199953. lajstromszámú szabadalom • Fokozatmentesen változtatható kimeneti fordulatszámú elektromechnanikus hajtás
1 HU 199953 B 2 A találmány tárgya fokozatmentesen változtatható kimeneti fordulatszámú elektromechanikus hajtás, előnyösen bordásszíjas variátoros hajtómű. Az ipar számos területén elterjedten alkalmazzák a bordásszíjas variátoros hajtóműveket. Ezeknél az ismert megoldásoknál az erőátvitelt biztosító szíj kúpos felületű tárcsákon fekszik fel és a tengelytáv, vagy az egyik pár tárcsa egymáshoz viszonyított távolságának megváltoztatásával a hajtómű kimenőtengelyének fordulatszáma adott határok között, ismert módon, folyamatosan állítható. Változtatható fordulatszámú variátoros hajtással foglalkozik a 185 423 lajstromszámú HU szabadalmi leírás, amely karrendszerrel állítható kimeneti fordulatszámú hajtóművel ismertet. Ez a megoldás fordulalszámválloztató karok helyzetét kijelző rudat tartalmaz, amely egy skála előtt elmozdulva jelzi a rudazat pillanatnyi helyzetét, amely hozzávetőlegesen arányos a kimenő fordulatszámmal. Az ismert megoldás nem veszi figyelembe, hogy a hajtóműre milyen szinkron fordulatszámú motor van felerősítve, csak a fordulatszámváltozások megközelítő arányainak helyi kijelzése van megoldva. Szükség esetén ez a helyi kijelzés a hajtóműtől távolabbi helyről, nem érzékelhető, nem olvasható le, így annak - vagyis a fordulatszámnak — távolabbi helyről történő beállítására a megoldás nem alkalmas. Ismeretesek továbbá olyan elektromechanikus hajtások, ahol a kimeneti fordulatszám önmagában ismert villamosmotor révén történő állítással változtatható. Ezen ismert megoldások a kimenőtengelyhez csatlakozó fordulatszám távadóval rendelkeznek, továbbá szabályozóegységet tartalmaznak, amely szabályozóegység kimenete a villamosmotorral van összekötve. Az ismert megoldásoknál problémát okoz a motor túlfutása. Miután a villamosmotorról lekapcsolja a szabályozóegység a hálózati feszültséget, a motor forgórész tehetetlenségi nyomatékának és a terhelő nyomatéknak az arányától függően a motor túlfuthat a beállítandó helyzeten. Ha tényleges leállási helyzetnél a hajtott tengely fordulatszámának eltérése a kívánt értéktől kívülesik a szabályozó hiszterézisén, akkor a szabályozó, ezúttal ellentétes irányban, újra elindítja a villamosmotorl. Ilyenkor a szabályozási eltérés már igen kicsi, amely a villamosmotor azonnali újraleállását kell, hogy eredményezze, amely újabb túllendülést okoz, ezúttal ellenkező előjellel. Ez a szabályozási kör belengésél eredményezi. Ennek megakadályozására igen kis forgórész-tehetetlenségű, speciális motorokat kell alkalmazni, amelyek beszerzése igen nehézkes. Másik ismert megoldásként kínálkozik uyan a szabályozóegység hiszterézistartományának növelése, ami viszont ismert módon a maradó szabályozási eltérés megnövekedését, vagyis a szabályozás pontatlanságát eredményezi. A találmány célja olyan megoldás létrehozása, amely az ismeri megoldások hátrányos tulajdonságait kiküszöböli, különböző, egymástól jelentősen eltérő fordulatszámokon megfelelő pontosságú kimeneti fordulatszámállítást tesz lehetővé, biztosítja ennek távállítási lehetőségét, és azt is, hogy gépsorok együttes fordulatszámállítása egy helyen történő beavatkozással kényelmesen és szabályozott módon megoldható legyen. Kísérleteket végeztünk ismert fordulatszám távadók felhasználásával. A mérni kívánt fordulatszám üzemi értéke a különböző alkalmazások során tág határok között változhat. A hajtómotor lehet például 3000 fordulat/perc szinkron fordulatszámú villamosmotor, amit az ismert hajtómű áttétele megduplázhat és például frekvenciaátalakílóról történő táplálás esetén a motor maximális fordulatszáma is megduplázhat. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy már szériaraotor alkalmazásakor is a kimenőtengely fordulatszáma 12.0(X) fordulat/perc maximális fordulatszámot is elérhet. Ugyanakkor azonban az is ismeretes, hogy a hajtómotor fordulatszámát, például a frekvenciaátalakítóval, kb. 150 fordulat/perc értékig csökkenthetjük. Ha az elektromechanikus hajtás lassító áttétele például négyszeres, akkor a kimenőtengely minimális fordulatszáma nem éri el a 40 fordulat/perc értéket, amely érték fogaskerékáthajtással még tovább jelentősen csökkenhet. A gyakorlatban tehát a fordulalszám távadó által mérendő alsó fordulatszámérték megközelíti a nulla értéket. Esetünkben tehát a fordulatszám távadónak igen széles tartományt kell tudni átfognia, amely tartomány két szélső értéke környezetében az ismert elven működő fordulalszámmérők — például tachogeneráloros, vagy az ismert optoelektronikus megoldások - pontatlanul működnek. Ugyanis például alacsony fordulalszám esetén ezek a megoldások csak akkor működnek megfelelően, ha a kimenőtengely egy teljes körülfordulása esetén a távadó csak egyetlen impulzust szolgáltat, amely alacsony - 5 fordulat/perc alatti — értékek esetén igen lassú kijelzést és nagy mérési pontatlanságot okoz, ugyanakkor a kimenőjel kiértékelését és további jelfeldolgozását is nehézkessé teszi. A széles fordulatszámmérési tartományt a gyakorlatban a fordulatszám távadót gyártó cégek űg hidalják át, hogy katalógusadataikban az ismert termékeiket csak meghatározott fordulatszámtartományokra — alacsony, közepes, vagy magas - ajánlják. Ezen a problémán a 2 161 014 lajstromszámú DE szabadalmi leírásban úgy próbálnak segíteni, hogy közvetlenül nem a kimenőtengely forgását, hanem egy fogazott tárcsa forgását érzékelik. Az ismert megoldás hátránya, hogy megfelelő felbontás esetén megfelelő kompromisszumot is kell kötni, hiszen amennyiben az alacsony fordulatszámok érzékeléséhez sok fogat helyeznek el a tárcsán, akkor a magas fordulatszámon kialakuló nagy impulzusszám érzékelése és feldolgozása okoz gondot. Felismertük, hogy megoldásunknál olyan ismert elven működő fordulatszám távadóra van szükség, amely a széles tartományban történő fordulatszámváltozás során automatikusan méréshatárt tud váltani, és ezáltal biztosítja a mindenkori fordulatszámhoz tartozó optimális 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
