устройство для снижения частоты вращения двигателя на холостом ходу

Формула изобретения

Устройство для снижения частоты вращения двигателя на холостом ходу, содержащее датчик тока, вход которого связан с нагрузкой, а выход через пороговый элемент и усилитель - с дроссельной заслонкой двигателя, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит датчик температуры, вход которого связан с исполнительным устройством и второй пороговый элемент, а датчик тока содержит дискретный элемент, все пороговые элементы выполнены в виде логических элементов И-НЕ, выходы которых соединены между собой параллельно, вход первого логического элемента И-НЕ связан с датчиком тока, вход второго логического элемента И-НЕ - с датчиком температуры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для автоматического перевода двигателя на холостой ход и может быть использовано в сварочных агрегатах.

Известно устройство для отключения двигателя трактора по авторскому свидетельству СССР 914790, F 02 D 17/04, содержащее два датчика нагрузки (датчики нулевой частоты вращения), соединенные со входами системы ИЛИ-НЕ, связанной через пороговый элемент, реле времени и исполнительное устройство с заслонкой двигателя.

Однако при работе на холостом ходу, устройство не снижает частоту вращения двигателя, а отключает его. Это не обеспечивает постоянной готовности двигателя к работе, что особенно важно в зимнее время. Кроме того, датчики нулевой частоты вращения имеют вращающиеся элементы или подвижные электрические контакты, что снижает наежность устройства.

Известно также исполнительное устройство УИ-01 ОАО "ИСКРА" (Паспорт ИЕАЦ. 561712. 001 ПС "Агрегат сварочный АДБ-2502-1 У1" с. 12, 14-16, 19), предназначенное для автоматического снижения частоты вращения двигателя на холостом ходу, принятое за прототип и содержащее датчик тока с аналоговым элементом, вход которого связан с нагрузкой, а выход - через ограничивающее устройство, первый усилитель, пороговый элемент (триггер), второй усилитель и исполнительное устройство (электромагнит) - с дроссельной заслонкой двигателя.

Недостатком является наличие в датчике тока аналогового элемента, имеющего механические узлы (обмотка, изоляция и т.п. при нагревании быстро разрушаются), что снижает надежность конструкции. Аналоговый элемент не позволяет также полностью (максимально) закрыть дроссельную заслонку двигателя при переходе на режим холостого хода, что не обеспечивает максимальное снижение частоты вращения двигателя на холостом ходу, а только частичное - до 1200 об/мин. Это увеличивает расход энергии. Отсутствие в устройстве в качестве пороговых элементов логических элементов И-НЕ не позволяет обесточить (отключить) электромагнит на холостом ходу двигателя. Как известно, время работы двигателя на холостом ходу значительно больше времени работы под нагрузкой, что ведет к большому расходу электрической энергии.

Кроме того, отсутствие датчика температуры, второго порогового элемента и параллельности соединения выходов двух логических элементов И-НЕ между собой не позволяет воздействовать на исполнительное устройство по двум каналам одновременно, а только - по одному, что снижает функциональные возможности устройства. И наконец, недостатком является наличие большого количества радиоэлементов, что снижает надежность устройства.

Задачей изобретения является повышение надежности, экономия электрической энергии и расширение функциональных возможностей за счет работы одновременно по двум каналам.

Предлагаемое устройство для снижения частоты вращения двигателя на холостом ходу содержит датчик тока, вход которого связан с нагрузкой, а выход связан через пороговый элемент и усилитель с исполнительным устройством, соединенным с дроссельной заслонкой двигателя.

В отличие от прототипа оно дополнительно содержит датчик температуры, вход которого связан с исполнительным устройством, и второй пороговый элемент, а датчик тока содержит дискретный элемент, все пороговые элементы выполнены в виде логических элементов И-НЕ, выходы которых соединены между собой параллельно, вход первого логического элемента И-НЕ связан с датчиком тока, вход второго логического элемента И-НЕ связан с датчиком температуры.

Наличие в датчике тока дискретного элемента позволяет полностью (максимально) закрыть дроссельную заслонку двигателя при переходе на режим холостого хода. Логическое состояние дискретного элемента меняется с минимума (логического нуля) до максимума (логической единицы) в зависимости от нагрузки. Это позволяет максимально раскрыть дроссельную заслонку двигателя, обеспечивая максимальное снижение частоты вращения двигателя на холостом ходу до 800 об/мин (в 1.5 раза ниже, чем в прототипе), что экономит электрическую энергию. Кроме того, дискретный элемент состоит из микросхем (нет механических узлов, как в аналоговом датчике прототипа), чтo повышает надежность устройства. Наличие в устройстве датчика температуры, второго порогового элемента с использованием в их качестве логических элементов И-НЕ и параллельность соединения выходов всех логических элементов И-НЕ между собой позволяет работать устройству по двум каналам одновременно: токовому и тепловому на одну нагрузку, что расширяет функциональные возможности. Кроме того, наличие логических элементов И-НЕ позволяет отключить электромагнит на холостом ходу двигателя, так как при отсутствии нагрузки на их выходах логическое состояние меняется с максимума - логической единицы и до минимума - логического нуля. Это экономит расход электрической энергии. И наконец, наличие логических элементов И-НЕ позволяет снизить количество радиоэлементов, что дополнительно повышает надежность устройства.

В результате все отличительные признаки являются существенными и решают поставленную задачу.

Устройство представлено на чертеже.

Заявляемое устройство содержит датчик тока 1 с дискретным элементом (на основе магнитоуправляемой микросхемы ДД1 К1116КП4), закрепленный на сварочном кабеле (не показано) и связанный входом с нагрузкой 2 (сварочная дуга), а выходом - с первым логическим элементом И-HЕ 3, связанным через усилитель 4 и исполнительное устройство 5 (включающее электромагнит) с дроссельной заслонкой двигателя 6; второй логический элемент И-НЕ 7, связанный входом с выходом датчика температуры 8 (терморезистором KMT-1). Датчик температуры 8 установлен на корпусе двигателя 6 и вход его соединен со вторым выходом исполнительного устройства 5. Логические элементы И-НЕ 3 и 7 выполняют функцию пороговых элементов и их выходы соединены между собой параллельно.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии нагрузки - сварочных работ (сварочной дуги) - работает тепловой канал: на выводы исполнительного устройства 5 подают напряжение 12 В и срабатывает датчик температуры 8 (при "холодном" двигателе 6), который через логический элемент И-НЕ 7 (имеющий при подаче питания логическую единицу на выходе) и усилитель 4 воздействует на электромагнит исполнительного устройства 5, максимально открывающий дроссельную заслонку двигателя 6. Двигатель 6 набирает обороты от нуля до номинального режима 1800 об/мин. По мере нагрева корпуса двигателя 6 и датчика температуры 8 на входах логического элемента И-НЕ 7 напряжение логической единицы уменьшается и при достижении заданной резистором (не показано) номинальной температуры 90^oС становится равным 2.9 В, что соответствует логическому нулю. На выходе логического элемента И-НЕ 7 тоже появляется логический ноль, что через усилитель 4 воздействует (отключает) на электромагнит исполнительного устройства 5, полностью (максимально) закрывающий дроссельную заслонку двигателя 6 (заслонка возвращается в исходное положение). Таким образом двигатель 6 автоматически перешел в режим холостого хода, снижая частоту вращения с максимальной величины до 800 об/мин. При проведении сварочных работ (при нагрузке) подключается токовый канал. В момент зажигания сварочной дуги по сварочному кабелю (не показано) протекает ток, который создает магнитное поле, взаимодействующее с дискретным элементом датчика тока 1, обеспечивающим при нагрузке появление логической единицы на его выходе и на выходе логического элемента И-НЕ 3, воздействующей через усилитель 4 на электромагнит исполнительного устройства 5, который максимально (полностью) открывает дроссельную заслонку двигателя 6, и он переходит в рабочий режим с номинальной частотой вращения 1800 об/мин. При технологических перерывах (1-3 мин) ток в сварочном кабеле (не показано) отсутствует. Логическое состояние на выходе датчика тока 1 меняется с логической единицы до логического нуля и дальше - аналогичное воздействие на логический элемент И-НЕ 3, на выходе которого также будет логический ноль. Затем через усилитель 4 воздействие передается на электромагнит исполнительного устройства 5, максимально закрывающий дроссельную заслонку двигателя 6, и он переходит и режим холостого хода, снижая частоту вращения до 800 об/мин.