伺服電動機的過流限制控制電路
李 峻 (大連鐵道學(xué)院116022)
直流伺服電動機工作時經(jīng)常會有過電流產(chǎn)生，能產(chǎn)生過電流主要有三種：①電機起動時。②突然加負載時。③電動機堵轉(zhuǎn)時。其中①與②兩種的過流是為了使電動機產(chǎn)生必要的轉(zhuǎn)矩，持續(xù)時間一般在幾秒以內(nèi)，不會毀壞電機，是正常工作過流。第③種一般持續(xù)時間在幾十秒以上，如置之不理，電動機的繞組將會燒毀，屬故障過流。三種過流的電流特性如圖1所示。
1 一般的電流限制電路
所謂電流限制電路，就是無論負載具有何種特性，都能限制電樞電流在一定范圍內(nèi)，一般設(shè)定在穩(wěn)態(tài)電流（額定轉(zhuǎn)矩，額定負載）時的2倍位置，常用的電動機電流限制電路如圖2、圖3所示。圖2實際上是一個帶限流環(huán)節(jié)的串聯(lián)型電壓調(diào)整電路，負載電流  re是過流檢測電阻，re和vr1能決定限流值。圖3是其它幾種電流限制電路，圖3a是vb用（vfl +vf2）限制，vf1，vf2分別是d1、d2正向壓降。圖3b是vh用穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值vz限制。圖3c是限制供給電動機的外加電壓vm，v1，如為規(guī)定值以上，trl導(dǎo)通，tr2關(guān)斷。
上述的幾種電流限制電路有一個共同的問題是電機起動時時間常數(shù)變大，爬升時間變慢。位置控制的直流伺服電動機在使用時要求起動時間短、因而這些限流控制電路不適合伺服直流電動機的位置控制。
2不影響加速爬升時間的限流控制
電機起動和突加負載產(chǎn)生的過流不屬于故障過流，而電機堵轉(zhuǎn)過流屬于故障過流，這種過流的持續(xù)時間長。為了改善電動機的起動性能，不影響加速爬升時間，而又能限制故障過流，可采用具有過流時間檢測的限流控制電路，電路的設(shè)計思路可用圖4來說明。
電路設(shè)置了二個檢測參數(shù)，一個是過流限制值ia1,另一個是過流持續(xù)時間值t1，當(dāng)限流電路檢測的過流時間超過t1時，限流電路才動作。這樣的限流電路就能實現(xiàn)在電機起動和突加負載時不動作，因過流持續(xù)時間tot1時，過流電路工作，切斷或限制負載電流。這樣既限制了故障過流，又不影響起動的快速性，是一種十分理想的過流保護電路。
過流限制控制電路的原理方框圖見圖5.
電路主要由電機電流檢測和低通濾波電路、過流設(shè)定值電路、過流比較器電路、時間常數(shù)設(shè)定電路、持續(xù)時間檢測比較器電路、持續(xù)時間比較器基準電莊vref2、關(guān)斷電路等組成。電機電流由re電阻檢測，低通濾波電路是把re上的紋波電壓濾除，過流比較器是判斷負載電流是否超過允許值，持續(xù)時間比較器是判斷過流的持續(xù)時間是否超過允許值。這個電路首先判斷是否過流，如有過流再判斷過流持續(xù)時間，因此這個電路要設(shè)定二個基準值。
3過流限制控制的實用電路
具有過流限制控制的實際應(yīng)用電路如圖6所示。
3.1過流比較器的工作原理
在圖6中，電機的電流由檢測電阻re變換成電壓ve，經(jīng)低通濾波器r1、c1加到電流比較器(1)的同相輸入端。比較器(l)的反相端由電阻rz、電位器vr分壓得到一個基準電壓vrefl，改變vr中心軸頭的位置就可以改變vref1，也就是改變了電流限制的門限值ia1。在正常情況下，ve小于vref1，ve=iare，比較器的輸出v01為低電平，三極管trl截止；如ia>ial，ve>vrefl，比較器的輸出v-01為高電平，trl導(dǎo)通，送出過流信號，trl不導(dǎo)通表示無過流。
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