RU1836805C - Электропривод - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к управлению шаговым двигателем , и может быть использовано в системах автоматического управлени  различными технологическими процессами с исполнительными шаговыми двигател ми,

Целью изобретени   вл етс  упрощение и повышение КПД за счет уменьшени  потерь в датчике тока.

На фиг. 1 приведена функциональна  схема электропривода; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов в силовой части схемы.

Электропривод (фиг. 1) содержит рас- . пределитель импульсов 1 с входами управ- лени  движением вперед В и назад Н. Выходы распределител  импульсов 1 подключены ко входам многоканального усилител  мощности, каждый канал которого содержит.транзистор 2, св занный управл - ющим входом через промежуточный усилитель мощности 3 с выходом элемента И 4. Первый вход элемента И 4 подключен к соответствующему выходу распределител  импульсов 1, а второй вход - к выходу ком- паратора 5. Первый вход компаратора 5 подключен к выходу датчика тока 6, а второй - к шине з задани  тока.

Датчик тока 6 включает в себ  трехоб- моточный трансформатор тока с двум  пер- вичными 7, 8 и вторичной 9 обмотками. Вторична  обмотка 9 трансформатора тока шунтирована резистором 10 и подключена к диодному мосту 11, нагруженному резистором 12. Выход моста  вл етс  выходом датчика тока 6.

Коллектор транзистора 2 усилител  мощности подключен к концу первой первичной обмотки 7 трансформатора тока, начало которой соединено с концом второй первичной обмотки 8 трансформатора тока и фазой 13 шагового двигател . Обща  точка соединени  всех фаз m-фазного шагового двигател  подключена к одному зажиму источника питани  Un. Начало второй первич- ной обмотки 8 трансформатора тока через диод 14 соединено с коллектором транзистора 15 разр дной цепи, имеющего проводимость , обратную проводимости транзистора 2 усилител  мощности. Эмит- тер транзистора 15 подключен к общей точке соединени  фаз шагового двигател  и зажима источника питани  Un. а база транзистора 15 через резистор 16 св зана с фазой 13 шагового двигател . Переход эмиттер-коллектор транзистора 15 разр дной цепи шунтирован встречно включенным стабилитроном 17 разр дной цепи. База транзистора 15 разр дной цепи каждого канала через резистор 18 и диод 19 спели пен 

с коллекторами транзисторов 2 смежных каналов усилител  мощности.

Электропривод работает следующим образом.

При поступлении с выхода распределител  импульсов 1 сигнала единичного уровн  на соответствующий канал усилител  мощности элемент И 4 формирует на своем выходе также сигнал единичного уровн , усиливаемый промежуточным усилителем мощности 3. Последнй отпирает транзистор 2 усилител  мощности и к фазе 13 шагового двигател  прикладываетс  напр жение источника питани  ип(см. фиг. 2 а). Ток I фазы шагового двигател  проходит и по первой первичной обмотке 7 трансформатора тока. Аналогичный сигнал обратной св зи 0с вырабатываетс  на выходе тока 6. Сигнал 0с выдел етс  на резисторе 12,  вл ющемс  нагрузкой диодного моста 11.

До тех пор, пока текущее значение тока I фаз ы меньше заданного, т.е. I0c U, где з - ток задани  (см. фиг. 3, б) на выходе компаратора 5 вырабатываетс  сигнал единичного уровн , разрешающий прохождение сигнала через элемент И 4 с выхода распределител  импульсов 1 на управл ющий вход транзистора 2 и поддерживающий последний в провод щем состо нии. При достижении током 0с заданного значени  Ь на выходе компаратора 5 по вл етс  сигнал логического нул , который преп тствует прохождению сигнала единичного уровн  с распределител  импульсов 1 через элемент И 4. Транзистор 2 при этом запираетс , а транзистор 15 разр дной цепи открываетс , и по нему протекает ток фазы 1т15(см. фиг. 2, в). Отпирание транзистора 15 обеспечиваетс  ЭДС самоиндукции, возникающей при запирании транзистора 2 усилител  мощности . Делитель с резистором 16 уменьшает величину напр жени , поступающего на базу транзистора 15 разр дной цепи. При открывании транзистора 15 разр дной цепи фаза 13 шагового двигател  оказываетс  закороченной и к ней прикладываетс  низкое встречное напр жение, равное падению напр жени  на провод щих диоде 14 и транзисторе 15. Ток в закороченной фазе 13 падает медленно (значительно медленнее , чем нарастзет),а накопленна  в фазе 13 шагового двигател  электромагнитна  энерги  расходуетс  только на потери в активном сопротивлении фазы и провод щих диоде 14 и транзисторе 15. Такой режим отключени  фазы 13 шагового двигател  с последующим ее закорачиванием обеспечивает значительное уменьшение потерь в сравнении с режимом, когда к отключенной фазе прикладываетс  высокое встречное

напр жение, создаваемое разр дной целью.

Врем  ti отключени  фазы 13 при импульсной стабилизации тока определ етс  электромагнитной посто нной времени фазы и чувствительностью (зоной нечувствительности ) компаратора 5. Когда текущее значение тока в фазе I снижаетс  до величины 1 S I3- S, где S- зона нечувствительности компаратора 5, компаратор 5 переключаетс  и отпирает транзистор 2 усилител  мощности . Транзистор 15 разр дной цепи при этом запираетс . К фазе 13 шагового двигател  вновь будет приложено напр жение Un источника питани  и ток i начнет увеличиватьс . При достижении током I заданного значени  3 транзистор 2 вновь закроетс , а транзистор 15 - откроетс , В схеме обеспечиваетс  импульсное поддержание заданного значени  тока в фазе -13 шагового двигател  посредством периодического подключени  ее к источнику питани  и шунтировани  ее после отключени  от источника питани .

Описанный процесс поддержани  тока во включенной фазе 13 будет продолжатьс  до тех пор, пока на входе элемента И 4 присутствует сигнал единичного уровн , поступающий с выхода распределител  импульсов 1. Этот сигнал определ ет врем  возбужденного -состо ни  соответствующей фазы 13 шагового двигател  - длительность такта. Окончанию такта, т.е. отключению ранее подключенной фазы 13 шагового двигател  соответствует по вление на выходе распределител  сигнала нулевого уровн .

При по влении на выходе распределител  импульсов 1 сигнала нулевого уровн  работа разр дной цепи измен етс . В этом случае при запирании транзистора 2 усилител  мощности транзистор 15 разр дной цепи не открываетс , поскольку на его базу по цепи: резистор 18,диоды 19 поступает- запирающее напр жение смещени , снимаемое с коллектора открытого транзистора 2 усилител  мощности одного из смененных каналов. Коммутаци  фаз шагового двигател  осуществл етс  так. чтобы в каждый момент времени было возбуждено не менее одной фазы, Когда заперты оба транзистора 2 и 15, ток в отключенной фазе протекает через диод 14 и стабилитрон 17. При этом к отключенной фазе 13 шагового двигател  прикладываетс  встречное напр жение UCT (см. фиг. 2 а), равное напр жению пробо  стабилитрона 17. Под действием этого напр жени  обеспечиваетс  форсированное (ускоренное) спадание тока 1Д1 (см. фиг. 2г) до нул  за врем  т0.

Описанный процесс импульсного поддержани  тока при закорачивании фазы и форсировании его спадани  после окончани  такта будет повтор тьс  в каждом кана- 5 ле усилител  мощности при изменении сигналов на выходах распределител  импульсов , от логического нул  до логической единицы.

Claims (1)

1. Формула изобретени  10 Электропривод, содержащий т-фазный шаговый двигатель, фазы обмотки которого соединены в многолучевую звезду, многоканальный усилитель мощности, каждый канал которого выполнен на транзисторе, 5 включенном последовательно в цепь соответствующей фазы обмотки шагового двигател , источник питани , один зажим которого соединен с общей точкой фаз обмотки шагового двигател , датчики тока

   0 фаз, распределитель импульсов, многоканальную систему управлени , каждый канал которой составлен из компаратора, подключенного первым входом к выходу датчика тока соответствующей фазы обмотки шаго5 вого двигател , а вторым - к шине задани  тока, элемента И, одним входом соединенного с выходом компаратора, а другим - с

   соответствующим выходом распределител  импульсов, предварительного усилител 

   0 мощности, включенного между выходом элемента Ни управл ющим входом транзистора соответствующего канала усилител  мощности, m разр дных цепей, кажда  из которых снабжена транзистором, эмиттер

   5 которого подключен к общей точке фаз обмотки шагового двигател , и последовательно соединенными диодом и стабилитроном, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  и повышени  КПД за счет умень-

   0 тени  потерь в датчике тока, в него введены m делителей со средней точкой, подключенных параллельно фазам обмотки шагового двигател , каждый датчик тока выполнен в виде трехобмоточного tpaнcфopмaтopa то5 ка и диодного моста, перва  первична  обмотка трансформатора тока включена между свободным выводом соответствующей фазы шагового двигател  и коллектором транзистора канала усилител 

   0 мощности, эмиттер которого подключен к второму зажиму источника питани , втора  первична  обмотка трансформатора тока концом подключена к точке соединени  начала первой первичной обмотки трансфор5 матора тока и свободного вывода соответствующей фазы обмотки шагового двигател , а началом - к аноду диода разр дной цепи, треть  выходна  обмотка трансформатора тока подключена к входу диодного моста, выход которого шунтировам резистором и образует выход датчика тока, анод стабилитрона разр дной цепи подключен к Общей точке фаз обмотки шагового двигател , коллектор транзистора

   литрона и диода указанной цепи, а база - к средней точке делител  и ч введенные последовательно соединен резистор и диод - к коллектору транзис

   разр дной цепи - к точке соединени  стаби- 5 смежного канала усилител  мощности.

   литрона и диода указанной цепи, а его база - к средней точке делител  и через введенные последовательно соединенные резистор и диод - к коллектору транзистора

   Ч

   6)

   1

   Гч

   Фкг, 2

   ь-г-Н

   |.

   I