Автоматизированные электроприводы колоколов с линейными асинхронными двигателями.
Иванушкин В.А., Исаков Д.В., Кожеуров В.Н., Сарапулов Ф.Н., Тельманова Е.Д., Шымчак П.
Уральское отделение Российской Академии Наук
г. Екатеринбург
Ссылка на первоисточник: Официальный сайт разработки Уральского отделения Российской Академии Наук (перечень-выпуск №8) Екатеринбург 2004 г.: http://www.uran.ru/reports/usspe_c_2003/thesesofreports/t75.htm
Примером оригинального применения линейных асинхронных двигателей (ЛАД) может служить привод колокола – ударного самозвучащего музыкального инструмента, как правило, грушеобразной формы с языком и без языка (ударяемого извне) [1].
Вся история создания и применения колоколов уходит глубокими корнями в многовековое прошлое. Часто колокола используются как сигнальный инструмент, например, на морских судах для оповещения личного состава о вахтенном режиме и о внутрикорабельном распорядке (выбивание "склянок") и т.п., а в православной церкви колокольные звоны развились в самобытное искусство (благовест, трезвон).
Так, например, благовест (праздничный церковный колокольный звон, совершаемый одним колоколом) извещает о начале богослужения перед церковной службой и звучит во время ее прохождения. Церковный устав определяет характер звона в известные дни. Иногда уставом указывается также и вид колокола (например, в простые дни великого поста благовест производится в средний, простодневный колокол, а в Пасху “ударяют в великий кампан”). В некоторых случаях церковный устав определяет даже и количество ударов в колокол. Трезвон (в отличие от благовеста – звон во все колокола) является основным видом колокольного звона православной церкви. При этом различают собственно трезвон (удары трижды с небольшими перерывами), двузвон, перезвон (удары в каждый колокол, начиная с самого большого) и перебор (медленные поочередные удары, начиная с самого малого, завершаются ударом во все колокола).
Совершенствование техники колокольного звона и извлечения высококачественного звука тесно связано со способами управления колоколами (раскачивание языка и соударение его с неподвижной чашей или раскачивание чаши с последующими соударениями со свободно подвешенным языком). Отметим, что при втором способе существенно повышается качество и сила звучания за счёт пространственного колебания чаши, однако требуются большие затраты внешней механической энергии привода.
Как показали исследования и опыт применения [2], в случае использования ЛАД c микроконтроллерным управлением для привода колоколов обеспечивается: их высокая надёжность и экономичность; универсальность с точки зрения областей практического применения (церкви, соборы, морские суда и порты и др.); простота монтажа и обслуживания; высокая гибкость и управляемость; снижение уровня шума при работе привода; минимизация массы и габаритов; улучшение внешнего дизайна; возможность в случае неисправности перехода на ручное управление колоколом.
Разработкой, изготовлением и наладкой автоматизированных линейных асинхронных электроприводов специального применения занимается кафедра электротехники и электротехнологических систем УГТУ-УПИ (г. Екатеринбург, Россия) в содружестве с кафедрой электротехники и электрических машин Щецинского технического университета (г. Щецин, Польша), а также кафедрой автоматизации технологических процессов и систем Нижнетагильского технологического института УГТУ-УПИ (г. Нижний Тагил, Россия).
Линейные асинхронные двигатели колокола конструируются из серийно выпускаемых в Польше индукторов типа SL-5-270, SL-5-100, SL-3-30 и проектируемого вторичного элемента. Механическая система колокола создаётся в процессе проектирования с учётом его параметров. При разработке алгоритмов управления ЛАД учитываются особенности его функционирования при такой специфической нагрузке, как колокол. Управление двигателем обеспечивается микроконтроллерной системой, использование которой позволяет легко адаптировать электропривод под различные виды колоколов и требования церковного устава.
Литература
1. Бондаренко А.Ф. Московские колокола 17 века. - Москва: Изд-во SPSL, „Русская панорама", 1998. 256 с.
2. Шымчак П., Кадлубски А., Специальное применение линейных асинхронных двигателей, // Proc. of the Inter. Conf. on Unconventional Electromechanical and Electrotechnical Systems, / TU of Szczecin, Institute of Electrical Engineering. Sevastopol, 1995. С. 343-350.