146198. lajstromszámú szabadalom • Közvetlen alternatív mozgást végző villamos erőgép
Megjelent: 1960. február 15. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 146.198. SZÁM 21. d1 . 21—23. OSZTÁLY — BA~ 1240. ALAPSZÁM Közvetlen alternatív mozgást végző villamos erőgép Bajáki László elektromérnök, Budapest A bejelentés napja: 1958. február 28. A víllamosenergia mechanikai munka végzésére való felhasználása úgyszólván kizárólag forgó mozgást végző motorokkal történik. Ha a munkát fogyasztó berendezés alternatív mozgást kíván, a forgó mozgást megfelelő szerkezettel alakítjuk át; ilyenek pl. a különféle excenterek (hajtókar-hajtórúd), fogasléces-átkapcsolós szerkezetek stb. Lehetséges közvetlen alternatív mozgást is előállítani elektromágnes és megszakító, illetve átkapcsoló alkalmazásával (pl. villamos csengő), vagy pedig a váltakozó áram periódusszámával megegyező periódusú rezgést létrehozni. Az említett megoldásoknak többféle hátránya van. A forgó motorral kapcsolt átalakító szerkezetek frekvenciája és amplitúdója kötött és csak többé-kevésbé bonyolult szerkezetek közbeiktatásával változtatható. Az átalakító szerkezetek energiát fogyasztanak. Az elektromágnes-megszakítós szerkezetek alapvető hátránya a megszakító, bár itt a frekvencia és amplitúdó egyszerűbben változtatható. Nagyobb erőkifejtésre csak egyenárammal táplált mágnesek használhatók, ami az úgyszólván kizárólag elterjedt váltakozó áramú hálózatok miatt újabb energiaátalakító berendezést tesz szükségessé. A találmány szerinti erőgép közvetlen alternatív mozgást végez, váltakozó árammal táplálható és megszakító szerkezetet nem tartalmaz. A mozgás amplitúdója és frekvenciája egyszerű módszerrel változtatható. A találmány szerinti géphez váltakozó áramú aszinkron motort használunk, melynek nyomatékfordulatszám karakterisztikája olyan, hogy annak egy részén növekvő fordulatszámhoz pozitív (a forgás irányában ható), növekvő nyomaték tartozik. Az akkor van így, ha a rövidrezárt rész ohmos ellenállása jóval kisebb, mint az induktanciája. A használatos rövidrézárt motorok jórésze ilyen. Az 1. ábrán láthatók ilyen karakterisztikák. Az ábrán a vízszintes tengelyen a fordulatszámot, a függőlegesen a nyomatékot mérjük fel. A (4) jelzésű görbe háromfázisú motor, az (5) jelű egyfázisú motor karakterisztikája. Ha pl. egy ilyen egyfázisú gépet mechanikus lengő rendszerrel kapcsolunk össze, a motor növekvő fordulatával növekvő pozitív nyomaték a súrlódás és terhelés okozta — növekvő fordulattal növekvő — negatív nyomatékkal ellenkező hatást fejt ki („negatív csillapítás"), megfelelő méretezés esetében azt felülmúlja, tehát a mechanikus lengő rendszer mozgása csillapítatlan lesz. Egy kiviteli forma a 2. ábrán látható. A szerkezet egy egyfázisú aszinkron motorból (6)j annak tengelyére kapcsolt egyik végén rögzített torziós rugóból (8) és (7) tömegből áll. A motor karakterisztikája az 1. ábra görbéi közül az (5)-tel jelzettnek megfelelő. A terhelés a motor tengelyéhez közvetlenül, vagy áttétellel kapcsolódhat. Az egyszer megindított rendszer folytonos alternatív mozgást végez, melynek frekvenciáját a rugóerő és a forgó tömegek inerciája szabja meg. Ha a rendszerben az erőhatások lineárisak, az amplitúdó végtelen nagyra növekedne, ha a motor által kifejtett ; ,negatív csillapítás" a terhelés, súrlódás és egyéb hatások által okozott csillapítást csak egy kevéssel is felülmúlja. Ha azonban az amplitúdó bizonyos határon túl növekedik, a linearitás megszűnik, különösen azért, mert a fordulatszám megközelíti a szinkron fordulatszámot és a motorkarakterisztika visszahajló része már csillapító hatást fejt ki, ami az amplitúdót korlátozni fogja. Az amplitúdót tehát azzal szabhatjuk meg, hogy a rendszert nem lineárissá tesszük. A nem lineáris lengő rendszerek viselkedésének két jellemzője: a sebesség az időnek nem szinusz függvénye és a frekvencia az amplitúdónak függvénye. Ez annak a következménye, hogy a rendszerben ható erő az egyensúlyi helyzettől mért távolságnak nem lineáris függvénye, sőt esetleg nem is folytonos függvénye. Ezek a hatások a találmány szerinti erőgépnél előnyösen felhasználhatók. Egy nem lineáris erőtörvénnyel működő erőgép kiviteli formáját mutatja a 3. ábra. Itt egy motor (9), melynek karakterisztikája a 2. ábrán vázoltéhoz hasonló, a (10) fogaskerék áttételen keresztül a (11) szalagot hajtja. A szalaghoz van erősítve a (14) ütköző, mely a (12) és (13) rugóknak ütközik. A szalag a két rugó között ide-oda
