Работа функциональных блоков платы электрического регулятора ПТ-05.

Регулятор скорости, регулятор тока (рис. 4).

Регулятор скорости состоит из входного резистора R107, операционного усилителя D9 и интегрирующей ёмкости включенной в отрицательную обратную связь операционного усилителя. Ёмкость состоит из трёх конденсаторов С115, С116, С117. На вход регулятора скорости резистор R107 поступает два разнополярных сигнала: Uз совместно с Uба, и Uтг. Т.к. эти сигналы разнополярные, то на резисторе R107 происходит падение напряжения, т.е. как бы один сигнал вычитается из другого. Полученная разность сигналов поступает на вход операционного усилителя регулятора скорости, микросхему D9, где усиливается и на выходе D9 образуется выходной сигнал регулятора скорости Uрс. Т.к. в отрицательную обратную связь D9 включена ёмкость, то в те моменты времени, когда сигналы Uз и Uтг не равны по абсолютной величине, т.е. имеется разность этих сигналов, отличная от нуля интегрирующая ёмкость С115- С117 заряжается до уровня входного и выходного сигналов D9. А т.к. в установившемся режиме в некоторые моменты времени Uз и Uтг могут быть равны между собой, т.е. на вход D9 может поступить сигнал равный нолю. В этот момент ёмкость С115- С117 разряжается на вход и выход D9, поддерживая на эти моменты времени неизменную величину сигнала Uрс.

Регулятор тока состоит из входных резисторов R119, R120, операционного усилителя регулятора тока, микросхемы D12, и интегрирующей ёмкости С101-С103, включенной в отрицательную обратную связь операционного усилителя. На вход регулятора тока поступает два сигнала, имеющих разную полярность: на R119- Uрс, на R120- Uшунт. На резисторах R119, R120 происходит сравнение этих сигналов и полученная в результате сравнения разность поступает на вход операционного усилителя, микросхему D12. На D12 эта разность усиливается, в результате на выходе D12 образуется выходной сигнал регулятора тока Uрт. В те моменты времени, когда Uрс и Uшунт не равны между собой по абсолютной величине ёмкость С101-С103 заряжается, а когда они равны между собой по абсолютной величине в установившемся режиме, ёмкость разряжается на вход и выход D12, поддерживая неизменным сигнал Uрт.

Блок токоограничения (рис. 5).

Блок токоограничения состоит из входных микросхем D21, D22, гальванически разделяющего высокочастотного трансформатора TV3, выходных микросхем D19, D20 и четырёх вторичных высокочастотного трансформатора TV4. Блок токоограничения предназначен для гальванической развязки сигнала обратной связи по току Uшунт. Из разъёма X2 с клеммы А15 сигнал шунта подаётся на среднюю точку первичной обмотки трансформатора TV3. Одновременно с клеммы Б15 сигнал шунта подаётся на вторые входа микросхем D21, D22.

На первые входа этих микросхем включены вторичные обмотки трансформатора TV4. На этих вторичных обмотках от генератора несущей частоты индуцируется высокочастотное переменное напряжение, поэтому внутри микросхем D21, D22 происходит наложение сигнала Uшунт на несущую частоту. Таким образом модулированный сигнал Uшунт поступает на первичную обмотку трансформатора TV3, передаётся на вторичную обмотку TV3. Вторичная обмотка TV3 включена на вторые входа микросхем D19, D20,

а на первые входа D19, D20 включены вторичные обмотки трансформатора TV4, на которые подаётся несущая частота, смещенная на 180 градусов по фазе по отношению к входной несущей частоте. При этом несущая частота в микросхемах D19, D20 отфильтровывается от сигнала Uшунт, т.е происходит демодуляция сигнала Uшунт. При этом Uшунт гальванически развязывается на трансформаторе TV3.

Блок защиты от максимальных длительных токов (рис. 6).

Данный блок предназначен для защиты силовой цепи двигателя от перегрузок по току. Блок состоит из устройства выделения модуля сигнала (Микросхема D23), компаратора(D24), транзисторных ключей VT16, VT17, резисторов R115, R117 и сигнального светодиода VD63. На вход блока защиты поступает сигнал обратной связи по току Uшунт. Если полярность сигнала Uшунт положительная, то он открывает диод VD56 и проходит на инверсный вход микросхемы D23. На выходе D23 образуется сигнал Uшунт с отрицательной полярностью. При этом диод VD57 на выходе D23 заперт. Таким образом вне зависимости от полярности сигнала входного сигнала Uшунт на выходе D23 сигнал Uшунт всегда имеет отрицательную полярность. С выхода D23 отрицательный сигнал Uшунт поступает на инверсный вход компаратора D24. На не инверсный вход D24 поступает отрицательный опорный сигнал, соответствующий максимальному допустимому току в цепи якоря двигателя. Таким образом, до тех пор пока ток в якоре двигателя не превышает максимально допустимых значений, на выходе компаратора D24 устанавливается отрицательный потенциал, которым запираются транзисторы VT16, VT17. Как только ток в цепи якоря превышает максимально допустимые значения, т.е. сигнал Uшунт становится больше опорного сигнала компаратора, на выходе компаратора изменяется полярность выходного сигнала на положительную. Этот положительный сигнал открывает транзисторы VT16, VT17, через которые в цепь сигнала Uрт включаются дополнительные резисторы R115, R117. Соответственно величина сигнала Uрт уменьшается примерно в два раза. Соответственно уменьшается ширина импульса с ШИМ-модулятора, соответственно уменьшается напряжение в цепи якоря и ток в якоре снижается до допустимых значений. При этом загорается сигнальный светодиод VD63.

Импульсное регулирование величины напряжения на якоре электрического двигателя (рис. 7).

В транзисторных приводах скорость вращения якоря двигателя путём изменения среднего значения тока в цепи якоря. Обмотка якоря подключается к блоку питания БПП-4 через транзисторный ключ К. Ключ К замыкается от импульсов, вырабатываемых ШИМ - модулятором электрического регулятора привода на время t за период Т. В момент замыкания ключа К напряжение на якоре мгновенно возрастает до 110В и удерживается весь период t, а затем ключ размыкается, напряжение падает до нуля на оставшееся время периода Т и т.д. При этом ток в якоре в течении периода Т определяется по формуле Iср= (Imax+Imin)/2.

Соответственно среднее значение напряжения на якоре находится в прямой пропорциональной зависимости от Iср, U= Iср * R∑. Таким образом при изменении ширины импульса, подаваемого на замыкание ключа К, изменяется и среднее значение тока, соответственно изменяется и среднее значение напряжения на якоре, и следовательно скорость вращения двигателя. В тот момент, когда ключ К в конце периода Т разомкнут, ток в якоре замыкается через диод VD, что защищает обмотки от перегрева.

В приводе ПТ-05 в качестве импульсного регулятора скорости вращения двигателя используется силовой мост, имеющий в своём составе четыре транзисторных ключа: VT1, VT2, VT3, VT4 и четыре замыкающихся диода: VD5, VD6, VD7, VD8.

Данная схема предназначена для обеспечения реверсивного вращения электрического двигателя вперёд и назад по средствам попарного открытия транзисторных ключей, а также обеспечивает регулирование среднего значения напряжения на якоре за счёт работы транзисторов в импульсном (пульсирующем) режиме, со временем пульсации t за период T. На базы транзисторов VT1-VT4 от ШИМ - модулятора через ПЗУ подаются сигналы, которые открывают и закрывают определённые транзисторы. Для обеспечения вращения двигателя вперёд транзистор VT2 работает в импульсном режиме, транзистор VT4 полностью открыт, VT1 и VT3 – заперты. Ток через якорь в этом случае течёт по следующей цепи: от “+” через пульсирующий VT2→ якорь → открытый VT4 → “-”. В процессе пульсации, когда VT2 заперт, ток в якоре протекает через диоды по следующей цепи: якорь→ VD7→ TV→ VD→ якорь.

Для обеспечения вращения двигателя назад транзистор VT3 работает в пульсирующем режиме, VT1 полностью открыт, VT2 и VT4 заперты. Ток через якорь течёт по следующей цепи: от “+” → через пульсирующий VT3 → якорь → через открытый VT1 → “-”. В момент пульсации, когда VT3 заперт ток в якоре протекает через диоды по следующей цепи: якорь→ VD6→ TV→ VD8→ якорь.

Параллельно с коллекторно-эммитерными переходами VT1-VT4 включены RC цепочки. За счёт заряда конденсаторов, которых в момент пульсации транзисторов обеспечивается плавное нарастание тока на включённых в работу транзисторах.

Плата блока питания электроники (рис. 8).

Данная плата обеспечивает питание микросхем электрической части привода, стабилизацию напряжения и защиту транзисторных ключей силового моста от перенапряжения в период торможения электрического двигателя. На данной плате расположены: преобразователь напряжения; стабилизаторы и блок защиты от перенапряжения.