197125. lajstromszámú szabadalom • Automatikus hajtásszabályozás és vezérlés nagytömegű forgórésszel rendelkező motorokhoz
1 197125 2 A találmány tárgya automatikus hajtásszabályozás és vezérlés nagy tömegű forgórésszel rendelkező motorokhoz, amely előnyösen ipari és laboratóriumi centrifugák motorjainak hajtására és vezérlésére alkalmazható. Nagy tömegű forgórészek széles tartományban történő fordulatszám-szabályozásánál olyan egyenáramú vagy univerzális motorokat szokás alkalmazni, amelyeknek armatúrafeszültségét szabályozzák a kívánt fordulatszám függvényében, f ia a szabályozás elektronikus elven történik, akkor általában félvezetős gyújtásszögvezérlést alkalmaznak. Erre vonatkozóan Loska Péter: „Teljesítményszabályozás gyújtásszögvezérléssel”, illetőleg Zimin—Kacevics—Zozirjev: „Áramirányítás egyenáramú hajtások” című könyvében találhatók útmutatások többek között. Ezeknek a gyújtásszögvezérlésse! megvalósított: hajtásvezérléseknek azonban hátránya, hogy a hálózatban nagy felharmonikus tartalom megjelenését vonja magával, amely egyrészt rádiófrekvenciás zavart okoz, másrészt lsedig az áram formatényezője is nagy lesz, így jelentős többletveszleséget is okoz. Különösen komoly hátrányt jelentenek a fent említett problémák nagy teljesítményű motorokkal működő hajtásoknál, elsősorban pedig a nagy tömegű forgórésszel rendelkező hajtásoknál, mivel itt igen nagy áramokról lévén szó, a százalékosan kisebb rádiózavar is, annak tényleges értéke miatt komoly, gyakran megoldhatatlan problémát jelent. Ismeretes továbbá mint elvi megoldás az úgynevezett „impulzuscsomag-szabályozás” is, amelynek lényege az, hogy a félvezetős kapcsolóelemek nem fázisszög-szabályozással vannak vezérelve hanem úgy, hogy a legkisebb felbontású kapcsolás egy félperiódus, azaz a félvezetős kapcsolólem a nuLlátmenet környezetében gyújt be, és a következő nullátmenetnél olt ki. így nem okoz az ilyen jellegű vezérlés rádiózavart és hálózattól zulást. Ezt a megoldást azonban mindezideig nagy tömegű forgórésszel rendelkező motoros hajtásoknál nem alkalmazták. A találmánnyal célul tűztük tehát ki, hogy olyan automatikus hajtásszabályozást és vezérlést valósítunk meg nagy tömegű forgórésszel rendelkező motorokhoz, amely lehetővé teszi, például centrifugák esetében, az előre megadott, változtatható felfutási meredekséget biztosító gyorsítást, az előre megadott fordulatszámon való tartást, és a megfelelő előre megadott változtatható lefutási meredekséget biztosító féküzemet, tisztán elektronikus úton és félvezetős kapcsolóelemek alkalmazásával. A találmányunk szerinti automatikus hajtásszabályozást és vezérlést azon felismerés alapján dolgoztuk ki, hogy a fordulatszám szabályozásához a már említett impulzuscsomag vagy perióduscsoport szabályozást alkalmaztuk, ami, mivel a legkisebb beavatkozó jel egy fél szinuszhullám, sem felharmonikus, sem egyéb nagyfrekvenciás zavart nem okoz, és a motor üzemére sincs nemkívánatos hatással. A motor gerjesztését tehát hálózati szinusz félhullámokból álló ciklikusan különböző nagyságú és ismétlődési idejű energiakvantumokkal valósítjuk meg. A találmányunk tehát automatikus hajtásszabályo zás és vezérlés nagy tömegű forgórésszel rendelkező motorokhoz, célszerűen ipari vagy laboratóriumi centrifugákhoz, ahol a motor tengelyére fordulatszátn-érzékeló van elrendezve, és a fordulatszám-érzékelő egy összehasonlító áramkörre van csatlakoztatva, amely összehasonlító áramkör egy az üzemi fordulatszámra beállított fordulatszám alapjelképző egységgel van összekapcsolva és a motor gcijesztő körébe beavatkozó egység van iktatva. A találmány szerinti automatikus hajtásszabályozás és vezérlés egy előnyös kialakítási módjánál a motor gerjesztő áramköri beavatkozó egysége és az összehasonlító egység kimenete közé egy, a hálózati szinusz félhullámokból ciki ikusan különböző nagyságú és ismétlődési idejű energiakvantumokat előállító egység van iktatva, amely egyik bemenetével az összehasonlító egység kimenetére csatlakoztatott központi vezérlőegységet tartalmaz, amelynek további bemenete és kimenete a gerjesztő jelcsomagokat előállító egység be- és kimenetével van összekapcsolva, amely gerjesztő jelcsomagokat előállító egység egyik szinkronjel bemenete a hálózattal van összekapcsolva, másik bemenete egy, szintén a hálózattal összekapcsolt programléptető egységre csatlakoztatott programválasztó egységgel van összekapcsolva, míg kimenete a motor gcijesztő áramköri beavatkozó egységével van összekapcsolva. A találmány szerinti automatikus hajtásszabályozásnál és vezérlésnél előnyös, ha a központi vezérlő egység egyik további bemenete egy, a motor biztonságos üzeme szempontjából megválasztott paramétereket érzékelő elemekre csatlakoztatott tiltó egység kimenetére van kapcsolva, amely tiltó egység célszerűen VAGY-kapu. A találmány szerinti automatikus hajtásszabályozás kialakítható úgy is, hogy a központi vezérlő egység még egy további kimenete a motorhoz kiképezett féküzeinkapcsoló egységgel van összekapcsolva, vagy a fordulalszámérzékelő egy, a megengedett fordulatszámértékrc beállított haláréilékálLító egységgel összekapcsolt túlpörgés védelmi egységre is rá van kapcsolva, amelynek kimenete a motor főáramkörébe csatlakoztatott és a motort szükség esetén lekapcsoló túl pörgésvédelmi beavatkozó egységre van csatlakoztatva. A találmány szerinti automatikus hajtásszabályozás és vezérlés úgy van kiképezve, hogy a túl|jörgésvédelmi beavatkozó egység és a gerjesztő áramkör beavatkozó egysége félvezetős kapcsolóelemekből, célszerűen solid-state relékből vagy tirisztorokból áll. A találmányt a továbbiakban példaként'! kiviteli alakja segítségével a mellékelt ábrákon ismertetjük részletesebben. Az 1. ábrán látható a találmány lényegét tükröző időfüggvény, ahol láthatók a különböző, minden esetben az 50 Hz-es váltakozó feszültségnek megfelelő frekvenciájú vezérlő szinusz-jelcsomagok, a 2. ábrán látható találmány egy laboratóriumi centrifuga, amely motorjának a vezérlésénél alkalmazzuk a találmányt, a 3. ábrán látható a motor hajtásának vezérlésére kiképezett automatikus hajtásszabályozás és vezérlés egy példakénti kiviteli alakjának elvi blokkvázlata, a 4. ábrán látható a 3. ábrán bemutatott blokkvázlat központi vezérlő egységének egy példakénti kiviteli alakja, az 5 10 15 2C 25 30 35 40 45 50 55 00 05 2
