ZLK-1型滑差電機(jī)調(diào)速盒原理及檢修

1、ZLK-1型滑差電機(jī)調(diào)速盒原理及檢修ZLK-1型滑差電機(jī)可控硅調(diào)速電路（下文簡(jiǎn)稱調(diào)速盒），屬于較早設(shè)計(jì)和開發(fā)的可控硅調(diào) 速電路，用于JZT系列、拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)為0.630kW的滑差電動(dòng)機(jī)的單機(jī)無級(jí)恒速調(diào)速控制。 整機(jī)電路及與滑差電機(jī)的連接見下圖 1。b3b4 b5ob6 bit b12 bib14b10Q AC220Vl源 oJK1硒堆Kl|移相和觸發(fā)環(huán)節(jié)Z3b1 O_E420u+4.8V7：0VC1Z42AK14R4 2k0.5WC2B <+BM 2AK14X2工口丄曲2k0.5Wb14O10u ) +3CT5T51R1WRDAC相 380V比私放大環(huán)節(jié)b12O6.2Vbit O.2V I

2、立10V 丁 2CP13R5,0.5W5Z丄2CP 13x4BG2 3AX20C100u W5150RW1與2.2k2CP 13x4轉(zhuǎn)速表10u50VJ400V0-90V離合器Q b512VO b6Z12CZ5負(fù)荷開關(guān)異步電動(dòng)機(jī)r6W5.tkZ2W42.2k+二 1-5測(cè)速電機(jī)5-W -0 5 0給定電壓環(huán)節(jié)Z330uW32CP13測(cè)速反饋環(huán)節(jié)150V 20kx6圖1 ZLK-1型滑差電機(jī)可控硅調(diào)速電路圖1、調(diào)速盒整機(jī)電路分析：整機(jī)電路由主電路（為勵(lì)磁線圈提供勵(lì)磁電壓）、供電電源電路（提供控制電路用電和同 步電壓采樣）及下文四個(gè)環(huán)節(jié)電路構(gòu)成。電路基本控制原理：給定電壓和速度反饋信號(hào)，形 成比較

3、放大器的Ube和Ib信號(hào)，經(jīng)放大后，形成控制電壓信號(hào)；控制電壓信號(hào)與電網(wǎng)同步鋸 齒波電壓信號(hào)相比較，經(jīng)放大后，形成移相觸發(fā)脈沖，觸發(fā)可控硅輸出相應(yīng)勵(lì)磁電壓，完成 閉環(huán)調(diào)速恒速控制。調(diào)速盒主電路:R、C調(diào)速盒主電路由AC220V電源，經(jīng)串接K1電源開關(guān)、RD熔斷器后，由單向可控硅3CT4 進(jìn)行受控半波整流后，將0-90V直流電壓輸入滑差離合器中的勵(lì)磁線圈。在 RD熔斷器后， 電源進(jìn)線上并接了硒堆元件，用于電網(wǎng)浪涌電壓吸收，當(dāng)電網(wǎng)中有異常尖峰電壓產(chǎn)生時(shí)，硒 堆擊穿，導(dǎo)致RD熔斷，從而保護(hù)了后續(xù)電路，不受危險(xiǎn)電壓的沖擊。在后來的新型電路中， 硒堆元件因體積龐大等據(jù)點(diǎn)，為壓敏元件所取代?？煽毓璧年枠O、

4、陰極之間，還并接有 阻容吸收電路，來抑制電源開斷、分布電感、電容等形成的高頻率過電壓，保護(hù)可控硅的安 全。因?yàn)閯?lì)磁繞組為感性負(fù)載，可控硅輸出的是帶缺口的脈沖直流電壓和不連續(xù)的脈沖電流， 為使勵(lì)磁線圈中的電流“連續(xù)起來”，以產(chǎn)生較為穩(wěn)定的磁場(chǎng)，經(jīng)常在勵(lì)磁線圈上并聯(lián)一只二 極管，該電路中Z1稱為“續(xù)流二極管”。無D寸i1波形有D寸i1波形可控硅輸出電壓波形+圖2續(xù)流二極的“續(xù)流作用”圖示+a勵(lì)I(lǐng)磁L線 圈 b詠 E:+)a勵(lì)磁L線 圈 b可控硅輸出的是輸入交流電正半波中的部分電壓波形（ T1、T3部分），整個(gè)負(fù)半波及正 半波的初始部分（T3 :負(fù)半波及正半波移相部分），故為非連續(xù)波形，含有較大的電

5、壓缺口， 當(dāng)勵(lì)磁線圈上不并聯(lián)續(xù)流二極管，流過勵(lì)磁線圈的也為斷續(xù)電流i1，形成“脈動(dòng)磁場(chǎng)”；當(dāng)勵(lì)磁線圈兩端并聯(lián)續(xù)流二極管，這一現(xiàn)象將得到很好的改觀。在可控硅導(dǎo)通的T1（T3 ）時(shí)刻，勵(lì)磁線圈兩端輸入a+、b-的電壓，續(xù)流二極管承受反偏壓而截止， 勵(lì)磁線圈也產(chǎn)生a+、 b-的感生電勢(shì)E,與外加電源電壓方向相反，試圖抵消電流的上升趨勢(shì)，可以看到電流波形 的斜度比電壓波形明顯變“緩” 0線圈在流入電流的同時(shí)儲(chǔ)蓄磁場(chǎng)能量。 說明電感為儲(chǔ)能元件， 流過電感的電流不能突變，在突加輸入電壓時(shí)，其電流卻是漸變的，說明電感為“惰性元件”， 總是試圖維持“原有狀態(tài)”。；在可控硅截止的T2階段，輸入電壓為0 ,線圈中

6、的磁場(chǎng)能量釋 放，產(chǎn)生a-、b+的自感電動(dòng)勢(shì)E,試圖維持原方向的電流流通，此時(shí)續(xù)流二極管D受正偏壓而導(dǎo)通，由D、L形成i01的電流環(huán)路，勵(lì)磁線圈L被“續(xù)流”，形成了較為穩(wěn)定的磁場(chǎng)。供電電源電路：電源變壓器 B 不但提供控制電路的電源， 而且還由 b1 、 b14 繞組提供電網(wǎng)同步電壓采樣 信號(hào)，使觸發(fā)電路在電網(wǎng)電壓在每個(gè)正半波期間，都能在同一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)點(diǎn)輸出觸發(fā)脈沖。 電源變壓器 B 為多繞組電壓輸出變壓器，以適應(yīng)不同控制電路的供電幅度要求。其中 5.6V 繞組接電源指示燈，用于調(diào)速盒的接入電源指示； 50V 繞組輸出電壓，經(jīng)整流濾波和穩(wěn)壓處 理后，用于給定電壓的取用； 12V 繞組輸出電壓經(jīng)

7、整流濾波后，用于觸發(fā)電路的供電電源； 6.2V 繞組電壓經(jīng)整流濾波后，供比較放大電路。調(diào)速盒控制電路（含給定電壓環(huán)節(jié)、測(cè)速反饋環(huán)節(jié)、比較和放大環(huán)節(jié)、移相觸發(fā)環(huán)節(jié)） ：1）給定電壓環(huán)節(jié)。 給定電壓決定著輸出軸的運(yùn)轉(zhuǎn)速度， 對(duì)給定電壓的穩(wěn)壓度有一定要求， 因而將b3、b4繞組輸出的50V交流電壓先由整流橋進(jìn)行全波整流，再經(jīng) CRC構(gòu)成的n形濾 波后，由2只串聯(lián)穩(wěn)壓二極管2CW21F穩(wěn)壓成一穩(wěn)壓直流電壓，加至調(diào)速電位器 W2上。W2 中心頭（活動(dòng)臂）輸出的可變直流電壓，即給定轉(zhuǎn)速信號(hào)；3060V。2）測(cè)速反饋環(huán)節(jié)。三相交流測(cè)速發(fā)電機(jī) JF 與輸出軸同軸相聯(lián)，將輸出速度轉(zhuǎn)換為三相 交流輸出電壓U-，再

8、經(jīng)三相橋式整流和電容濾波輸出反饋直流信號(hào)電壓?；钫{(diào)速系統(tǒng)中， 一般是配用鼠籠轉(zhuǎn)子交流異步測(cè)速發(fā)電機(jī)，該測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出斜率大，線性度較差，適用于 對(duì)精度要求不高的控制系統(tǒng)中，發(fā)電電壓范圍為測(cè)速發(fā)電機(jī)的反饋電壓經(jīng)整流濾波后為直流電壓信號(hào)后，經(jīng)W3量程調(diào)節(jié)后送入轉(zhuǎn)速（電壓）表用轉(zhuǎn)速顯示，再經(jīng) W4 負(fù)反饋量調(diào)節(jié)電位器，整定后送入比較放大電路。由于電機(jī)轉(zhuǎn) 速的不同、測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出不一致和負(fù)荷情況不一導(dǎo)致轉(zhuǎn)差率的差異等原因，設(shè)備投放實(shí) 際運(yùn)行時(shí)，可能需要重調(diào)W4，以滿足控制要求。Z2、Z33） 比較和放大環(huán)節(jié)。給定電壓和反饋信號(hào)比較（相減）后輸入給晶體管BG2 進(jìn)行放大， 在 BG2 的負(fù)載集電極負(fù)

9、載電阻 R5 上得到放大了的控制信號(hào)輸入觸發(fā)電路。二極管對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行正反向限幅，避免BG2的發(fā)射結(jié)承受過大的正反向電壓而損壞，電位器W1、W5 為 BG2 偏置電流調(diào)節(jié)。W2、 W4 活動(dòng)臂輸出的分別為給定電壓的反饋電壓信號(hào)， （調(diào)整兩電位器使 W2 活動(dòng)臂電 位值高于 W4 活動(dòng)臂電壓值），兩信號(hào)之差即 BG2 的發(fā)射結(jié)電壓值， 形成了 BG2 的 ib 控制電 流。換言之，兩信號(hào)的相減混合信號(hào)，作為 BG2 的控制信號(hào)，當(dāng)信號(hào)之差上升時(shí)， BG2 的 ib 控制電流增大， R5 上電壓降上升。反之， R5 上電壓降下降。進(jìn)而驅(qū)動(dòng)后續(xù)電路，改變可控 硅的導(dǎo)通角，控制勵(lì)磁電流的大小。4）移相

10、和觸發(fā)環(huán)節(jié)。采用同步電壓為鋸齒波的單只晶體管的觸發(fā)電路。為了便于分析比較放大電路的控制原理，將 BG1 及外圍觸發(fā)電路簡(jiǎn)化為圖 3左圖電路。U1D ,Ube RU2BMBG1 <電容C1上形成的鋸齒波同步鋸齒波 電壓幅度可變直流電壓 控制電壓U1鋸齒波電壓U2直流電壓左圖:BG1的Ube電壓形成輸入交流電t4.8V同步電壓tt電容C2h的電壓幅度tBG的C極電壓t可控硅觸發(fā)電壓t可控硅輸出電壓圖3觸發(fā)電路的控制電壓形成示意圖及整機(jī)各工作點(diǎn)波形圖比較和放大環(huán)節(jié)BG2的Ic電流在R5轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)電壓，其信號(hào)電壓的高低正比于給 定轉(zhuǎn)速信號(hào)的高低，該信號(hào)經(jīng)二極管隔離和輸送，加至電容C2上，信號(hào)

11、方向?yàn)樽筘?fù)右正，上圖中將此電壓信號(hào)標(biāo)示為 U2 ；由4.8V同步電壓采樣繞組來的電網(wǎng)同步信號(hào)（當(dāng)可控硅3CT5 陽極為輸入電網(wǎng)電壓極性為正時(shí)，規(guī)定電網(wǎng)處于正半波期間，圖3-6的右圖中的波形圖已依此規(guī)定而畫），經(jīng)Z3整流濾波后加至C1電容兩端，信號(hào)方向?yàn)樯险仑?fù)，上圖中將此電壓 信號(hào)標(biāo)示為U1。R4為負(fù)載電阻，在Z3承受反偏壓（電網(wǎng)為正半波期間）截止時(shí)，提供 C1 電荷的泄放通道。Z3在電網(wǎng)電壓為負(fù)半波時(shí)導(dǎo)通，為 C1充電，正半波時(shí)C1上電荷則由R4 進(jìn)行泄放，由于電容兩端電壓不能突變，電容的充放電作用，形成充電起始端與電網(wǎng)正、負(fù) 半波電壓過零點(diǎn)相對(duì)齊的 鋸齒波同步電壓。每當(dāng)電網(wǎng)的負(fù)半波到來時(shí)，

12、C1總是從電網(wǎng)過零點(diǎn) 開始被重新充電，鋸齒波電壓的幅度的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是恒定不變的。因控制電壓和同步鋸齒波電壓 都為直流電壓信號(hào)，干脆以帶極性的直流電源符號(hào)來表示。該級(jí)移相觸發(fā)電路，實(shí)質(zhì)上也為一級(jí)比較放大器，控制電壓與鋸齒波的下降沿電壓相比 較，決定著BG1在電網(wǎng)電壓正半波期間的導(dǎo)通時(shí)間，上圖中以a點(diǎn)標(biāo)示出。a點(diǎn)電壓值=U2-U 1 e 0.6V（BG1發(fā)射結(jié)與D串聯(lián)電壓降）。當(dāng)U1控制電壓（轉(zhuǎn)速控制信號(hào)電壓）升高時(shí)，使 BG1 的導(dǎo)通點(diǎn)a左移，接近電網(wǎng)正半波的起始點(diǎn)，可控硅輸出整流電壓升高；反之， U1控制電壓 降低時(shí)，BG1的導(dǎo)通點(diǎn)a右移，可控硅輸出電壓缺口增大，在正半波內(nèi)可控硅導(dǎo)通時(shí)間變短， 輸出電壓變低。隨著控制信號(hào)的降低，觸發(fā)信號(hào)的位置（出現(xiàn)的時(shí)刻）相對(duì)于電網(wǎng)過零點(diǎn)， 被線性右移（或后移）實(shí)現(xiàn)了移相觸發(fā)、可控調(diào)壓的目的。2、調(diào)速過程（以增速為例）和恒速過程分析（請(qǐng)參照?qǐng)D3-6 右圖波形圖）：1）轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)速電位器 W2，增加給定電壓，使BG2的Ube上升，負(fù)載電阻R5上電壓降上 升，與鋸齒波同步電壓相比較，進(jìn)而使 BG1 的導(dǎo)通時(shí)刻前（左）移，可控硅