第六 節(jié) 歐陸514C型直流調(diào)速控制系統(tǒng)

1、第六節(jié) 歐陸514C型直流調(diào)速控制系統(tǒng)一、關(guān)于歐陸514C型直流調(diào)速器1、結(jié)構(gòu)歐陸514C控制系統(tǒng)是英國歐陸驅(qū)動器器件公司生產(chǎn)的一種以運(yùn)算放大器作為調(diào)節(jié)元 件的模擬式直流可逆調(diào)速系統(tǒng)。作為一種使用于工業(yè)環(huán)境中的擴(kuò)展設(shè)備，514C采用了一 種開放式的框架結(jié)構(gòu)，整個擴(kuò)展器以散熱器為基座，兩組反并聯(lián)的晶閘管模塊直接固定在 散熱器上；另外一塊驅(qū)動電源印刷電路板、一塊控制電路印刷電路板和一塊面板以層疊式 結(jié)構(gòu)裝在散熱器上面，整個裝置不需特殊工具就可以很方便地進(jìn)行拆卸。控制器整體尺寸 為 160mm X 240mm X 130mm（寬X高X厚）。2、控制器工作原理控制器的面板及接線端子分布圖如圖1所示：5

2、14C型調(diào)速器是一個邏輯控制的無環(huán)流直流可逆調(diào)速系統(tǒng)，它的控制回路是一個轉(zhuǎn) 速一一電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，外環(huán)是轉(zhuǎn)速環(huán)，可采用速度反饋或電樞電壓反饋，用戶可以通過 操作功能選擇開關(guān)SW1/3來決定反饋的方式。當(dāng)采用電樞電壓負(fù)反饋時，可使用電位器 P8加上電流正反饋來進(jìn)行速度補(bǔ)償，如果采用的是速度負(fù)反饋，則應(yīng)去掉電流補(bǔ)償，即把 電位器P8逆時針轉(zhuǎn)到底。速度反饋的電壓范圍通過功能選擇開關(guān)SW1/1，SW2/1的組合 來設(shè)定，并通過電位器P10對轉(zhuǎn)速進(jìn)行校正。514C型調(diào)速器的原理圖如掛件面板所示，速度調(diào)節(jié)器ASR的限幅值是以電位器P5 及接線端子7上所接的外部電位器來調(diào)整的。當(dāng)端子7上未外接電位器時，通過

3、P5可得 到對應(yīng)最大電樞電流為1.1倍標(biāo)定電流的限幅值，而在端子7上通過外接電位器輸入 07.5V的直流電壓時，通過P5可得到對應(yīng)最大電樞電流為1.5倍標(biāo)定電流的限幅值。電 流反饋信號以內(nèi)置的交流互感器從主電路中取出，并以BCD碼開關(guān)SW2, SW3, SW4按 電動機(jī)的額定電流來對電流反饋系數(shù)進(jìn)行設(shè)置得出標(biāo)定電流值。例如本實(shí)驗使用的電動機(jī) 的額定電流為1.2A，則SW2, SW3, SW4即分別設(shè)置為0A，1A，2A。注意：SW2, SW3, SW4的最大設(shè)定不能超過控制器的額定電流，如514C/08的最大設(shè)定值不能超過8A。電 流反饋系數(shù)非常重要，一旦設(shè)定之后系統(tǒng)就按此標(biāo)定值實(shí)行對電樞電流

4、的控制，并按此標(biāo) 定值對系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。電流調(diào)節(jié)器ACR的輸出經(jīng)過選觸邏輯電路和變號器分別送往正、反組觸發(fā)電路。當(dāng) 需要開放正組時，ACR的輸出經(jīng)選觸邏輯電路送往正組觸發(fā)電路，而當(dāng)需要開放反組時， ACR的輸出經(jīng)選觸邏輯電路并反號后送往反組觸發(fā)電路，從而只用一個電流調(diào)節(jié)器就可以 很好地配合正、反組觸發(fā)器的移相。選觸邏輯電路和變號器均由邏輯切換裝置進(jìn)行控制。 因電流調(diào)節(jié)器只有一個，其輸出極性是可變的，這就要求電流反饋信號的極性也要隨之改 變，而系統(tǒng)采用的是交流互感器，所取出的電流信號經(jīng)整流后得到的電流反饋信號始終是 正極性的，為了保證電流環(huán)的負(fù)反饋性質(zhì)，必須使電流負(fù)反饋的極性與速度調(diào)節(jié)器輸出電 壓

5、的極性相反，所以在電流反饋通道上也設(shè)置了一個變號器，根據(jù)邏輯切換裝置的控制， 在需要時對電流反饋信號的極性進(jìn)行變號。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出電壓（即轉(zhuǎn)矩極性）和零電平信號是邏輯切換裝置的兩個控制指令。此外，為了保證切換過程與主電路的同步，系統(tǒng)采用了鎖相環(huán)技術(shù)，對主電路的電壓進(jìn)行 取樣、變換、整形后，產(chǎn)生同步信號，送往邏輯切換裝置進(jìn)行同步，同時將此同步信號經(jīng) 自動斜率調(diào)整后，送往觸發(fā)電路進(jìn)行移相觸發(fā)控制，產(chǎn)生觸發(fā)脈沖。輔助電源A】A2 A3 A4輔助電源開關(guān)0 0 0 01控制端子排00000000000000000000000024 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 1

6、2特征指示燈L1電源L2故障跳閘L3過電流L4 PLL鎖相環(huán)6 :5 4 3 2 1電位器P1上升斜率P2下降斜率P3速度環(huán)比例增益P4速度環(huán)積分增益P5電流限幅6 :5 4 3 2 1電位器P1上升斜率P2下降斜率P3速度環(huán)比例增益P4速度環(huán)積分增益P5電流限幅P6電流環(huán)比例增益P7電流環(huán)積分增益P8電流補(bǔ)償P1O高速校正PU零速校正P12零速閥值78 9 O11OOOO功能選擇開關(guān)心SW1甘 im m m m123456789 10電流標(biāo)定開關(guān)測試插座SW1 SW2 SW30 0 0 0FLl FL2 Fl F2磁場端子L2/NLIA+A1主電源及電樞電源端子圖1控制器的面板及接線端子分布

7、圖3、控制器的保護(hù)功能1）停車邏輯停車邏輯電路能發(fā)出封鎖信號，將整個控制系統(tǒng)中各個調(diào)節(jié)器全部封鎖，使系統(tǒng)輸出 為零，電動機(jī)停止運(yùn)行。封鎖信號在以下情況下產(chǎn)生：（1）給定信號為零并且電動機(jī)轉(zhuǎn)速也為零；（2）瑣相環(huán)發(fā)生故障；（3）電動機(jī)過熱（熱敏電阻呈高阻，22端為高電平）；（4）系統(tǒng)尚未啟動（RUN為低電平）；（5）系統(tǒng)使能信號未加（ENABLE為低電平）2）故障檢測故障檢測電路對電樞電流進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)發(fā)生過流（電樞電流達(dá)到限幅值）時，發(fā)出故 障信號，并點(diǎn)亮電流限幅指示燈LED5；當(dāng)電樞電流保持或超過限幅值60s后，點(diǎn)亮故障 跳閘指示燈LED2。3）過流跳閘過流跳閘電路在電樞電流超限且指示燈LED

8、2點(diǎn)亮?xí)r能自動斷開內(nèi)部繼電器KA的線 圈回路，使KA掉電跳閘，從而切斷主電源。但若“過流跳閘禁止”開關(guān)SW1/9為“ON” 時，此開關(guān)接通0V，使過流跳閘不起作用，則KA不會跳閘。此外，當(dāng)過電流達(dá)到3.5倍 標(biāo)定電流值以上生即發(fā)生短路時，“過電流”指示燈“LED3”點(diǎn)亮并且KA瞬時跳閘。注意：當(dāng)發(fā)生故障跳閘或熱保護(hù)停車后，系統(tǒng)可通過將RUN信號斷開后重新施加而 使故障復(fù)位，控制器將重新啟動。發(fā)生短路故障引起“過電流”指示燈“LED3”點(diǎn)亮后， 不能通過重新施加RUN信號使故障復(fù)位，因為這種跳閘指示發(fā)生了重大故障，在排除短 路故障后，可通過將輔助電源斷開后重新接通而使故障復(fù)位，但需注意在重新接通

9、輔助電 源前必須將RUN信號斷開。對故障電路的復(fù)位操作不能使控制器內(nèi)部引起跳閘的計數(shù)器 清零，如果發(fā)生過載跳閘后，在過載未消除的情況下重新啟動控制器，那么控制器一啟動 電流限幅指示燈LED5就會點(diǎn)亮，而且故障跳閘不在是60s后發(fā)生，而是立刻跳閘。這種 保護(hù)方式能防止控制器和電動機(jī)受到連續(xù)的過載。要使內(nèi)部的計時器清零，可以在“故障 排除”端子15處輸入+10V的電壓來實(shí)現(xiàn)。4、514C型控制器接線端子功能說明1）控制端子功能說明端子功能說明備注1測速反饋轉(zhuǎn)速計輸入最大+350V2未用3速度測量輸出0+10V對應(yīng)0100%轉(zhuǎn)速4未用5RUN （運(yùn)行）輸入+24V對應(yīng)RUN； 0V對應(yīng)停止電平輸入6

10、電流測量輸出0+7.5V對應(yīng)+150%標(biāo)定電流SW1/5為OFF電流表雙極性輸出SW1/5為ON電流值輸出7轉(zhuǎn)矩/電流限幅輸入0+7.5V對應(yīng)+150%標(biāo)定電流端子功能說明備注8公共0V端數(shù)字/模擬量通用9給定積分輸出0+10對應(yīng)0+100%斜率值10正極性速度給定輸入0+10對應(yīng)0+100%轉(zhuǎn)速11公共0V端數(shù)字/模擬量通用12速度總給定輸出0+10對應(yīng)100%轉(zhuǎn)速13速度斜坡給定輸入0+10對應(yīng)0100%正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速0-10對應(yīng)0100%反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速14+ 10V基準(zhǔn)供速度/電流給定的+10V基準(zhǔn)15故障排除輸入+10V對應(yīng)“故障排除”信號電平輸入16-10V基準(zhǔn)供速度/電流給定的的-10V基準(zhǔn)1

11、7負(fù)極性速度給定輸入0+10對應(yīng)0100%反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速0-10對應(yīng)0100%正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速18電流直接給定輸入/輸出SW1/8為ON對應(yīng)電流給定輸出SW1/8為OFF對應(yīng)電流給定輸入 0+7.5V對應(yīng)0+150%標(biāo)定電流19“正?！毙盘?24V對應(yīng)無故障電平輸出20ENABLE使能輸入+ 10V+24V對應(yīng)使能 0V對應(yīng)禁止電平輸入21速度總給定反向輸出0-10對應(yīng)100%正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速22熱敏電阻（熱保護(hù)）輸入電動機(jī)熱敏元件接入2000 （對公共地）為正常18000 （對公共地）為過熱23零速/零給定輸出+24V為停車/零給定0V為運(yùn)行/非零給定電平輸出短路保護(hù)24+24V+24V電源輸出20mA注意：24

12、端子輸出的+24V電壓僅能用于控制器自身，可用于RUN電路（5端子）和 ENANLE電路（20端子）。絕對不要用這個電源去對控制控制器以外的任何電路和設(shè)備供 電。否則，將導(dǎo)致控制器失靈、故障或損壞，導(dǎo)致所連接的設(shè)備損壞，甚至造成人身危險。2）電源接線端子的說明。端子功能說明A1接交流接觸器線圈接交流電源相線A2接交流接觸器線圈接交流電源中線A3輔助交流電源中線A4輔助交流電源相線L1交流輸入相線1主電源輸入L2/N交流輸入相線2/中線主電源輸入A+電樞正極接電動機(jī)電樞正極端子功能說明A-電樞負(fù)極接電動機(jī)電樞負(fù)極F+磁場正極接電動機(jī)勵磁正極（直流輸出）F-磁場負(fù)極接電動機(jī)勵磁負(fù)極（直流輸出）FL

13、1磁場整流電源主電源輸入磁場整流器FL2磁場整流電源主電源輸入磁場整流器3）功能設(shè)置開關(guān)說明（1）反饋電壓范圍選擇功能開關(guān)SW1/1SW1/2反饋電壓范圍OFFON1025V用電位器RP10調(diào) 整達(dá)到最大速度 所需要的反饋電 壓數(shù)值ONON25V75VOFFOFF75V125VONOFF123V325V4）通用功能開關(guān)SW1/3速度反饋類型選擇OFF轉(zhuǎn)速反饋控制ON電樞電壓反饋控制SW1/4零輸出選擇OFF零速輸出ON零給定輸出SW1/5電流測量輸出選擇OFF電流表雙極輸出ON電流表輸出SW1/6給定積分隔離選擇OFF給定積分連通ON給定積分隔離SW1/7停止邏輯使能開關(guān)OFF禁止ON使能SW

14、1/8電流定OFF端了 18為直接電流給定輸入ON端子18為電流給定輸出SW1/9過流跳閘禁止開關(guān)OFF過流時繼電器脫扣ON過流時繼電器不脫扣SW1/10速度給走信號選擇OFF總給定輸入ON斜坡給定輸入注：功能開關(guān)出廠默認(rèn)設(shè)置為SW1/1=OFF, SW1/2=ON，SW1/3=ON，SW1/4=OFF，SW1/5=OFF， SW1/6=OFF，SW1/7=OFF， SW1/8=OFF，SW1/9=OFF，SW1/10=OFF。5）電位器功能說明P1上升斜率順時針為加快升速時間（線性：140s）默認(rèn)中間位置P2下降斜率逆時針為加快降速時間（線性：140s）中間位置P3速度環(huán)比例增益中間位置P4

15、速度環(huán)積分增益中間位置P5電流限幅順時針為電流增大7端未外接電源時最大電流可達(dá) 110%標(biāo)定值，7端外接+7.5V電源時可 獲得150%標(biāo)定值的最大電流輸出順時針90%處P6電流環(huán)比例增益中間位置P7電流環(huán)積分增益逆時針P8電流補(bǔ)償在使用電壓負(fù)反饋時，順時針旋轉(zhuǎn)可 增大電流補(bǔ)償量，減小靜差率，但過量 的調(diào)節(jié)可能引起不穩(wěn)定逆時針P9未用P10高速校正控制電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)速，順時針旋轉(zhuǎn) 可提高電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)速中間位置P11零速校正在速度環(huán)零給定時可調(diào)零中間位置P12零速檢測閥值調(diào)節(jié)零速繼電器和停車邏輯電路的 零速檢測門坎電壓逆時針二、實(shí)驗線路與步驟1）實(shí)驗所需掛件及附件：PDC40歐陸514C直流調(diào)

16、速器、PDC01電源控制屏、慢掃描示波器、DD03-3電機(jī)導(dǎo)軌、DJ13-1直流發(fā)電機(jī)、DJ15直流并勵電動機(jī)。2）電壓、電流雙閉環(huán)可逆調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗138514C138514CA1A+A2A-L1L2/NFL1F+FL2A4A3F-24(24V) 5 (RUN) 20(ENABLE)112214(10V)711圖2電壓、電流雙閉環(huán)可逆調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗接線圖按圖2接線，負(fù)載電阻R用2250Q （兩個900Q并聯(lián)之后再與兩個900Q串聯(lián)）， 并使可調(diào)電阻R以最大阻值接入，將給定電位器RP1和RP2逆時針調(diào)到底。將功能開關(guān)SW1/3置ON,表示采用的是電樞電壓負(fù)反饋；分別將功能開關(guān)SW1/1和SW1/2

17、置“ON”和“OFF”，表示反饋的電壓范圍為125325V；將SW1/8置ON；因?qū)嶒炛?使用的的電動機(jī)的額定電流為1.2A,所以將電流標(biāo)定轉(zhuǎn)換開關(guān)十位置于“0”,個位置于“1”, 小數(shù)位置于“2”；將電流限幅電位器P5順時針調(diào)到最大，高速校正電位器P10置于中間 位置，電流補(bǔ)償電位器P8置于中間位置(實(shí)驗前老師可先整定好)。打開電源開關(guān)，依次扳動鈕子開關(guān)S3 (RUN), S4 (ENABLE),順時針調(diào)節(jié)電位器RP1 逐漸增加給定值到5V,電動機(jī)隨之升速至穩(wěn)態(tài)值，若電樞電壓不為220V，則調(diào)節(jié)電位器P10,使電樞電壓為220V。若系統(tǒng)動態(tài)性能較差，可分別調(diào)整PI參數(shù)(P3, P4, P6,

18、 P7), 若靜差率較大，可調(diào)整電流補(bǔ)償電位器P5。觀察與記錄給定電壓從零正、零負(fù)、正負(fù)、負(fù)正時轉(zhuǎn)速、電流波形。3)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)可逆調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗按圖3接線，負(fù)載電阻R用2250Q (兩個900Q并聯(lián)之后再與兩個900Q串聯(lián))，并使可調(diào)電阻R以最大阻值接入，將給定電位器RP1和并使可調(diào)電阻R以最大阻值接入，將給定電位器RP1和RP2逆時針調(diào)到底。L1N圖3轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)可逆調(diào)速系統(tǒng)實(shí)驗接線圖將功能開關(guān)SW1/3置OFF,表示采用的是轉(zhuǎn)速負(fù)反饋;分別將功能開關(guān)SW1/1和SW1/2 置“OFF ”和“ ON”，表示轉(zhuǎn)速反饋的電壓范圍為1025V；將SW1/8置ON；因?qū)嶒炛惺褂?的的電動機(jī)的額定電流為1.2A，所以將電流標(biāo)定轉(zhuǎn)換開關(guān)十位置于“0”，個位置于“1”, 小數(shù)位位置于“2”；將電流限幅電位器P5順時針調(diào)到最大，高速校正電位器P10置于中 間位置，電流補(bǔ)償電位器P8逆時針旋到底(表示不用電流補(bǔ)償)。打開電源開關(guān)，依次扳動鈕子開關(guān)S3 (R