Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_1513
.pdf
На рисунке 1 обозначены клеммы трехфазной системы переменного тока на одном конце кабеля, а на рисунке
2 — клеммы трехфазной системы переменного тока на другом конце кабеля. Функция настоящего варианта
осуществления изобретения заключается в обеспечении поддержания синхронизма между этими двумя
системами, так что любое устройство, приводимое в движение синхронными двигателями из этих систем,
будет работать с точно такой же скоростью и со значительной постоянством относительного фазового
положения. 3 и 3 — это два конца кабеля. 4 и 4 — это соответственно Блок представляет собой сборку
аппарата, обычно используемого для передачи сообщений по кабелю, и хорошо известен в данной области
техники. 6 — это первичный двигатель любого типа, приводящий в действие трехфазный генератор
переменного тока 7. Первичный двигатель 6 задает частоту, с которой вся система должна
саморегулироваться, и поэтому ее управление осуществляется с той тщательностью и точностью, которые
могут диктовать требования ситуации.
Выходной сигнал генератора 7 поступает через клеммы 1 для привода синхронных двигателей, используемых
в сборке оборудования для обработки сообщений 5. Одна фаза генератора подключена выводами 8 к
трансформатору 9, а затем по выводам 10 однофазное питание подается через устройство 5 и, наконец, к
кабелю 3 и заземлению 4. Таким образом, помимо других токов, используемых для передачи сообщений, в
кабель подается постоянно переменный ток. Следовательно, частоту переменного тока необходимо выбирать
таким образом, чтобы не возникало помех. Устройство может, например, быть похоже на те, что показаны в
патентных спецификациях 176827, 178873 или 179574, во всех из которых описаны методы, с помощью
которых переменный ток накладывается на систему, используемую для передачи сообщений. Генератор
переменного тока 7 выполнен в многофазном режиме, чтобы его выходной сигнал мог легче приводить в
движение синхронные двигатели. На другом конце кабеля клеммное устройство 5, которое также может быть
аналогично описанным в вышеупомянутых спецификациях, подает очень слабый переменный ток по
проводам 11 к усилителям 12, а затем по проводам 13 к трансформатору 14.
От трансформатора 14 ток по проводам 15 подается на тонко подвешенную катушку 16 гальванометра. До сих
пор мы описывали только то, как переменный ток подается в кабель, а затем усиливается и подается на
гальванометр. Именно с этого момента начинают проявляться многочисленные отличительные черты
изобретения. Для наглядного понимания работы системы следует помнить, что подвижная катушка 1G
пропускает ток той же частоты, что и ток, имеющийся на клеммах 1 на другом конце кабеля; фактически это
ток, полученный от этих клемм, переданный по кабелю и затем усиленный. Если между полюсами 17 магнита,
охватывающего катушку 16, существует переменное магнитное поле той же частоты, что и ток в катушке 16, то
при одном конкретном условии на катушку 16 не будет действовать средняя отклоняющая сила; и это условие
выполняется, когда ток в катушке находится в фазовом сечении с магнитным полем.
В таких условиях возникает крутящий момент, вдвое превышающий частоту колебаний, но инерция катушки
препятствует реагированию на него. Переменное магнитное поле между полюсами 17 создается переменным
током в обмотках 18, подаваемым по проводникам 19 от вторичной обмотки фазосдвигающего
трансформатора 20. Первичная обмотка 21 этого фазосдвигающего трансформатора питается от
проводников 22, идущих от клемм 2 трехфазной системы переменного тока на этом конце кабеля, которая, как
будет описано далее, поддерживается в практически постоянном фазовом соотношении с аналогичной
системой переменного тока, начинающейся с клеммы 1 на другом конце кабеля. Предположим, что ток в
обмотках 18, подаваемый через фазный трансформатор, немного отстает от той фазы, при которой ток в
катушке 16 находится в квадратуре с магнитным полем между полюсами 17. В этом случае на катушку будет
действовать средняя сила в одном направлении, которая эффективно преодолевает инерцию катушки, и,
следовательно, катушка будет отклонена в одном направлении.
Аналогично, если магнитное поле немного отклониться от своего квадратурного положения, катушка
отклонится в противоположном направлении. Отклонения катушки в одном или другом направлении, таким
образом, соответствуют изменению фазы между системами, заканчивающимися соответственно на точках 1 и
2. Функция фазосдвигающего трансформатора 20, 21 заключается в том, чтобы позволить по желанию
выбрать такое фазовое соотношение между 1 и 2, при котором не происходит отклонения катушки; обычно он
находится в некотором фиксированном положении после ручной регулировки для получения желаемого
фазового соотношения. Функция подвижной катушки 16 заключается в отклонении от заданной фазы из-за
незначительных изменений фазы, и посредством этого отклонения задействуются механизмы или действия,
которые уменьшают фазовое смещение, первоначально вызвавшее её движение. К катушке 16 прикреплен
контактный или релейный язычок, который, как это часто бывает в аналогичных релейных механизмах, может
состоять из тонкой золотой проволоки или чего-то подобного. Движение этого релейного язычка 23 (обычно
его называют антенной) в любом направлении ограничено контактными выступами 26 и 2G, которые могут
быть изготовлены из платины или другого подходящего металла.
Посредством соединения 24 с антенной 23, батареей 25 и соединениями 27 и 27' от соответствующих клемм
26 и 26 видно, что при контакте антенны с клеммой 26 через магнит 28 устанавливается ток, и аналогично, при
контакте антенны с клеммой 26 в магнитах 28 устанавливается ток. Перемещения якоря магнитов 28 и 28
управляют соответствующими контактами реле 29 и 29, которые посредством общего провода 32 и батареи
30 подают ток по одному из проводников 31 или 31, в зависимости от ситуации, к устройству 33. Устройство 33
представляет собой реверсивную муфту любого обычного или одобренного типа, например, планетарную
зубчатую передачу с тормозными лентами, управляемыми действием электромагнитов, или двухдисковую
фрикционную муфту, положение которой регулируется электромагнитами, или обычную реверсивную
конусную муфту, обычно используемую на валах в механических цехах. Эта реверсивная муфта расположена
между постоянно вращающимся валом 34 двигателя или другого первичного двигателя 34 и червяком 35.
Конструкция такова, что ток, подаваемый по проводу 31 при срабатывании реле 28, заставляет червячный
механизм 35 вращаться в одном направлении, а при подаче тока по проводу 31 при срабатывании реле 28
червячный механизм вращается в другом направлении. Червяк передает свое движение червячному колесу
3G, прикрепленному валом к вращающемуся элементу фазосдвигающего трансформатора 37, и поэтому эта
вращающаяся вторичная обмотка 37 вращается в одном или другом направлении в зависимости от того, с
какой из клемм 26 или 26 соприкасается антенна 23. Клеммы 2 системы переменного тока с фазовым и
частотным регулированием на этом конце кабеля берутся от этой вторичной обмотки 37. Первичная обмотка
38 вышеуказанного фазосдвигающего трансформатора питается от многофазного генератора переменного
тока 39, который, в свою очередь, приводится в движение двигателем (или первичным двигателем) вместо
двигателя 40. Если принять за первичный двигатель двигатель постоянного тока, как показано на рисунке,
питающийся от батареи или другого источника 42, то его обмотка возбуждения 41 может регулироваться
реостатом 4:3, и, таким образом, скорость вращения двигателя будет изменяться.
Подвижный рычаг 44 реостата 43 приводится в действие через зубчатую передачу 45 валом 46 червячного
колеса 3G и фазосдвигающим трансформатором 37. Наконец, принцип действия всей системы таков: начиная
с генератора 39, работающего с точно заданной скоростью и имеющего точно правильное фазовое положение
выхода 2 относительно выхода 1 на другом конце кабеля, происходит нечто, что на мгновение приводит к
падению скорости двигателя 40. Таким образом, фаза выходного сигнала 2 отстает от фазы сигнала 1, так что
ток в катушке 1G реле перестает быть квадратурным с магнитным полем вокруг нее. Следовательно,
происходит отклонение, в результате чего происходит контакт между антенной и, скажем, торцом 26.
Описанным способом червяк начинает вращаться, и вращение фазосдвигающего трансформатора 37
сдвигает фазу выходного сигнала 2 вперед до тех пор, пока не будет достигнуто исходное правильное
фазовое положение, после чего отклонение катушки 16 прекращается, и все остается как прежде, за
исключением того, что благодаря действию зубчатой передачи 45 рычаг реостата 44 перемещается на
ничтожно малую величину, однако недостаточно большую, чтобы это оказало существенное влияние на
скорость вращения двигателя.
Аналогично, что-то заставляет двигатель 40 на мгновение вращаться с немного большей скоростью. Фаза
выходного сигнала 2 сдвигается вперед, в результате чего катушка 1G отклоняется в направлении,
противоположном предыдущему, и происходит контакт между антенной и клеммой 26. Это приводит к
вращению червяка 35 в противоположном направлении, и через фазосдвигающий трансформатор 37 он
запаздывает фазу выходного сигнала 2 до тех пор, пока она не выровняется, и эффект кратковременного
изменения скорости генератора 39 не будет устранен. Рычаг реостата 44 перемещается в противоположном
направлении на незначительную величину, практически нейтрализуя предыдущее незначительное
перемещение. Но теперь происходит нечто более серьезное, чем просто кратковременное изменение
скорости. Что-то вызывает постепенное замедление вращения двигателя. Согласно вышеизложенному,
катушка реле 16 отклоняется и заставляет фазосдвигающий трансформатор 37 корректировать фазу.
Продолжающееся замедленное вращение двигателя 40 снова требует корректировки, и так далее,
корректировки вносятся непрерывно.
Однако с каждой внесенной поправкой рычаг реостата слегка перемещается, и хотя каждое движение,
соответствующее одному отклонению, недостаточно для существенного изменения скорости двигателя 40,
управляемого этим реостатом, кумулятивный эффект ряда таких движений постепенно приводит к изменению
сопротивления реостата, достаточному для возвращения скорости двигателя к нормальному значению, после
чего дальнейшие поправки не требуются. Иными словами, показанная схема возлагает на фазосдвигающий
трансформатор 37, управляемый реверсивной передачей 33, задачу коррекции всех случайных изменений
фазы, и это может быть эффективно выполнено, поскольку двигатель 34 работает непрерывно, и
единственная существенная инерция, которую необходимо преодолеть до начала или окончания коррекции
фазы, — это инерция малого вала и червяка 35, и даже она пренебрежимо мала. Именно это свойство,
позволяющее практически мгновенно реагировать на требования, предъявляемые движениями антенны 23 к
опорам 26 и 26 или от них, отличает описанное здесь изобретение от любой системы, в которой коррекция
фазы достигается путем изменения скорости генерирующего источника.
Однако в предлагаемом методе коррекции фазы интегрируются с помощью зубчатой передачи 45, и
посредством реостата 43 устраняется необходимость в постоянно повторяющейся коррекции в одном
направлении. Очевидно, что принципы, лежащие в основе вышеописанного варианта осуществления, могут
быть реализованы в многочисленных формах, отличных от показанных, и данное описание изобретения
следует толковать таким образом, чтобы оно включало в себя такие модифицированные формы для
воплощения этих принципов в жизнь. Например, вместо использования фазосдвигающего трансформатора,
как в точках 37 и 3S, для коррекции фазы, статор генератора переменного тока 39 может быть сделан
вращающимся, и коррекция фазы может осуществляться путем его вращения в ответ на отклонение катушки
16. Ещё одним альтернативным вариантом является привод генератора через дифференциальную передачу,
при этом регулировка фазы осуществляется вращением кольца, несущего промежуточные шестерни. Хотя
червяк и червячное колесо были показаны как предпочтительный способ привода корректирующих
вращающихся элементов, нет намерения ограничивать изобретение только таким способом.
Сочетание червяка и червячного колеса особенно хорошо подходит для восприятия крутящего момента,
воздействующего на вращающийся элемент 37, даже когда он не вращается. Более того, интегрированная
коррекция, полученная посредством зубчатой передачи 45, не обязательно должна управляться реостатом.
Если первичный двигатель 40 не является электродвигателем, то вместо реостата и скользящего рычага 43 и
44 необходимо предусмотреть какой-либо другой механизм, подходящий для выбранного типа первичного
двигателя и методов регулирования его скорости. Повторюсь, фазосдвигающие трансформаторы 20 и 21 не
обязательно размещать между фазоскорректированным выходом 2 и полем реле 18. Поле 18 можно брать
непосредственно из сети 2, и ручная настройка фазы отпадает. Аналогично, устройство, аналогичное ручной
настройке фазы, может быть размещено между выходным напряжением сети 2 и любой машиной, синхронно
управляемой от него, так что множество таких синхронно управляемых машин могут быть отрегулированы по
фазе отдельно.
В качестве альтернативы механизму реверсивной муфты 33 червяк может быть напрямую соединен с
небольшим двигателем 34, а в некоторых случаях достаточно быстрое срабатывание обеспечивается за счет
того, что реле 29 и 29 запускают и останавливают работу двигателя, одно в одном направлении, а другое в
противоположном. Предпочтительный тип реле показан на рисунках 28 и 28, но в данной области техники
существует множество хорошо известных вариантов, которые могли бы служить поставленной цели. Реле
используются здесь только потому, что антенна 23 и ее контакт с клеммами 26 недостаточны для пропуска
значительных токов, необходимых для работы муфты 33. Двигатель 34 может приводиться в движение либо
от генератора 39 в качестве асинхронного или синхронного двигателя, либо от отдельно подаваемого
электрического тока, либо вообще может быть без него, и вал 34 будет приводиться в движение посредством
прямой механической связи с системой двигателя и генератора 40 и 39. Наконец, переменный ток,
передаваемый по кабелю и после усиления заставляемый течь в катушке 1G, может одновременно
использоваться в качестве тока, поддерживающего фазу и синхронизм, для передачи сообщений.
Если скорости двух двигателей 6 и 40 будут тщательно отрегулированы и поддерживаться с помощью
обычных типов регулирующих устройств, то к описанному выше механизму коррекции фазы будут
предъявляться не очень частые требования. Таким образом, переменный ток в кабеле может прерываться на
короткие промежутки времени, например, на четверть секунды, и в течение этого времени существенного
изменения фазы не происходит. Этот короткий перерыв может с тем же успехом составлять один из
элементов сигнального кода, как и короткий период передачи тока, обычно используемый в системах
сигнализации. В нормальных условиях ток поддерживается в постоянном режиме, а сигналы формируются за
счет коротких перерывов. Подобные сигналы могут быть получены различными способами, но здесь
необходимо описать лишь один из них. Предусмотрено реле, аналогичное тому, которое состоит из элементов
17, 18, 16, 23 и 2G, и его подвижная катушка соединена последовательно с подвижной катушкой 16. Поле
нового реле возбуждается от клемм 2 или от вторичной обмотки 20 фазосдвигающего трансформатора таким
образом, что его магнитное поле находится в фазовой квадратуре с магнитным полем первого реле. —
Поскольку по двум катушкам, соединенным последовательно, протекает один и тот же ток, новое реле будет
постоянно оставаться в отклоненном состоянии, в то время как первое реле будет стремиться всегда
оставаться в неотклоненном состоянии.
Однако, когда переменный ток по кабелю прерывается в качестве сигнала, новое реле теряет свою
способность отклоняться, и размыкание его контактов, подобных контактам 23 и 26, представляет собой
достаточное средство, делающее сигнальный элемент полезным, как это хорошо известно в данной области
техники. Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы
заявляем, что то, что мы
Соседние файлы в папке патенты