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1、咖声 细询 衡 颧 殉 蜘义户嵌夕令拼丫一,一;,几瑞唯、弓吞烤 热水曳 翠 笋 红 归甲子 妙2几户拼丫饭户落飞登爪竺户丫犯厂认.城户一宾上共嘿群赞喜电磁离合器、制动器(以下简称离合器)是机械制造、自动化控制 的主要元件之一,它具有结构紧凑、控制简单、易于实现远距离操作和自动控制,在当今机电一体化的技术中得到一了广泛 的应用,其动作的灵敏性受到 了人们的普遍关注。天津市机床电器总 厂、机床电器天津测试中心 站根据多年来的实践经 验,并参考 国 内外有关技术资料,对离合器在使用中的控制方式进行了试验验证,现推荐给广大用户,并请提宝 贵意见,共同推 动离合器在 更广泛 的范 围 内使用。由电工学
2、可知,当感 性负载 在 电 源接通 的瞬间,回路中的 电流 为零,以后按指数形式逐 渐增加,即:i二I (1一e - t卜 ( l )式中一回路中的电流瞬 间时值1回路 中最后稳定的 电流值一回路中的时间常数,其值:=叮Rr - - -时间同样,当感性负载在断开电 源的瞬间,回路中的电 流却不立即为零,而 是按指数形式逐渐衰减,即:i二I e -母. ( 2)离合器属感性电器 元件,因而 其力 矩 的 变化规 律正比于电流 的变化规律(见图1)。力 矩 的上升变化规律 为:M。 =州1一。专卜 ( 3 )动态 补偿环 节,加 在 电流调节 环节中,提高了小信号 处理的快速 响应能 力。为了保证
3、 系统可靠性,特别 是CT R的安 全,系统 采 用日本 三菱公司的驱 动模块,并 在应 用线路上 加以有效的 改进,解决了突然停电损 坏CT R的 问题。另 外,还设置了短路保护 电路,在输出端意外短路时,能有效地保护GT R,关 于这方面的内容,我们将设专题讨论。四、结论根据本 文方案研制 的装 置,配IF15系列电机,通过实际运行测 试,具有 很高的动态、稳态指标,调速比为1:2( X力以上,并已在军 工、民用等多 家单位使用二 年 多,且 与长虹数控系统配接用于数控机床,都得到了用 户 的好评。从 而在实践中证明了采 用永磁方波电机构成 的交流伺服系统,具有结构简单,成本低、性 能好等
4、特点,市场潜力很大,值得大力推广应用。下面是电机高速运转过 程,突然 从正转切换到反转的速度变化波形及高速起制动波形(图8)。(机床电器) l9%年第3期, ,1 1 l袱u u u u u下下1 1 扭加JI I I压压幸幸幸 葬葬幸幸幸幸 岸岸葬葬幸幸量量乙乙不不 奋 在在扮l曰曰八兰一 ;.2 5 反币下下 ) 1 11 1 1八._f f f).2污I I I图8正反转及起制动波形参考文献1.伶纯厚近代交流调速)198 5年2.朱震莲、严仰光(新型稀土永磁方波电机调速系统)VAV朋9(收稿日期:1夕 火i一0 3一2 7)引进美国、德国、日本新型阀用 电磁铁比例电磁铁、反馈器制造技术幸
5、 罐赢翼彝安 阳机 床电器厂机械工业部唯一定点电磁铁专业 生产厂,其规模、产 且、品质均居国内同行之冠厂址:河南安阳市解放路1 3号邮编:4 5义U)电话:422刀342 2 为3传真川么匆刀电报:父冠】采用图2(h )的控制方式。l l l l l / / /幸幸一一一脚脚脚江追三下L二恤到写Ia ,(b)、厂花断亡柳马。必了七屯笠一一一土一民Mi - -摩擦力矩t:一衔铁移动时间贬一接通时间七一断开时间图1离合器的动作特性 曲线力矩 的下降变化 规律为:M,二从l一。一冷 ( 4)式中M;力矩的瞬时值峡达 到稳定 时的力矩值根据离合器接通 时 间和断开 时 间 的定义,即接通 时间 为通
6、电开始到力矩上 升到额 定力矩MH的80%止所 需 的时 间,断开 时间 为 断 电开始到 力矩下降到M。的1 0%止所 需的时 间。由(3)式,当Mi=0.SM。时,t升=l61:由(4)式,当M;=0.1MH时,t降=23T即离合器 的接通 时 间处=1.6 1:,断开时 间t 3=2.3r。因此,在使用离合器 时,要 想使其 动 作 迅速,可以从缩 小 时间 常数T的方法 达到 目的,但有一定的 限度。这 是 因 为,离合器设计制 造 完成后,其阻值R和电感L基本上 就是一 个定值,因而 时 间常数T二口R就是 一个定值,在使用中要 想减 小T值,必 然要 在回路中串人 电阻R,其值越大
7、,消耗 的 功率也就 越 多,从 节 约 电能 的角 度来说就 不合算了,为此 必须采用特殊的控 制方法,才能 达到目的。一、基本控制方式图2 ( a )为 开 关 触 点设 在 直 流侧。我们知道,断开直流 电源时,拉弧比断开交流电源时 严重得多,所以开关触点使用寿命短。且离合器断电时,励磁线圈储存的能量 因无 闭合回路释放,线圈的绝缘将受感应过 电压而击穿,为此可6图2离合器的基本控制方式图2 (b)为开关触点设在交流侧。开关触点使用 寿命长,断电时励磁线圈经 整 流器成闭合回路,不致于产生感应过电压。但由于闭合回路和感应过电压的存在,离合器的断开时间加 长了,因此适用于对断开时 间要求不
8、严的场才、阵 刁O图2(c )为开关触点设在直流侧,在励磁线圈旁并联了电阻 R O与二极管D。串联 支 路,因而克服了图2(a )的缺点,与 图2(b )相比,断开时间又短 得多(因回路中串联了电阻R. ,减小了时间常数T值),所以是一 种比较好的控制方式。电阻 民 的 取值一般为 励 磁线圈阻值的4一r o倍,二级管D。为0.5一IA,反压在2( X )v以上。二、特殊控制方式1.离合器 在使用 时,要求接通 时 间 短,就必须 对励磁线圈采 用快速励磁的方式以提高电流的上 升速 率 (见 图3)。1甘、_卫_R互1更于互篮了翌弓!图3离合器的快速励磁方式(机床电器) l99 6年第3期图3
9、(a)、(b)、(C)和(d)四种控制方式,在回路中都 串人了电 阻R,减小了时间常数T的值,加快了励磁电流 的上升速度,从而缩 短 了离合器的接通 时 间。但都有一个共同的缺点,即由于 在回路中串人了电 阻R,要 维持励磁电流为额定值IH,就需要提高电 源 电 压值(一般电源 电压为2一4倍的UH或更高,视接通 时 间的要求值来决定),因此在 电 阻R上将 消耗较大功率。其中电阻R的取值可按:阻值R=(U-UH)/IH,功率PIH(U一UH)计算,功率P取 大一些。电容C取值2 o o至么x 幻拼,耐压取r o倍以上 的UH值。图3(c )增加 了一 个时 间 继 电器,其常 闭触点s J在
10、离合器结合好后断 开。为了避免电阻上 消耗 较大的功率,可采用图3(e)、(f)、(g)的控 制方式。图中R为 限流 电阻以保护半波整流 二极管D。图3(f )的控制 方式,适用于 功率较 大的离合器,图3(g)需 增 加一套整 流 电源和一 个 时间 继 电器,其常 闭触 点在离合器结合好后 断 开,Ul的大 小,根据需要确定,一般U,=(2一4 )U:或更高。2.离合器在使用时,要求 断开时 间短和消除剩 磁,就必须采用 消磁电路,即断电后对 离合器的励磁线圈进行反 向励 磁,同时起 到了对 励磁线圈和 开关触点 的保护作用(见 图4 )仁气聋妥军仁一一东渭耀泽渝;卢口班鲤二习以琳津竺李“
11、望牡津刹J2J.习:J,JZJ图4(a )的控制方式,在 消磁回路中串人了电阻R,其值一般不小于9倍励磁线圈 阻值。为了减少 电 阻R上 的 功耗,可采用 图4(b )、(。)、(d)、(e)控制方式,其中图4(b)增加了一个时间继电器,它利用常闭触点J的 闭合得 电延时断开。见图4(g)。图4(c)在离合器D L得电的同时,电源 通 过R对C充电,最后达稳定值UH。当离合器 断 电时,电容 上储存的 电能对离合器反 向放电,阻值R一般等于或大于离合器的线圈阻值。图4 ( d )、(e )中的R为一 限流电阻,以保护半波整 流二 极管D,消磁 的强 弱根据要求选取适当的C值,耐压选取r o倍以
12、上的U值。图4(a)一(e )五 种控制方式都有一 个共同的缺点,即反 向励磁电流并不在正 向励 磁 电流断开时 同时加人,而是 滞后 一段继 电器 常闭触点的复位时 间(一般有 三、四十毫秒)。为 此 可采用图4(f )的控制方 式,虽 增加了一套 电源和一个 时 间继 电 器,但消磁 电 流在正向励磁 电流断开的同时加人,且消磁 的强 弱可由R来进行调控,交流U:的值一般不大于U;的1 0%,消磁时间的 长 短 由 时 间 继 电 器 的 触点S J来 控制。见 图4(g)。3.当离合器使用在 既要求接通 时 间快,又要求断 开时 间 短,即使用在 动作频率较高 的场合,可采 用图3和 图
13、4的合理组合,如 图5(a )、(b )、(c)所 示,图中的R、R及C的 选取原则 同上。图5(b ) 中的R的选取原则 同图4 (C),图5(e)中的U,=(2一4)U 2或更高。R目图4离合器 的消磁电路(机床电器)19% 年第3期下 面介绍 一种快速接通和断开的无触点控制方式(见 图6 )些l。任一一A F,) 5。 。豁3wC-22Q0/5 0V.QDW22 0/63VSJ盯R,10/Il。SW,Q0.33D 8磷凡47K凡梦A酬执12KI代r只护一七l 曰 .,翻口,l叶.J一!L,;万卜尹卜一,一5.Jr工-又一RIJ(川人工t 叭- I曰嘴.翻DLJ声.准J夕UJR图5离合器的
14、快速动作控制方 式毛丙飞图5 (d )中,使用了一 个中间 继 电 器和一 个 时间继 电器,其中儿、儿 和S J z、S J s为常闭触点,JS、几和S JI为常 开 触 点。在 系 统 送 上 电 后,时 间继 电器因常闭触点J:闭合得电延 时动作,见图5(e)。S J;闭合,S J z、S J s断开,交 流 电流经D、R、JI、S J,、儿对 电容C进行充 电。启动 时,J,一工常闭触点断开,几、几常开 触点闭合,工作电源UH和电容C上储存的 电能对离合器 线圈进 行正 向励磁,使离合器快速结合。同时 时 间继 电器 因常闭触点J:断开失 电返回,S J,断开,S JZ、S J s闭合
15、,电容C上的 电 压维 持 在uH值。当要断开离合器 工作电源时,JS、几 断 开,J,一瓜 闭合,电容C上 的 电 压经S JZ、J3、玉、S J s对离合 器线 圈反 向放 电,使离合器快速 断 开。同 时时 间继 电器 因 升 闭合得 电延 时动作S J:闭合,S J z、S J s断开,对电容C进 行 充 电,为下一次循环作好 准备。充 电 电源U_、电容C及 限 流 电阻R的 选取视 离合器 的动 作要求来决定。图3(e)、(f)、图4(d)、(e)及 图5(d) 中的半波 整流 电路,也可改 用全 波桥式电路。总之,要想 达 到理 想 的效果,可 根据 接通 时 间和断开时间的具体
16、要求,选 取 适 当 电路参数的控 制方式来达到目的。4.在上述控制方式 中,离合器 的接通和断开 均 由继 电器 的触点来控制,然而继 电器 的触点动作时 间一般有几十毫秒。为了使离合器动作的更快,可采用无触点的控制方式。R10忍2/ZW盆桦踌当图6无触点控制方式图6中,Al为单 稳 态 触 发 器,单 稳 态时 间的 长短 由W:、q决定,以控制飞一几的导通时间。A:为放大 器,其输出大 小 由跳决定,以控制T,的 导通 程度。戈为 与非 门,其输 出负信号触发A;。当系统 送 上 电以后,电路处于原始状态,X K未接通,几 导通,T;截止,单稳 态触 发器 的Q=, 0 ,几一几均截止,
17、离 合器D L正反 向均无电流流过。当要接 通离合器D L时,压下X K,飞 截止,放大 器AZ的输出使得T l 导 通,离合器 通 电工作,通 电回路为:BK付边中点一D L(由下 向上 )一T,一地(零伏)一整 流桥Dl或环回BK时,因压下状,A:输出 为“l”,单稳态触发器维 持原状,即Q=, 0 。当要 断开离合器D L时,断开X K,几 导 通,迫使T,截止。同时因XK断开,灰输出为“0 ,单稳 态触 发 器 动 作 处于另一状态(暂 稳 态 ),Q二“l”,几一几 导通,离合器 反向通 电,通电回路为:BK付边(上或下)一整流 桥 正RD一一今几一毛一氏一DL (由上 向下)一BK付边中点回BK。(收稿日期:1卯6一0 2一2 8)(机床电器)1 9%年第3期
