183890. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés N fázisú léptetőmotor fázistekercsének táplálására, különösen a léptetőmotor gyorsulásának fokozására
1 183 890 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés n fázisú léptetőmotor fázistekercsének táplálására, különösen a léptetőmotor gyorsulásának fokozására, amelyben a léptetőmotor fázistekercseire a feszültségrendszer szerinti sorrendben feszültségimpulzusokat kell kapcsolni. A léptetőmotorok táplálására alkalmas kapcsolási elrendezésekkel szemben támasztott egyik legfontosabb követelmény, hogy a léptető impulzus hatására a fázistekercsekben minél előbb kialakuljon a névleges áram, hogy a léptetőmotor gyorsulása nagy lehessen, mert csak akkor képes nagy léptetési frekvenciával és megfelelő nyomatékkai üzemelni. A léptetőmotor fázistekercsében folyó áram ideális alakban trapéz jelalakú. Ezt ún. gyorsítófeszültség alkalmazásával lehet elérni, amelyre számtalan kapcsolási elrendezést dolgoztak ki, lásd például « 1.066.272, 1.076.246, 2233583 és a 2.414.602 jz. német szabadalmi leírásokat, illetve a 165.611 sz. magyar szabadalmi leírást. Ezekben a megoldásokban a léptetőmotor névleges feszültségénél nagyságrenddel nagyobb tápfeszültséget és soros előtét-ellenállást, továbbá ezzel párhuzamosan kapcsolt kondenzátort vagy kapcsolót alkalmaznak. Az ilyen megoldások hátránya, hogy a léptetőmotor névleges teljesítményénél nagyságrenddel nagyobb veszteség lép fel a meghajtó áramkörökben. A 2.233.583 sz. német szabadalmi leírás szerint két tápfeszültséget alkalmaznak, ahol az egyik, a gyorsítófeszültség nagyságrenddel nagyobb a másik tápfeszültségnél, így a gyors áramfelfutást biztosítják, és e gyorsítófeszültséget egy időtag vagy áramszabályozó segítségével lekapcsoljak, amikor az áram már elérte névleges értékét, és a névleges áram fenntartásához már elegendő a normál tápfeszültség. Ennek a megoldásnak a hátránya, hogy a léptetőmotor árama ingadozik, s hatására a léptetőmotorban többletveszteség keletkezik, így a meghajtó áramkörben a léptetőmotor névleges teljesítményének többszöröse elvész. A találmány célja n fázisú léptetőmotorok fázistekeresének táplálására olyan kapcsolási elrendezés kidolgozása, amellyel a fenti hátrány ok kiküszöbölhetők, és amely - lyel biztosítható a léptetőmotor fázistekercsének ideális táplálása, maximális léptetőfrekvenciás és start-stop üzemmódokban egyaránt, úgy, hogy az elérhető frekvencia a legnagyobb lehessen, és álló állapotban a léptetőmotor termikus igénybevétele kisebb legyen. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy ha a léptetőmotorok fázistekercsének körébe energiatároló elemit, például kondenzátort helyezünk el, akkor a léptetőmotor bekapcsolásánál alkalmazandó gyorsítófeszültség értékét meg lehet határozni úgy, hogy az egyes lépéseknél (a gerjesztőkor megszakításakor) a fázistekercs mágneses energiáját az energiatárolóba tölti, amelynek feltöltődési feszültsége bizonyos lépésszám után állandósul. Ez az állandósult feszültség az optimális gyorsítófeszültség, amelynél nagyobb feszültségérték esetén a motor túlmelegszik, kisebb feszültséjértéknél pedig nem elegendően nagy a gyorsítás. További felismerés, hogy az energiatároló elem az első teljes feltöltődós után feszültségforrásként használható, ilyenkor nincs feltétlenül szükség külön gyorsítófeszültségre. Végül további felismerés, hogy az energiatároló elemet álló motor esetében az adott fázistekercs körének megszaggatásával is fel lehet tölteni. A kitűzött célt olyan kapcsolási elrendezés létrehozásával értük el, amely a fázistekercs végeihez csatlakoztatott kapcsolóelemeket tartalmaz, ahol az első kapcsolóelem gyorsító kapcsolóelem, amely gyorsítófeszültségre van csatlakoztatva, a második kapcsolóelem pedig kiválasztó elem, amely le van földelve, ahol a találmány szerinti újdonság abban van, hogy a fázistekercs és a gyorsító kapcsolóelem közös pontja nyitóirányban előfeszített leválasztó dióda egyik végével, annak másik vége a tápfeszültséggel és tárolókondenzátor egyik végével van összekötve, a tárolókondenzátor másik vége a gyorsító feszültségre van csatlakoztatva, a fázistekercs másik vége záróirányban előfeszített védődióda egyik végére, annak másik vége pedig a gyorsítófeszültségre van csatlakoztatva. A találmány szerinti kapcsolási elrendezésben lévő tárolókondenzátor kapacitását előnyösen az alábbi összefüggés adja meg: c = lm /(5—10)Rjj| , ahol lm = a fázistekercs induktivitása, Rm = a fázistekercs ohmos ellenállása. A találmány szerinti kapcsolási elrendezést az alábbiakban kiviteli példák kapcsán, a mellékelt rajz alapján ismertetjük részletesebben, ahol az la ábra az n fázisú léptetőmotor fázistekercsének idtJlis áramalakját, az lb ábra a fázistekercs ideális feszültségalakját mutatja, a 2. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés vázlata látható, a 3. ábrán ugyanaz a kapcsolási elrendezés, ellenkező polaritású elemekkel, a 4. ábra a 2. ábra szerinti kapcsolási elrendezés kiegészített változata, az 5. ábra egy további kiegészítés, és végül a 6. ábrán egy 3 fázisú léptetőmotor fázistakercseinek táplálását biztosító kapcsolási elrendezés vázlata látható. Mint az la ábrán látható, a léptetőmotor fázistekercsében ideális esetben trapéz jelalakú áram folyik. Az lb ábra szerint a trapéz jelalak felfutó éléhez UF gyorsítófeszültség, középső vízszintes részéhez UN feszültség, (amely kisebb az UF gyorsítófeszültségnél), lefutó éléhez pedig -U feszültség tartozik. A 2. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés vázlata látható, ahol a léptetőmotor 4a fázistekercse, (a 2. ábrán sorbakapcsolt ellenállással és induktivitással szimbolizálva), egyik végénél nyitóirányú 2a diódakatódjával és 3a gyorsító kapcsolóelem egyik érintkezőjével, másik végénél 5a szabadáramú dióda anódjával ületve 6a kiválasztóelem (a 2. ábrán kapcsolóként szimbolizálva) egyik érintkezőjével van összekötve. A 3a gyorsító kapcsolóelem másik érintkezője az UF gyorsítófeszültséggel, a leválasztó 2a dióda anódja pedig UT tápfeszültséggel van összekötve, az UF gyorsítófeszültség és az UT feszültség közé pedig la tárolókondenzátor van kapcsolva. A 6a kiválasztóelem másik érintkezője GND fóldpotenciálra van kötve. A 3. ábra azonos a 2. ábrával, az eltérés mindössze annyi, hogy a tápfeszültségek, tehát az UF gyorsítófeszültség és az UT tápfeszültség ellentétes polaritású, ennek megfelelően a leválasztó 2a dióda és az 5a szabadáramú dióda fordított polaritással vannak bekötve. A 4. ábrán a 2. ábrán látható kapcsolási elrendezés kiegészített változata látható, ahol az la tárolókondenzátor és a 2a dióda közös pontja 7a ellenálláson keresztül van az UT tápfeszültségre kapcsolva, továbbá 8a kondenzátoron keresztül a GND földpotenciállal is össze van 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
