第3章 電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)

1、第二節(jié)第二節(jié) 電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)一、結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)二、二、工作原理工作原理三、三、起動(dòng)與調(diào)速起動(dòng)與調(diào)速 四、四、ZLKZLK1010型調(diào)速裝置的組成及其工作原理型調(diào)速裝置的組成及其工作原理 電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)又稱電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)又稱滑差電機(jī)滑差電機(jī)，它是一種它是一種恒轉(zhuǎn)矩交流無級(jí)變速恒轉(zhuǎn)矩交流無級(jí)變速電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 。 由于印刷機(jī)為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，因而在印由于印刷機(jī)為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，因而在印刷機(jī)中有著廣泛的應(yīng)用。刷機(jī)中有著廣泛的應(yīng)用。一、結(jié)構(gòu)與工作原理一、結(jié)構(gòu)與工作原理 1、結(jié)構(gòu)：、結(jié)構(gòu)：（1）組成：）組成：由普通不調(diào)速的三相交流異由普通不調(diào)速的三相交流異步電動(dòng)機(jī)加上電磁離合器組成。步

2、電動(dòng)機(jī)加上電磁離合器組成。由交流由交流電源供電源供電電由直流由直流電源供電源供電電 離合器的主動(dòng)軸與電動(dòng)機(jī)軸聯(lián)接離合器的主動(dòng)軸與電動(dòng)機(jī)軸聯(lián)接 離合器的從動(dòng)軸與工作機(jī)構(gòu)聯(lián)接離合器的從動(dòng)軸與工作機(jī)構(gòu)聯(lián)接 離合器的主從動(dòng)軸之間沒有機(jī)械聯(lián)接，離合器的主從動(dòng)軸之間沒有機(jī)械聯(lián)接，通過電磁感應(yīng)建立聯(lián)系通過電磁感應(yīng)建立聯(lián)系 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，獲得不同的轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，獲得不同的轉(zhuǎn)速是由電磁離合器完成的。是由電磁離合器完成的。 工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速與電磁離合器的電壓工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速與電磁離合器的電壓有關(guān)。有關(guān)。電磁離合器電磁離合器（2）電磁滑差離合器電磁滑差離合器 3輸出軸輸出軸異步異步電機(jī)電機(jī)離合器的從動(dòng)軸離合

3、器的從動(dòng)軸6電樞電樞離合器的主動(dòng)軸離合器的主動(dòng)軸5磁極磁極構(gòu)成：構(gòu)成：電樞（主動(dòng)軸）、磁極（從動(dòng)軸）電樞（主動(dòng)軸）、磁極（從動(dòng)軸）和勵(lì)磁線圈和勵(lì)磁線圈電機(jī)帶動(dòng)電樞旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)電樞旋轉(zhuǎn)切割磁場(chǎng)切割磁場(chǎng)產(chǎn)生產(chǎn)生e和和 i產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩從動(dòng)軸跟著從動(dòng)軸跟著電樞一起旋轉(zhuǎn)電樞一起旋轉(zhuǎn)機(jī)械負(fù)載機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)起來旋轉(zhuǎn)起來直流電流產(chǎn)生磁場(chǎng)直流電流產(chǎn)生磁場(chǎng)輸出機(jī)械能量輸出機(jī)械能量轉(zhuǎn)動(dòng)原理轉(zhuǎn)動(dòng)原理式中：式中：n n0 0離合器主動(dòng)部分（電動(dòng)機(jī)）的轉(zhuǎn)速；離合器主動(dòng)部分（電動(dòng)機(jī)）的轉(zhuǎn)速； n n離合器從動(dòng)部分（磁極）的轉(zhuǎn)速；離合器從動(dòng)部分（磁極）的轉(zhuǎn)速； I If f勵(lì)磁電流；勵(lì)磁電流； K K與離合器結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)

4、；與離合器結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)； T離合器的電磁轉(zhuǎn)矩。離合器的電磁轉(zhuǎn)矩。 當(dāng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩與離合器的電磁當(dāng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩與離合器的電磁轉(zhuǎn)矩相等。轉(zhuǎn)矩相等。 機(jī)械特性機(jī)械特性420fIKTnn 經(jīng)驗(yàn)公式：經(jīng)驗(yàn)公式：（1 1）調(diào)速：）調(diào)速：當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，I If f 的大小決定的大小決定n n的的高低高低。即：。即：I If f n n；I If fn n。（2 2）軟的機(jī)械特性：）軟的機(jī)械特性：當(dāng)勵(lì)磁電流當(dāng)勵(lì)磁電流I If f 一定時(shí)，一定時(shí)，n n將隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加而急劇降低。將隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加而急劇降低。即：即：T Tn n 這種軟的機(jī)這種軟的機(jī)械特性在許多情械特性在許多

5、情況下，不能滿足況下，不能滿足生產(chǎn)機(jī)械的要求。生產(chǎn)機(jī)械的要求。420fIKTnn Uf（3 3）提高機(jī)械特性硬度的方法：）提高機(jī)械特性硬度的方法：采用閉環(huán)控制采用閉環(huán)控制測(cè)速發(fā)電機(jī)把測(cè)速發(fā)電機(jī)把n 交流交流U再整流直流再整流直流U。U與給定直流勵(lì)磁電壓與給定直流勵(lì)磁電壓Uf進(jìn)行比較。進(jìn)行比較。電壓差電壓差U=UfU。If正比于正比于U。而。而U( (U) )的大小與轉(zhuǎn)速的大小與轉(zhuǎn)速n有關(guān)有關(guān) 。即：即：UfUI If fn n 工作原理：工作原理：給定給定Uf時(shí)，轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)速n的自動(dòng)調(diào)整過程：的自動(dòng)調(diào)整過程：即：即：當(dāng)當(dāng)nUUUIfn n調(diào)速的方法：調(diào)節(jié)調(diào)速的方法：調(diào)節(jié)Uf。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：調(diào)速

6、范圍廣、速度調(diào)節(jié)平滑、起動(dòng)調(diào)速范圍廣、速度調(diào)節(jié)平滑、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、控制功率小、有速度負(fù)反饋的自動(dòng)調(diào)轉(zhuǎn)矩大、控制功率小、有速度負(fù)反饋的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)機(jī)械特性硬度高等一系列優(yōu)點(diǎn)節(jié)系統(tǒng)時(shí)機(jī)械特性硬度高等一系列優(yōu)點(diǎn) 。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：在空載或輕載（小于在空載或輕載（小于1010額定轉(zhuǎn)矩）額定轉(zhuǎn)矩）時(shí)，會(huì)造成失控現(xiàn)象；在調(diào)速時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速降時(shí)，會(huì)造成失控現(xiàn)象；在調(diào)速時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速降低，離合器的輸出功率和效率也相應(yīng)地按比例低，離合器的輸出功率和效率也相應(yīng)地按比例下降。所以此電機(jī)適用于長(zhǎng)期高速運(yùn)轉(zhuǎn)和短時(shí)下降。所以此電機(jī)適用于長(zhǎng)期高速運(yùn)轉(zhuǎn)和短時(shí)間低速運(yùn)轉(zhuǎn)。間低速運(yùn)轉(zhuǎn)。 為適應(yīng)印刷機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)的需要，在采用電為適應(yīng)印刷機(jī)

7、低速運(yùn)轉(zhuǎn)的需要，在采用電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)作主驅(qū)動(dòng)的印刷機(jī)中往往再磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)作主驅(qū)動(dòng)的印刷機(jī)中往往再配裝一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)作為低速電機(jī)使用。配裝一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)作為低速電機(jī)使用。二、起動(dòng)與調(diào)速二、起動(dòng)與調(diào)速 1 1起動(dòng)：起動(dòng)：起動(dòng)時(shí)可以逐漸增加電流，能很起動(dòng)時(shí)可以逐漸增加電流，能很平滑地起動(dòng)。平滑地起動(dòng)。 在阻力較大的拖動(dòng)系統(tǒng)中，例如在阻力較大的拖動(dòng)系統(tǒng)中，例如J2203J2203膠膠印機(jī)，電動(dòng)機(jī)往往不能帶負(fù)載直接起動(dòng)，這印機(jī)，電動(dòng)機(jī)往往不能帶負(fù)載直接起動(dòng)，這時(shí)可在起動(dòng)前先斷開離合器的勵(lì)磁電源，使時(shí)可在起動(dòng)前先斷開離合器的勵(lì)磁電源，使鼠籠電動(dòng)機(jī)先空載起動(dòng)，然后再接上勵(lì)磁電鼠籠電動(dòng)機(jī)先空載

8、起動(dòng)，然后再接上勵(lì)磁電源就可起動(dòng)了。源就可起動(dòng)了。（1 1）用調(diào)壓器調(diào)速）用調(diào)壓器調(diào)速在此系統(tǒng)中，沒有在此系統(tǒng)中，沒有速度負(fù)反饋，電機(jī)速度負(fù)反饋，電機(jī)的機(jī)械特性較軟，的機(jī)械特性較軟，一般可用于要求不一般可用于要求不高的調(diào)速差系統(tǒng)中高的調(diào)速差系統(tǒng)中。例如，制銅鋅版。例如，制銅鋅版使用的無粉腐蝕機(jī)使用的無粉腐蝕機(jī)，膠印制版的烘版，膠印制版的烘版機(jī)等。機(jī)等。 2 2調(diào)速：調(diào)速：調(diào)節(jié)滑差離合器的勵(lì)磁電流。調(diào)節(jié)滑差離合器的勵(lì)磁電流。（2）速度負(fù)反饋電磁調(diào)速）速度負(fù)反饋電磁調(diào)速 ZLKZLK1010型調(diào)速裝置的組成及其工作原理：型調(diào)速裝置的組成及其工作原理：基本組成：基本組成： 給定電壓環(huán)節(jié)給定電壓環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)

9、速反饋環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié)觸發(fā)電路觸發(fā)電路可控硅整流可控硅整流R8兩種調(diào)速狀態(tài)兩種調(diào)速狀態(tài)給定電壓環(huán)節(jié)：給定電壓環(huán)節(jié)： UfUf 24V24V的交流電壓經(jīng)、的交流電壓經(jīng)、整流、濾波和穩(wěn)壓，整流、濾波和穩(wěn)壓，得到得到1616V V的直流電壓。的直流電壓。直流穩(wěn)壓電源的組成直流穩(wěn)壓電源的組成“定速定速”檔轉(zhuǎn)速：檔轉(zhuǎn)速：由由RP1RP1分壓得到。分壓得到。“運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)”檔轉(zhuǎn)速：檔轉(zhuǎn)速：由由R5R5和和RP4RP4分壓得到。分壓得到。轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)速反饋環(huán)節(jié) 測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)BR對(duì)轉(zhuǎn)速采樣對(duì)轉(zhuǎn)速采樣得交流得交流U 整流和濾整流和濾波后波后得到反饋電壓得到反饋電壓U U經(jīng)過經(jīng)過R8傳至放大

10、器的輸入端。傳至放大器的輸入端。R8RP2: :調(diào)節(jié)反饋電壓；調(diào)節(jié)反饋電壓；RP3調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速表調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速表PV的刻度值；的刻度值；C7：減輕反饋電壓的脈動(dòng)，提高調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。減輕反饋電壓的脈動(dòng)，提高調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。 以晶體管以晶體管V2V2為核心組成。為核心組成。二極管二極管VD4VD4、VD5VD5、VD6VD6用作雙向限幅保護(hù)。用作雙向限幅保護(hù)。UfUf與與U U通過電阻通過電阻R6R6、R7R7和和R8R8進(jìn)行組合，形成輸進(jìn)行組合，形成輸入信號(hào)，其值正比于入信號(hào)，其值正比于U=UfU 。這個(gè)差值經(jīng)這個(gè)差值經(jīng)V2V2放大后可影響放大后可影響V2V2的集電極電位，對(duì)單結(jié)晶體管的集電極電

11、位，對(duì)單結(jié)晶體管觸發(fā)脈沖形成電路進(jìn)行控制。觸發(fā)脈沖形成電路進(jìn)行控制。放大器放大器R8觸發(fā)電路觸發(fā)電路 電源電源: :由由V1V1、VD3VD3、R4R4與與TCTC的的6 6、7 7繞組組成。繞組組成。TCTC的的6 6、7 7端輸出端輸出3 3V V交流電壓，交流電壓，當(dāng)為負(fù)半周期時(shí)，當(dāng)為負(fù)半周期時(shí)，V1V1截止，截止，V1V1集射極間電壓為集射極間電壓為1616V V當(dāng)為正半周期時(shí)，當(dāng)為正半周期時(shí)，V1V1飽和導(dǎo)通，飽和導(dǎo)通，VcelVcel=0=0，放大器與觸發(fā)電，放大器與觸發(fā)電路不能工作路不能工作 由由V3V3和和R11R11組成的恒流源，再加上組成的恒流源，再加上C6C6，能產(chǎn)生鋸，

12、能產(chǎn)生鋸齒波用作移相。齒波用作移相。觸發(fā)電路的移相：觸發(fā)電路的移相：例如：當(dāng)例如：當(dāng)V2V2的輸入電壓增大，充放電速度加快，的輸入電壓增大，充放電速度加快，可控硅觸發(fā)提前，勵(lì)磁電壓增大；可控硅觸發(fā)提前，勵(lì)磁電壓增大；輸入電壓的大小可以控制可控硅的觸發(fā)時(shí)刻。輸入電壓的大小可以控制可控硅的觸發(fā)時(shí)刻。可控硅整流電路：可控硅整流電路：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ鲉蜗喟氩ㄕ髡麟娐返妮敵隹刂普麟娐返妮敵隹刂妻D(zhuǎn)差離合器的勵(lì)磁線轉(zhuǎn)差離合器的勵(lì)磁線圈來產(chǎn)生勵(lì)磁電流并圈來產(chǎn)生勵(lì)磁電流并最終影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速。最終影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速。R1R1、C1C1和熱敏電阻和熱敏電阻RVRV均對(duì)可均對(duì)可控硅有過壓保護(hù)作用?？毓栌羞^壓保護(hù)作用。V

13、D1VD1為續(xù)流二極管，其作用為續(xù)流二極管，其作用是，正半周時(shí)由于可控硅導(dǎo)是，正半周時(shí)由于可控硅導(dǎo)通而使離合器工作；負(fù)半周通而使離合器工作；負(fù)半周時(shí)可控硅不導(dǎo)通，勵(lì)磁線圈時(shí)可控硅不導(dǎo)通，勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)可經(jīng)過產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)可經(jīng)過VD1VD1形成放電回路，使線圈形成放電回路，使線圈中的電流連續(xù)，從而使離合中的電流連續(xù)，從而使離合器工作穩(wěn)定。器工作穩(wěn)定。 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)RPRP4 4 改變電壓給定環(huán)節(jié)的電壓改變電壓給定環(huán)節(jié)的電壓UfUf 改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n n。三、兩種工作狀態(tài)三、兩種工作狀態(tài)1 1、“運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)”狀態(tài)（調(diào)速狀態(tài)）狀態(tài)（調(diào)速狀態(tài)）UfUfU UUcUc充電加快充電

14、加快UgUg觸發(fā)提前觸發(fā)提前IfIfn n例如：例如： 可以穩(wěn)定由于負(fù)載可以穩(wěn)定由于負(fù)載RLRL變化而引的轉(zhuǎn)速變化。變化而引的轉(zhuǎn)速變化。2 2、“定速定速”狀態(tài)（穩(wěn)速狀態(tài)）狀態(tài)（穩(wěn)速狀態(tài)）例如：當(dāng)負(fù)載變小時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速將變快，轉(zhuǎn)速負(fù)反例如：當(dāng)負(fù)載變小時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速將變快，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋電路給出的電壓饋電路給出的電壓U U將增大，經(jīng)過將增大，經(jīng)過R6R6、R7R7、R8R8給給出的比較電壓出的比較電壓U U將減小，這樣將減小，這樣C6C6充電速度變慢，充電速度變慢，電機(jī)轉(zhuǎn)速變慢。經(jīng)過這樣的所饋過程將使電機(jī)的轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速變慢。經(jīng)過這樣的所饋過程將使電機(jī)的轉(zhuǎn)速基本不變。速基本不變。RLRLnnUU U UUcUc充電