RU2815269C2

RU2815269C2 - Приводная система для переключателя и способ приведения в действие переключателя

Info

Publication number: RU2815269C2
Application number: RU2021134366A
Authority: RU
Inventors: Себастьян ШМИД; Юрген ШИМБЕРА; Катрин ПРЮССИНГ
Original assignee: Машиненфабрик Райнхаузен Гмбх
Priority date: 2019-05-15
Filing date: 2020-04-23
Publication date: 2024-03-12

Abstract

Изобретение относится к приводной системе для переключателя и к способу приведения в действие переключателей, в частности переключателей ступеней нагрузки, переключателей нагрузки, селекторов, двойных реверсивных переключателей, реверсивных переключателей или предварительных селекторов. Технический результат заключается в обеспечении оптимального профиля (22) переключения для поддержания безопасного переключения. Раскрыта приводная система (3) для переключателя (1, 30), и раскрыт способ приведения в действие по меньшей мере одного переключателя (1, 30). Приводной вал (16) соединяет приводную систему (3) по меньшей мере с одним переключателем (1, 30). Двигатель (12) служит для приведения в движение приводного вала (16). Система (4) обратной связи выполнена для того, чтобы определять положение приводного вала (16) и на основе этого положения генерировать сигнал обратной связи. Устройство (2) управления может в зависимости от сигнала обратной связи воздействовать на работу двигателя (12), причем устройство (2) управления выбирает профиль (22) движения, который действует на двигатель (12) соответствующим образом. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

ОПИСАНИЕ

Изобретение относится к приводной системе для переключателя и к способу приведения в действие переключателя.

Для регулирования напряжения в различных трансформаторах существует множество переключателей для различных задач и с разными требованиями. Для приведения в действие соответствующих переключателей они должны приводиться в движение приводной системой. В случае этих переключателей речь идет в частности о переключателях ступеней нагрузки, переключателях нагрузки, селекторах, двойных реверсивных переключателях, реверсивных переключателях или предварительных селекторах.

Привод для одного из вышеуказанных переключателей известен, например, из DE 20 2010 011 521 U1. В этом приводе переключателя ступеней нагрузки расположен двигатель, который системой рычагов жестко соединен с соответствующими переключателями ступеней нагрузки. Приведение в действие осуществляется при помощи проводки, другими словами посредством приведения в действие контакторов двигателя двигатель включается или выключается. Через приводной вал переключатели ступеней нагрузки приводятся затем в действие. После монтажа и ввода в эксплуатацию функциональные изменения в приводе не возможны. Вследствие этого привод становится неподатливым и негибким. Простейшие адаптации требуют сложных мер по перестройке.

Исходя из этого, задача настоящего изобретения состоит в предоставлении улучшенного концепта для приведения в действие переключателя, в частности переключателя ступеней нагрузки, переключателя нагрузки, селектора, двойного реверсивного переключателя, реверсивного переключателя или предварительного селектора, при помощи которого повышается гибкость привода и безопасность при переключении.

Эта задача решается с помощью приводной системы по меньшей мере для одного переключателя, которая включает в себя признаки пункта 1 формулы изобретения.

Дальнейшая задача изобретения состоит в предоставлении способа приведения в действие по меньшей мере одного переключателя, который предоставляет в распоряжение улучшенный концепт для приведения в действие переключателя, при помощи которого повышается гибкость привода и безопасность при переключении.

Эта задача решается с помощью способа приведения в действие по меньшей мере одного переключателя, который включает в себя признаки пункта 14 формулы изобретения.

Соответствующая изобретению приводная система предусмотрена по меньшей мере для одного переключателя и включает в себя приводной вал, который соединяет приводную систему по меньшей мере с одним переключателем. Предусмотрен по меньшей мере один двигатель, который соединен с приводным валом. Предусмотрена система обратной связи, которая выполнена для того, чтобы определять положение приводного вала. На основе этого положения генерируется сигнал обратной связи. Устройство управления выполнено для того, чтобы в зависимости от сигнала обратной связи выбирать сохраненный профиль движения из нескольких профилей движения. Выбранный профиль движения воздействует соответствующим образом на двигатель.

Устройство управления включает в себя блок управления и силовую часть, причем силовая часть служит для энергоснабжения по меньшей мере одного двигателя. Сохраненные профили движения сохранены в памяти силовой части. Альтернативно профили движения сохранены в памяти устройства управления или блока управления.

Согласно возможному варианту осуществления изобретения система обратной связи включает в себя по меньшей мере один датчик абсолютных значений, который расположен и выполнен для того, чтобы регистрировать абсолютное положение приводного вала или абсолютное положение дополнительного вала, который соединен с приводным валом. На основе зарегистрированного положения может генерироваться по меньшей мере один выходной сигнал, который выполнен для того, чтобы устанавливать положение приводного вала при помощи по меньшей мере одного выходного сигнала.

Датчик абсолютных значений может быть выполнен в виде многооборотного датчика угла поворота (энкодера) или однооборотного датчика угла поворота.

Согласно возможному дальнейшему варианту осуществления изобретения датчик абсолютных значений может быть выполнен для того, чтобы регистрировать положение приводного вала или положение дополнительного вала посредством первого способа считывания. Способ считывания может быть оптическим, магнитным, емкостным или индуктивным способом считывания.

Согласно варианту осуществления изобретения система обратной связи может включать в себя по меньшей мере один датчик абсолютных значений и вспомогательный контакт, который в комбинации с датчиком абсолютных значений расположен и выполнен для того, чтобы регистрировать абсолютное положение приводного вала или абсолютное положение дополнительного вала. Дополнительный вал соединен с приводным валом. На основе зарегистрированного положения генерируется по меньшей мере один выходной сигнал. На основе по меньшей мере одного выходного сигнала устанавливается положение приводного вала.

Датчик абсолютных значений может быть выполнен в виде однооборотного датчика угла поворота или инкрементального датчика или виртуального датчика. Вспомогательный контакт может быть выполнен в виде по меньшей мере одного микропереключателя или резольвера (вращательного трансформатора).

Профиль движения задан двумя переменными и представлен в виде полиноминальной функции n-го порядка в двухмерной декартовой системе координат.

Согласно дальнейшему варианту осуществления изобретения приводная система может быть выполнена таким образом, что устройство управления действует на два двигателя. Устройство управления включает в себя по меньшей мере одну опционально две силовые части, причем каждый двигатель взаимодействует с общей силовой частью, или каждый двигатель взаимодействует с собственной силовой частью.

Устройство управления выполнено согласно изобретению таким образом, что оно взаимодействует с одним из обоих двигателей. Этот двигатель выполняет профиль движения фактического значения системы обратной связи другого двигателя.

Соответствующий изобретению способ приведения в действие по меньшей мере одного переключателя отличается тем, что приводная система имеет соединенный по меньшей мере с одним двигателем приводной вал. Сначала перед началом переключения выбирается профиль движения, который описывает работу приводной системы для переключения с текущего положения переключения на достигаемое положение переключения. Во время работы приводной системы регистрируется при помощи системы обратной связи положение приводного вала по меньшей мере одного двигателя. Генерируется сигнал обратной связи из зарегистрированного фактического значения положения приводного вала. Из сравнения фактического значения положения приводного вала с профилем движения устанавливается, имеется ли отклонение фактического значения и профиля движения. При наличии отклонения по меньшей мере один двигатель управляется таким образом, что отклонение фактического значения от профиля движения минимизируется. При достижении достигаемого положения переключения приводная система останавливается.

Преимущество соответствующего изобретению способа состоит в том, что благодаря использованию профилей движения может достигаться высокая гибкость и вариативность при переключении в переключателе. Механические изменения в переключателе, которые могут оказывать влияние на переключение, компенсируются за счет использования профилей движения; таким образом является возможным адаптировать профили движения соответствующим образом.

По меньшей мере один профиль движения определяется для приводного вала для приведения в действие переключателя. Как правило, определяется множество профилей движения для переключателя. По меньшей мере один и определенный профиль движения сохраняется для использования при переключении.

Абсолютное положение приводного вала или абсолютное положение дополнительного вала определяется при помощи по меньшей мере одного датчика абсолютных значений системы обратной связи. При этом на основе зарегистрированного положения генерируется по меньшей мере один выходной сигнал, при помощи которого устанавливается положение приводного вала.

Устройство управления включает в себя блок управления и/или силовую часть, при помощи которых по меньшей мере один двигатель управляется или регулируется таким образом, что достигаемое посредством профиля движения положение переключения достигается в течение заданного профилем движения времени.

Каждый из профилей движения задается двумя переменными и представляет собой двухмерную полиноминальную функцию n-го порядка. Полиноминальная функция представлена в двухмерной декартовой системе координат.

Посредством профиля движения задается скорость или крутящий момент по меньшей мере одного двигателя. При этом посредством профиля движения также задается, в какой момент времени или при каком положении приводного вала какой крутящий момент или какая скорость реализуются двигателем на приводном валу.

Улучшенный концепт основывается на идее оснащать приводную систему для приведения в действие переключателя системой обратной связи и устройством управления, вследствие чего создаются условия для того, что переключатель приводится в действие при помощи определенного профиля движения. Обычно происходит, например, приведение в действие переключателя ступеней нагрузки таким образом, что двигатель приводит в движение с постоянной частотой вращения приводной вал, который параллельно перемещает контакты селектора и натягивает пружинный накопитель энергии, который после отпускания действует на переключатель нагрузки. Приводная система, соответствующая улучшенному концепту, может приводить в движение приводной вал целенаправленно, другими словами в соответствии с предварительно выбранным профилем движения. Профиль движения задает не только скорость или крутящий момент. Профиль движения задает также в какой момент времени или при каком положении приводного вала какой крутящий момент или какая скорость реализуются на приводном валу. Благодаря использованию подобных профилей движения может оказываться влияние на целенаправленные участки схемы переключателя. Так возможно на основе положения приводного вала повышать скорость или крутящий момент. Так как в переключателе расположены на приводном валу различные приводимые в движение элементы, они могут прямо беречься. Так, например, в начале переключения необходим более высокий крутящий момент, для того чтобы размыкать контакты или приводить их в движение. Сразу после этого крутящий момент может уменьшаться. Это прямо возможно при помощи профиля движения. При помощи сигнала обратной связи текущее положение приводного вала, то есть фактическое значение, сравнивается с профилем движения, то есть с расчетным значением. Тем самым система становится гибкой и безопасной.

Терминология “положение приводного вала” включает в себя измеряемые величины, из которых может однозначно определяться положение приводного вала, при необходимости в пределах диапазона допуска.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления приводная система служит для того, чтобы приводить в движение вал переключателя, переключателя ступеней нагрузки или соответствующий компонент переключателя ступеней нагрузки. Вследствие этого переключатель ступеней нагрузки побуждается выполнять одну или несколько операций, например выполнять переключение между двумя отводами обмотки оборудования или части переключения, как например переключение нагрузки, приведение в действие селектора или приведение в действие предварительного селектора.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления приводной вал непосредственно или опосредованно, в частности через один или несколько передаточных механизмов, соединен с переключателем, в частности с валом переключателя.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления приводной вал непосредственно или опосредованно, в частности через один или несколько передаточных механизмов, соединен с переключателем ступеней нагрузки, в частности с валом переключателя ступеней нагрузки.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления приводной вал непосредственно или опосредованно, в частности через один или несколько передаточных механизмов, соединен с двигателем, в частности с валом двигателя.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления положение, в частности абсолютное положение, вала двигателя соответствует положению приводного вала. То есть из положения вала двигателя можно однозначно делать вывод, при необходимости в пределах диапазона допуска, о положении приводного вала.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления воздействие включает в себя управление, регулировку, торможение, ускорение или остановку двигателя. Регулировка может включать в себя, например, регулировку положения, регулировку скорости, регулировку ускорения или регулировку крутящего момента. По меньшей мере в случае таких регулировок можно говорить о том, что приводная система представляет собой систему сервопривода.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления приводная система включает в себя блок контроля, который выполнен для того, чтобы на основе сигнала обратной связи контролировать одну или несколько операций переключателя. Контроль включает в себя в частности контроль в отношении того, правильно ли, в частности в пределах ли предварительно заданных промежутков времени, выполняются отдельные операции или их части.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления устройство управления включает в себя блок управления и силовую часть для управляемого или регулируемого энергоснабжения двигателя. Блок управления выполнен для управления силовой частью. В силовой части сохранен по меньшей мере один профиль движения, который может образовываться из двух переменных и представляться в виде полиноминальной функции n-го порядка в двухмерной декартовой системе координат.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления силовая часть выполнена в виде преобразователя частоты или сервопреобразователя частоты или в виде эквивалентного электронного, в частности полностью электронного, блока для приводных машин.

Согласно различным вариантам осуществления устройство управления включает в себя систему обратной связи полностью или частично.

Абсолютное положение приводного вала может, например, сравниваться устройством управления. При существенном отклонении устройство управления может выдавать сообщение об ошибке или инициировать меру обеспечения безопасности.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления система обратной связи выполнена для того, чтобы устанавливать положение ротора двигателя и в зависимости от положения ротора назначать значение для положения приводного вала.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления, говоря о положении ротора, речь идет об угловом диапазоне, в котором находится ротор двигателя, при необходимости в комбинации с несколькими полными оборотами ротора.

В зависимости от исполнения, в частности от числа пар полюсов, ротора положение или абсолютное положение вала двигателя может тем самым точно определяться по меньшей мере до 180°, например устройством управления. Благодаря преобразованию одним или несколькими передаточными механизмами достигаемая вследствие этого точность положения приводного вала существенно больше. Оценка устройством управления соответствует в этом случае в некоторой степени функции виртуального датчика. Следовательно, также в случае полного выхода из строя датчика абсолютных значений системы обратной связи по меньшей мере аварийный режим эксплуатации может поддерживаться, и/или переключатель ступеней нагрузки может приводиться в безопасное положение.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления система обратной связи включает в себя датчик абсолютных значений, который расположен и выполнен для того, чтобы регистрировать абсолютное положение приводного вала или абсолютное положение дополнительного вала, который соединен с приводным валом, и на основе зарегистрированного положения генерировать по меньшей мере один выходной сигнал. Система обратной связи выполнена для того, чтобы устанавливать значение для положения приводного вала на основе по меньшей мере одного выходного сигнала.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления датчик абсолютных значений закреплен непосредственно или опосредованно на валу двигателя, приводном валу или соединенном с ним валу.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления датчик абсолютных значений включает в себя многооборотный датчик угла поворота или однооборотный датчик.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления датчик абсолютных значений выполнен для того, чтобы регистрировать положение приводного вала или положение дополнительного вала посредством способа считывания.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления способ считывания включает в себя оптический, магнитный, емкостной, резистивный или индуктивный способ считывания.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления система обратной связи включает в себя комбинацию из датчика и вспомогательного контакта, которые в комбинации расположены и выполнены для того, чтобы регистрировать абсолютное положение приводного вала или абсолютное положение дополнительного вала, который соединен с приводным валом, и на основе зарегистрированного положения генерировать по меньшей мере один выходной сигнал. Система обратной связи выполнена для того, чтобы устанавливать значение для положения приводного вала на основе по меньшей мере одного выходного сигнала.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления датчик и вспомогательный контакт закреплены непосредственно или опосредованно на валу двигателя, приводном валу или соединенном с ним валу.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления датчик выполнен в виде однооборотного датчика угла поворота или инкрементального датчика или виртуального датчика, и вспомогательный переключатель выполнен в виде по меньшей мере одного микропереключателя или резольвера или датчика sin/cos.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления датчик и вспомогательный контакт выполнены для того, чтобы регистрировать положение приводного вала или положение дополнительного вала посредством способа считывания.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления профиль движения может быть образован из двух переменных и представляться в виде полиноминальной функции n-го порядка в двухмерной декартовой системе координат.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления переменными являются прямые величины или косвенные величины приводной системы, как например время, угол поворота приводного вала, ток, напряжение, скорость, крутящий момент или ускорение.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления переменная может представляться в каждом случае осью системы координат.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления устройство управления может действовать на второй двигатель.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления устройство управления может иметь вторую силовую часть, которая действует на второй двигатель.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления устройство управления может действовать на второй двигатель таким образом, что он выполняет профиль движения фактического значения системы обратной связи первого двигателя.

Согласно по меньшей мере одному варианту осуществления переключатель может быть выполнен в виде переключателя ступеней нагрузки или переключателя нагрузки или селектора или двойного реверсивного переключателя или реверсивного переключателя или предварительного селектора.

Согласно улучшенному концепту указывается также способ приведения в действие переключателя. Способ включает в себя определение или выбор профиля движения для приводного вала для приведения в действие переключателя устройством управления, генерирование сигнала обратной связи на основе положения приводного вала и управление двигателем для приведения в действие переключателя в зависимости от сигнала обратной связи и профиля движения.

Далее изобретение подробно разъясняется на основе предпочтительных вариантов осуществления со ссылкой на чертеж. Компоненты, которые идентичны или функционально идентичны или обладают идентичным действием, могут быть снабжены идентичными ссылочными позициями. Идентичные компоненты или компоненты с идентичной функцией разъяснены при возможности только на той фигуре, на которой они появляются впервые. Разъяснение не обязательно повторяется на последующих фигурах.

Показаны:

фиг. 1 - схематичное изображение примерного варианта осуществления приводной системы согласно улучшенному концепту;

фиг. 2a - профиль движения для приводной системы, который представляет собой угол поворота приводного вала в качестве функции времени;

фиг. 2b - профиль движения для приводной системы, который представляет собой крутящий момент в качестве функции угла поворота приводного вала;

фиг. 3 - дальнейшее схематичное изображение примерного варианта осуществления приводной системы согласно улучшенному концепту для нескольких переключателей;

фиг. 4 - схематичное изображение примерного варианта осуществления приводной системы согласно улучшенному концепту с несколькими силовыми частями;

фиг. 5 - схематичное изображение привода для переключателя ступеней нагрузки, при помощи которого может осуществляться переключение между разными отводами (положениями переключения) трансформатора; и

фиг. 6 - схематичное изображение блок-схемы соответствующего изобретению способа приведения в действие переключателя.

Для одинаковых или действующих одинаково элементов изобретения используются идентичные ссылочные позиции. Кроме того, для наглядности на отдельных фигурах изображаются только те ссылочные позиции, которые необходимы для описания соответствующей фигуры. Фигуры изображают лишь примеры осуществления изобретения, не ограничивая, однако, изобретение изображенными примерами осуществления.

Фиг. 1 показывает схематичное изображение примерного варианта осуществления приводной системы 3 для переключателя 1. Приводная система 3 соединена через приводной вал 16 с переключателем 1. Приводная система 3 содержит двигатель 12, который через вал 14 двигателя и опционально передаточный механизм 15 может приводить в движение приводной вал 16. Устройство 2 управления приводной системы 3 включает в себя силовую часть 11, которая содержит, например, преобразователь частоты (не изображен) для управляемого или регулируемого энергоснабжения двигателя 12, а также блок 10 управления для управления силовой частью 11, например через шину (не изображена). Приводная система 3 имеет систему 13 датчиков, которая служит в качестве системы 4 обратной связи или является частью системы 4 обратной связи и соединена с силовой частью 11. Далее система 13 датчиков непосредственно или опосредованно соединена с приводным валом 16.

Система 13 датчиков выполнена для того, чтобы регистрировать по меньшей мере одно первое значение для положения, в частности углового положения, например абсолютного углового положения приводного вала 16. Для этого система 13 датчиков может включать в себя, например, датчик абсолютных значений, в частности многооборотный датчик абсолютных значений, который закреплен на приводном валу 16, валу 14 двигателя или на другом валу, положение которого однозначно связано с абсолютным положением приводного вала 16. Однако система 13 датчиков может также включать в себя однооборотный датчик абсолютных значений и/или виртуальный датчик и/или вспомогательный переключатель. Например, положение приводного вала 16 может однозначно определяться из положения вала 14 двигателя, например через передаточное отношение передаточного механизма.

Система 4 обратной связи выполнена для того, чтобы регистрировать значение для положения приводного вала 16.

Устройство 2 управления и в частности блок 10 управления и/или силовая часть 11 выполнены для того, чтобы регулировать или управлять двигателем 12 в зависимости от сигнала обратной связи на основе значения, который генерирует система 4 обратной связи.

Силовая часть 11 имеет память 5 с сохраненными профилями 22 движения (не изображены). Система 13 датчиков, которая используется в качестве системы 4 обратной связи, передает на силовую часть 11 положение вала и контролирует тем самым, правильно ли выполняет приводной вал 16 профиль 22 движения или соблюдает ли приводной вал 16 заданные параметры. Профили 22 движения могут быть также сохранены в устройстве 2 управления или блоке управления.

В силовой части 11 сохранены несколько профилей 22 движения. Блоком 10 управления выбирается один из профилей 22 движения.

Фиг. 2a показывает возможный профиль 22 движения двигателя 12 для манипуляции по переключению переключателя 1. Примерный профиль 22 движения является полиноминальной функцией n-го порядка с двумя переменными, которые нанесены на двухмерную декартову систему 20 координат. У показанного на фиг. 2a профиля 22 движения, на X-ось 24 нанесено время t, другими словами, как долго приводной вал 16 приводит в действие двигатель 12. На Y-ось 25 нанесен угол ω поворота приводного вала 16. Нанесенные на фиг. 2a на оси 24, 25 величины являются лишь примерами и не должны пониматься как ограничение изобретения. Нанесенные на X-ось 24 и Y-ось 25 переменные могут быть прямыми величинами или косвенными величинами приводной системы 3. Прямыми величинами могут быть, например, время t, угол поворота приводного вала 16, ток или напряжение. Косвенными величинами могут быть скорость, крутящий момент, ускорение или тому подобное.

Фиг. 2b показывает возможный профиль 22 движения двигателя 12 для операции переключения переключателя 1, нанесенный на двухмерную декартову систему 20 координат. Здесь косвенная величина крутящего момента M(t) нанесена как функция угла ω поворота и изображена в виде полиноминальной функции n-го порядка. У показанного на фиг. 2a профиля 22 движения, на X-ось 24 нанесен угол ω поворота. На Y-ось 25 нанесен действующий на приводной вал 16 крутящий момент M(t).

Профиль 22 движения задает расчетное значение, которое должен выполнять приводной вал 16. При выполнении профиля 22 движения фактическое значение, которое регистрируется системой 4 обратной связи, может иметь отклонение от расчетного значения. В зависимости от возможного заданного отклонения фактического значения от расчетного значения воздействие на двигатель 12 может либо прерываться, либо продолжаться. Отклонение может либо устанавливаться вручную, либо устанавливаться посредством процесса обучения.

Фиг. 3 показывает приводную систему 3, которая приводит в действие два переключателя 1, 30. Вторая система 13 датчиков, которая также используется в качестве системы 4 обратной связи, передает на силовую часть 11 положение, или силовая часть 11 запрашивает положение, также положение второго приводного вала 16 и тем самым контролирует, правильно ли выполняет второй приводной вал 16 профиль 22 движения или соблюдает ли заданные величины. При этом либо оба двигателя 12, 32 могут следовать заданному профилю 22 движения, либо один из двигателей 12 выполняет заданный профиль 22 движения, а второй двигатель 32 следует фактическому значению первого двигателя 12, то есть наподобие функции “ведущий-ведомый”. Данные для этого второй двигатель 32 получает от силовой части 11. Вследствие этого обеспечивается, что оба переключателя 1, 30 выполняют лишь с малой задержкой по времени одинаковый профиль 22 движения в одно и то же время t. Если они должны выполнять независимо друг от друга тот же профиль 22 движения, то при неисправности или задержке на одном из переключателей 1, 30 второй переключатель может справляться быстрее, так что отсутствует синхронное приведение в действие и тем самым синхронное переключение. Тем не менее в некоторых случаях это может быть прямо необходимо. Благодаря режиму “ведущий-ведомый” может обеспечиваться безопасная параллельная работа.

Фиг. 4 показывает вариант осуществления приводной системы 3, у которой вторая силовая часть 40 снабжена отдельным двигателем 32 и системой 4 обратной связи. Также здесь либо оба двигателя 12, 32 могут следовать заданному профилю 22 движения, либо один двигатель 12 выполняет профиль 22 движения, а второй двигатель 32 следует фактическому значению первого двигателя 12, которое предоставляется в распоряжение первой системой 4 обратной связи, то есть наподобие функции “ведущий-ведомый”. Этот предпочтительный вариант осуществления позволяет параллельную работу нескольких переключателей, которые расположены далеко друг от друга в пространстве. Силовые части 11, 40 соединены друг с другом полевой шиной 6, как например Powerlink. Происходит только обмен данными, а передача энергии отсутствует. Кроме того, может быть по экономическим причинам преимуществом использовать несколько меньших силовых частей вместо одной большой силовой части.

Фиг. 5 показывает структурную схему концепта приведения в действие переключателя 1, 30, который выполнен в виде переключателя 170 ступеней нагрузки. У него могут достигаться положения N₁, N₂,…,N_N переключения, которые соединены с различными ступенями регулирующей обмотки 19 трансформатора 180. Несмотря на то, что для описания отдельного положения N₁, N₂,…,N_N переключения переключателя 1, 30 был выбран концепт переключателя 170 ступеней нагрузки, это не должно пониматься как ограничение изобретения. Для специалиста само собой разумеется, что концепт приведения в действие также находит применение при переключателях нагрузки, селекторах, двойных реверсивных переключателях, реверсивных переключателях или предварительных селекторах.

Для приведения в действие селектора 18 и переключателя 17 нагрузки предусмотрен двигатель 12, который через передаточный механизм 15 действует на переключатель 170 ступеней нагрузки с селектором 18 и переключателем 17 нагрузки. Через вал 14 двигателя и приводной вал 16 двигатель 12 действует на переключатель 170 ступеней нагрузки, для того чтобы осуществлять переключение в направлении N₊ возрастания с положения N_N переключения на следующее более высокое положение N_N+1 переключения или в направлении N_- убывания с положения N_N переключения на следующее более низкое положение N_N-1 переключения. При этом при помощи селектора предварительно выбирается подключаемое положение переключения (ступень), а переключатель нагрузки выполняет фактическое переключение нагрузки.

На фиг. 6 показана блок-схема соответствующего изобретению способа приведения в действие по меньшей мере одного переключателя 1, 30. По меньшей мере один переключатель 1, 30 включает в себя по меньшей мере одну приводную систему 3, которая имеет соединенный по меньшей мере с одном двигателем 12 приводной вал 16. Переключение с текущего положения N_A переключения (см. фиг. 5) на достигаемое положение N_E переключения (см. фиг. 5) может описываться профилем 22 движения, который может описываться и/или представляться полиномом n-го порядка. Переключение может осуществляться как в направлении N₊ возрастания, так и в направлении N_- убывания. Перед началом переключения выбирается профиль 22 движения, который описывает работу приводной системы 3 для переключения с текущего положения N_A переключения на достигаемое положение N_E переключения. Во время работы приводной системы 3, при помощи системы 4 обратной связи регистрируется положение приводного вала 16 по меньшей мере одного двигателя 1, 30. Зарегистрированное положение приводного вала 16 определяется фактическим значением положения приводного вала 16. Генерируется сигнал обратной связи из зарегистрированного фактического значения положения приводного вала 16.

Выбранный профиль 22 движения представляет собой расчетное значение (ряд расчетных значений), которое должна выполнять приводная система 3, для того чтобы реализовывать переключение с текущего положения N_A переключения на достигаемое положение N_E переключения, например в заданное время. Согласно изобретению выполняется сравнение фактического значения положения приводного вала 16 с профилем 22 движения (расчетным значением), в идеале в режиме реального времени или с малой задержкой. Из сравнения может устанавливаться, имеется ли отклонение фактического значения и профиля 22 движения.

При наличии отклонения между фактическим значением и профилем 22 движения вмешивается устройство 2 управления, которое управляет по меньшей мере одним двигателем 12 таким образом, что отклонение фактического значения от профиля 22 движения минимизируется. Во время прохождения профиля движения постоянно выполняется сравнение между фактическим значением и профилем 22 движения (расчетным значением). Если отклонение обнаруживается, то устройством 2 управления предпринимаются соответствующие ответные меры (например, крутящий момент двигателя 12 повышается/понижается; частота вращения двигателя 12 повышается/понижается и т.д.). При достижении достигаемого положения N_E переключения приводная система 3 останавливается. Дальнейшее переключение может инициироваться в этом случае при необходимости с другим профилем 22 движения. Если отклонение превышает определенную степень, которая была задана заранее, переключение может прерываться. В этом случае либо вся система останавливается, приводной вал и тем самым переключатель перемещаются обратно в определенное безопасное положение и возвращаются в исходное положение. Для этого выбранный в начале профиль 22 движения может выполняться в обратном направлении, или дальнейший профиль движения может выбираться устройством 2 управления или блоком 10 управления и выполняться.

Для соответствующего переключателя определяются профили движения, при помощи которых приводной вал 16 должен приводиться в движение двигателем в идеале. По меньшей мере один и определенный профиль движения сохраняется для использования при переключении. Для этого может быть предусмотрено соответствующее запоминающее устройство.

Абсолютное положение приводного вала 16 или абсолютное положение дополнительного вала определяется при помощи по меньшей мере одной системы 13 датчиков системы 4 обратной связи.

Устройство 2 управления включает в себя блок 10 управления и/или силовую часть 11, при помощи которых по меньшей мере один двигатель 12 управляется или регулируется таким образом, что достигаемое посредством профиля 22 движения положение N_E переключения достигается в течение заданного профилем 22 движения времени, и достигаемое положение N_E переключения достигается приблизительно с заданным профилем 22 движения.

Посредством профиля 22 движения задается, например, скорость или крутящий момент по меньшей мере одного двигателя 13. Профиль 22 движения задает таким образом, в какой момент времени или при каком положении приводного вала 16 какой крутящий момент или какая скорость должны реализовываться двигателем 13 на приводном валу 16. Устройство управления служит теперь для того, чтобы управлять двигателем 13 соответствующим образом, чтобы реализовывались установки профиля 22 движения.

Изобретение было описано в свете частного варианта осуществления. Для специалиста само собой разумеется, что изменения и модификации могут выполняться, не покидая объем защиты последующей формулы изобретения.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1, 30 переключатель

2 устройство управления

3 приводная система

4 система обратной связи

5 память

6 полевая шина

10 блок управления

11, 40 силовая часть

12 двигатель

13, 32 система датчиков

14 вал двигателя

15, 34 передаточный механизм

16, 31 приводной вал

170 переключатель ступеней нагрузки

17 переключатель нагрузки

18 селектор

19 регулирующая обмотка

20 система координат

22 профиль движения

24 X-ось

25 Y-ось

N₁, N₂,…,N_N положение переключения

N₊ направление возрастания

N_- направление убывания

N_A текущее положение переключения

N_E достигаемое положение переключения

t время

ω угол поворота

M(t) крутящий момент.

Claims

1. Приводная система (3) по меньшей мере для одного переключателя (1, 30), включающая в себя:

приводной вал (16), который соединяет приводную систему (3) по меньшей мере с одним переключателем (1, 30), по меньшей мере один двигатель (12), который соединен с приводным валом (16),

отличающаяся

- системой (4) обратной связи, которая выполнена для того, чтобы определять положение приводного вала (16) и на основе этого положения генерировать сигнал обратной связи;

- устройством (2) управления, которое в зависимости от сигнала обратной связи выбирает сохраненный профиль (22) движения из нескольких профилей движения и воздействует на двигатель (12) в соответствии с выбранным профилем (22) движения, причем профиль (22) движения задан двумя переменными и представлен в виде двухмерной полиноминальной функции n-го порядка в двухмерной декартовой системе (20) координат.

2. Приводная система (3) по п.1, причем устройство (2) управления включает в себя блок (10) управления и силовую часть (11), причем силовая часть (11) служит для энергоснабжения по меньшей мере одного двигателя (12), и сохраненные профили (22) движения сохранены в памяти (5) силовой части (11).

3. Приводная система (3) по п.1 или 2, причем система (4) обратной связи включает в себя по меньшей мере одну систему (13) датчиков, которая расположена и выполнена для того, чтобы регистрировать абсолютное положение приводного вала (16) или абсолютное положение дополнительного вала, который соединен с приводным валом (16), причем на основе зарегистрированного абсолютного положения может генерироваться по меньшей мере один выходной сигнал, при помощи которого может устанавливаться положение приводного вала (16).

4. Приводная система (3) по п.3, причем

система (13) датчиков включает в себя датчик абсолютных значений, который выполнен в виде многооборотного датчика угла поворота или однооборотного датчика угла поворота.

5. Приводная система (3) по п.3 или 4, причем

система (13) датчиков выполнена для того, чтобы регистрировать положение приводного вала (16) или положение дополнительного вала посредством первого способа считывания.

6. Приводная система (3) по п.5, причем

способ считывания включает в себя оптический, магнитный, емкостной или индуктивный способ считывания.

7. Приводная система (3) по п.1 или 2, причем

система (4) обратной связи включает в себя по меньшей мере одну систему (13) датчиков и вспомогательный контакт, которые в комбинации расположены и выполнены для того, чтобы регистрировать абсолютное положение приводного вала (16) или абсолютное положение дополнительного вала, который соединен с приводным валом (16), и на основе зарегистрированного положения генерировать по меньшей мере один выходной сигнал; и выполнены для того, чтобы устанавливать положение приводного вала (16) на основе упомянутого по меньшей мере одного выходного сигнала.

8. Приводная система (3) по п.7, причем

система (13) датчиков выполнена в виде датчика (13) абсолютных значений, который выполнен в виде однооборотного датчика угла поворота или инкрементального датчика или виртуального датчика угла поворота, и вспомогательный контакт выполнен в виде по меньшей мере одного микропереключателя или резольвера.

9. Приводная система по любому из пп. 1-8, причем

устройство (2) управления воздействует на два двигателя (12).

10. Приводная система по п.9, причем

устройство (2) управления включает в себя две силовые части (4, 40), причем

в каждом случае одна силовая часть взаимодействует с одним из обоих двигателей (12).

11. Приводная система (3) по любому из пп. 1-10, причем

устройство (2) управления взаимодействует с одним из обоих двигателей (12) таким образом, что он проходит профиль (22) движения фактического значения системы (4) обратной связи другого двигателя (12).

12. Приводная система (3) по любому из пп. 1-11, причем переключатель (1) является переключателем ступеней нагрузки или переключателем нагрузки или селектором или двойным реверсивным переключателем или реверсивным переключателем или предварительным селектором.

13. Способ приведения в действие по меньшей мере одного переключателя (1, 30) при помощи приводной системы (3), которая имеет соединенный по меньшей мере с одним двигателем (12) приводной вал (16),

отличающийся этапами:

- перед началом переключения выбирают профиль (22) движения, который описывает работу приводной системы (3) для переключения с текущего положения (N_A) переключения на достигаемое положение (N_E) переключения;

- во время работы приводной системы (3), при помощи системы (4) обратной связи регистрируют положение приводного вала (16) упомянутого по меньшей мере одного двигателя (1, 30), причем зарегистрированное положение приводного вала (16) определяет фактическое значение положения приводного вала (16);

- генерируют сигнал обратной связи из зарегистрированного фактического значения положения приводного вала (16);

- из сравнения фактического значения положения приводного вала (16) с профилем (22) движения устанавливают, имеется ли отклонение от фактического значения и профиля (22) движения;

- при наличии отклонения упомянутым по меньшей мере одним двигателем (12) управляют таким образом, что отклонение фактического значения от профиля (22) движения минимизируется; и

- при достижении достигаемого положения (N_E) переключения приводная система (3) останавливается,

причем профиль (22) движения задается двумя переменными и представляет собой двухмерную полиноминальную функцию n-го порядка, которая представлена в двухмерной декартовой системе (20) координат.

14. Способ по п.13, причем определяют по меньшей мере один профиль (22) движения для приводного вала (16) для приведения в действие переключателя (1, 30), и упомянутый по меньшей мере один и определенный профиль (22) движения сохраняют для использования при переключении.

15. Способ по п.13 или 14, причем абсолютное положение приводного вала (16) или абсолютное положение дополнительного вала определяют при помощи по меньшей мере одной системы (13) датчиков системы (4) обратной связи.

16. Способ по любому из пп. 13-15, причем устройство (2) управления включает в себя блок (10) управления и/или силовую часть (11), при помощи которых упомянутым по меньшей мере одним двигателем (12) управляют или регулируют таким образом, что достигаемое посредством профиля (22) движения положение (N_E) переключения достигается в течение времени, заданного профилем (22) движения.

17. Способ по любому из пп. 13-16, причем посредством профиля (22) движения задается скорость или крутящий момент упомянутого по меньшей мере одного двигателя (13), и причем посредством профиля (22) движения задается, в какой момент времени или при каком положении приводного вала (16) какой крутящий момент или какая скорость реализуются двигателем (13) на приводном валу (16).