электромеханический преобразователь

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий последовательно соединенные фазочувствительный детектор, первый вход которого является входом сигнала возбуждения преобразователя, управляемый генератор, мостовой ограничитель, последовательно соединенные асинхронный двигатель, датчик скорости и формирователь импульсов, выход которого соединен с вторым входом фазочувствительного детектора, а также первый переключатель режима работ, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом сигнала возбуждения и входом сигнала управления преобразователя, выход- с входом управляемого генератора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя за счет получения дискретно изменяющейся скорости вращения и поступательного движения с дискретно-изменяющейся скоростью, в преобразователь введены второй переключатель режима работ, два распределителя импульсов и последовательно соединенные преобразователь вида движения и линейные асинхронный двигатель, причем выходы мостового ограничителя через второй переключатель режима работ соединены с входами распределителей, импульсов, выход каждого из которых соединен соответственно с обмотками возбуждения асинхронного двигателя и линейного асинхронного двигателя, а ротор которого связан через преобразователь вида движения с выходом датчика скорости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к дискретной технике и может найти применение в автоматизированном электроприводе и следящих системах.

Известен многофункциональный электромеханический преобразователь, содержащий последовательно соединенный делитель частоты, фазорасщепитель, фазовращатель и первый формирователь импульсов, двигатель постоянного тока, вал которого соединен с валом фазовращателя, фазовый детектор, оптический датчик скорости, вал которого соединен с валом двигателя постоянного тока, второй формирователь импульсов, усилитель постоянного тока и два переключателя, причем выход первого формирователя импульсов подключен к размыкающему контакту первого переключателя, замыкающий контакт которого подключен к выходу второго формирователя импульсов, а переключающий контакт подключен к первому входу фазового детектора, второй вход которого соединен с входом делителя частоты, вход второго формирователя импульсов оптически связан с датчиком скорости, выход фазового детектора подключен к замыкающему контакту второго переключателя, размыкающий контакт которого подключен к другому входу преобразователя, переключающий контакт к входу усилителя постоянного тока, выход которого соединен с двигателем постоянного тока [1]

Недостатком этого устройства являются невозможность получения поступательного движения с дискретно изменяющейся скоростью перемещения.

Известно электромеханическое многоустойчивое устройство линейного перемещения, содержащее электродвигатель постоянного тока, вал которого механически связан с преобразователем вида движения, и фазочувствительный детектор с фильтром нижних частот, блок управляющего напряжения, умножитель частоты, первый и второй формирователи импульсов, усилитель постоянного тока, сельсин, роторная обмотка которого через первый формирователь импульсов, фазочувствительный детектор с фильтром нижних частот и усилитель постоянного тока связана с электродвигателем постоянного тока, а статорные обмотки соединены с силовой шиной переменного напряжения и входом умножителя частоты, который через второй формирователь импульсов соединен со вторым входом фазочувствительного детектора с фильтром нижних частот, блок управляющего напряжения соединен с управляющим входом усилителя постоянного тока [2]

Недостатками этого устройства являются невозможность получения поступательного движения с дискретно изменяющейся скоростью перемещения с одновременным получением дискретно-изменяющейся скорости вращения.

Наиболее близким к предлагаемому является электромеханический частотный многоустойчивый элемент, содержащий шины сигналов возбуждения и управления, фазочувствительный детектор с фильтром нижних частот, переключатель рода работ с переключающим замыкающим и размыкающим контактами, управляемый генератор, мостовой ограничитель, формирователь импульсов, асинхронный микродвигатель и тахогенератор, валы которых соедиены непосредственно, причем вход управляемого генератора подключен с выходом фазочувствительного детектора и переключающим контактом переключателя рода работы, замыкающий контакт подключен к шине сигналов возбуждения и к входу фазочувствительного детектора с фильтром нижних частот, размыкающий контакт которого подключен к шине сигналов управления, выход управляемого генератора подключен через мостовой ограничитель с входом асинхронного микродвигателя, выход тахогенератора подключен с формирователем импульсов, выход которого подключен к входу возбуждения фазочувствительного детектора с фильтром нижних частот [3]

Недостатками этого устройства являются невозможность получения поступательного движения с дискретно изменяющейся скоростью перемещения из-за того, что в нем отсутствует линейный двигатель, преобразователь вида движения и распределитель импульсов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей получением дискретно-изменяющейся скорости вращения и поступательного движения с дискретно изменяющейся скорости перемещения.

Для этого в многофункциональный электромеханический преобразователь, содержащий шины сигналов возбуждения и управления, фазочувствительный детектор с фильтром нижних частот, переключатель рода работы с переключающим замыкающим и размыкающим контактами, управляемый генератор, мостовой ограничитель, асинхронный микродвигатель, введены второй переключатель рода работ с переключающим замыкающим и размыкающим контактами, два распределителя импульсов, формирователь импульсов, оптический датчик скорости, преобразователь вида движения, линейный асинхронный двигатель, причем вход управляемого генератора подключен с выходом фазочувствительного детектора и переключающим контактом первого переключателя рода работы, замыкающий контакт подключен к шине сигналов возбуждения и к входу фазочувствительного детектора с фильтром нижних частот, размыкающий контакт которого подключен к шине сигналов управления, выход управляемого генератора подключен через мостовой ограничитель к переключающему контакту второго переключателя рода работы, замыкающий контакт подключен к входу первого распределителя импульсов, выход которого подключен к входу асинхронного микродвигателя, вал которого непосредственно соединен с оптическим датчиком, вал которого механически связан с преобразователем вида движения, который связан с линейным асинхронным двигателем, вход которого соединен с выходом второго распределителя импульсов, вход которого соединен с размыкающим контактом второго переключателя рода работы, выход оптического датчика скорости оптически связан с входом формирователя импульсов, выход которого подключен к второму входу фазочувствительного детектора с фильтром нижних частот.

В отличие от прототипа в устройство введены второй переключатель рода работ с переключающим замыкающим и размыкающим контактами, два распределителя импульсов, формирователь импульсов, оптический датчик скорости, преобразователь вида движения, линейный асинхронный двигатель.

В известной литературе (М.М.Соколов, Л.К.Сорокин. Электропривод с линейными асинхронными двигателями. "Энергия", М-1974 г) рассмотрены асинхронные линейные двигатели электропривода возвратно-поступательного движения с дискретно-изменяющейся скоростью перемещения, а также получение комбинированного преобразователя дискретно-изменяющейся скорости вращения и поступательного движения с дискретно-изменяющейся скоростью перемещения.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод: предлагаемое техническое решение соответствует критериям "новизна" и "существенные отличия".

На фиг.1 представлена функциональная схема; на фиг.2 принципиальная схема предлагаемого многофункционального электромеханического преобразователя.

Преобразователь содержит шину 1 сигналов возбуждения и шину 2 управления, фазочувствительный детектор 3 с фильтром нижних частот, переключатель 6 рода работ с переключающим замыкающим и размыкающим контактами, управляемый генератор 4, мостовой ограничитель 5, асинхронный микродвигатель 9, введенные второй переключатель 7 рода работ с переключающим замыкающим и размыкающим контактами, два распределителя 8, 14 импульсов, формирователь 11 импульсов, оптический датчик 10 скорости, валы которых соединены непосредственно и через преобразователь 12 вида движения соединен с линейным двигателем 13, причем вход управляемого генератора 4 подключен с выходом фазочувствительного детектора 3 и переключающим контактом первого переключателя 6 рода работ 4, замыкающий контакт подключен к шине сигналов возбуждения и к входу фазочувствительного детектора 3 с фильтром нижних частот, размыкающий контакт которого подключен к шине 2 сигналов управления, выход управляемого генератора 4 подключен через мостовой ограничитель 5 к переключающему контакту второго переключателя 7 рода работы, замыкающий контакт подключен к входу первого распределителя 8 импульсов, выход которого подключен к входу асинхронного микродвигателя 9, вал которого непосредственно соединен с оптическим датчиком 10 скорости, вал которого механически связан с преобразователем 12 вида движения, который связан с линейным асинхронным двигателем 13, вход которого соединен с выходом второго распределителя 14 импульсов, вход которого соединен с размыкающим контактом второго переключателя 7 рода работы, выход оптического датчика 10 оптически связан с входом формирователя 11 импульсов, выход которого подключен к второму входу фазочувствительного детектора 3 с фильтром нижних частот.

Многофункциональный электромеханический преобразователь работает следующим образом.

В состоянии запуска схемы переключатель 6 рода работы соединен с шиной 2 сигналов управления. Второй переключатель 7 рода работы находится во II-положении. При этом к входу управляемого генератора 4 от шины 2 сигналов управления подается напряжение, которое управляемый генератор 4 преобразует в переменное, а мостовой ограничитель 5 со стабилитроном поддерживает амплитуду переменного напряжения прямоугольной формы, частота которого соответствует некоторому устойчивому состоянию. Это напряжение переменного тока частотой F₂ обеспечивает линейную скорость V 2F₂, где - длина полюсного деления обмотки в линейном двигателе, линейного асинхронного двигателя 13, соединенного с преобразователем 12 вида движения, на валу которого расположен оптический датчик 10 скорости, и на выходе формирователя 11 импульсов появляется напряжение с частотой F_дс, который подключен к входу фазочувствительного детектора 3.

Число устойчивых состояний определяется кратностью соотношения частот N F_оп/F_дс, где F_оп частоты сигналов возбуждения.

При соединении переключателя рода работы 6 с шиной 1 сигналов возбуждения конденсатор С_ф (конденсатор фильтра нижних частот) начинает разряжаться, при этом уменьшается скорость вращения оптического датчика 10 скорости, что в свою очередь приводит к уменьшению частоты F_дс выходного напряжения датчика 10 скорости.

При достижении кратности частот за счет взаимодействия напряжения оптического датчика 10 скорости с одной из гармоник опорного напряжения шины 1 возбуждения увеличивается выходное напряжение фазочувствительного детектора 3 с фильтром нижних частот, препятствующее дальнейшему разряду конденсатора С_ф. В результате наступает устойчивое состояние многофункционального электромеханического преобразователя. Этому состоянию соответствует определенная линейная скорость V линейного асинхронного двигателя 13, определенная скоpость вращения N вала оптического датчика 10 и определенное напряжение U_о на выходе фазочувствительного детектора 3 с фильтром нижних частот, который преобразуется на переменное управляемым генератором 4.

Для перевода элемента в другое устойчивое состояние переключатель 6 рода работы необходимо снова соединить с шиной 2 сигналов управления и подать постоянное напряжение U_упр управления, равное требуемому номеру устойчивого состояния, а затем переключатель 6 рода работы соединить шиной 1 сигналов возбуждения. Значит, когда второй переключатель 7 рода работы находится во II-ом положении элемент работает как преобразователь поступательного движения с дискретно изменяющейся скоростью перемещения.

Теперь рассмотрим второй режим работы многофункционального электромеханического преобразователя.

Второй переключатель рода 7 работы находится в I-ом положении.

В состоянии запуска схемы переключатель 6 рода работы соединен с шиной 2 сигналов управления. При этом к входу управляемого генератора 4 от шины 2 подается напряжение, которое управляемый генератор 4 преобразует в переменное, а мостовой ограничитель 5 со стабилитроном поддерживает амплитуду переменного напряжения прямоугольной формы, частота которого соответствует некоторому устойчивому состоянию.

Это напряжение переменного тока частотой F_г обеспечивает некоторую скорость вращения вала асинхронного микродвигателя 9, соединенного непосредственно с валом оптического датчика 10 скорости, и на выходе оптического датчика 10 скорости появляется напряжение с частотой F_дс, которое формируется формирователем 11 импульса.

Число устойчивых состояний определяется кратностью соотношения частот N , где F_оп частота сигналов возбуждения.

При соединении переключателя 6 рода работы с шиной 1 сигналов возбуждения конденсатор начинает разряжаться, при этом уменьшается скорость вращения вала, что в свою очередь приводит к уменьшению частоты F_дс выходного напряжения оптического датчика скорости 10. При достижении кратности частот за счет взаимодействия напряжения оптического датчика скорости 10 с одной из гармоник опорного напряжения возбуждения на шине 1 увеличивается выходное напряжение фазочувствительного детектора 3 с фильтром нижних частот, препятствующее дальнейшему разряду конденсатора С_ф. В результате наступает устойчивое состояние. Этому состоянию соответствует определенная скорость вращения N вала асинхронного микродвигателя 9 и определенное постоянное напряжения U_о на выходе фазочувствительного детектора 3 с фильтром нижних частот, который преобразует на переменное управляемым генератором 4.

Для перевода элемента в другое устойчивое состояние первый переключатель 6 рода работы необходимо снова соединить с шиной 2 сигналов управления и подать от шины 2 сигналов управления постоянное напряжение управления, равное требуемому номеру устойчивого состояния, а затем переключатель 6 рода работы соединить с шиной 1 сигналов возбуждения.

Выходными параметрами устройства в этом режиме являются скорость вращения N вала асинхронного микродвигателя (ступенчато-изменяющееся), постоянное напряжение U_о на выходе фазочувствительного детектора с фильтром нижних частот, частота F_г выходного напряжения управляемого генератора.

Эпюры напряжений в характерных узлах (см. фиг.3) следующие:

а) напряжение возбуждения частотой F_оп;

б) напряжение на выходе управляемого генератора частотой F_г;

в) напряжение на выходе формирователя импульсов U_фи;

г) многогорбая характеристика (Цифрами с 1-16 показаны устойчивые состояния элементов).

Таким образом многофункциональный электромеханический преобразователь имеет две функции, т.е. возможность получения дискретно-изменяющейся скорости вращения и возможность получения поступательного движения с дискретно-изменяющейся скоростью перемещения.