УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
ELECTROMECHANICAL CONTROL DEVICE

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления валом генератора. Известно устройство электромеханического управления, входящее в состав системы автономного электропитания, изложенного в патенте автора №2284644.
В его состав входят синхронный генератор и электродвигатель постоянного тока. С валом синхронного генератора может быть жестко связан вал двигателя. Кроме того, с генератором жестко связан и вал электродвигателя постоянного тока. Последний же может быть жестко связан с исполнительным механизмом в виде колесной пары, гребного винта и т.д. Однако время инерционного вращения вала после отключения двигателя может быть увеличено благодаря обеспечению поддержания постоянного напряжения с выхода трехфазного выпрямителя путем его автоматического регулирования перед поступлением через автоматический расцепитель на вход электродвигателя. При этом на вход трехфазного выпрямителя три фазы поступают с синхронного генератора. Однако экономия энергоресурсов не может быть увеличена.
Известно устройство электромеханического управления, представленное в патенте автора №2396695. В нем в отличие от вышеупомянутого вводится пульт управления двигателем, выдающий электрический сигнал в двигатель. При отсутствии такого сигнала срабатывает автоматический расцепитель и пропускает напряжение в электродвигатель. В нем осуществляется автоматическое регулирование при разных скоростях вращения вала генератора. Однако увеличенный интервал регулирования требует увеличения громоздкости. Кроме того нет возможности увеличить экономию энергоресурсов. С помощью предлагаемого устройства осуществляется автоматическое регулирование напряжением без увеличения громоздкости и с увеличением экономии энергоресурсов. Достигается это введением умножителя напряжения, тороидального потенциометра, привода, блока из двух автоматических расцепителей и коммутатора, при этом выход трехфазного выпрямителя соединен с первым входом автоматического расцепителя 7, имеющего выход, соединенный с первым выходом блока из двух автоматических расцепителей, и имеющего второй вход, первый, второй выходы, соответственно соединенные через тороидальный потенциометр, через умножитель напряжения с вышеупомянутым выходом автоматического расцепителя, через коммутатор с входом электродвигателя, и с входом привода, жестко связанного с тороидальным потенциометром.
На фиг.1 и в тексте приняты следующие обозначения
1 - исполнительный механизм,
2 - электродвигатель постоянного тока,
3 - синхронный генератор,
4 - двигатель,
5 - трехфазный выпрямитель,
6 - пульт управления двигателем,
7 - автоматический расцепитель,
8 - коммутатор,
9 - умножитель напряжения,
10 - привод,
11 - тороидальный потенциометр,
12 - блок из двух автоматических расцепителей, при этом исполнительный механизм 1 жестко связан с электродвигателем постоянного тока 2, имеющим жесткую связь с синхронным генератором 3 жестко связанным с двигателем 4, имеющим вход соединенным с выходом пульта управления двигателем 6, соединенным так же со вторым входом автоматического расцепителя, имеющим первый вход соедидненный с выходом трехфазного выпрямителя 5, первый, второй и третий входы которого соответственно соединены с первым, вторыми третьим выходами синхронного генератора 3, а выход автоматического расцепителя 7 соединен через умножитель напряжения 9, через тороидальный потенциометр 11 со вторым входом блока из двух автоматических расцепителей 12, имеющим первый вход и первый и второй выходы соответственно соединенные: с выходом автоматического расцепителя 7, через коммутатор 8 с входом электродвигателя постоянного тока 2, с входом привода 10, жестко связанного с тороидальным потенциометром 11.
Работа устройства осуществляется следующим образом
Двигатель 4, который может быть внутреннего сгорания или дизель, осуществляет вращение вала на разных скоростях и жестко связан с синхронным генератором 3, имеющим жесткую связь с электродвигателем постоянного тока 2, жестко связанным с исполнительным механизмом 1. При этом включение двигателя 4 осуществляется путем подачи электрического сигнала с пульта управления двигателем 6. После же отключения двигателя 4 вал синхронного генератора 3 будет продолжать вращаться в инерционном режиме. При этом величина переменного напряжения с выходов генератора зависит от скорости вращения вала. Это напряжение преобразуется в постоянное в трехфазном выпрямителе 5. И через автоматический расцепитель 7, срабатывающий при отсутствии электриского сигнала с пульта 6 при выключенном двигателе 4, через умножитель напряжения 9, увеличивающий напряжение, тороидальный потенциометр 11 поступает на второй вход блока из двух автоматических расцепителей 12, имеющего первый вход, соединенный с выходом автоматического расцепителя 7, и первый и второй выходы соответственно соединенные: через коммутатор 8 с входом электродвигателя 2 и с входом привода 10, жестко связанного с вышеупомянутым потенциометром. При этом в блоке 12 фиксируются только первоначальное напряжение. Пример использования тороидального потенциометра представлен в книге С.П. Колосов и др. «Элементы автоматики» изд. Машиностроение, М, 1970, стр.105, рис.60, а пример использования автоматических расцепителей, которые могут фиксировать отсутствие напряжения или определенное его значение превышающее над другим или отсутствие превышения представлены в книге Е.С. Трауба и В.Т. Миргородский 1985, М, Высшая школа, стр.142-143, а так же в книге М.А. Шустов «Источники питания и стабилизаторы», 2007, М, «Альтекс» стр.90.
Автоматическая регулировка напряжения осуществляется следующим образом. Вал тороидального потенциометра 11 жестко связан с приводом 10. Первоначально при отсутствии равенства зафиксированного начального напряжения с расцепителя 5 и напряжения с потенциометра 11 сработает первый автоматический расцепитель блока 12. При этом в зависимости от превышения этого напряжения над напряжением с потенциометра, или напряжения с потенциометра над напряжением с расцепителя 7, с выхода блока 12 будет выдаваться положительное или отрицательное напряжение на вход привода 10. В результате привод будет вращать вал потенциометра 11 в ту или иную сторону, изменяя напряжение на его выходе до тех пор, пока в блоке 12 не будет зафиксировано напряжение равное первоначальному зафиксированному с расцепителя 5, которое проходит на выход потенциометра 11.
При этом сработает второй расцепитель блока 12 и пропустит напряжения с тороидального потенциометра через коммутатор 8 в электродвигатель 2. Необходимо отметить, что уменьшение напряжения после первоначального на выходе трехфазного выпрямителя 5 при инерционном движении без двигателя 4 не будет зафиксированы в блоке 12. Это обеспечивает стабилизацию напряжения. По мере инерционного движения и уменьшения напряжения на выходе умножителя осуществляется уменьшение падения напряжения на потенциометре 11. Таким образом, умножитель 9 и потенциометр 11 и привод выполняют функции автоматического стабилизатора. Предел уменьшения падения напряжения на потенциометре 11 зависит от степени увеличения напряжения в умножителе. Таким образом обеспечивается поддержание напряжения на входе электродвигателя 2 более длительное время. С помощью коммутатора осуществляется отключение электродвигателя 2 и обеспечивается инерционное движение без двигателей. Далее благодаря коммутатору 8 снова включается электродвигатель 2. В конце инерционного движения потенциометр устанавливается на наименьшее падение напряжения. Далее может быть принято решение о включении двигателя 4, а пример конкретного исполнения умножителя напряжения представлен в книге М.А. Шустов «Источники питания и стабилизаторы», М., Изд. дом «Додека XXI», Альтекс, 2007 г., стр.33-35. В устройстве также могут быть предусмотрены потребляемые узлы, куда поступает напряжение с генератора.
В качестве исполнительного механизма может быть использован редуктор, колесная пара, пропеллер, винт и т.д. Таким образом благодаря увеличению предела стабилизации увеличивается экономия энергоресурсов, экономия также обеспечивается благодаря отключению дополнительных узлов при включении двигателя. Возможен вариант исполнения когда выход выпрямителя соединен с входом потенциометра. Однако при этом уменьшается время инерционного движения. Предлагаемое устройство может быть использовано и в подвижных автомобильных и железнодорожных устройствах, где обеспечивается увеличение времени инерционного движения, а следовательно и экономия энергоресурсов. Данный метод можно использовать и в системах электроуправления и электропитания.