伺服電動機的過流限制控制電路
李 峻 (大連鐵道學院116022)
直流伺服電動機工作時經常會有過電流產生,能產生過電流主要有三種:①電機起動時。②突然加負載時。③電動機堵轉時。其中①與②兩種的過流是為了使電動機產生必要的轉矩,持續時間一般在幾秒以內,不會毀壞電機,是正常工作過流。第③種一般持續時間在幾十秒以上,如置之不理,電動機的繞組將會燒毀,屬故障過流。三種過流的電流特性如圖1所示。
1 一般的電流限制電路
所謂電流限制電路,就是無論負載具有何種特性,都能限制電樞電流在一定范圍內,一般設定在穩態電流(額定轉矩,額定負載)時的2倍位置,常用的電動機電流限制電路如圖2、圖3所示。圖2實際上是一個帶限流環節的串聯型電壓調整電路,負載電流
re是過流檢測電阻,re和vr1能決定限流值。圖3是其它幾種電流限制電路,圖3a是vb用(vfl +vf2)限制,vf1,vf2分別是d1、d2正向壓降。圖3b是vh用穩壓二極管的穩壓值vz限制。圖3c是限制供給電動機的外加電壓vm,v1,如為規定值以上,trl導通,tr2關斷。
上述的幾種電流限制電路有一個共同的問題是電機起動時時間常數變大,爬升時間變慢。位置控制的直流伺服電動機在使用時要求起動時間短、因而這些限流控制電路不適合伺服直流電動機的位置控制。
2不影響加速爬升時間的限流控制
電機起動和突加負載產生的過流不屬于故障過流,而電機堵轉過流屬于故障過流,這種過流的持續時間長。為了改善電動機的起動性能,不影響加速爬升時間,而又能限制故障過流,可采用具有過流時間檢測的限流控制電路,電路的設計思路可用圖4來說明。
電路設置了二個檢測參數,一個是過流限制值ia1,另一個是過流持續時間值t1,當限流電路檢測的過流時間超過t1時,限流電路才動作。這樣的限流電路就能實現在電機起動和突加負載時不動作,因過流持續時間tot1時,過流電路工作,切斷或限制負載電流。這樣既限制了故障過流,又不影響起動的快速性,是一種十分理想的過流保護電路。
過流限制控制電路的原理方框圖見圖5.
電路主要由電機電流檢測和低通濾波電路、過流設定值電路、過流比較器電路、時間常數設定電路、持續時間檢測比較器電路、持續時間比較器基準電莊vref2、關斷電路等組成。電機電流由re電阻檢測,低通濾波電路是把re上的紋波電壓濾除,過流比較器是判斷負載電流是否超過允許值,持續時間比較器是判斷過流的持續時間是否超過允許值。這個電路首先判斷是否過流,如有過流再判斷過流持續時間,因此這個電路要設定二個基準值。
3過流限制控制的實用電路
具有過流限制控制的實際應用電路如圖6所示。
3.1過流比較器的工作原理
在圖6中,電機的電流由檢測電阻re變換成電壓ve,經低通濾波器r1、c1加到電流比較器(1)的同相輸入端。比較器(l)的反相端由電阻rz、電位器vr分壓得到一個基準電壓vrefl,改變vr中心軸頭的位置就可以改變vref1,也就是改變了電流限制的門限值ia1。在正常情況下,ve小于vref1,ve=iare,比較器的輸出v01為低電平,三極管trl截止;如ia>ial,ve>vrefl,比較器的輸出v-01為高電平,trl導通,送出過流信號,trl不導通表示無過流。
|