伺服電動(dòng)機(jī)的過(guò)流限制控制電路
李 峻 (大連鐵道學(xué)院116022)
直流伺服電動(dòng)機(jī)工作時(shí)經(jīng)常會(huì)有過(guò)電流產(chǎn)生，能產(chǎn)生過(guò)電流主要有三種：①電機(jī)起動(dòng)時(shí)。②突然加負(fù)載時(shí)。③電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)。其中①與②兩種的過(guò)流是為了使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生必要的轉(zhuǎn)矩，持續(xù)時(shí)間一般在幾秒以內(nèi)，不會(huì)毀壞電機(jī)，是正常工作過(guò)流。第③種一般持續(xù)時(shí)間在幾十秒以上，如置之不理，電動(dòng)機(jī)的繞組將會(huì)燒毀，屬故障過(guò)流。三種過(guò)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(wú)論負(fù)載具有何種特性，都能限制電樞電流在一定范圍內(nèi)，一般設(shè)定在穩(wěn)態(tài)電流（額定轉(zhuǎn)矩，額定負(fù)載）時(shí)的2倍位置，常用的電動(dòng)機(jī)電流限制電路如圖2、圖3所示。圖2實(shí)際上是一個(gè)帶限流環(huán)節(jié)的串聯(lián)型電壓調(diào)整電路，負(fù)載電流  re是過(guò)流檢測(cè)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(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值vz限制。圖3c是限制供給電動(dòng)機(jī)的外加電壓vm，v1，如為規(guī)定值以上，trl導(dǎo)通，tr2關(guān)斷。
上述的幾種電流限制電路有一個(gè)共同的問(wèn)題是電機(jī)起動(dòng)時(shí)時(shí)間常數(shù)變大，爬升時(shí)間變慢。位置控制的直流伺服電動(dòng)機(jī)在使用時(shí)要求起動(dòng)時(shí)間短、因而這些限流控制電路不適合伺服直流電動(dòng)機(jī)的位置控制。
2不影響加速爬升時(shí)間的限流控制
電機(jī)起動(dòng)和突加負(fù)載產(chǎn)生的過(guò)流不屬于故障過(guò)流，而電機(jī)堵轉(zhuǎn)過(guò)流屬于故障過(guò)流，這種過(guò)流的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。為了改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能，不影響加速爬升時(shí)間，而又能限制故障過(guò)流，可采用具有過(guò)流時(shí)間檢測(cè)的限流控制電路，電路的設(shè)計(jì)思路可用圖4來(lái)說(shuō)明。
電路設(shè)置了二個(gè)檢測(cè)參數(shù)，一個(gè)是過(guò)流限制值ia1,另一個(gè)是過(guò)流持續(xù)時(shí)間值t1，當(dāng)限流電路檢測(cè)的過(guò)流時(shí)間超過(guò)t1時(shí)，限流電路才動(dòng)作。這樣的限流電路就能實(shí)現(xiàn)在電機(jī)起動(dòng)和突加負(fù)載時(shí)不動(dòng)作，因過(guò)流持續(xù)時(shí)間tot1時(shí)，過(guò)流電路工作，切斷或限制負(fù)載電流。這樣既限制了故障過(guò)流，又不影響起動(dòng)的快速性，是一種十分理想的過(guò)流保護(hù)電路。
過(guò)流限制控制電路的原理方框圖見(jiàn)圖5.
電路主要由電機(jī)電流檢測(cè)和低通濾波電路、過(guò)流設(shè)定值電路、過(guò)流比較器電路、時(shí)間常數(shù)設(shè)定電路、持續(xù)時(shí)間檢測(cè)比較器電路、持續(xù)時(shí)間比較器基準(zhǔn)電莊vref2、關(guān)斷電路等組成。電機(jī)電流由re電阻檢測(cè)，低通濾波電路是把re上的紋波電壓濾除，過(guò)流比較器是判斷負(fù)載電流是否超過(guò)允許值，持續(xù)時(shí)間比較器是判斷過(guò)流的持續(xù)時(shí)間是否超過(guò)允許值。這個(gè)電路首先判斷是否過(guò)流，如有過(guò)流再判斷過(guò)流持續(xù)時(shí)間，因此這個(gè)電路要設(shè)定二個(gè)基準(zhǔn)值。
3過(guò)流限制控制的實(shí)用電路
具有過(guò)流限制控制的實(shí)際應(yīng)用電路如圖6所示。
3.1過(guò)流比較器的工作原理
在圖6中，電機(jī)的電流由檢測(cè)電阻re變換成電壓ve，經(jīng)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(gè)基準(zhǔn)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(dǎo)通，送出過(guò)流信號(hào)，trl不導(dǎo)通表示無(wú)過(guò)流。
3·2時(shí)間常數(shù)的設(shè)定電路 |
