滑差电机调速器原理与维修实例祥解.doc

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1、滑差电机调速器原理与维修实例祥解滑差电机调速器原理与维修滑差电机调速系统也叫电磁调速系统，是变频器没有出来以前占主流地位的交流调速器系统，虽然退出了主流地位，但市场上拥有一定使用量，研究它的维护维修仍然具有很大的实用意义。ZLK-1型滑差电机可控硅调速电路（下文简称调速盒），属于较早设计和开发的可控硅调速电路，用于JZT系列、拖动电动机为0.630kW的滑差电动机的单机无级恒速调速控制。整机电路及与滑差电机的连接见下图1。1、调速盒整机电路分析：整机电路由主电路（为励磁线圈提供励磁电压）、供电电源电路（提供控制电路用电和同步电压采样）及下文四个环节电路构成。电路基本控制原理：给定电压和速度反馈

2、信号，形成比较放大器的Ube和Ib信号，经放大后，形成控制电压信号；控制电压信号与电网同步锯齿波电压信号相比较，经放大后，形成移相触发脉冲，触发可控硅输出相应励磁电压，完成闭环调速恒速控制。调速盒主电路：调速盒主电路由AC220V电源，经串接K1电源开关、RD熔断器后，由单向可控硅3CT4进行受控半波整流后，将0-90V直流电压输入滑差离合器中的励磁线圈。在RD熔断器后，电源进线上并接了硒堆元件，用于电网浪涌电压吸收，当电网中有异常尖峰电压产生时，硒堆击穿，导致RD熔断，从而保护了后续电路，不受危险电压的冲击。在后来的新型电路中，硒堆元件因体积庞大等据点，为压敏元件所取代。可控硅的阳极、阴极之

3、间，还并接有R、C阻容吸收电路，来抑制电源开断、分布电感、电容等形成的高频率过电压，保护可控硅的安全。因为励磁绕组为感性负载，可控硅输出的是带缺口的脉冲直流电压和不连续的脉冲电流，为使励磁线圈中的电流“连续起来”，以产生较为稳定的磁场，经常在励磁线圈上并联一只二极管，该电路中Z1称为“续流二极管”。可控硅输出的是输入交流电正半波中的部分电压波形（T1、T3部分），整个负半波及正半波的初始部分（T3：负半波及正半波移相部分），故为非连续波形，含有较大的电压缺口，当励磁线圈上不并联续流二极管，流过励磁线圈的也为断续电流i1，形成“脉动磁场”；当励磁线圈两端并联续流二极管，这一现象将得到很好的改观。

4、在可控硅导通的T1（T3）时刻，励磁线圈两端输入a+、b-的电压，续流二极管承受反偏压而截止，励磁线圈也产生a+、b-的感生电势E，与外加电源电压方向相反，试图抵消电流的上升趋势，可以看到电流波形的斜度比电压波形明显变“缓”。线圈在流入电流的同时储蓄磁场能量。说明电感为储能元件，流过电感的电流不能突变，在突加输入电压时，其电流却是渐变的，说明电感为“惰性元件”，总是试图维持“原有状态”。；在可控硅截止的T2阶段，输入电压为0，线圈中的磁场能量释放，产生a-、b+的自感电动势E，试图维持原方向的电流流通，此时续流二极管D受正偏压而导通，由D、L形成i01的电流环路，励磁线圈L被“续流”，形成了较

5、为稳定的磁场。供电电源电路：电源变压器B不但提供控制电路的电源，而且还由b1、b14绕组提供电网同步电压采样信号，使触发电路在电网电压在每个正半波期间，都能在同一个时间基准点输出触发脉冲。电源变压器B为多绕组电压输出变压器，以适应不同控制电路的供电幅度要求。其中5.6V绕组接电源指示灯，用于调速盒的接入电源指示；50V绕组输出电压，经整流滤波和稳压处理后，用于给定电压的取用；12V绕组输出电压经整流滤波后，用于触发电路的供电电源；6.2V绕组电压经整流滤波后，供比较放大电路。调速盒控制电路（含给定电压环节、测速反馈环节、比较和放大环节、移相触发环节）：1）给定电压环节。给定电压决定着输出轴的运

6、转速度，对给定电压的稳压度有一定要求，因而将b3、b4绕组输出的50V交流电压先由整流桥进行全波整流，再经CRC构成的形滤波后，由2只串联稳压二极管2CW21F稳压成一稳压直流电压，加至调速电位器W2上。W2中心头（活动臂）输出的可变直流电压，即给定转速信号；2）测速反馈环节。三相交流测速发电机JF与输出轴同轴相联，将输出速度转换为三相交流输出电压U-，再经三相桥式整流和电容滤波输出反馈直流信号电压。滑差调速系统中，一般是配用鼠笼转子交流异步测速发电机，该测速发电机输出斜率大，线性度较差，适用于对精度要求不高的控制系统中，发电电压范围为3060V。测速发电机的反馈电压经整流滤波后为直流电压信号

7、后，经W3量程调节后送入转速（电压）表用转速显示，再经W4负反馈量调节电位器，整定后送入比较放大电路。由于电机转速的不同、测速发电机的输出不一致和负荷情况不一导致转差率的差异等原因，设备投放实际运行时，可能需要重调W4，以满足控制要求。3）比较和放大环节。给定电压和反馈信号比较（相减）后输入给晶体管BG2进行放大，在BG2的负载集电极负载电阻R5上得到放大了的控制信号输入触发电路。二极管Z2、Z3对输入信号进行正反向限幅，避免BG2的发射结承受过大的正反向电压而损坏，电位器W1、W5为BG2偏置电流调节。W2、W4活动臂输出的分别为给定电压的反馈电压信号，（调整两电位器使W2活动臂电位值高于W

8、4活动臂电压值），两信号之差即BG2的发射结电压值，形成了BG2的ib控制电流。换言之，两信号的相减混合信号，作为BG2的控制信号，当信号之差上升时，BG2的ib控制电流增大，R5上电压降上升。反之，R5上电压降下降。进而驱动后续电路，改变可控硅的导通角，控制励磁电流的大小。4）移相和触发环节。采用同步电压为锯齿波的单只晶体管的触发电路。为了便于分析比较放大电路的控制原理，将BG1及外围触发电路简化为图3左图电路比较和放大环节BG2的Ic电流在R5转化为控制信号电压，其信号电压的高低正比于给定转速信号的高低，该信号经二极管隔离和输送，加至电容C2上，信号方向为左负右正，上图中将此电压信号标示为

9、U2；由4.8V同步电压采样绕组来的电网同步信号（当可控硅3CT5阳极为输入电网电压极性为正时，规定电网处于正半波期间，图3-6的右图中的波形图已依此规定而画），经Z3整流滤波后加至C1电容两端，信号方向为上正下负，上图中将此电压信号标示为U1。R4为负载电阻，在Z3承受反偏压（电网为正半波期间）截止时，提供C1电荷的泄放通道。Z3在电网电压为负半波时导通，为C1充电，正半波时C1上电荷则由R4进行泄放，由于电容两端电压不能突变，电容的充放电作用，形成充电起始端与电网正、负半波电压过零点相对齐的锯齿波同步电压。每当电网的负半波到来时，C1总是从电网过零点开始被重新充电，锯齿波电压的幅度的转折点

10、是恒定不变的。因控制电压和同步锯齿波电压都为直流电压信号，干脆以带极性的直流电源符号来表示。该级移相触发电路，实质上也为一级比较放大器，控制电压与锯齿波的下降沿电压相比较，决定着BG1在电网电压正半波期间的导通时间，上图中以a点标示出。a点电压值=U2-U10.6V(BG1发射结与D串联电压降)。当U1控制电压（转速控制信号电压）升高时，使BG1的导通点a左移，接近电网正半波的起始点，可控硅输出整流电压升高；反之，U1控制电压降低时，BG1的导通点a右移，可控硅输出电压缺口增大，在正半波内可控硅导通时间变短，输出电压变低。随着控制信号的降低，触发信号的位置（出现的时刻）相对于电网过零点，被线性

11、右移（或后移）实现了移相触发、可控调压的目的。2、调速过程（以增速为例）和恒速过程分析（请参照图3-6右图波形图）：1）转动调速电位器W2，增加给定电压，使BG2的Ube上升，负载电阻R5上电压降上升，与锯齿波同步电压相比较，进而使BG1的导通时刻前（左）移，可控硅导通角增大（移相角减小），滑差离合器的励磁电压增加，从动机（负载）转速上升；2）速度反馈作用：当离合器的负载增加，或因电网电压降低，导致励磁电流减小转速下降时，由测速发电机来的速度反馈信号也要降低，这样，给定电压与反馈信号之差增大，也即BG2的UbeBG2的IbUR5BG2的UbeBG2的导通时刻左移提前，可控硅的移相角减小可控硅输出励磁电压负载转速上升。