ZPE系列伺服放大器电动伺服放大器是电动执行器的辅助单元,和执行机构配套可组成比例式电动执行机构。它的功能相当于气动执行器中的阀门定位器。所以,一些西欧国家又把电动伺服放大器称为电动阀门定位器。
电动伺服放大器在比例式电动执行机构系统中(见图1)主要有二大功能:①将调节器输入信号和位置反馈信号进行综合比较,并将其偏差进行放大;②作为驱动伺服电机的功率放大级,以足够的功率去驱动伺服电机旋转。
ZPE-2030型电动伺服放大器是专门为DDZ-S型电动执行机构配套而设计的新产品,也可以作为一个通用单元应用于其它类型的电动执行机构上。和其它类型的电动伺服放大器相比,它具有如下特点:
①采用信号隔离器代替原来电动伺服放大器中的前置级磁放大器,具有体积小、反应灵敏、无交流分量、性能稳定、抗干扰能力强、加工方便等优点;
②具有断输入信号、断位置反馈信号及断电源三断保护和逻辑保护(如有偏差信号无输出,无偏差信号有输出和可控硅短路、开路保护)等事件信号处理功能;
③ 专用电路模块化;
④ 可以和三相功率控制器组合起来成为三相伺服放大器。
1 主要技术性能
① 输入信号:4~20mA,d.c.
② 输入电阻:250Ω
③ 输入通道:2个(相互电隔离)
④ 死区:0.5%~5%可调
⑤ 输出功率:220V,a.c.;5A(最大)
⑥ 保护功能:断信号保护、断电源保护和逻辑保护
⑦ 电源电压;220V,a.c.;50Hz
⑧ 使用环境条件:工作温度为0~50℃;相对温度为10%~70%;大气压力为86~106kPa;周围空气中无具有腐蚀作用的介质
2 工作原理
ZPE-2030型电动伺服放大器由信号隔离器、综台放大电路、触发器、固态继电器以及逻辑保护、断信号保护电路等组成。其原理框图如图2所示。
2.1 信号隔离器
信号隔离器主要作用是将输入信号、位置反馈信号和放大器电路三者进行相互隔离(即没有相同公共端,以提高系统抗干扰能力),其实质是一个隔离式电流/电压转换电路,将输入4~20mA电流转换成1~5V电压送到综合放大电路进行综合运算。
隔离的方法通常采用变压器、光电元件、电容等方法。本产品采用光电元件隔离,其精度为0.1%~0.25%;绝缘电阻>50MΩ;绝缘强度为1500V,a.c.。
2.2 综合放大电路
采用集成电路(IC)的综合放大电路主要将输入信号和位置反馈信号进行综合比较,将其偏差进行放大。通常,放大倍数K约为60。这里设置了“调零”电路,调节“凋零”电位器可使输入信号和位置反馈信号相等时,其放大电路输出为零。
2.3 触发器
触发器是一个开关电路,调整开关触发的阔值就相当调整放大器的死区。正偏差时,触发器I动作;负偏差时,触发器Ⅱ动作;无偏差时(或小于死区)两者都不动作。
2.4 固态继电器
它是一个无触点功率放大元件,将弱电转变成强电输出。
2.5 断信号保护电路
其主要功能是检查输入信号是否断落,若信号开路或短路时,便有一个开关信号发出到事件处理电路,输出事件信号。这里设定电流为3mA,当信号小于3mA时,视为断信号保护处理。
2.6 逻辑保护电路
该电路主要是作逻辑判断,如有偏差信号无输出,无偏差信号有输出或可控硅开路、短路时便有逻辑信号输出到事件处理电路,输出事件信号。
2.7 断电源保护电路
断电源或断熔断丝时有事件信号输出。
2.8 事件处理电路
规定事件时输出触点为短路状态,无事件时输出触点为开路状态。
3 仪表安装、使用和调校
3.1 仪表安装和接线
本仪表为架装式仪表,主要有机芯和外壳两大部分组成,整个机芯可以从机壳中抽出。
接线端子在面板上,采用新型接线式接插件,插头可以从插座上拔下,接好线后再插上,用螺钉固紧。这样既保留了接线端子方便接线的优点,又保留了接插件方便调换的优点。
仪表安装主要靠仪表前面板2只安装孔,用2只M5螺钉固定在架子上。
3.2 仪表的调整和校对
本仪表单独校对时,可用2台信号源作输入信号,用2只灯泡(交流220V/100W)作为负载(也可以用单相伺服电机作负载)。
仪表调校步骤如下:
① 接线
仪表调校前需按图3进行接线。
② 调零
合上开关K1与K2,将信号都调整到12mA,用万用表(直流电压档)在印制电路板测试点0,1(印制电路板上有标志)上测量电压,如电压不为零,可调节“调零”电位器,使测量电压为零。
③ 调死区
用万用表测量印制电路板测试点0,2(印制电路板上有标志)上电压,调节“死区”设定电位器,一般当电压为0.8V左右时,死区为150μA。
实测死区时可按下述方法进行:合上开关K1,K2,K3及K4,将信号都调整到12mA,此时使信号源2保持不变,缓慢增加信号源1电流,使负载灯泡1亮,记下此时电流值,再缓慢减小信号源1电流,直到负载灯泡2亮,记下此时电流值,两者之差的绝对值为死区值。
④ 断信号保护检验
信号源调节在4mA以上,先接通开关K2且断开开关K1,此时印制电路板上断信号指示灯亮,测量输出端⑦与⑧应为短路状态其后接通开关K1,此时断信号指示灯熄,接线端子⑦与⑧为开路状态。其后断开开关K2,此时印制电路板上断位置反馈指示灯亮,接线端子⑦与⑧应为短路状态。最后接通开关K2,此时断位置反馈指示灯熄,端子⑦与⑧应为开路状态。
⑤ 逻辑保护检验
合上开关K1,K2,K3及K4,当两路输入信号无偏差时,两负载灯炮不亮。当调节输入信号1大干输入信号2时(偏差值应大于死区值),负载灯泡1亮,此时断开开关K3,负载灯泡1熄,放大器印制电路板上正转逻辑保护指示灯亮,测量输出端子⑦与⑧应为短路状态。再将K3合上,负载灯泡1亮,正转逻辑保护指示灯熄,测量输出端子⑦与⑧应为开路状态同样。当调节输入信号1小于输入信号2时(偏差值应大于死区值),负载灯泡2亮,此时断开K4,灯泡2熄,印制电路板上反转逻辑保护指示灯亮,测量输出端子⑦与⑧应为短路状态。再合上K4,负载灯泡2亮,反转逻辑保护指示灯熄,测量端子⑦与⑧应为开路状态。
⑥ 断电源保护检验
断开放大器电源,测量端子⑦与⑧应为短路状态,接通放大器电源(其它情况均为正常状态),测量端子⑦与⑧应为开路状态。
放大器自校完成后,将其与操作器、执行机构接成系统试验时,只需按要求调整“死区”即可正常工作。
3.3 仪表维修、故障分析与排除
3.3.1 维修注意事项
①保险丝熔断时,未经查明原因,不要先换保险丝通电,更不能用铜丝或大容量的保险丝来替代。
② 更换电子元件时,切勿带电操作
3.3.2 定期检查
定期检查通常一年检查一次,检查内容有:
① 灰尘清除;
② 继电器触点接触是否良好,指示灯是否损坏;
③ 其余按调校方法全面检查。
3.3.3 故障分析与排除
常见故障和产生原因以及排除措施列于表1。
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