CS257623B1 - Textile machine drive - Google Patents

Abstract

The subject of the invention is a drive for a textile machine, especially for a sewing machine, which allows a rapid starting, the setting of a suitable working speed and a rapid braking. There serves as the drive a conventional assynchronous motor 2 which is fed from a semiconductor voltage source 1 of variable frequency and amplitude. This voltage source contains a rectifier 10, a transistorised switching regulator 11 and a transistorised bridge switch 14 which are connected to a control unit 4 formed by exciting stages and by a control microprocessor 41. <IMAGE>

Description

Vynález se týká pohonu textilního stroje. Dosavadní pohony textilních strojů, umožňují libovolně v daném rozsahu ovládat rozběh, rychlost stroje a jeho zabrzdění, mají asynchronní elektromotory s kotvou nakrátko, jejichž momentová charakteristika je zvlášt upravena, například pro rychlý rozběh hnaného stroje. Těmto je přiřazena elektromagnetická spojka a brzda. Asynchronní elektromotor se trvale otáčí konstantními otáčkami a impulsním ovládáním budto spojky nebo bzrdy pomocí řídicího elektronického systému se dosahuje požadované výstupní rychlosti, jejíž velikost je řízena spouštěčem podle daných technologických požadavků.The invention relates to the drive of a textile machine. The existing textile machine drives, which allow arbitrary control over the starting, speed and braking of the machine, have asynchronous squirrel-cage electric motors whose torque characteristics are specially adapted, for example, for the rapid start-up of the driven machine. They are assigned an electromagnetic clutch and a brake. The asynchronous electric motor is constantly rotating at a constant speed, and the pulse control of either the clutch or the brake via the electronic control system achieves the desired output speed, the magnitude of which is controlled by the starter according to the technological requirements.

Tyto pohony vykazují řadu nevýhod. Při výstupní - pracovní - rychlosti pohonu, která je nižší než daná konstantní rychlost hnacího elektromotoru, dochází ke značnému prokluzu na spojce i brzdě a tím к velkým třecím ztrátám. Obložení spojkové a brzdové lamely se opotřebovává, musí se domazávat speciálním mazivem a seřizovat vůle mezi jednotlivými třecími plochami zmíněných lamel, případně je nutno tato obložení často vyměňovat.These drives have a number of disadvantages. At the output - working - speed of the drive, which is lower than the given constant speed of the driving electric motor, there is a considerable slip on the clutch and the brake and thus with a large friction loss. The clutch and brake disc linings are worn, they must be relubricated with a special grease and the clearances between the individual friction surfaces of the said planks must be adjusted or these linings must be replaced frequently.

Kromě toho vznikají při rozběhu a brzdění nadměrné hvízdavé hluky, způsobené třením mezi obložením lamel spojky a brzdy.In addition, excessive whistling noises occur during start-up and braking due to friction between the clutch and brake disc linings.

Další závažnou nevýhodou popsaného pohonu je to, že pro pokrytí ztrát třením mezi obložením lamel spojky je nutno použít asynchronní hnací elektromotor o podstatně větším výkonu. Kromě vyšší spotřeby elektrické energie dochází ještě v době, kdy je poháněný textilní stroj z technologických důvodů v klidu, chodu hnacího elektromotoru naprázdno a tím i к odběru velkého jalového příkonu z elektrické sítě.Another serious disadvantage of the described drive is that an asynchronous drive electric motor of substantially greater power is required to cover friction losses between the clutch plate linings. In addition to the higher electricity consumption, at the time when the driven textile machine is stationary for technological reasons, the driving electric motor is idling and thus a large reactive power consumption is taken from the electrical network.

Značný příkon spotřebovávají také velké elektromagnety pro ovládání spojkových a brzdových lamel.Large electromagnets for clutch and brake disc control also consume considerable power.

Vzhledem к těmto nevýhodám byl navržen pohon textilních strojů, u něhož je elektromagnetická lamelová spojka a brzda nahrazena elektromagnetickou indukční ovládací soustavou. К přenosu kroutícího momentu zde dochází pomocí magnetického pole, čímž odpadají nevýhodné ztráty třením a s tím související mechanické opotřebování jednotlivých dílů.In view of these disadvantages, a textile machine drive has been proposed in which the electromagnetic multi-plate clutch and brake are replaced by an electromagnetic induction control system. Here, the torque transmission takes place by means of a magnetic field, which eliminates the disadvantageous frictional losses and the associated mechanical wear of the individual parts.

Přesto však musí být i v tomto případě použit hnací elektromotor s vyšším výkonem pro pokrytí ztrát vzniklých vířivými proudy. Tyto vířivé proudy způsobují navíc značné oteplení pohonné jednotky, které se musí odstraňovat přídavným ochlazováním.However, even in this case, a higher-power drive motor must be used to cover eddy current losses. In addition, these eddy currents cause considerable warming of the drive unit, which must be removed by additional cooling.

Kromě toho je tento pohon i značně náročný z hlediska výroby na přesnost.In addition, this drive is also extremely demanding in terms of manufacturing precision.

V některých případech se rovněž používají pohony obsahující stejnosměrné elektromotory. Výstupní pracovní rychlost je řízena v celém rozsahu přímo elektronickými obvody řídicími napájecí napětí elektromotoru. Nevýhodou tohoto pohonu je však omezená životnost lamel komutátoru a jeho sběracích uhlíkových kartáčků a dále značně vysoké pořizovací náklady.In some cases, drives containing DC motors are also used. The output working speed is controlled in its entirety directly by electronic circuits controlling the supply voltage of the electric motor. The disadvantage of this drive, however, is the limited lifetime of the commutator slats and its carbon brushes, as well as the very high acquisition costs.

Cílem vynálezu je odstranit uvedené nevýhody známých pohonů textilních strojů.It is an object of the present invention to overcome these disadvantages of known textile machine drives.

Úkolem vynálezu je vytvořit pohon textilních strojů, který by využíval standartních asynchronních elektromotorů bez přídavných spojkových nebo brzdových ústrojí a zaručoval pomocí elektronické regulace v maximální míře optimální využití výkonu hnacího elektromotoru v širokém rozsahu otáčivé rychlosti.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a textile machine drive which utilizes standard asynchronous electric motors without additional clutch or brake devices and, by means of electronic control, guarantees maximum utilization of the power of the driving electric motor over a wide rotational speed range.

Úkol je vyřešen pohonem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, Že zdroj napětí obsahuje usměrňovač spojený prostřednictvím spínacího regulátoru s obvody proudové ochrany, к nimž je připojen akumulátor energie, spojený s můstkovým spínačem, jehož výstup je připojen к hnacímu elektromotoru textilního stroje opatřeného jednotkou řídicích signálů, která je napojena na řídicí jednotku, obsahující jednotku předvolby funkcí spojenou s řídicím mikropočítačem, který je spojen jednak s obvody proudové ochrany, a jednak s budícím stupněm, jehož jeden výstup je připojen ke spínacímu regulátoru a druhý výstup к můstkovému spínači.The object is achieved by a drive according to the invention, characterized in that the voltage source comprises a rectifier connected by means of a switching regulator to current protection circuits to which an energy accumulator is connected, connected to a bridge switch whose output is connected to a driving electric motor of The control signals are connected to a control unit comprising a function preselection unit coupled to a control microcomputer which is connected both to the current protection circuitry and to the driver stage, one output of which is connected to the switching controller and the other output to the bridge switch.

Další výhody a význaky pohonu textilního stroje podle vynálezu vyplývají z popisu příkladného provedení, znázorněného na výkrese.Further advantages and features of the drive of the textile machine according to the invention result from the description of the exemplary embodiment shown in the drawing.

Pohon textilního stroje obsahuje běžný třífázový asynchronní hnací elektromotor 2, který je .spojen se zdrojem 2 napětí o proměnném kmitočtu a amplitudě. Zdroj 2 napětí je tvořen usměrňovačem £0' tranzistorovým spínacím regulátorem 21/ obvody 12 proudové ochrany, akumulátorem 13 energie, tranzistorovým můstkovým spínačem 14. Zdroj 2 napětí je spojen s řídicí jednotkou £.The textile machine drive comprises a conventional three-phase asynchronous drive electric motor 2, which is connected to a voltage source 2 of variable frequency and amplitude. The voltage source 2 is formed by a rectifier 40 'by a transistor switching regulator 21 / current protection circuitry 12, an energy accumulator 13, a transistor bridge switch 14. The voltage source 2 is connected to the control unit 60.

Usměrňovač 10 sestává z výkonových usměrňovačích diod zapojených do můstku, jehož vstup je připojen na svorky napájecí elektrické sítě. Paralelně к výstupním svorkám A, B, je připojen filtrační kondenzátor 101.The rectifier 10 consists of power rectifier diodes connected to a bridge, the input of which is connected to the mains terminals. A filter capacitor 101 is connected in parallel to the output terminals A, B.

Výstupní svorka В tvoří společný pól usměrňovače 10 a dalších jednotlivých dílů zdroje 2 napětí.The output terminal V forms the common pole of the rectifier 10 and the other individual parts of the power supply 2.

Na výstupní svorku A tvořící kladný pól usměrňovače 10 je napojen kolektor spínacího tranzistoru 110, který je součástí tranzistorového spínacího regulátoru 11 napětí. Báze spínacího tranzistoru 110 je spojena s výstupem budícího stupně 42 řídicí jednotky £.The collector of the switching transistor 110, which is part of the transistor switching regulator 11, is connected to the output terminal A forming the positive pole of the rectifier 10. The base of the transistor 110 is coupled to the output of the driver stage 42 of the control unit.

Dále je emitor spínacího tranzistoru 110 připojen к obvodům 12 proudové ochrany a ke katodě ochranné diody 111, jejíž anoda je spojena se společnou sběrnicí.Further, the emitter of the switching transistor 110 is connected to the current protection circuitry 12 and to the cathode of the protective diode 111, the anode of which is connected to a common bus.

Obvody 12 proudové ochrany mají jeden výstup spojen s řídicím mikropočítačem 41 a druhý výstup je připojen přes akumulátor 13 energie к můstkovému spínači 21· Můstkový spínač 14 je tvořen dvojicemi spínacích tranzistorů 141 až 146. Kolektory prvních spínacích tranzistorů 141, 143, 145 dvojice jsou připojeny na svorku tvořící kladný pól akumulátoru 13 energie.The current protection circuitry 12 has one output coupled to the control microcomputer 41 and the other output is connected via a power accumulator 13 to the bridge switch 21. The bridge switch 14 is comprised of pairs of switching transistors 141 to 146. The collectors of the first switching transistors 141, 143, 145 are paired. to the terminal forming the positive pole of the energy accumulator 13.

Emitory druhých spínacích tranzistorů 142, 144, 146 dvojic jsou spojeny, přičemž emitory prvních spínacích tranzistorů 141, 143, 145 jsou spojeny s kolektory druhých spínacích tranzistorů 142, 144 , 146. Tyto spojky C, D, E emitorů a kolektorů zmíněných dvojic spínacích tranzistorů jsou vedením spojeny se svorkovnicí třífázového asynchronního hnacího elektromotoru 2_* Kolektor a emitor každého spínacího tranzistoru 141 až 146 je přemostěn diodou.The emitters of the second switching transistors 142, 144, 146 are coupled, the emitters of the first switching transistors 141, 143, 145 are coupled to the collectors of the second switching transistors 142, 144, 146. These emitter couplings C, D, E and the collectors of said switching transistor pairs. The collector and emitter of each switching transistor 141-146 are bridged by a diode.

Báze každého spínacího tranzistoru 141 až 146 je připojena vždy к vlastnímu výstupu budicího stupně 42 řídicí jednotky £. Budicí stupeň 42 je vedením připojen na výstup řídicího mikropočítače 41. К řídicímu mikropočítači 41 je připojena jednak jednotka 43 předvolby funkcí a jednak jednotka 2 řídicích signálů.The base of each switching transistor 141 to 146 is each connected to its own output stage 42 of the control unit. The excitation stage 42 is connected via a line to the output of the control microcomputer 41. The control microcomputer 41 is connected to both the function preselection unit 43 and the control signal unit 2.

Činnost popsaného pohonu textilních strojů probíhá následovně:Operation of the described drive of textile machines proceeds as follows:

Připojením zdroje 2 napětí к síti vznikne na výstupních svorkách А, В usměrňovače stejnosměrného napětí. Spínací regulátor 11 napětí upraví jeho velikost na svém výstupu podle signálů z řídicí jednotky £. Tyto signály určují frekvenci spínání, délku usměrňovače 10 stejnosměrného napětí. Spínací regulátor 11 napětí upraví jeho velikost na svém výstupu podle signálů z řídicí jednotky £. Tyto signály určují frekvenci spínání, délku impulsů i délku prodlevy výstupního impulsního napětí, které je přes obvody 12 proudové ochrany a tlumivku 131 akumulátoru energie přivedeno na kondenzátor 132 napájecí můstkový spínač 14. Tranzistorový můstkový spínač je tvořen třemi dvojicemi spínacích tranzistorů 141 až 146, z nichž každá připojuje jednu že tří svorek hnacího elektromotoru 2 ke kladné nebo záporné sběrnici napájených z akumulátoru 13 energie tak, že se na·nich vytváří střídavé napětí, jehož frekvenci a amplitudu lze řídit. Zapínání jednotlivých spínacích tranzistorů 141 až 146 je ovládáno řídicím mikropočítačem 41 prostřednictvím jednotlivých výstupů budícího stupně 42 tak, aby na výstupních svorkách tranzistorového můstkového spínače 14 a tím i na svorkách hnacího elektromotoru 2 bylo třífázové střídavé napětí, svým průběhem blízké harmonickému, jehož amplitudu a frekvenci lze řídit. Řízení je kontrolováno jednak programem pevně vloženým do řídicího mikropočítače 41, jednak kódem z obvodů jednotky 5 řídicích signálů tak, aby stroj pracoval v požadovaném režimu.Connecting the voltage source 2 to the mains creates a DC voltage rectifier at the output terminals А, В. The voltage switching regulator 11 adjusts its size at its output according to the signals from the control unit 6. These signals determine the switching frequency, the length of the DC voltage rectifier 10. The voltage switching regulator 11 adjusts its size at its output according to the signals from the control unit 6. These signals determine the switching frequency, the pulse length, and the delay time of the output pulse voltage that is applied to the capacitor 132 by the power bridge switch 14 through the current protection circuitry 12 and the energy storage choke 131. The transistor bridge switch is made up of three pairs each of which connects one of the three terminals of the drive motor 2 to a positive or negative bus powered from the energy storage means 13 so as to generate an alternating voltage whose frequency and amplitude can be controlled. The switching of the individual switching transistors 141 to 146 is controlled by the control microcomputer 41 via the individual outputs of the driving stage 42 so that the output terminals of the transistor bridge switch 14 and hence the terminals of the driving electric motor 2 have a three-phase AC voltage. can be controlled. Control is controlled both by a program firmly embedded in the control microcomputer 41 and by a code from the circuits of the control signal unit 5 so that the machine operates in the desired mode.

Předvolbu parametrů v jednotce 43 předvolby funkcí lze tento režim měnit podle technologických požadavků. Přitom jsou dodržovány maximálně přípustné hodnoty zatížení systému. Tyto parametry sledují obvody 12 proudové ochrany, které kontrolují optoelektrickým systémem okamžitou velikost proudu z tranzistorového spínacího regulátoru 11 do tranzistrového můstkového spínače 14.Parameter presetting in function preselection unit 43 can be changed according to technological requirements. The maximum permissible system load values are observed. These parameters follow the current protection circuitry 12 which controls the current through the optoelectric system from the transistor switching regulator 11 to the transistor bridge switch 14.

V případě překročení maximální přípustné hodnoty proudu je přiveden signál na vstup řídicího mikropočítače 41, který vypne tranzistorový spínací regulátor 11. Trvá-li stav maximální přípustné hodnoty proudu déle než stanovenou dobu, vydají obvody 12 proudové ochrany další signály do řídicího mikropočítače 41 a ten uvede můstkový spínač 14 do klidového stavu.If the maximum current limit is exceeded, a signal is applied to the input of the control microcomputer 41, which turns off the transistor switch 11. If the state of the maximum permissible current is longer than the specified time, the current protection circuit 12 issues additional signals to the control microcomputer. the bridge switch 14 is at rest.

Pohon textilního stroje umožňuje nastavit v Širokém rozmezí dobu rozběhu stroje, průběh jednotlivých otáčivých rychlostí i potřebnou rychlost brzdění. Kromě toho umožňuje ovládat kroutící moment hnacího motoru při různých otáčivých rychlostech a dosáhnout tak například momentovou charakteristiku asynchronního motoru podobnou momentové charakteristice stejnosměrného sériového motoru. Pohon textilního stroje zapojený podle vynálezu omezuje také vysoké proudy při rozběhu a brzdění motoru na maximální přípustnou hodnotu, takže odpadá použití proudových jističů.The textile machine drive enables to set the machine start-up time, the course of individual rotational speeds and the required braking speed in a wide range. In addition, it makes it possible to control the torque of the drive motor at different rotational speeds and, for example, to achieve a torque characteristic of an asynchronous motor similar to that of a DC serial motor. The textile machine drive connected according to the invention also limits the high starting and braking currents to the maximum permissible value, so that the use of circuit breakers is eliminated.

Claims (1)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION Pohon textilního stroje, zejména šicího, obsahující řídicí jednotku a hnací elektromotor, spojený se zdrojem střídavého napětí, vyznačující se tím, že zdroj (1) napětí obsahuje usměrňovač (10) spojený prostřednictvím spínacího regulátoru (11) s obvody (12) proudové ochrany, к nimž je připojen akumulátor (13) energie, spojený s můstkovým spínačem (14), jehož výstup je připojen к hnacímu elektromotoru (2) textilního stroje (3) opatřeného jednotkou (5) řídicích signálů, která je napojena na řídicí jednotku (4), obsahující jednotku (43) předvolby funkcí spojenou s řídicím mikropočítačem (41), který je spojen jednak s obvody (12) proudové ochrany, a jednak s budicím stupněm (42), jehož jeden výstup je připojen ke spínacímu regulátoru (11) a druhý výstup к můstkovému spínači (14).A textile machine drive, in particular a sewing machine, comprising a control unit and a driving electric motor connected to an AC voltage source, characterized in that the voltage source (1) comprises a rectifier (10) connected via a switching regulator (11) to the current protection circuits (12). to which is connected an energy storage device (13) connected to a bridge switch (14), the output of which is connected to a driving electric motor (2) of a textile machine (3) provided with a control signal unit (5) connected to the control unit (4) comprising a function preselection unit (43) associated with a control microcomputer (41) which is connected both to the current protection circuitry (12) and to the driver stage (42), one output of which is connected to the switching regulator (11) and the other output to bridge switch (14).