестко связан с валом синхронного генератора с возбудителем 5, где с помощью генератора постоянного тока осуществляется возбуждение обмоток возбуждения. Вал генератора также жестко связан с исполнительным узлом 6, в качестве которого может быть, например, использован гребной вал, колесная пара, пропеллер, электроподвижные системы. Кроме того, генератор выдает трехфазное переменное напряжение в трехфазный выпрямитель с сглаживающим фильтром 9. С помощью реостата 2 изменяется частота вращения вала электродвигателя 4. При этом изменяется также напряжение на трехфазном выходе генератора 5 и выходе выпрямителя 9. В связи с этим вал может вращаться с разной частотой. Пример исполнения синхронного генератора с возбудителем 5 представлен в вышеупомянутом первом аналоге на стр.139, рис.94, а пример исполнения трехфазного выпрямителя с сглаживающим фильтром 9, осуществляющим преобразование переменного тока в постоянный, представлен в книге Е.С.Траубе, В.М.Миргородский «Электротехника и основы электроники» 1985, стр.107. С выхода трехфазного выпрямителя с сглаживающим фильтром постоянное напряжение поступает в блок автоматических расцепителей 8. В этом блоке в зависимости от величины напряжения с выпрямителя 9 срабатывает определенный расцепитель. Каждый расцепитель работает при определенном интервале напряжения и пропускает напряжение с выпрямителя 9 на соответствующий автоматический регулятор питания блока автоматических регуляторов питания 7. Количество автоматических регуляторов питания в блоке 7 равно количеству автоматических расцепителей в блоке 8. При изменении напряжения, находящегося в определенном интервале напряжений на входе соответствующего автоматического регулятора напряжения, на выходе его будет иметь место номинальное напряжение.
Пример конкретного исполнения автоматического расцепителя представлен в вышеупомянутой книге Е.С.Траубе, В.М.Миргородский на стр.142-143, а пример конкретного исполнения автоматического регулятора напряжения в составе блока таких регуляторов, выполняющих функции стабилизаторов постоянного напряжения представлен в книге М.А. Шустов «Источники питания и стабилизаторы». Книга 2, 2007, М.: Издательский дом «Додека XXI Альтекс», стр.87. С выхода блока 7 напряжение на электродвигатель 4 поступает через коммутатор источника питания 3 после его переключения и установки определенной частоты вращения вала генератора 5 с помощью реостата 2.
Коммутатор может также выполнять функции автоматического расцепителя, подключая источник питания при падении напряжения ниже допустимого. Пример конкретного исполнения коммутатора представлен в книге М.М.Кацман «Справочник по электрическим машинам» М., 2005, стр.457, который может осуществлять коммутацию и одного входа электродвигателя. Таким образом, обеспечивается постоянное вращение вала на разных частотах в инерционном режиме при отсутствии подключения источника питания 1. При этом увеличивается время вращения этого вала, что обеспечивает экономический эффект в системах электроуправления, где используется механическая связь вала с исполнительным механизмом.