数控机床直流速度操控单元晶闸管直流调速体系
更新日期:2019-10-14  来历:本站收拾

在数控机床中的进给伺服体系,实质上便是一个调速体系,外加一个方位操控环构成的,在直流伺服体系中,常用的有晶闸管调速体系和晶体管PWM脉宽调制体系两类。在直流伺服体系中,现在大多选用永磁式直流伺服电动机。

直流电动机的机械特性公式为

 

公式中n为电动机转速;Ua为电动机电枢端电压;Ce为反电势常数;φ为电动机磁通量;Ra为电枢电阻;Cm为力矩常数;M为电磁转矩。

因而直流电动机的调速办法,能够有三种办法:

1)改动Ua,即改动电枢电压,此办法可得到调速规模较宽的恒转矩特性,适用于进给驱动和主轴驱动的低速段。

2)改动磁通量φ,此办法可得到恒功率特性,它不适用于进给驱动,且永磁式直流电动机φ是不可变的。

3)改动电枢回路的电阻Ra,此办法得到的机械特性较软,且不能完成无级调速,也不适用于数控机床。

在数控机床的进给驱动中,实践均选用的是改动电枢电压Ua的调速办法。

1.晶闸管直流调速体系

1所示为晶闸管双闭环调速体系的框图。该体系由电流环和转速环双环组成。图中的速度调理器和电流调理器均是由线性集成放大器和阻容元件构成的PI调理器。IR为电流环的输入值,来自速度调理器的输出。IF为电流的反应值,检测的是电动机电枢回路电流。VR是速度环的给定值,来自CNC体系的运算成果再经D/A转化后的模拟量参考值,一般取0-±10V直流电压。速度反应元件能够选用测速发电机或脉冲编码器直接装到电动机的轴上,测速发电机宣布的电压Uf,直接能够和Ur进行比较;而脉冲编码器宣布的脉冲频率要通过频率/电压改换,转变为模拟量的电压值,再与Ur进行比较。

 

1晶闸管双闭环调速体系的框图

在双闭环调速体系中,最外环(速度环)起主导效果,当速度指令信号Ur增大时,Us增大,速度调理器的输出加大,IR也随之加大,从而使电流调理器的输出也加大,使脉冲触发器的脉冲前移,即晶闸管触发角前移,导通角增大,使SCR整流桥输出的直流电压增大,使电动机转速上升。当转速上升到Uf=UR时调理进程完毕,体系到达稳态运转。当体系遭到外界搅扰时,如负载添加,转速下降,UF减小,US增大,相同通过这样一个调理进程,使转速上升到原稳态值,完成转速的无静差。

而电流环的效果,主要是在起动和堵转时,约束最大电枢电流,别的当扰动发作在内环之中时,如电网下降时,整流器输出电压随之下降。在电动机转速因为惯性未来得及改变之前,首失引起回路电流减小,反应电流IF减小,E添加,电流调理器输出添加,使晶闸管的触发角前移,使整流电路的输出电压上升。当IF又上升到原值时,调理进程完毕,完成电流的无静差。

这种双闭环调速体系,因为在低速时,整流器输出电压低,晶闸管的导通角小,整流器的输出电压和电流波形是断续的,机械特性会有一段非线性,为此可在电枢回路中串接平波电抗器,以减小电流的脉动。别的在伺服单元中也能够添加电压改变率环和电流改变率环,组成多闭环的体系,也可使体系的静特性和动特性得到很大的改进。