Кенио Т. Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы управления (1028406), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Кроме того, при вращении ротора в обмотках возникает ЭДС. Следовательно, жвивалентная схема замещения ШД выглядит, как показано на рис. 5.16. Прежде всего следует Рассмотреть наихудшие условвя эксплуатации двигателя и силовых транзисторов дпя различных значений напряжения питания. Так как ШД разрабатьшают для получения максимальноя мощности в минимальном обьеме, значение температуры может дэстигать порядка 100 'С н, таким образом, сопроэивление обаютки повышается на 20-25%.
5.3.3. Защита тршпнсторов коммутатора. Прн запиранни транзистора (см. Рис. 5.16) нэ-за наличия нндуктивности Ь (ибфг) возникает ЭДС самоиндукцяи, которая может прнвестя к выходу из строя транзистора. Существуют различные способы снижения перенапряженкя и зашиты транзистора. 1. Диоды обратного тока.
Если параллельно с обмоткой включен диод, как эго показано на рис. 5.17, то после выключения транзистора ток об мотки замыкается через него. В этой схеме не бывает больших изменений тока прп выключении и потенциал коллектора равен напряженшо пита. иия Е плюс падение напряжения на открьпом дюде. Этот способ защиты прост, однако ток в обмопсе протекает в течение некоторого времеви после запиранил транзистора, чго првводкт к появлению тормозного момента.
2. Диодию-резлсторная защита. Для быстрого демп~)шрованвя тока последователыю с диодом включается резистор, как показано на рис.5.18. Напряжение Рсе на коллекторе при опслюченин равно р'сп = Е + Иб + (гр77, 'Ю» » Ф х о Време Рн с. 5. 20. Сраененне дейсзнна различных схем защнты: 1 — днод; 3 — днодн резистор; 3 - анода смбнхнтрон Ра с. 5.
21. Прнмер чстырехфаэного ннаертора со стабнлнтронноа залитой где Š— напряжение питания; 1 — ток в обмотке до выключения транэнсюра; Я — сопротивление реэиснзра; 1»л21 — падение напряжении на диоде. Чем больше 1РВ, тем быстрее затухает ток после выключения транзистоби и выше потенциал коллекнзра.
Таким образом, быстрое уменьшение тока в обьютке приводит к большим перенапряжениям на транзисторе. 3. Запшта с помощью стабилнтрона. Часю поспедзватслыю с обычным диодом включают стабнлитрон, как показано на рис. 5.19. По сравнению с Ппумя предыдущими схемамн в згой уменьшение тока после выключения происходит быстрее (рис. 5.20). Достоинством гннного способа является то, что потенциал коллектора равен напряжению питания плюс напряжение пробоя стабвлитрона, которое не зависит от тока. Это упрощает определение максимума потенциала коллектора.
На ряс. 5.21 прйведена схема коммутатора с защитой транзисторов с помощью стабилнтрона для четырехфаэного двигателя. Реэпсторы Я1 и Я2 вюночены дпя быстрого нарастания возбуждающего тока. 4. Емкостнаа зюцита. Ее часто используют югя шщгателей с бифилярнымл обмотками. Работа схемы обьяснена на примере коммутатора дпя четырехфазного двигателя (шгс. 5.22). Конденсавзр включают между фазами 1 я 3 н 2 и 4. При опспюченни транзистора он попющает энергию, запасенную в обмотке, тем самым защищая транзисгор. Рассмотрим ситуацию, возвнкяапцую сразу после отключения транзистора УТ1, прн ошюфазном управлении.
Включен либо Р72, либо УТ4, РТЗ пока нахо- Е гсв Р и с. 5. 22. Четырехфазный ююсртор с емкостной защнтой. Значснаа сощюзннленнн Йе подобраны таням образом, чтобы ток не щхэмщел номннкпного значмнгн 111 бг ,г,а е а,о чч ОВ -". ог о Воо гааа 15оа гооо гзоо Вооа Вооо еооо Шогсоая частота Вращения,гд Ра с. 5. 23. Иэмсасппя ысхепачссплх харектсрпстпк прн раэпачпых емкостях копдсасппра, акпаячсппсгс между фазами. Измерено пс схеме рпс.
5. 22 гштся в отключенном состоянии. Так как обмотки фаз 1 и 3 выполнены бифилярными, ш шк будет циркулировать так, как показано на рисунке пунктирной линией. Если УТЗ включить, когда протекающий ток становится равнмм нулю н заряд на конденсаторе макчжмален, то в згом случае ток от источника питания протекает через обмотку фазы 1. Прн двухфазном управления такая же картина сохраняется. Емкостная зюцита целесообразна в зпектроприводах, дпя которых шаговая частота вращения (частота приемисгости) относительно невелика. Другая особенность схемы состоит в том, что конденсатор является электрическим демпфером.
Как было покаэагю, способ демпфирования колебаний ротора заключается в переводе кинетической энергии в тепловую. Еспн колеблется ротор, содержащий постоянный магнмт, то в обмотке возникает ЭДС индукции. Однако, когда цель разомкнута нли подключено большое сопротивление, зта ЗДС не лриаошп к появлению эначителыюго тока. Если конденсатор включен между фазами обмотки, ток проходит по замкнутой цепи, показанной на рис. 5.22, н в обмотках выделяется тепловая энергия, т.е.
конденсатор работает как электрический демлфер. Кривые зависимостей выхошюго ьюмента от емкости, полученные дпя гибридного двигателя [21, приведены на рис. 5.23. Исследуемый двмгатель типа Бгер-Буп 103 807-6 (четырехфаэный пгбридный с углом шага 1,8'); двухфазное возбуждение; момент инерции нагруз.
ки 2,44 ° 104 кг м' и нормированный шк 3,05 А на каждую фазу. Чем малыше емкость, тем болыое при больших шатовых частотах вращения выходной момент, который возникает из-за быстрого снижения тока после выключения. Как показано на рнс. 5.24 иногда вмесш этого с уменьшением емкосш растет максимальный потенциал коллектора транзистора после его отключения. 5З.4. Уменьшение времени нараспшия тока. При включении транзистора дпя возбуждения фазы нз-за нндуктивностл обмотки шк в последней нарастает по экспоненцияэьному закону.
Прн увеличении частоты импульсов управления отеюшенне времени установления тока к перяоду импульсов управления становится больше н это приводит к снмжению момента и медленному отклику шептателя на импульс управления. Суще- 112 Р н е. 5. 24. Изменение потенциала коллек. 200 тора транзисторе е изменением емкости при максимальном выходном моменте 150 м ч.
Я20 ствуют различные способы уменьшения времени нарастания тока и улучшения моментных характеристик при высоких щаговых частотах. Включение последовательного резистора. Наиболее дешевый способ — 0 5 Ю 15 20 зто включение последовательно с Емкость конденсатора,мкФ обмоткой резистора, как зто показано на рнс. 5.25. Подаваемое напряжение литания В выбирается так, чтобы получить в обмотках заданюе значение тока при данных условиях. Постоянная времени уменьшится при этом от А/В1у ю Е(В,, + В1у).
Недостаток метода состоит в том, что на последовательно включенном резисторе выделяется значительная мощность. Если сопротивление обмотки четырехфазюго двигателя равно 1,5 Ом, юминальный ток составляет 4 А н напряжение питании 24 В, то сопротивление, коюрое необходнью добавнть в каждой из фаз, равно 4,5 Ом. Потери мощюсти прн однофазном возбуждения управлении составят п1шбпизительно 4,5 4' = = 42 Вт.
При двухфазном возбуждении они удвоятся. Ислользопалие двух исшчннкоп питания. Для снижения рассеивания мощюсти в транзисторах коммуппора и улучшения качества ШД нспользуетси коммутатор с двумя источниками питания. Схема такого коммутатора дпя одюй фазы приведена на рис. 5.26. Еати на лопгческий блок подается импульс упрввления, то на одюм нз выходзв будет получен выходной сигнал высокого уровня дпя возбуждения обмотки фазы. Ри е. 5. 25.
Схема, обеспечивающая уменьшение времени нереетелпя токе пря ВКЛЮЧЕННИ ВНЕШНЕГО ЕОВРОтнВЛЕВИВ Ле ПОЕЛЕПЗВЕтЕЛЬНО Е О6МОтКОВ Н РОСТЕ напряжения пишнип е: 1 — Лгу — еопротнвнеине обмотки; А — индуктивность обмотки Р н е. 5. 26. Уменьшение времени нарастания тока е помощью коммутатора е двумя пою шпкемн питания: 1 — моноетебильныа мрпанвибратор; 2 — логический блок е — Зек.
еее ся Время Ряс. 5,27. Формы напрякенпя ()) я тока (2) а коммутаторе с двуми источникамн питания; нормированный ток показан пунктиром (3) Р и с. 5. 28. коммутатор с двумя исеочннками питания дпя дэухфаэного управпення четырехфаэнмм пнигатенем По этому сигналу включаются транзисторы РТ1 и Т2 и высокое напряжение Ен подается в обмотку. Диод РЗ1 имеет в зто время обратное смещение н отделяет источник питания с низким напряжением от источника питания с высоким напряженнем. Ток устанавливается достаточно быстро из-за высокого значения Ел.
Постоянная времени однотактного мульшвябратора подбирается так, побы транзистор уТ1 отключался, когда ток в обмотке незначительно отличается от макежмального значения. После того, кэк источник питания высокого напряжения отключен, включается диод обратного тока и ток в обмотке создается за счет подключения к ней нсючника питания югэкого напряжения. Типичная форма кривой юка показана на рис. 5.27. Схема с двумя источниками питания )ьтя двухфазного управления четырехфазным двигателем приведена на рнс.
5.28. Дпя переключения источника питания высокого напряжения используют два транзисюра. Это исключает возможность возбуждения других фаз двигателя. В схеме с двумя источниками питания при возрастании шаговой юсюты высокое напряжение пошслючено большую часть времени. 5.3.5. Мостовые коммутаторы (инверторы) ддя четырех- нли двухфазных двигателей. Эффективность небольшого двигателя выше, когда все его обмотки постоянно возбуждены. По этой причине дпя управления четырехфазным гибридным двигателем наилучшей является деухполупереюдная схема коммутатора, так как в этом случае четыре обьютки всегда возбуждены.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
