Электромеханическое устройство

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электропитания и электроуправления.

Известно электромеханическое устройство, представленное в патенте №2459343, бюл. 23 от 20.08.2012 г., автор Часовской А.А. В нем с помощью аккумуляторной батареи осуществляется подача постоянного тока через коммутатор в электродвигатель, жестко связанный с генератором, выдающий две фазы в выпрямитель, потребляемые узлы и в блок из двух автоматических расцепителей, который при начале разрешающего потенциала выдает эти фазы в устройство подзарядки аккумулятора, выдающие «плюс» и «минус» выпрямленного напряжения в аккумуляторную батарею. Однако для осуществления бесперебойной работы необходимы громоздкие узлы.

Известна система автономного электропитания, которую можно представить как электромеханическое устройство, изложенное в патенте автора №2396694 от 10.08.10 г. В его состав входят те же узлы, что и в вышеупомянутом устройстве. Однако оно не может обеспечить постоянство бесперебойного электропитания. С помощью предлагаемого устройства обеспечивается постоянство бесперебойного электропитания без введения громоздких узлов. Достигается это использованием блока из двух автоматических расцепителей, срабатывающего после окончания импульса, и введением преобразователя переменного напряжения в импульсное, имеющего первый вход, соединенный с выходом коммутатора, второй вход, соединенный с выходом выпрямителя, и выход, соединенный с входом электродвигателя и с третьим входом блока из двух автоматических расцепителей, срабатывающих после окончания импульса. На фиг. 1 и в тексте приняты следующие обозначения:

1 - аккумуляторная батарея,

2 – коммутатор,

3 - преобразователь постоянного напряжения импульсное,

4 - электродвигатель,

5 - синхронный генератор,

6 - устройство подзарядки батареи,

7 - блок из двух автоматических расцепителей, срабатывающий после окончания импульса,

8 - выпрямитель,

9 - потребляемые узлы,

при этом выход аккумуляторной батареи 1 соединен с входом коммутатора 2, имеющего выход, соединенный с первым входом преобразователя постоянного напряжения в импульсное 3, имеющим второй вход и выход соответственно, соединенные: с выходом выпрямителя 8 и с входом электродвигателя 4, соединенный также с третьим входом блока из двух автоматических расцепителей, срабатывающий после окончания импульса 7, имеющим первый и второй входы соответственно, соединенные с первым и вторым выходом синхронного генератора 5, соединенным также с первым и вторым входом выпрямителя 8 и с первым и вторым входом потребляемых узлов 9, а первый и второй выходы вышеупомянутого блока из двух автоматических расцепителей, срабатывающего после окончания импульса 7, соединены через устройство подзарядки батареи 6 соответственно с первым и вторым входом аккумуляторной батареи 1.

Устройство работает следующим образом: аккумуляторная батарея 1 формирует постоянный ток, поступающий через коммутатор 2 в преобразователь постоянного напряжения в импульсное 3. После включения коммутатора 2 преобразователь 3 фиксирует напряжение для работы электродвигателя 4. В состав последнего может входить реостат для регулировки частоты вращения вала электродвигателя. Электродвигатель 4, жестко связанный с синхронным генератором 5. Две фазы с синхронного генератора поступают в потребляемые узлы 9 и выпрямитель 8, а также в блок из двух автоматических рацепителей, срабатывающий после окончания импульса 7. Преобразователь 3 фиксирует наличие номинального напряжения с выпрямителя, после установки электродвигателя 4 в рабочий режим и далее начинает выдавать в этот электродвигатель 4 не постоянное, а импульсное напряжение. Оно формируется с помощью, например, мигающего реле, которое то выключается, то выключается, и его контакты соответственно то притягиваются, то отпадают. При этом они находятся в цепи питания электродвигателя 4. Таким образом, преобразователь 3 выполняет функции автоматического расцепителя, меняющий характер выходного напряжения после установки управляющего напряжения. Возможно применение в батарее более одного аккумулятора. В связи с этим напряжение на выходе блока 3 то появляется, то исчезает, кроме того, выход блока 3 также соединен с третьим входом блока из двух автоматических расцепителей 7. Последний при отсутствии напряжения с блока 3 срабатывает и пропускает две фазы в промежутке между двумя импульсами от синхронного генератора 5 в устройство подзарядки батареи 6, выдающее «плюс» и «минус» выпрямленного напряжения к аккумуляторной батареи 1. При этом осуществляется подзарядка в периоды между импульсами. При наличии импульса блок 7 не срабатывает и осуществляется разрядка после подключения нагрузки к батарее 1. При отсутствии импульса электродвигатель 4 продолжает вращаться за счет инерционности.

На фиг. 2 показаны следующие друг за другом импульсы. Таким образом обеспечивается постоянная периодическая зарядка и разрядка аккумуляторной батареи и бесперебойная работа. Вал электродвигателя 4 жестко связан с валом синхронного генератора 5. Последний также сохраняет инерционность и продолжает вращаться с номинальной частотой, обеспечивая поступление переменных напряжений в блок 7. Электродвигатель также может быть и коллекторный.

Пример конкретного исполнения электродвигателей постоянного тока, обеспечивающих инерционность, представлен в книге М.М. Кацман «Справочник по электрическим машинам», 2005 г., стр. 306-311. Пример конкретного исполнения расцепителя в блоке из двух автоматических расцепителей, в том числе и срабатывающий в промежутке между напряжениями, представлен в книге В.С. Траубе и В.Г. Миргородского «Электротехника и основы электроники», стр. 142-143, 1985 г. Вал электродвигателя 4 также может быть жестко связан с исполнительным механизмом, например, через редуктор. Пример конкретного исполнения схемы включения, в том числе и мигающего реле, представлен в книге С.П. Колосов и др. 1970 г. Элементы автоматики, стр. 138-139, рис. 78 Г.

Предлагаемое устройство обеспечивает бесперебойную работу в течение времени, зависящего от срока службы аккумуляторной батареи, что обеспечивает экономический эффект. Устройство можно использовать для питания электропотребляемых узлов и в двигательных системах.