27.01.2013
216.012.20e4

УЧЕБНО-ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к средствам для изучения основ функционирования электрических машин и электроприводов и позволяет создать электробезопасный, малогабаритный, многофункциональный учебно-лабораторный стенд для определения характеристик электрических машин и электроприводов. Стенд содержит тормозное устройство, электрические машины переменного и постоянного тока, муфту, фотоэлектрический датчик угла поворота вала и блок управления, электрических измерений и индикации, состоящий из датчиков силы тока с аналоговыми выходами, источников электропитания, пульта управления наборного поля с клеммами, жидкокристаллического индикатора и комплекта соединительных проводов. Испытываемые электромашины соединены между собой выходными валами через промежуточные редукторы и муфту, выходы инверторов подключены к обмоткам электромашины переменного тока, а их входы - к двум выходам микроконтроллера; выход широтно-импульсного модулятора подключен к обмотке электромашины постоянного тока, а его вход - к третьему выходу микроконтроллера. Это позволяет применять малогабаритные низковольтные мотор-редукторы постоянного и переменного тока и поочередное использование каждого из них в качестве нагрузочного устройства для другого. В стенд введен установленный на выходном валу одного из мотор-редукторов датчик базового положения вала, выход которого соединен с входом блока управления и электрических измерений, что позволяет проводить испытания электроприводов с отработкой заданных углов поворота выходного вала. Технический результат - повышение электробезопасности. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области обучающих устройств, а именно к техническим средствам для изучения основ функционирования электрических машин и электроприводов и определения их характеристик, а также для овладения навыками их испытаний, в том числе, с применением средств автоматизации.

Известна лабораторная установка для исследования характеристик приводных устройств и нагрузочных механизмов [1], содержащая основание с размещенными на нем приводом вращения и нагрузочным устройством, с соединенными через муфту валами, на которых закреплены датчики угла поворота и средство регистрации, например осциллограф.

Недостатками данного устройства являются недостаточные для изучения соответствующих разделов дисциплин функциональные возможности.

Также известен стенд для изучения средств автоматизации испытаний электрических мотор-редукторов [2], содержащий источник питания, измеритель электрических величин, датчик силы тока, мотор-редуктор, электропривод, преобразователь угол-код.

Недостатками данного устройства для изучения соответствующих разделов дисциплин являются ограниченные функциональные возможности, что приводит к необходимости использовать дополнительную стендовую базу.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является модульный стенд «Электрические машины и приводы» ЕМ -3000 [3], содержащий фотоэлектрический датчик угла поворота вала и блок управления электрических измерений и индикации, состоящий из датчиков силы тока с аналоговыми выходами, источников электропитания, пульта управления, наборного поля с клеммами, жидкокристаллического индикатора и комплекта соединительных проводов, а также сменные модули в составе:

вариант 1 - монтажная рама с электрической машиной переменного тока - асинхронным однофазным электродвигателем, вал которого для проведения испытаний соединяется через муфту с валом тормозного устройства и датчиком угла поворота;

вариант 2 - монтажная рама с электрической машиной постоянного тока, вал которой для проведения испытаний соединяется через муфту с валом тормозного устройства и датчиком угла поворота.

Недостатками прототипа являются:

1. Низкая степень электробезопасности (стенд работает от трехфазной сети питания напряжением 220 В), высокое энергопотребление.

2. Большие габариты и масса, что не позволяет комплектовать трансформируемые учебные лаборатории, обеспечивать подготовку по индивидуальным образовательным траекториям.

3. Невозможность использования стенда для испытаний электроприводов в качестве сервомоторов, обеспечивающих управляемый поворот вала на заданное количество угловых градусов.

Задачей изобретения является повышение электробезопасности, уменьшение массо-габаритных характеристик и расширение функциональных возможностей.

Указанная задача решается за счет того, что в учебно-лабораторный стенд для изучения электрических машин и электроприводов, содержащий тормозное устройство, электрические машины переменного и постоянного тока, размещенные на монтажной раме, муфту, фотоэлектрический датчик угла поворота вала и блок управления, электрических измерений и индикации, состоящий из датчиков силы тока с аналоговыми выходами, источников электропитания, пульта управления, наборного поля с клеммами, жидкокристаллического индикатора и комплекта соединительных проводов, дополнительно введено то, что испытываемые электромашины переменного и постоянного тока соединены между собой выходными валами через промежуточные редукторы и муфту, выходы инверторов подключены к обмоткам электрической машины переменного тока, а их входы - к двум выходам микроконтроллера, выход широтно-импульсного модулятора подключен к обмотке электрической машины постоянного тока, а его вход - к третьему выходу микроконтроллера.

Электрические машины переменного и постоянного тока применяются в составе малогабаритных низковольтных мотор-редукторов с взаимно-согласованными передаточными отношениями.

Выходной вал одного из мотор-редукторов снабжен фотоэлектрическим датчиком базового положения вала, выход которого соединен с входом контроллера.

Введение промежуточных редукторов позволяет использовать испытываемые электромашины в составе мотор-редукторов, а именно: электрическая машина переменного тока - асинхронный мотор-редуктор (АОМР), а электрическая машина постоянного тока - мотор-редуктор постоянного тока (МРПТ). Это дает возможность применения типовых низковольтных мотор-редукторов, что позволяет снизить габариты и массу изделия.

Соединение выходных валов мотор-редукторов навстречу друг другу через муфту позволяет исключить тормозное устройство как отдельный конструктивный элемент, так как предлагаемое техническое решение предусматривает применение электромашины МРПТ в режиме тормозного устройства при испытаниях АОМР, а электромашины АОМР - в режиме тормозного устройства при испытаниях МРПТ, что позволяет уменьшить габариты и массу изделия.

Введение управляемых микроконтроллером силовых исполнительных элементов в составе: первого и второго инверторов (ИНВ1) и (ИНВ2) - для питания обмоток АОМР, а также широтно-импульсного модулятора (ШИМ) - для электропитания МРПТ, и соответствующее их подключение обеспечивает следующие режимы работы:

- в режиме «электромашина переменного тока - двигатель, электромашина постоянного тока - тормозное устройство» микроконтроллер формирует на двух входах инверторов сигналы заданной частоты, с заданным сдвигом фаз, а на входе ШИМ - сигналы, формирующие напряжение противовключения на обмотке электромашины постоянного тока, задающее тормозной момент;

- в режиме «электромашина постоянного тока - двигатель, электромашина переменного тока - тормозное устройство» микроконтроллер формирует на двух входах инверторов сигналы противовключения заданной частоты или сигналы постоянного тока, задающие тормозной момент, а на входе ШИМ - сигналы, формирующие на обмотке электромашины постоянного тока напряжение заданной величины.

Использование мотор-редукторов с взаимно-согласованными передаточными отношениями обеспечивает соответствие моментов и угловых скоростей.

Введение датчика базового положения вала (ДБПВ) позволяет проводить испытания АОМР и МРПТ в режиме сервопривода, что расширяет функциональные возможности стенда.

Приведенная совокупность признаков, характеризующих заявленный объект, обуславливает достижение технического результата, обеспечивающего решение задачи изобретения.

Анализ уровня техники показывает, что не известен стенд, которому присущи признаки, идентичные всем признакам данного изобретения.

Это говорит о новизне предложенного технического решения.

Предложенное техническое решение применимо, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, так как может быть изготовлено в условиях серийного и единичного производства с применением выпускаемых серийно комплектующих и, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

На чертеже изображена структурная схема стенда.

Учебно-лабораторный стенд для изучения электрических машин и электроприводов содержит АОМР 1, включающий электрическую машину переменного тока 1.1 с промежуточным редуктором 1.2 и МРПТ 2, включающий электрическую машину постоянного тока 2.1 с промежуточным редуктором 2.2. Оба устройства - АОМР 1 и МРПТ 2 - установлены на монтажную раму (не показана) навстречу друг с другом и соединены выходными валами через муфту 3.

Блок управления, электрических измерений и индикации 4 содержит: датчики силы тока с аналоговыми выходами (ДТ1) 4.1, (ДТ2) 4.2, инверторы (ИНВ1) 4.3 и (ИНВ2) 4.4, широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 4.5, микроконтроллер 4.6, ЖКИ 4.7, пульт управления 4.8, наборное поле с клеммами 4.9, блок электропитания для электромашин, исполнительных и индикаторных элементов 4.10 и блок электропитания для элементов обработки информации 4.11.

В применяемом варианте исполнения ДБПВ 5 состоит из оптического диска 6 и оптопары 7, а датчик угла поворота вала (ДУПВ) 8 - из оптического диска 9 и оптопары 10.

Стенд предназначен для изучения основ функционирования электрических машин и электроприводов, а также для овладения навыками их испытаний, в том числе, с применением средств автоматизации.

Структура стенда обеспечивает углубленное изучение особенностей функционирования электромашин в режимах двигателя, нагрузочно-тормозного устройства, сервопривода, проведение испытаний - определение основных характеристик электрических машин переменного и постоянного тока. Управление режимами работы обеспечивается с применением микропроцессорного контролера с набором необходимых для испытаний прикладных программ.

С применением многофункционального модульного учебного стенда решаются частные задачи обучения: изучение конструкций, принципов функционирования электрических машин и электроприводов, изучение и освоение технологий и технических средств проведения испытаний, оценки технических характеристик электрических машин и электроприводов, формируемых на их основе. Практически осваиваются методы испытаний, проводимых с применением стандартных электроизмерительных приборов и современных средств автоматизации эксперимента.

Стенд работает следующим образом.

Блок управления, электрических измерений и индикации 4 обеспечивает работу мотор-редукторов АОМР 1 и МРПТ 2 в режимах: двигатель и нагрузочно-тормозное устройство. Основные функции управления выполняет микроконтроллер 4.6, который принимает информацию из портов ввода, к которым подключены кнопки пульта управления 4.8. Микроконтроллер 4.6 также выводит данные в порты вывода, задающие направление и скорость вращения АОМР и МРПТ, углы поворота вала.

Сигналы датчиков ДБПВ 5 и ДУПВ 8 поступают в микроконтроллер 4.6 и обрабатываются в соответствии с управляющей программой. Оператор с помощью соединительных проводов (не показаны), через клеммы наборного поля 4.9, руководствуясь методическими материалами лабораторной работы и мнемосхемами, может выполнять подключение внешних измерительных приборов, осциллографа.

Источники информации

1 А.с. РФ №1585821 А1, МПК G09B 23/18, «Лабораторная установка для исследования характеристик приводных устройств и нагрузочных механизмов», опубл. 15.08.90. Бюл. №30 (аналог).

2 Патент PU №2334967 С1, МПК G01M 15/00, G09B 23/18, «Стенд для изучения средств автоматизации испытаний электрических мотор-редукторов», опубл. 27.09.2008. бюл. №27 (аналог).

3 «Стенд Электрические машины и приводы» (прототип):

- список модулей ЕМ-3000 http://www.e-import.ru/index.php?pade=96;

- блок торможения ЕМ-3320-1А Блок торможения с магнитным порошком.

http://www.e-import.ru/index.php?pade=98.


УЧЕБНО-ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-4 of 4 items.
20.08.2013
№216.012.6200

Мобильный учебно-лабораторный стенд для изучения электрических машин и электроприводов

Изобретение относится к области обучающихся устройств, а именно к техническим средствам для изучения основ функционирования электрических машин и электроприводов. Испытываемые электромашины переменного и постоянного тока установлены на основании и соединены между собой выходными валами через...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490720
Дата охранного документа: 20.08.2013
25.08.2017
№217.015.af4a

Автоматизированный стенд для испытаний крыльчаток вентиляторов

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к стендам для испытаний крыльчаток вентиляторов, как центробежных, так и осевых. Стенд содержит электропривод с выходным валом, на котором установлено устройство для крепления крыльчатки, пульт управления и индикации, блок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610933
Дата охранного документа: 17.02.2017
18.07.2020
№220.018.343b

Мобильный робототехнический комплекс и способ его применения для отбора проб на водоемах и водотоках

Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. Мобильный робототехнический комплекс для отбора проб на водоемах и водотоках содержит транспортное судно на воздушной подушке, манипулятор отбора проб воды в пробоотборную емкость, манипулятор загрузки проб, внедорожное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002726837
Дата охранного документа: 15.07.2020
07.08.2020
№220.018.3dd6

Мобильный робототехнический комплекс и способ его применения для внесения жидкостных препаратов на водоемах и водотоках

Изобретение относится к области экологического обслуживания водных объектов с целью их оздоровления путем внесения в воду специальных жидкостных препаратов. Мобильный робототехнический комплекс содержит транспортное судно на воздушной подушке, имеющее загрузочное окно в днище судна и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002729230
Дата охранного документа: 05.08.2020
Showing 1-10 of 62 items.
20.01.2013
№216.012.1cd4

Ручной инструмент-электрод для электрохимического полирования металлов

Изобретение относится к области электрохимической обработки металлов и может применяться для ручного электрохимического полирования различных деталей, в том числе с пространственно-сложными поверхностями. Ручной инструмент содержит корпус из диэлектрического материала, закрепленный в нем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472874
Дата охранного документа: 20.01.2013
10.02.2013
№216.012.240d

Привод электрогидравлический

Изобретение относиться к электрогидроприводам и может быть использовано в станкостроении. Привод включает в себя электрический привод, насосную станцию, гидролинии с установленными на них клапанами прямого и обратного действия, силовой гидроцилиндр, при этом электрический привод содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474731
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.03.2013
№216.012.2d9a

Способ изготовления бессвинцового припоя на основе олова

Изобретение относится к металлургии легких и цветных металлов и может быть применено при изготовлении легкоплавких бессвинцовых припоев, используемых при пайке изделий электроники и конструкционных материалов. Способ включает смешивание олова, меди и фосфора, заливку флюса на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477205
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.03.2013
№216.012.2e9b

Способ определения функции распределения вершин абразивных зерен в поверхностном слое шлифовального круга

Изобретение относится к алмазно-абразивной обработке и может быть использовано для определения функции распределения вершин абразивных зерен в поверхностном слое шлифовального круга после его правки. С поверхности круга посредством правки методом точения, правящим инструментом срезают слой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477462
Дата охранного документа: 10.03.2013
10.04.2013
№216.012.3401

Уплотнение гидравлического и пневматического цилиндра двухстороннего действия

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для уплотнения гидравлических и пневматических приводов прямолинейного поступательного перемещения. Уплотнение содержит две уплотнительные камеры, выполненные в виде конических усеченных трубок, вывернутых наизнанку вовнутрь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478856
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.04.2013
№216.012.3611

Горелка для точечной плазменной сварки

Изобретение относиться к области сварки и может быть использовано при точечной плазменной сварке нахлесточных соединений из черных и цветных металлов в среде защитного газа. Горелка состоит из корпуса и крышки, разделенных изолятором и стянутых гайкой. Снаружи на нижней наружной части корпуса...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479394
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.3615

Сварное нахлесточное соединение

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано при точечной сварке нахлесточных соединений, не требующих герметичности. Сварное нахлесточное соединение состоит из верхнего и нижнего элементов, соединенных общей сварной точкой. Сварная точка имеет сквозное оплавленное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479398
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.377d

Вибратор электрогидравлический

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в машиностроительной, строительной, химической и др. отраслях промышленности. Вибратор электрогидравлический содержит возвратно-поступательный насос, всасывающую и напорную гидролинии с установленными в них клапанами прямого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479758
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.05.2013
№216.012.43e0

Устройство для обработки выглаживанием поверхностей вращения

Изобретение относится к обработке поверхностным пластическим деформированием, а именно к устройствам для обработки выглаживанием изделий в виде поверхностей вращения с использованием в качестве смазки остатков смазочно-охлаждающей жидкости, сохранившихся на поверхности изделия после предыдущей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482953
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.06.2013
№216.012.50c6

Способ получения алюминиево-медных лигатур

Изобретение относится к металлургии и может быть применено для получения алюминиево-медных лигатур. Приготавливают алюминиевый расплав, перегревают его выше температуры ликвидус лигатуры. Медь вводят в алюминиевый расплав в виде проволоки, при этом между проволокой и расплавом пропускают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486271
Дата охранного документа: 27.06.2013

Похожие РИД в системе