RU2204881C2

RU2204881C2 - Dual-motor drive for displacing continuous materials

Info

Publication number: RU2204881C2
Application number: RU2001110980/09A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Дмитриев; А.Л. Кислицын; А.М. Крицштейн
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2003-05-20

Abstract

FIELD: drives for tensioning continuous materials such as thin ribbon blanks. SUBSTANCE: dual-motor drive has two three- phase induction motors connected to three-phase supply mains with different phase sequence; inserted in one of phase windings of each motor are triads with control units; starting leads of these phase windings are shorted out by capacitor. Such circuit arrangement enables displacement of ribbon blanks at desired speed and tension of blank. EFFECT: enlarged functional capabilities. 1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах для перемещения и натяжения ленточных материалов, например в лентопротяжных механизмах устройств ввода - вывода информации, в технологическом оборудовании для производства и обработки электропроводящих рулонных ленточных материалов, в электроприводах подачи ленточных материалов в пресс. The invention relates to electrical engineering and can be used in devices for moving and tensioning tape materials, for example, in tape drive mechanisms of input / output devices, in technological equipment for the production and processing of electrically conductive roll tape materials, in electric drives for feeding tape materials to a press.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающееся в расширении функциональных возможностей устройства. The invention is aimed at solving the problem, which consists in expanding the functionality of the device.

Известен двухдвигательный электропривод лентопротяжного устройства, который содержит два электродвигателя постоянного тока со схемой управления (см. Авторское свидетельство СССР 1378005, МКИ НО27/68, 1988 г.). Недостатком этого аналога являются сложность устройства и малая надежность, обусловленные сложной схемой управления и малой надежностью двигателей со скользящим коллекторным узлом. Known twin-motor tape drive device, which contains two DC motors with a control circuit (see USSR Author's Certificate 1378005, MKI NO27 / 68, 1988). The disadvantage of this analogue is the complexity of the device and low reliability due to the complex control circuit and low reliability of engines with a sliding collector assembly.

Известен также двухдвигательный электродвигатель для перемещения ленточных материалов, содержащий два трехфазных линейных двигателя со схемой управления, обеспечивающей независимое реверсивное управление каждым двигателем в отдельности (см. Оптимизация электромеханических систем автоматического управления. МежВУЗ, научный сборник, Саратов. Издательство Саратовского университета, 1983 г., стр.127, рис.1). Недостатком этого аналога является большое количество коммутационных элементов, большая сложность и малая надежность. Also known is a twin-motor electric motor for moving tape materials, containing two three-phase linear motors with a control circuit that provides independent reverse control of each motor individually (see Optimization of electromechanical automatic control systems. Interuniversity, scientific collection, Saratov. Saratov University Press, 1983, p. 127, fig. 1). The disadvantage of this analogue is the large number of switching elements, great complexity and low reliability.

Наиболее близким по совокупности существенных сходных признаков к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа электропривод (см. Авторское свидетельство СССР 1066011, М. кл. Н 02 Р 3/24, 1984 г.), который содержит два асинхронных двигателя, начала статорных обмоток которых подсоединяют к трехфазной сети посредством трех коммутационных элементов, конденсатор, ключи с блоками управления. The closest in the set of essential similar features to the claimed invention is an electric drive selected as a prototype (see USSR Author's Certificate 1066011, M. class. N 02 P 3/24, 1984), which contains two asynchronous motors, the beginning of the stator windings of which connected to a three-phase network through three switching elements, a capacitor, keys with control units.

Недостатком прототипа являются узкие функциональные возможности, так как известное устройство обеспечивает только эффективное торможение, но не предусматривает регулирование скорости, что затрудняет его применение в устройствах для перемещения лент. The disadvantage of the prototype is the narrow functionality, since the known device provides only effective braking, but does not provide for speed control, which complicates its use in devices for moving belts.

Сущность изобретения заключается в расширении функциональной возможности электропривода за счет оригинального подключения известных элементов - конденсатора и коммутационных элементов, а также определенного подключения обмоток двух двигателей. The essence of the invention is to expand the functionality of the electric drive due to the original connection of known elements - a capacitor and switching elements, as well as a specific connection of the windings of two motors.

Технический результат - реверс линейных асинхронных двигателей и регулирование скорости. The technical result is the reverse of linear induction motors and speed control.

Указанный выше технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве содержатся два трехфазных асинхронных двигателя, начала статорных обмоток которых подсоединяемы к трехфазной сети посредством трех коммутационных элементов, конденсатор, ключи с блоками управления. The above technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that the known device contains two three-phase asynchronous motors, the beginning of the stator windings of which are connected to a three-phase network via three switching elements, a capacitor, keys with control units.

Особенность заключается в том, что первая обмотка первого двигателя и третья обмотка второго двигателя подсоединены к первой фазе сети, вторые обмотки обоих двигателей подсоединены ко второй фазе сети, а третья обмотка первого двигателя и первая обмотка второго двигателя подсоединены к третьей фазе сети, причем начала вторых обмоток зашунтированы конденсатором и подключены через ключи с блоками управления. The peculiarity is that the first winding of the first motor and the third winding of the second motor are connected to the first phase of the network, the second windings of both motors are connected to the second phase of the network, and the third winding of the first motor and the first winding of the second motor are connected to the third phase of the network, windings are shunted by a capacitor and connected via keys to control units.

По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки: первая обмотка первого двигателя и третья обмотка второго двигателя подсоединены к первой фазе сети, вторые обмотки обоих двигателей подсоединены ко второй фазе сети, а третья обмотка первого двигателя и первая обмотка второго двигателя подсоединены к третьей фазе сети. In relation to the prototype, the claimed invention has the following distinctive features: the first winding of the first motor and the third winding of the second motor are connected to the first phase of the network, the second windings of both motors are connected to the second phase of the network, and the third winding of the first motor and the first winding of the second motor are connected to the third network phase.

Начала вторых обмоток зашунтированы конденсатором и подключены через коммутационные элементы с блоками управления. The beginning of the second windings are shunted by a capacitor and connected through switching elements with control units.

Перечисленные выше отличительные признаки вместе со сходными признаками прототипа обеспечивают работоспособность устройства с достижением технического результата - расширение функциональных возможностей устройства. The above distinguishing features along with similar features of the prototype ensure the operability of the device with the achievement of a technical result - the expansion of the functionality of the device.

Приведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогом прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому решению отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. The analysis of the prior art cited by the applicant, including the search by patents and scientific and technical sources of information and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified prototype as an analogue, as the closest in the set of essential features of the analogue, allowed to identify the set of essential distinguishing features in relation to the applicant's technical solution in the claimed device set forth in the claims.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна". Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. To verify compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed device from the prototype.

Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:
- дополнение известного средства какой-либо известной частью, присоединяемой к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияния именно таких дополнений;
- замена какой-либо части известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
- исключение какой-либо части средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата;
- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;
- выполнение известного средства или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;
- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между ними осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.The search results showed that the claimed invention does not derive explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the technical result is not revealed from the prior art determined by the applicant, in particular, the following transformations are not provided for by the claimed invention:
- addition of a known product by any known part, attached to it according to known rules to achieve a technical result, in respect of which the influence of such additions is established;
- replacement of any part of a known product with another known part to achieve a technical result, in respect of which the effect of such a replacement is established;
- the exclusion of any part of the funds with the simultaneous exclusion due to its function and the achievement of the usual result for such exclusion;
- an increase in the number of elements of the same type to enhance the technical result due to the presence in the tool of just such elements;
- the implementation of a known tool or part of a known material to achieve a technical result due to the known properties of this material;
- the creation of a tool consisting of known parts, the choice of which and the relationship between them are based on known rules, recommendations, and the technical result achieved in this case is due only to the known properties of the parts of this tool and the relationships between them.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака, представлении таких признаков во взаимосвязи либо изменением его вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли бы быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей. The described invention is not based on a change in a quantitative characteristic, the presentation of such signs in conjunction or a change in its appearance. This refers to the case when the fact of the influence of each of the indicated features on the technical result is known and new values of these signs or their relationship could be obtained on the basis of known dependencies and patterns.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "Изобретательский уровень". Therefore, the claimed invention meets the condition of "Inventive step".

На фиг. 1 приведена электрическая схема устройства; на фиг. 2 - кинематическая схема. In FIG. 1 shows the electrical circuit of the device; in FIG. 2 is a kinematic diagram.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключается в следующем. Information confirming the possibility of carrying out the invention to obtain the above technical result is as follows.

Устройство содержит (фиг. 1) два трехфазных асинхронных двигателя 1 и 2, выполненных с развернутыми в плоскости статорами (линейные двигатели). Статорные обмотки первого линейного двигателя 3, 4, 5 и второго линейного двигателя 6, 7, 8, начала статорных обмоток подсоединены к фазам сети посредством трех коммутационных элементов 9, 10, 11, выполненных, например, в виде контактов магнитного пускателя. Первая статорная обмотка 3 первого линейного двигателя и третья статорная обмотка 8 второго линейного двигателя подсоединены к фазе А, вторые статорные обмотки обоих линейных двигателей 4 и 7 подключены к фазе В, а третья статорная обмотка 5 первого линейного двигателя и первая статорная обмотка 6 второго линейного двигателя подключены к фазе С. Указанное подключение обеспечивает разный порядок чередования фаз двух линейных двигателей и, следовательно, разное направление их тяговых сил. The device contains (Fig. 1) two three-phase asynchronous motors 1 and 2, made with stators deployed in the plane (linear motors). The stator windings of the first linear motor 3, 4, 5 and the second linear motor 6, 7, 8, the beginning of the stator windings are connected to the phases of the network through three switching elements 9, 10, 11, made, for example, in the form of contacts of a magnetic starter. The first stator winding 3 of the first linear motor and the third stator winding 8 of the second linear motor are connected to phase A, the second stator windings of both linear motors 4 and 7 are connected to phase B, and the third stator winding 5 of the first linear motor and the first stator winding 6 of the second linear motor connected to phase C. This connection provides a different order of phase rotation of two linear motors and, therefore, a different direction of their traction forces.

Начала вторых статорных обмоток линейных двигателей 4 и 7 зашунтированы конденсатором 12 и подключены через ключи выполненных, например, на базе симисторов 13 и 15 с блоками управления 14 и 16 соответственно. The beginning of the second stator windings of linear motors 4 and 7 are shunted by capacitor 12 and connected via keys made, for example, based on triacs 13 and 15 with control units 14 and 16, respectively.

На кинематической схеме (фиг. 2) представлены линейные асинхронные двигатели 1 и 2, в воздушных зазорах которых установлен ленточный материал 17, предназначенный для технологической обработки в зоне 18. The kinematic diagram (Fig. 2) shows linear asynchronous motors 1 and 2, in the air gaps of which tape material 17 is installed, intended for technological processing in zone 18.

Работа устройства осуществляется следующим образом. The operation of the device is as follows.

Линейные двигатели 1 и 2 подключаются к фазам сети посредством силовых контактов магнитного пускателя 9, 10, 11. В связи с разным порядком чередования статорных обмоток 3, 4, 5 и 6, 7, 8 подключаемых к сети, при замкнутых состояниях симисторов 13 и 15 линейные асинхронные двигатели 1 и 2 создают противоположно направленные и равные по величине тяговые силы, действующие на ленту 17, которая в неподвижном состоянии подвергается технологическому процессу в зоне 18. Величину натяжения в неподвижном состоянии можно регулировать блоками управления 14 и 16, обеспечивая одинаковое изменение углов открытия обоих симисторов 13 и 15. Linear motors 1 and 2 are connected to the phases of the network through the power contacts of the magnetic starter 9, 10, 11. Due to the different order of alternation of the stator windings 3, 4, 5 and 6, 7, 8 connected to the network, with closed states of the triacs 13 and 15 linear induction motors 1 and 2 create oppositely directed and equal in magnitude traction forces acting on the belt 17, which in the stationary state is subjected to the technological process in zone 18. The tension value in the stationary state can be controlled by control units 14 and 16, baking the same change in the opening angles of both triacs 13 and 15.

При необходимости перемещения ленты 17 влево нужно изменить тяговую силу линейного двигателя 2, что достигается изменением угла открытия симистора 15. Так, при полностью закрытом симисторе 15 линейный двигатель 2 меняет направление тяговой силы, действующей на ленту 17, на противоположное и тогда оба линейных двигателя 1 и 2 перемещают ленту 17 влево с максимальной скоростью. Принцип изменения знака тяговой силы связан с изменением направления тока в конденсаторной фазе 7 на противоположное, описанный, например, в работе (Герасимяк Р.П. и др. Асинхронный электропривод с тиристорным управлением. - Киев: "Техника", 1984, рис.10 а.). Для необходимости поддержания заданного напряжения блоком 14 изменяют угол открытия симистора 13, при этом величина и направление тяговой силы линейного двигателя 1 определятся соотношением времени открытого состояния симистора 13, что эквивалентно соотношению действия лево- и правонаправленных тяговых усилий. If you need to move the tape 17 to the left, you need to change the traction force of the linear motor 2, which is achieved by changing the opening angle of the triac 15. So, with a completely closed triac 15, the linear motor 2 changes the direction of the traction force acting on the tape 17 to the opposite and then both linear motors 1 and 2 move tape 17 to the left at maximum speed. The principle of changing the sign of the traction force is associated with a change in the direction of the current in the capacitor phase 7 to the opposite, described, for example, in (Gerasimyak R.P. et al. Asynchronous electric drive with thyristor control. - Kiev: "Technique", 1984, Fig. 10 a.). In order to maintain a given voltage by block 14, the opening angle of the triac 13 is changed, and the magnitude and direction of the traction force of the linear motor 1 are determined by the ratio of the open state of the triac 13, which is equivalent to the ratio of the action of the left and right traction.

При необходимости перемещения ленты 17 вправо рабочий процесс, обратный рассмотренному выше, а именно блоком 14, закрывают симистор 13 и оба линейных двигателя 1 и 2 перемещают ленту 17 вправо. Изменяя угол открытия симисторов 13 и 15, можно регулировать и скорость, и натяжение ленты 17. Преимуществом предложенной схемы подключения линейных двигателей является также то, что емкость конденсатора 12 может выбираться исходя из мощности одного двигателя. If it is necessary to move the tape 17 to the right, the reverse process discussed above, namely by block 14, closes the triac 13 and both linear motors 1 and 2 move the tape 17 to the right. By changing the opening angle of the triacs 13 and 15, you can adjust the speed and tension of the tape 17. The advantage of the proposed circuit for connecting linear motors is also that the capacitance of the capacitor 12 can be selected based on the power of one engine.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно на конвейерах для перемещения электропроводящих рулонных ленточных материалов, в электроприводах подачи ленточных материалов в пресс, в лентопротяжных механизмах устройств ввода - вывода информации;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.Thus, the above information indicates the following conditions are met when using the claimed device:
- a tool embodying the claimed device in its implementation, is intended for use in industry, namely on conveyors for moving electrically conductive roll tape materials, in electric drives for supplying tape materials to a press, in tape drives of information input / output devices;
- for the claimed device in the form described in the independent clause of the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application or known prior to the priority date is confirmed;
- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is able to ensure the achievement of the perceived by the applicant technical result.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Claims

A twin-motor drive for moving tape materials, containing two three-phase asynchronous motors, the beginning of the stator windings, which are connected to a three-phase network through three switching elements, a capacitor, keys with control units, characterized in that the first stator winding of the first motor and the third stator winding of the second motor are connected to the first phase of the network, the second stator windings of both motors are connected to the second phase of the network, and the third stator winding of the first motor and Single stator winding of the second motor connected to the third phase of the network, the beginning of the second stator windings are connected together and a capacitor connected to the second network through the phase control units with keys.