LSB型直流無刷電機(jī)電動執(zhí)行器控制部件簡介

   一、概述 

    LSB型電動執(zhí)行器控制部件是以直流無刷電機(jī)（BLDC）為動力的電動執(zhí)行器控制電路。將直流無刷電機(jī)用于電動執(zhí)行器，使得電動執(zhí)行器的功能、性能都得到了極大地提升。

與交流變頻電機(jī)相比，直流無刷電機(jī)具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：

    1、調(diào)速范圍更大，可達(dá)1：100以上。

    2、調(diào)速不受電源電壓、負(fù)載變化（200%內(nèi)）等的影響，誤差可控制在1rpm。

    3、由于無需激磁電流，效率比交流電機(jī)高約30%。

    4、體積比同功率的交流電機(jī)小一個機(jī)座號。

    5、由于磁鐵不發(fā)熱，整體溫升較交流電機(jī)低約20℃。

    6、輸出力矩只與工作電流有關(guān)。力矩檢測電路簡單，檢測結(jié)果更。

    7、可將斷電時的轉(zhuǎn)子動能回收用于制動，利用轉(zhuǎn)子與定子間的反向電磁力矩，實(shí)現(xiàn)無摩擦剎車。配合柔性關(guān)閉，可使執(zhí)行器的定位大大提高（誤差不大于±0.1%）。

    8、啟動力矩大。

    9、驅(qū)動電路較變頻電路簡單，成本更低，可靠性更高。產(chǎn)生的電磁干擾和對電網(wǎng)的污染更小。

    10、沒有無功電流，功率因數(shù)高。

    直流無刷電機(jī)與交流感應(yīng)電機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性與壽命比較基本相當(dāng)。但直流無刷電機(jī)啟動力矩大，溫升小，可靠地能量回收式無摩擦制動，易于實(shí)現(xiàn)力矩控制，驅(qū)動電路簡單可靠性高，成本低，電磁輻射和對電網(wǎng)污染小等特點(diǎn)，作為電動執(zhí)行器的動力更具優(yōu)勢。美國能源部對各種調(diào)速電機(jī)的性能作對比后給了直流無刷電機(jī)“三高”（高效率，高，高轉(zhuǎn)矩）的評價。直流無刷電機(jī)本身的電氣、機(jī)械特性，也完全符合電動執(zhí)行器對電機(jī)特性的要求，是當(dāng)前作為高端電動執(zhí)行器動力的選擇。直流無刷電機(jī)電動執(zhí)行器具有以下主要特點(diǎn)：

    1、開、關(guān)閥速度可調(diào)

    執(zhí)行器的開、關(guān)閥速度分別分檔可選。也可在不同的行程段提供不同的開、關(guān)閥速度（開關(guān)型）。

    2、更高的啟動頻度

    電機(jī)工作時以速度啟動，勻加速至設(shè)定的速度，即所謂的“柔性啟動”。柔性啟動使得電機(jī)的啟動電流不大于額定工作電流。電機(jī)頻繁啟動不會導(dǎo)致電機(jī)和驅(qū)動電路過熱，可輕易實(shí)現(xiàn)大于1200次/小時的啟動頻度。

    3、更高的定位

    在執(zhí)行器開、關(guān)運(yùn)行期間，閥門的實(shí)際開度值逐步接近給定開度值，在兩值相等停電機(jī)前一定的時間內(nèi)，控制電機(jī)開始降速，在兩值相等時使電機(jī)速度已將至，即所謂的“柔性關(guān)閉”。此時停止電機(jī)轉(zhuǎn)動，電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量已很小，在停電機(jī)的同時發(fā)出制動指令，執(zhí)行器立即停止，因此執(zhí)行器的定位更高（定位誤差不大于0.1%），機(jī)械沖擊更小。可輕易地實(shí)現(xiàn)小步矩（≥0.2%）的調(diào)節(jié)要求。

    4、的力矩監(jiān)測與控制

    直流無刷電機(jī)的輸出力矩與工作電流成線性正比關(guān)系，這就使得執(zhí)行器的輸出力矩檢測與控制更容易?？捎捎脩舾鶕?jù)需要在30%～130%的范圍內(nèi)選擇力矩控制值。

    5、可靠的無摩擦制動

    直流無刷電機(jī)的制動能量來自轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量。及轉(zhuǎn)動慣量愈大，制動能量越大。在電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子間產(chǎn)生電磁制動力矩，因此可保證長期穩(wěn)定的制動效果。

我國目前已可生產(chǎn)1100KW以下，各種電壓的直流無刷電機(jī)。所使用的高密度永磁材料溫度可達(dá)200℃，矯頑力達(dá)到1033KA/m。常用的轉(zhuǎn)子位置檢測霍爾器件，溫度也可達(dá)150℃。這就保證了直流無刷電機(jī)具有足夠高的環(huán)境適應(yīng)能力。

    我公司于2006年研制出臺直流無刷電機(jī)電動執(zhí)行器樣機(jī)。2008年LSBDⅠ/LSBKⅠ開始投入運(yùn)行。2009年LSBDⅡ/LSBKⅡ投入運(yùn)行。LSBDⅢ/LSBKⅢ型是在前兩代產(chǎn)品基礎(chǔ)上推出的功能更完善，性能、可靠性更高的新一代產(chǎn)品。

    采用LSB型的電動執(zhí)行器全部設(shè)置與就地操作均通過就地顯示操作面板完成，為“非侵入式”操作。就地操作按鍵可采作用普通按鍵，也可采用非通透式磁性按鈕。就地操作面板內(nèi)有紅外接收電路，也可采用紅外手持遙控實(shí)現(xiàn)全部的設(shè)置與操作功能。

    LSB型控制部件分為LSBDⅠ/LSBKⅠ;LSBDⅡ/LSBKⅡ;LSBDⅢ/LSBKⅢ。

LSBD為調(diào)節(jié)型控制電路；LSBK為開關(guān)型控制電路。后綴Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為所具有的功能與性能區(qū)別。

   二、主要功能

    1、執(zhí)行器的開、關(guān)閥速度可分檔設(shè)置或速度按行程分段設(shè)置（開關(guān)型）。

    2、輸出力矩可分段設(shè)置，過力矩回退，再以速度試沖，試沖失敗停電機(jī)。

    3、可實(shí)時顯示輸出力矩。

    4、多項(xiàng)電機(jī)保護(hù)功能。包括轉(zhuǎn)子位置檢測故障、過電流、過壓、欠壓等。

    5、強(qiáng)干擾死機(jī)自恢復(fù)。

    6、電子行程限位。

    7、給定信號失效保護(hù)。

    8、行程檢測故障保護(hù)。

    9、就地手動操作與遠(yuǎn)方手動／自動操作。

    10、行程方向可選（行程檢測采用編碼器），或自適應(yīng)（行程檢測采用電位器）。

    11、電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向自調(diào)整。

    12、給定信號、位置反饋信號0/4～20mA電流可選。

    13、緊急事件處理功能。

    14、行程／力矩關(guān)閥可選(開關(guān)型)。

    15、瞬間防反轉(zhuǎn)。

    16、運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄、瀏覽功能。

    17、繼電器組態(tài)功能。

    18、“柔性開啟”與“柔性關(guān)閉”功能。

    19、無機(jī)械摩擦自動剎車功能。

    20、輸入信號正/反作用可選。

    21、輸出力矩峰值記錄功能。

    22、中英文顯示界面可切換功能。

    23、模擬量輸入采用電磁隔離，數(shù)字量輸入采用光電隔離。

    24、可選配現(xiàn)場總線通信（HART、PROFIBUS等）。

   三、主要技術(shù)指標(biāo)

    1、給定信號：電流：0/4～20mA，輸入電阻180Ω。

    2、位反信號：電流：0/4～20mA，輸出負(fù)載電阻≤750Ω。

    3、位置檢測傳感器：可選以下任一種。

    1)編碼器： 24Bit。圈數(shù)計數(shù)12Bit（4096），單圈計數(shù)12Bit（分辨率1/4096）?？啥ㄎ恍谐谭秶?0°～4050圈。

    2)電位器。阻值500Ω、1K、2K、5K、10K?？啥ㄎ恍谐谭秶c所配的信號齒輪組有關(guān)。

    4、死區(qū)設(shè)置：0～10%可調(diào)。步距0.1％。

    5、電氣定位誤差（基本誤差。含非線性誤差和回差）：行程檢測采用編碼器，誤差不大于±0.1％（滿行程時間大于6S）；行程檢測采用電位器，誤差不大于±0.2%（滿行程時間大于6S）。

    6、速度調(diào)節(jié)范圍：1：10。分10檔可調(diào)。

    7、力矩設(shè)置范圍：額定力矩的30％～130％可選，設(shè)定步距：10％。力矩大于100%，小于130%允許工作時間10秒。

    8、過力矩回退試沖次數(shù)：3次。

    9、阻尼特性：無振蕩。

    10、遲滯：不大于0.2S。

    11、分段變速的分段數(shù)量：任意。

    12、遠(yuǎn)方操作開關(guān)量信號：無源接點(diǎn)、集電極開路（OC）、電平（24V）、脈沖（24V、大于100mS）。灌電流≥10mA。

    13、工作電源:單相 AC220V±15％； 三相  AC380V±15％。

    14、中途限位范圍：關(guān)限位0～<100％；開限位>0～100%。

    15、工作環(huán)境溫度：－25～70℃。

    16、環(huán)境濕度：≤95％RH。

    17、顯示：0.2級。

    18、繼電器：6只繼電器。其中一只輸出就地/遠(yuǎn)方工作狀態(tài)，一只為綜合報警。其它4只為可組態(tài)輸出。繼電器引出常開、常閉接點(diǎn)各一組。輸出接點(diǎn)容量：AC250V，5A；DC60V，5A。

    19、數(shù)據(jù)記錄

    運(yùn)行時間記錄：65535小時59分59秒。

    開關(guān)次數(shù)記錄：次。

    全開次數(shù)記錄：65535次。

    全關(guān)次數(shù)記錄：65535次。

    過力矩次數(shù)記錄：65535次。

    輸出力矩峰值：開向力矩峰值；關(guān)向力矩峰值。

    電機(jī)運(yùn)行累計時間值：65535時59分59秒。

    執(zhí)行器帶電運(yùn)行累計時間值：65535時59分59秒。

    20、工作制式

    S5工作制。開、關(guān)頻度不小于1200次/小時。

                
       LSBD/K1型                    LSBD/K2型                 LSBD/K3型