RU1771055C

RU1771055C - Manual electric-driven tool electric drive

Info

Publication number: RU1771055C
Application number: SU914906738A
Authority: RU
Inventors: Василий Меркурьевич Белов; Эгил Артурович Бренцис; Улдис Янович Лейманис; Ирена Яновна Силиневич; Валдис Янович Узарс; Валерий Павлович Феоктистов
Original assignee: Рижский технический университет; Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта
Priority date: 1991-01-31
Filing date: 1991-01-31
Publication date: 1992-10-23

Abstract

Использование: в электропирводах малой мощности с высокой ловторностью включени . Сущность изобретени : устройство содержит электродвигатель (1), тири- сторный регул тор (2), выключатель (3), бистабильный элемент (7). 2 пороговых элемента (8, 9), датчик частоты вращени Usage: in low power electric drives with high turn-on power. SUMMARY OF THE INVENTION: the device comprises an electric motor (1), a thyristor regulator (2), a switch (3), a bistable element (7). 2 threshold elements (8, 9), speed sensor

Description

ww

ЁYo

VI VJVI VJ

88

(Л(L

Изобретение относитс к электромеханике и может быть использовано в приводах ручного электрического инструмента (дрели , гейковерты, пилы и т.д.) с коллекторными электродвигател ми мощностью 0,4 - 1,5 кВт.The invention relates to electromechanics and can be used in drives of hand-held electric tools (drills, geykovert, saws, etc.) with collector electric motors with a power of 0.4-1.5 kW.

Известны электроприводы ручного электроинструмента и бытовых машин с коллекторными двигател ми переменного тока, которые подключены непосредственно к однофазной сети переменнного тока 220 В 50 Гц (1).Electric drives of hand-held power tools and household machines with AC brush motors are known which are connected directly to a single-phase AC network of 220 V 50 Hz (1).

Недостаток этих приводов св зан с тем, что они не могут регулироватьс , например, с целью плавного включени или дл снижени скорости рабочего механизма.The disadvantage of these drives is that they cannot be controlled, for example, for smooth start-up or to reduce the speed of the operating mechanism.

Этот недостаток устранен в электроприводе , в котором коллекторный электродвигатель переменного тока подключен к источнику 220 В 50 Гц посредством проти- во-параллельно-соединенных тиристоров с блоков фазового регулировани (2),This disadvantage is eliminated in an electric drive in which an AC collector motor is connected to a 220 V 50 Hz source by means of counter-parallel connected thyristors from phase control units (2),

При этом обеспечиваетс плавный пуск привода после его включени , но привод неэкономичен из-за больших потерь холостого хода, что типично дл большинства электроинструмента при выполнении однотипных массовых операций.This ensures a smooth start-up of the drive after it is turned on, but the drive is uneconomical due to high idle losses, which is typical of most power tools when performing the same type of mass operations.

В качестве прототипа целесообразно прин ть электропривод, содержащий электродвигатель , подключенный к сети однофазного переменного тока посредством тиристорного регул тора с блоком фазового управлени , а также датчик частоты вращени , установленный на валу электродвигател и соединенный с пороговыми элементами (3).As a prototype, it is advisable to take an electric drive containing an electric motor connected to a single-phase alternating current network by means of a thyristor regulator with a phase control unit, as well as a rotational speed sensor mounted on the motor shaft and connected to threshold elements (3).

Недостаток прототипа св зан с тем, что в режиме холостого хода и при малых нагрузках , характерных дл ручного электроинструмента , двигатель работает с повышенной частотой вращени , что ведет к излишнему расходу электроэнергии, износу подшипников, повышенному уровню шума .The disadvantage of the prototype is due to the fact that in idle mode and at low loads characteristic of a hand-held power tool, the engine operates at an increased speed, which leads to excessive power consumption, wear of bearings, and increased noise level.

Цель предложени - исключение этих недостататков, т.е. повышение экономичности электропривода.The purpose of the proposal is to eliminate these drawbacks, i.e. increase the efficiency of the electric drive.

Эта цель достигаетс за счет того, что дополнительно предусмотрен бистабиль- ный элемент, установочные входы которого соединены с выходами пороговых элементов , а выходы бистабильного элемента под- ключены к входам блока фазового управлени .This goal is achieved due to the fact that an additional bistable element is provided, the installation inputs of which are connected to the outputs of the threshold elements, and the outputs of the bistable element are connected to the inputs of the phase control unit.

ки:ki:

Существенные отличительные признэ- - предусмотрен бистабильный элемент;Significant distinctive recognition - a bistable element is provided;

-его установочные входы соединены с выходами пороговых элементов, а его выходы - к входам блока фазового управлени .its installation inputs are connected to the outputs of the threshold elements, and its outputs are connected to the inputs of the phase control unit.

Эти признаки обеспечивают достижение цели изобретени . При патентных исследовани х и анализе признаков с известными техническими решени ми сходных и эквивалентных признаков не обнаружено . Следовательно, предложениеThese features provide an objective of the invention. In patent research and feature analysis with known technical solutions, similar and equivalent features were not found. Therefore, the sentence

соответствует критерию существенные отличи и обладает новизной.meets the criterion of significant differences and has novelty.

На фиг. 1 показана принципиальна схема электропривода; на фиг.2 - диаграмма напр жени на двигателе; на фиг.З - характеристики электропривода; на фиг.4 - временна диаграмма работы электропривода, Электропривод (фиг. 1) содержит коллекторный электродвигатель 1, который подключен к сети 220 В 50 Гц посредствомIn FIG. 1 shows a circuit diagram of an electric drive; Fig. 2 is a voltage diagram of a motor; in Fig.Z - characteristics of the electric drive; figure 4 is a timing diagram of the operation of the electric drive, the electric drive (Fig. 1) contains a collector motor 1, which is connected to a network of 220 V 50 Hz through

тиристорного регул тора 2 и выключател 3. Вал электродвигател 1 через редуктор 4 соединен с рабочим механизмом 5 электроинструмента .thyristor regulator 2 and switch 3. The shaft of the electric motor 1 through the gear 4 is connected to the working mechanism 5 of the power tool.

Дл регул тора 2 предусмотрен блок бFor regulator 2, block b is provided.

фазового управлени БФУ, ко входам которого подключены выходы бистабильного элемента 7. Его установочные входы Уо и У1 соединены с выходами пороговых элементов 8 и 9, соединенных по входам с выходомphase control of the BFU, to the inputs of which the outputs of the bistable element 7 are connected. Its installation inputs Y0 and Y1 are connected to the outputs of the threshold elements 8 and 9, connected at the inputs to the output

датчика 10 частоты вращени ДЧВ двигател 1. Это соединение выполнено через логи- ческий элемент ИЛИ, на другой вход которого подан сигнал ZT с выхода реле времени 11, имеющего уставку т 1 - 2 с.sensor 10 of the frequency of rotation of the DFV of the engine 1. This connection is made through a logical OR element, to the other input of which a signal ZT is output from the output of the time relay 11, which has a setting of t 1 - 2 s.

Привод работает следующим образом. БФУ выполнен по простейшей схеме, предусматривающей два значени угла проводимости дл тиристоров 2:The drive operates as follows. IFC is made according to the simplest scheme, providing two values of the angle of conductivity for thyristors 2:

-полна проводимость когда А 180° (фиг.2,а;-full conductivity when A 180 ° (figure 2, a;

-частична проводимость, когда Я 180°, причем в качестве примера на фиг.2,б показано 1 60°.-partial conductivity when I 180 °, and as an example in figure 2, b shows 1 60 °.

Режим пуска обеспечиваетс при включении выключател 3 (исходное состо ние привода: п 0, бистабильный элемент 7 находитс в нулевом состо нии благодар сигналу Z° 1 с ПЭ 8), Сразу после включени The start mode is provided when the switch 3 is turned on (the initial state of the drive: n 0, the bistable element 7 is in the zero state due to the signal Z ° 1 with PE 8). Immediately after switching on

з БФУ обеспечивает А 60°, напр жение на двигателе имеет форму по фиг.2,б. Двигатель 1 при этом работает по характеристике ПОНИЖ (фиг.З). Сигнал Z° 1 сразу при включении вырабатываетс следующим образом - (фиг.4): реле времени 11 от момента to включени выключател 3 обеспечивает высокий уровень сигнала ZЈ- в течение времени т- 1-2 с.Этот сигнал через элемент ИЛИ 10 проходит на вход ПЭ 8, обеспечива C BFU provides And 60 °, the voltage on the engine has the shape of figure 2, b. The engine 1 at the same time operates according to the characteristic LOWER (fig.Z). The signal Z ° 1 immediately upon switching on is generated as follows - (Fig. 4): the time relay 11 from the moment on to turn on the switch 3 provides a high level of signal ZЈ- for a time of t - 1-2 s. This signal passes through the OR element 10 to PE 8 input, providing

с его выхода сигнал Z° 1, устанавливающий БЭ 7 в нулевое состо нии по входу УО. Если инструмент работает на холостом ходу, то он достигает частоту вращени п°Хх. После срабатывани реле времени 11 имеем Z 0 и теперь на входы ПЭ 8 и 9 поступает сигнал, пропорциональный частоте вращени , т.е. в данном случае пхх°. Поскольку пхх° п°, то ПЭ 9 не сработает, ПЭ 8 не сработает тем более, поскольку пхх° « п1. Таким образом, привод останетс на характеристике ПОНИЖ., т.е. с частотой вращени П°хх ТОКОМ 1ХХ° (А 60°).from its output, signal Z ° 1, setting the BE 7 in the zero state at the input of the UO. If the tool is idling, it reaches a speed of ° ° xx. After the time relay 11 is activated, we have Z 0 and now a signal proportional to the rotational speed is received at the inputs of PE 8 and 9, i.e. in this case, xx °. Since phx ° n °, then PE 9 will not work, PE 8 will not work even more, since phx ° "p1. Thus, the drive will remain on the REDUCED characteristic., I.e. with a rotation frequency of P ° xx CURRENT 1XX ° (A 60 °).

Наброс нагрузки при нахождении привода в этом состо нии приводит (с момента tH) к увеличению момента сопротивлени , например, до Мсн по фиг.З, в результате чего скорость вращени п начинает резко снижатьс . Когда она снизитс до величины п0 (момент tH1), то сработает ПЭ 9, перевод БЭ 7 по входу VI в единичное состо ние и включа БФУ 6 в режим отпирани тиристоров 2 с углом проводимости А 180°. В результате двигатель 1 переходит на характеристику НОРМ. (фиг.З) и его скорость увеличиваетс пн.A load buildup while the drive is in this state (from time tH) leads to an increase in the resistance moment, for example, to Msn in Fig. 3, as a result of which the rotation speed n begins to decrease sharply. When it decreases to the value n0 (moment tH1), PE 9 will operate, transferring the BE 7 at input VI to the ON state and turning on the BFC 6 in the unlocking mode of thyristors 2 with a conductivity angle A of 180 °. As a result, engine 1 switches to the NORM characteristic. (Fig. 3) and its speed increases mon.

Сброс нагрузки (момент tc) из исходного состо ни с параметрами пн, н, А 180°, ведет к росту скорости п.The load shedding (moment tc) from the initial state with the parameters mon, n, and 180 ° leads to an increase in the velocity n.

Когда она, стрем сь к пхх , достигнет величины п (момент tc), то сработает ПЭ 8, перевод БЭ 7 в нулевое состо ние и вклюОWhen it, tending to px, reaches a value of n (moment tc), then PE 8 will work, translating the BE 7 to the zero state and turning on

ча БФУ 6 в режим отпирани тиристоров 2 с углом проводимости А 60°. При этом осуществл етс переход на характеристику ПОНИЖ, и скорость привода снижаетс доCFC BFU 6 to thyristor 2 unlock mode with conductivity angle A 60 °. In this case, a transition to the LOWER characteristic is carried out, and the drive speed decreases to

Пхх°, одновременно снижаетс и потребл емый из сети ток, что обеспечивает экономию электроэнергии и ресурса подшипников инструмента .Пхх °, at the same time, the current consumed from the mains is also reduced, which saves energy and resource of tool bearings.

Технико-экономическа эффективностьFeasibility

изобретени обеспечиваетс по сравнению с существующими приводами 300 - 800 Вт за счет экономии энергии в размере около 8 -12% при повторности включени 55- 60%. что характерно дл электропил, рубанков,The invention is provided in comparison with the existing 300-800 W drives due to energy savings of about 8-12% with a repeat power of 55-60%. which is typical for electric saws, planers,

дрелей и др.drills, etc.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION An electric power tool for a hand-held power tool, comprising: an electric motor connected to terminals for connecting to

single-phase AC networks by means of a thyristor regulator with a phase control unit, as well as a speed sensor mounted on the motor shaft and connected to threshold elements, characterized in that, in order to increase the efficiency of the electric drive, a bistable element is additionally provided, the installation inputs of which are connected to the outputs

threshold elements, and the outputs of the bistable element are connected to the inputs of the phase control unit.

0.01s OM2s t

0.02s t

FIG. 2

4

I /,

I 6M

(/)

4