Тема 3.5 еп подач верстата з чпу типу ”Мезоматик”
3. Регулятор швидкості. Регулятор струму. СІФУ. Адаптивний регулятор. Блок не лінійного струмо обмеження.
4.Схеми захисту перетворювача.
Регулятор швидкості (Z-14A)
Виконаний у вигляді пропорційно-інтегрального регулятора і реалізований на операційному підсилювачі XI (рисунок 3).
Рисунок 3 регулятор швидкості приводу подач подач „Мезоматік”
Регулятор має чотири входи:
Ur1 – вхід підключення заданного сигналу.
Utr1 - вхід підключення сигналу зворотного зв'язку по швидкості;
Uft1, U ft2 - входи для підсумовування при необхідності додаткових впливів, що задаютьcя.
Всі входи пов'язані з PШ пасивними RC- фільтрами (плата V-21).
Максимальне вхідна напруга фільтрів становить ±10В. Тому що тахогенератор на максимальній швидкості має вихідну напругу, рівне ±24 В, І тому передбачено дільник на опорах R4 й R5
Транзистори Т1 і Т2 працюють у діодному режимі і призначені для обмеження максимальної вихідної напруги PШ. Величина обмеження визначається опорами R16, R17 і R18, R19 відповідно до полярності вихідної напруги. Для балансування регулятора служить потенціометр R8.
Реле В2 призначено для створення нульових початкових умов інтегрування
Передатна функція регулятора має вигляд:
Постійна часу зворотнього зв’язку ТЗЗ(ос) визначена заводом виготовником привода і заміняти її не рекомендується.
Настроювання регулятора здійснюється підбором постійної часу інтегрування Ти залежно від моменту інерції конкретного механізму.
Підбираючи величину конденсатора СЗ, необхідно обов'язково змінювати величину R10, щоб зберегти сталість ТЗЗ(ос)
Операційний підсилювач ХЗ виконує роль інвертора з коефіцієнтом Передачі, рівним одиниці. Вихідні напруги XI і ХЗ є керуючими для СІФУ анодної і катодної груп перетворювача.
Як
ми вже відзначали, у структурі привода
відсутній регулятор струму, що пов'язане
з його роботою в зоні переривчастих
струмів. З теорії тиристорних
електроприводів відомо, що нахил
зовнішніх характеристик перетворювача
в режимі переривчастого струму різко
зростає. Це можна інтерпретувати
:зростанням у багато разів активного
опору перетворювача і, як наслідок,
прагненням до нуля електромагнітної
постійної часу
Це ж явище можна пояснити і іншим способом, розглянувши реакцію привода на стрибок завдання в режимі преривчастого струму. Якщо стрибком змінити, напруга, що задається , Uзад. змінеться не пізніше чим у наступному напівперіоді, живлюючої напруги встановиться новий режим перетворювача Тому що до наступного імпульсу керування струм у ланцюзі буде дорівнювати нулю. Характер реакції перетворювача аналогічний випадку активного навантаження. У цьому випадку можна говорити про зникнення електромагнітної постійної часу і виключити в приводі регулятор струму.
Блок нелінійного струмообмеження Z-16A (рисунок 4)
Рисунок 4 Схема блока нелінійного струмообмеження приводу подач „Мезоматік”
Блок нелінійного струмообмеження виконаний на операційних підсилювачах XI і Х2 і призначений для обмеження величини максимально припустимого струму двигуна у функції частоти обертання і у відповідності з комутаційною кривої. Блок підключається паралельно регулятору швидкості PШ. Струм, що протікає в якорі двигуна, визначається різницею напруги перетворювача і противо -ЕРС двигуна і опором якірного ланцюга.
Зневажаючи спаданнями напруги від перекриття анодних струмів на вторинній обмотці силового трансформатора і вентилях, можна записати
Якщо вважати, що Rя = const, то на підставі інформації про частоту обертання двигуна, що знімає з тахогенератора і пропорційній величині ЕРС двигуна, можна визначити мінімально припустимий кут керування α, обмеживши тим самим величину напруги U і, отже, величину струму. Розрахункова схема одного каналу БНТО наведена на рис 5.
Рисунок 5 Розрахункова схема БНСО приводу подач типу „мезоматік”
Рисунок 6 Схема індикації роботи струмообмежувача приводу подач типу „Мезоматік”
Система імпульсно фазового управління
Система імпульсно-фазового керування G-08 призначена для формування і синхронізації подачі керуючих імпульсів на силові тиристори.
Блок-схема одного каналу СІФУ показана на рисунку 7
Рисунок 7 блок схема СІФУ привода подач „Мезоматік”
До складу СИФУ входять:
Формувачі Фд, Фв і Фс;
Генератор пилкоподібної напруги ГПН (ОУ Х1)
Компаратор (ОУ ХЗ);
Схеми збігу й формувачі імпульсів. '
Розглянемо принцип роботи схеми.
На вхід формувача Фл (рисунок 8) подається вектор синхронізуючого, напруги фази А, позитивна напівхвиля якого відкриває транзистор Т1, і негативна напів хвиля вектора напруги фази В, що прагне закрити транзистор. В підсумку відкритий стан транзистора Т7 наступить у момент рівності цих двох напруг. Відкритий робочий стан транзистора має тривалість 1200 і синхронізована із силовою фазою А
Рисунок 8 Формувач приводу подач типу „Мезоматік”
Аналогічно працюють формувачі Фв і Фс, вектори подаваних на їхні входи синхронізуючих напруг.
Напруги формувачів диференціюються конденсаторами С1...СЗ, і позитивні імпульси запускають очікуваний генератор пилкоподібної напруги. В момент приходу позитивного імпульсу ГПН насичується до нижнього негативного порогового рівня, і починається перезаряд конденсатора ланцюга і зворотного зв'язку С4 від джерела зсуву. Цей процес триває до приходу наступного позитивного імпульсу.
На компараторі ХЗ відбувається підсумовування сигналів регулятора швидкості, ГПН і напруги зсуву. Час перемикання компаратора з від’ємним накопиченням в позитивне, яке визначає момент формування керуючого імпульсу, залежить від величини напруги регулятора струму Upш і напруги зсуву Uсм Вихідна напруга компаратора диференціюється, і позитивні імпульси через діоди Д10, Д11 і Д12 і надходять на схеми збігу, виконані на транзисторах Т4, Т5, Т7та Т8, Т10 ,Т11. де логічно множаться з вихідними сигналами формувачів. Збіг позитивного диференційованого імпульсу з нульовим робочим рівнем формувача визначає момент відкривання імпульсного підсилювача (транзистори Т6, Т9, Т12) і, відповідно, фазу керуючого імпульсу. Схема збігу й підсилювача наведена на рисунку 9.
Рисунок 9 Схема спів падання і підсилення приводу подач типу „Мезоматік”
Другий канал СИФУ працює аналогічно.
Початковий кут запізнювання запалювання α0 і, отже, величина початкового струму в групах перетворювача і якірного ланцюга виставляються потенціометром R26 При більших значеннях цього струму поліпшуються динамічні характеристики, але помітно збільшується вібрація, тому варто прийняти компромісне рішення. Для двигуна з номінальнім моментом 17Нм рекомендує величина, що, початкового струму 4 А.
Варто підкреслити, що наявність змінного струму, а отже і змінному моменті, при нульовій швидкості сприятливо позначається на зменшенні нерівномірності обертання при малих швидкостях у випадку більших значенні тертя спокою.
Принциповою особливістю електропривода типу „Мезоматік” є
спосіб зміни напрямку обертання двигуна при незмінні заданій напрузі. Як уже вказувалося раніше, перемикання виводів якоря двигуна приведе до його розмагнічування, а це неприпустимо Зміна напрямку обертання здійснюється ; за рахунок перемикання каналів керування СІФУ, що виконується перепайкою перемичок на задній друкованій платі. Прямому обертанню відповідає розпаювання 1-2,3-4, а зворотному 1-4,2-3.Безпосередньо , необхідно також змінити полярність зворотного зв'язку по швидкості, тобто перемкнути виводи тахогенератора.
Джерело живлення.
Живлення схеми керування перетворювача. здійснюється двома стабілізованими випрямлячами з вихідними напругами ± 15В і навантажувальною здатністю 400 ма і нестабілізірованими випрямлячем
Вихідна напруга стабілізованих випрямлячів регулюється потенціометрами R3 і R4. Джерела мають внутрішній струмовий захист від перенавантаження.
Лекція