ЭЛЕКТРОПРИВОДА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ С ДИСКРЕТНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Системы управления шаговым двигателем (ШД), состоят из нескольких блоков. Функциональная схема (рис. 79) содержит формирователь и распределитель импульсов (ФИ и РИ соответ­ственно), промежуточный усилитель (ПУ), усилитель мощности (УМ) и блок питания (БП). Рассмотрим схему применительно к четырехфазному ШД.

Сигнал управления fy в виде импульсов напряжения поступает на вход ФИ от внешнего управляющего устройства. Блок ФИ видоизменяет входные импульсы, формируя их по длительности и амплитуде. Распределитель РИ преобразует последовательность выходных импульсов ФИ в четырехфазную систему однополярных импульсов напряжения, соответствующую числу фаз (обмоток) ШД. Импульсы с выхода РИ усиливаются в ПУ и УМ, питающие

обмотки ШД. Усилители мощности бывают тиристорными и тран­зисторными.

Рассмотрим схему (рис. 80) тиристорного усилителя, управ­ляющего обмотками управления ОУ1... ОУ4 шагового двигателя. Основная часть схемы образована тиристорами VT1...VT4, обес­печивающими парную коммутацию обмоток ШД, при которой в каждый момент времени включены две фазы (обмотки) из четы­рех. Тиристоры VT1...VT4 образуют схемы, в которых переклю­чение тиристоров производится с помощью колебательных конту­ров LK—С„ и диодов VI и V2. Принцип действия схемы поясним на примере работы триггера на тиристорах VT1... VT3.

Допустим, что в исходном положении тиристор VT1 открыт и по обмотке ОУІ проходит ток, а тиристор VT3 закрыт. Конденса­тор Ск при этом заряжается.

Если подать импульс управления на VT3, он откроется и по обмотке ОУЗ начнет проходить ток. Одновременно по цепи LK—VT3—V2—V1 начнется быстрый перезаряд конденсатора Сн, © процессе которого потенциал катода VT1 становится более поло­жительным, чем потенциал его анода, ток через него будет умень­шаться, и тиристор VT1 закроется. К концу перезаряда конденса­тора плюсовой станет его левая обкладка и триггер готов к ново­му переключению, которое произойдет при снятии щипульса управ­ления с VT3 и его подаче вновь на VT1. Таким образом тирис­торы в схеме триггера работают попеременно.

Аналогично работает триггер на тиристорах VT2 и VT4. Для обеспечения вращения ШД в одном направлении тиристоры пере­ключают в последовательности VT1—VT2, VT2—VT3, VT3—VT4, VT4—VT1, VT1—VT2, а для противоположного направления вра­щения — в последовательности VT1—VT2, VT2—VTl, VT1—VT4, VT4—VT3, VT3—VT2, VT2—VT1 и т. д.

Для снятия перенапряжений с обмоток ШД в период их ком­мутации параллельно этим обмоткам включены цепочки из после­довательно включенных резистора R и диода УЗ. Рассмотренная схема управления ШД не всегда обеспечивает высокие динами­ческие свойства, точность отработки входных сигналов и энергети­ческие показатели шагового привода, поэтому современные схемы управления ШД содержат дополнительные блоки (см. рис. 79), с помощью которых характеристики шагового привода улучшаются. В качестве блоков служат ШИР напряжения (ЧИРН), усилитель обратной связи по току (УОС), блок электронного дробления шага (БЭДШ), блок плавного разгона и торможения (БПРТ), дат­чик положения и скорости (ДП) вала ШД и цифровой регуля­тор (ЦР).

Блок ЧИРН совместно с УОС служит для автоматической ста­билизации тока ' в обмотках ШД и поддержания момента ШД, благодаря чему улучшаются энергетические показатели его рабо­ты. Стабилизация тока осуществляется введением отрицательной обратной связи по току, сигнал которой U ос снимястся с рбзисто - pa Roc (см. рис. 80), находящегося в общей шине питания ОУ шагового двигателя. Разность сигналов UQc и задающего U3 об­разует сигнал управления, который поступает на вход УОС (см. рис. 79) и после усиления изменяет среднее значение напряжения питания усилителя мощности и тока в обмотке ОУ регулированием частоты переключения ЧИРН.

Для улучшения качества движения ШД при низких частотах и повышения точности отработки входных командных импульсов с помощью БЭДШ уменьшается шаг двигателя. Расширение дина­мических свойств шагового привода, связанное, в частности, с увеличением рабочего диапазона частот, значительно превышаю­щих частоту приемистости, происходит благодаря введению в схе­му блока БПРТ, обеспечивающего разгон и торможение ШД с за­данным (близким к предельному) темпом, при котором еще н& происходит пропуска входной информации. Практика показала,, что наличие блока БПРТ в 2—3 раза расширяет область рабочих частот привода.

Серийно выпускается система управления БУШ-1 с шаговым шестифазным двигателем типа ШД5Д1М. Расстояние между дви­гателем и системой управления не должно превышать 1,5 м. Блок рассчитан на питание однофазным напряжением 220 В и встраи­вается в шкаф электрооборудования, поставляемый комплектно с двигателем.

Технические характеристики БуШ-1:

Номинальное напряжение питания, В................................................................. 220

Номинальный выходной ток фазы двигателя, А.................................................. 3

Допустимая разница между значениями токов одновременно включенных фаз

двигателя, А........................... '......................................................................................... 0,{

Напряжение форсирующего импульса, В, не более....................................... 120

Длительность форсирующего импульса напряжения, мкс, не более.......... 500

Амплитуда форсирующего импульса тока, А, не более..................................... 6

Частота приемистости, Гц, не менее................................................................. 2000

Максимальная частота коммутации, Гц.......................................................... 7500

Максимальная потребляемая мощность, Вт, не более.................................... 350

Структурная схема БУШ-1 приведена на рис. 81. Она содержит блок питания (БП), шесть плат управления фазами ШД и шесть силовых выходных цепей, панель коммутатора. На вход панели коммутатора от внешнего управляющего устройства подаются сиг­налы управления приводом, сигналы «Вперед», «Назад». БП пред­назначен для питания цепей управления, силовых цепей и цепей коммутатора выпрямленным напряжением. Выпрямители собраны по двухимпульсной схеме со средней точкой. Каждая из шести плат управления состоит из усилителя мощности (УМН), силово­го ключа (СКН), ждущего мультивибратора (ЖМ), усилителя мощности (УMB) и силового ключа (СКВ).

Усилитель мощности УМН служит для согласования входного сопротивления платы с соответствующим выходом коммутатора и усиления по мощности сигнала управления силовым ключом низ­кого напряжения (СКН). Последний служит для непосредствен­ного питания фаз двигателя. Ждущий мультивибратор служит для «формирования импульсов форсировки, которыми управляется си­ловой ключ высокого напряжения (СКВ). Усилитель мощности УКВ служит для формирования импульса форсировки, поступаю­щего со ждущего мультивибратора и управляющего силовым клю­чом высокого напряжения.

Он служит для питания фаз двигателя высоким напряже­нием.

Принцип действия состо­ит в коммутации фаз двига­теля ключами СКН и СКВ в необходимой последова­тельности. Сигналы управле­ния поступают на коммута­тор блока, а затем поступа­ют на усилитель мощности УМН. С выхода УМН уси­ленный сигнал передним фронтом запускает ждущий мультивибратор ЖМ и од­новременно поступает на си­ловой ключ СКВ. При одно­временном включении сило­вых ключей СКВ и СКН ток в фазе шагового двигателя форсированно нарастает в течение времени выдержки ждущего мультивибратора

ЖМ. При этом питание фазы двигателя осуществляется от источ­ника высокого напряжения. По истечении времени выдержки муль­тивибратора ЖМ (300 мкс) ключ СКВ закрывается и номиналь­ное значение токов в фазе двигателя удерживается за счет источ­ника низкого напряжения.

В режиме неподвижного состояния двигателя под током пита­ние фаз двигателя осуществляется от СКН. Реверс двигателя осу­ществляется подачей на входы «Вперед» или «Назад» логических сигналов 0 или 1 и 1 и 0.