電機控制與調(diào)速技術課件 項目二 直流電動機調(diào)速技術

電機控制與調(diào)速項目二

直流電動機調(diào)速技術在我國許多工業(yè)部門，如軋鋼、礦山采掘、海洋鉆探、金屬加工、紡織、造紙以及高層建筑等需要高性能可控電力拖動場合，廣泛采用直流調(diào)速系統(tǒng)。從控制技術角度來看，直流調(diào)速系統(tǒng)是交流調(diào)速系統(tǒng)的基礎?！鞠嚓P知識和技能】直流電動機調(diào)速系統(tǒng)最早采用恒定直流電壓給直流電動機供電，通過改變電樞回路中的電阻來實現(xiàn)調(diào)速。缺點是效率低、機械特性軟，不能得到較寬和平滑的調(diào)速性能。該方法只適用在一些小功率且調(diào)速范圍要求不大的場合?！卷椖抗ぷ鲌鼍啊?/p>

直流電動機分為有換向器和無換向器兩大類。發(fā)電機-電動機系統(tǒng)的控制方法可獲得較寬的調(diào)速范圍、較小的轉(zhuǎn)速變化率和平滑的調(diào)速性能。主要缺點是系統(tǒng)重量大、占地多、效率低及維修困難。晶閘管變流器供電的直流電動機調(diào)速系統(tǒng)，由于大規(guī)模集成電路技術以及計算機技術的應用，使直流電動機調(diào)速系統(tǒng)的精度、動態(tài)性能、可靠性有了很大的提高。目前電力電子技術中IGBT等大功率器件的發(fā)展正在取代晶閘管，出現(xiàn)了性能更好的直流調(diào)速系統(tǒng)。目錄CONTENTS任務一、直流電動機及其調(diào)速技術任務二、晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)任務一直流電動機及其調(diào)速技術目錄CONTENTS【知識準備】

一、直流電動機的結構與工作原理1.直流電動機的結構。1.了解直流電動機的結構。2.掌握直流電動機的工作原理。3.熟悉直流電動機的三種調(diào)速原理和方法?！救蝿漳繕恕恐绷麟妱訖C由定子和轉(zhuǎn)子（又稱電樞）兩大部分組成。定子、轉(zhuǎn)子之間有一定的間隙，稱為氣隙。（1）定子定子的主要作用是產(chǎn)生主磁場并作電機的機械支撐，他由主磁極、換向極、電刷裝置、機座、端蓋等組成。①主磁極：主磁極是一種電磁鐵，它是由主磁極鐵心和套在鐵心上的主磁極繞組(又稱勵磁繞組)組成。整個磁極用螺釘固定在機座上。主磁極用來產(chǎn)生一個恒定的主磁場，它總是成對的，相鄰磁極的極性按N極和S極交替排列。勵磁繞組的兩個出線端引到接線盒上，以便外接直流勵磁電源的正負極。改變勵磁電流的方向，就能改變主磁場的方向。②換向磁極：換向極裝在兩個主磁極間，也是由鐵心和繞組組成。它的作用是產(chǎn)生一個附加磁勢，抵消交軸電樞反應磁勢，并在換向區(qū)域內(nèi)建立一個磁場，使換向元件中產(chǎn)生一個附加電勢去抵消電抗電勢，從而可以避免電樞換向過程中在電刷下出現(xiàn)火花，以保護電機。③電刷裝置④機座（2）轉(zhuǎn)子(電樞)機電能量轉(zhuǎn)換的感應電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩都在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生，是電機的重要部件。轉(zhuǎn)子由電樞鐵心、電樞繞組、換向器、轉(zhuǎn)軸、風扇等組成。（a）（b）①電樞鐵心

電樞鐵心是磁路的一個部分，用來嵌放電樞繞組。②電樞繞組

電樞繞組的作用是產(chǎn)生感應電動勢和通過電流，使電機實現(xiàn)機電能量的轉(zhuǎn)換。

③換向器

換向器的作用是將電樞繞組中的交流電動勢和電流轉(zhuǎn)換成電刷間的直流電動勢和電流。2.直流電動機的工作原理（1）直流電動機的工作原理。

電刷兩端加上直流電壓，線圈abcd內(nèi)便有電流通過，通電導體ab和cd在主磁極磁場內(nèi)受到電磁力的作用（左手定則判斷受力方向）產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，若電磁轉(zhuǎn)矩能克服電樞軸上的制動轉(zhuǎn)矩，電動機將旋轉(zhuǎn)起來。電動機轉(zhuǎn)動以后，電樞繞組又切割主磁場而產(chǎn)生感應電動勢，其方向可由右手定則判定，正好與通入的電流方向相反，因此，稱此產(chǎn)生的感應電動勢為反電動勢。輸入的直流電能必須克服電動機內(nèi)反電動勢的作用，才能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機正常工作，從而實現(xiàn)將電源的電功率轉(zhuǎn)換為電動機的機械功率。（2）電磁轉(zhuǎn)矩當電樞繞組受到電磁力作用時，將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T，該電磁轉(zhuǎn)矩為：式中CT—轉(zhuǎn)矩常數(shù)，與電機構造有關，CT=pN/2πa；p—磁極對數(shù)；

N—電樞繞組總的有效導體根數(shù)；a—電樞繞組并聯(lián)支路對數(shù)；Φ—每極磁通，單位：Wb；Ia—電樞電流，單位：A。電磁轉(zhuǎn)矩對電動機來說是驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，是由電源供給電動機的電能轉(zhuǎn)換來的，能夠拖動負載運動；對發(fā)電機來講是制動轉(zhuǎn)矩，原動機必須克服電磁轉(zhuǎn)矩才能使電樞轉(zhuǎn)動而發(fā)出電能。（3）電樞電動勢

當直流電動機旋轉(zhuǎn)時，電樞繞組中存在感應電動勢Ea，其大小與電動機的轉(zhuǎn)速和磁通成正比，即：式中

p—磁極對數(shù)；N—電樞繞組總的有效導體根數(shù)；

a—電樞繞組并聯(lián)支路對數(shù)；n—電動機轉(zhuǎn)速，單位：r/min。電樞電動勢在電動機中是個反電動勢，而在直流發(fā)電機電樞電動勢則是電源電動勢。3.直流電動機的分類根據(jù)主磁極勵磁繞組與電樞電路之間的連接方式的不同，直流電動機一般分為４種：他勵電動機、并勵電動機、串勵電動機、復勵電動機。（1）他勵電動機

勵磁繞組與電樞繞組分別由獨立的直流電源供電，如圖a。（2）并勵電動機

勵磁繞組與電樞繞組并聯(lián)，由同一直流電源供電，如圖b。（3）串勵電動機

勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，勵磁電流等于電樞電流，如圖c。（4）復勵電動機

勵磁繞組分成兩部分，一部分與電樞并聯(lián)，另一部分與電樞串聯(lián)，如圖d。通常采用的是積復勵電動機，其兩勵磁繞組產(chǎn)生的磁通方向一致。二、直流電動機的調(diào)速方法調(diào)速是為了滿足工作機械對不同轉(zhuǎn)速的需要，而人為的對電動機轉(zhuǎn)速進行控制。根據(jù)直流電動機轉(zhuǎn)速公式：可知，在一定負載下，改變電樞電路的電阻、磁通、電樞電壓三者中的任一參數(shù)，都能使電動機的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。1.調(diào)速指標（1）調(diào)速范圍工作機械的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比，用系數(shù)D表示。（2）靜差率靜差率也稱相對穩(wěn)定性，是指負載轉(zhuǎn)矩變化時，轉(zhuǎn)速變化的程度，用δ表示。不同的生產(chǎn)設備對靜差率的要求不相同，一般設備要求δ取30%～50%，高精度的設備要求δ<0.1%。如龍門刨床主拖動要求為δ取0.05～0.1、普通車床要求δ≤0.3，冷軋機要求δ≤0.02。（3）調(diào)速的平滑性在一定的調(diào)速范圍內(nèi)調(diào)速的級數(shù)越多調(diào)速就越平滑，相鄰兩級轉(zhuǎn)速之比稱為平滑系數(shù)φ。φ值越接近1，平滑性越好，當φ=1時，稱為無級調(diào)速。（4）調(diào)速的經(jīng)濟性

經(jīng)濟性指調(diào)速所需的設備投資、調(diào)速過程中的能量損耗以及電動機在調(diào)速時能否得到充分利用。在選擇調(diào)速方法時，既要滿足負載的要求，又要使電動機得到充分利用。充分利用的標志就是使工作電流為電機的額定電流。2.電樞電路串電阻調(diào)速

保持電壓U和磁通Φ均為額定值不變，且負載轉(zhuǎn)矩TL一定時，在電樞回路中串入調(diào)速電阻Rpa，特性曲線的斜率增加，轉(zhuǎn)速將降低，實現(xiàn)了調(diào)速目的。

這種調(diào)速方法簡單易行，但只能從額定轉(zhuǎn)速向下調(diào)。Rpa的串入使機械特性變軟，靜差率增大，調(diào)速的范圍D一般小于2，并且調(diào)速的平滑性差，能量損耗大，調(diào)速效率低。只能適用于小容量、短時間調(diào)速的場合。3.弱磁調(diào)速電動機在額定狀態(tài)下運行時，磁路接近飽和，改變磁通只能從額定磁通向下調(diào)，因此，弱磁調(diào)速是在電樞電壓保持不變的情況下，在勵磁回路中串入電阻或降低勵磁回路電壓，使勵磁電流減小，磁通減弱，從而使電動機轉(zhuǎn)速上升的一種調(diào)速方式，如圖。4.降低電樞電壓調(diào)速保持磁通不變，降低電樞電壓將使理想空載轉(zhuǎn)速n0降低，轉(zhuǎn)速降Δn保持不變，即得到一組與固有機械特性相平行的曲線，如圖右圖所示。當負載轉(zhuǎn)矩不變時，電樞電壓的降低，使轉(zhuǎn)速下降，實現(xiàn)調(diào)速目的。以上的敘述主要是針對他（并）勵電動機而言的，對串磁電動機也可采用電樞串電阻和降低電壓的方法，調(diào)速原理與他勵電動機基本相同。改變磁通調(diào)速在串勵電動機中使用較少，若要采用該方法，可在電樞繞組兩端或在串勵繞組兩端并聯(lián)電阻以達到減小勵磁電流的目的。例4—1:一臺他勵電動機，PN=10KW，UN=UfN=220V，IN=52.6A，nN=1500r/min，Ra=0.3Ω，在額定負載下，求：（1）電樞電路串入電阻Rpa=0.5Ω時，電動機穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。（2）電源電壓下降20%，Rpa=0時，電動機穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。（3）磁通減弱10%，Rpa=0時，電動機穩(wěn)定轉(zhuǎn)速?！救蝿諏嵤坑柧氻椖恳唬褐绷麟妱訖C的拆裝一、工具、儀表及電氣元件1.工具:測電筆、螺釘旋具、斜口鉗、尖嘴鉗、剝線鉗、電工刀等。2.儀表:MF47型萬用表、5050型兆歐表。3.器材：直流電動機。二、直流電動機的拆裝（1）拆卸。打開電動機接線盒，拆下電源連接線。在端蓋與機座連接處作好標記。（2）取出電刷打開換向器側(cè)的通風窗，卸下電刷緊固螺絲，從刷握中取出電刷，拆下接到刷桿上的連接線。1.直流電動機的拆裝步驟及要點（3）拆卸軸承外蓋

拆除換向器側(cè)端蓋螺絲和軸承蓋螺絲，取出軸承外蓋；拆卸換向器端的端蓋，必要時從端蓋上取下刷架。（4）抽出轉(zhuǎn)子抽出電樞時要小心，不要碰傷電樞。（5）拆卸轉(zhuǎn)子用紙或軟布將換向器包好。拆下前端蓋上的軸承蓋螺絲，并取下軸承外蓋[將連同前端蓋在內(nèi)的電樞放在木架上或木板上；軸承一般只在損壞后方可取出，無特殊原因，不必拆卸。2.直流電動機的裝配步驟訓練項目二：并勵直流電動機啟動、調(diào)速控制電路的安裝與調(diào)試一、設備器材1.工具:測電筆、螺釘旋具、斜口鉗、尖嘴鉗、剝線鉗、電工刀等。2.儀表:兆歐表、萬用表。

3.電氣元件：并勵直流電動機啟動、調(diào)速控制線路安裝器材全套。二、訓練步驟1.電氣原理圖識讀與分析并勵直流電動機手動啟動控制電路如圖工作原理分析如下:啟動前工作原理分析，

檢查變阻器RS和RP，其中變阻器RP應處于短接狀態(tài)，變阻器RS的手輪置于0位。合上電源開關QF，接通直流電源。啟動:慢慢旋轉(zhuǎn)手輪8，使手輪從0位轉(zhuǎn)到靜觸頭1，此時變阻器RS的全部電阻接入電樞電路，電動機開始啟動旋轉(zhuǎn)，將手輪依次轉(zhuǎn)到靜觸頭2、3、4、5等位置，使啟動電阻逐級切除直至完全切除，此時電磁鐵6吸住手輪銜鐵9，直流電動機啟動完畢，進入正常運轉(zhuǎn)。調(diào)速:調(diào)節(jié)調(diào)速變阻器RP，逐漸增大其阻值，從而減小了電動機勵磁繞組的阻值，電動機實現(xiàn)弱磁調(diào)速，電動機轉(zhuǎn)速逐漸升高。但要注意轉(zhuǎn)速不能調(diào)節(jié)的過高，防止出現(xiàn)“飛車”事故。2.電器元件安裝固定(1)列表并清點、檢查器材元件完好，并填入表中。(2)設計并勵直流電動機啟動、調(diào)速控制線路電器布置圖。(3)根據(jù)電氣安裝工藝規(guī)范安裝固定元器件。3.電氣控制電路連接(1)設計并勵直流電動機啟動、調(diào)速控制線路電氣接線圖。(2)按電氣安裝工藝規(guī)范實施電路布線連接。4.電氣控制電路通電試驗、調(diào)試排故。(1)學生先按圖檢查接線正確性。(2)經(jīng)指導教師復查認可，且在場監(jiān)護的情況下進行通電校驗。(3)通電校驗的操作順序是：①合上電源開關QF前，先檢查啟動變阻器RS的手輪是否置于最左端的0位;調(diào)速變阻器R的阻值是否調(diào)到零。②合上電源開關QF。③慢慢轉(zhuǎn)動啟動變阻器手輪8，使手輪從0位逐步轉(zhuǎn)至5位，逐級切除啟動電阻。在每切除一級電阻后要停留數(shù)秒鐘，用轉(zhuǎn)速表測量其轉(zhuǎn)速，并填人表中。用鉗形電流表測量電樞電流以觀察電流的變化情況。④調(diào)節(jié)調(diào)速變阻器R，在逐漸增大其阻值時，要注意測量電動機轉(zhuǎn)遠，轉(zhuǎn)速不能超過電動機的最高轉(zhuǎn)速2000r/min。測量結果填入表中。⑤停轉(zhuǎn)時，切斷電源開關QF，將調(diào)速變阻器Rp的阻值調(diào)到零，并檢查啟動變阻器RS是否自動返回起始位置。

⑥如若在校驗過程中出現(xiàn)故障，學生應獨立進行調(diào)試、排故。

⑦斷開電源，先拆除電源線，再拆除電動機接線，然后整理訓練場地，恢復原狀。【任務總結】直流電動機的結構和工作原理是必須理解的重要內(nèi)容，直流電動機的調(diào)速的方法以及相對于交流調(diào)速優(yōu)缺點也必須重點掌握，除此之外還應該了解直流電動機的維護和保養(yǎng)知識。任務二晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)目錄CONTENTS【任務目標】1.熟悉晶閘管—直流電動機調(diào)速系統(tǒng)控制電路、觸發(fā)電路、主電路和勵磁電路的工作原理;2.掌握本系統(tǒng)調(diào)試測量及調(diào)速操作方法;3.掌握本系統(tǒng)常見故障的分析及檢修方法?！局R準備】一、晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)簡介

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，在不同的場合下要求生產(chǎn)機械采用不同的速度進行工作，以保證生產(chǎn)機械的合理運行，并提高產(chǎn)品質(zhì)量。改變生產(chǎn)機械的工作速度就是調(diào)速，調(diào)速的方法主要有兩種：一是采用機械方法進行調(diào)速；二是采用電氣方法進行調(diào)速。機械調(diào)速是人為地改變機械傳動裝置的傳動比來達到調(diào)速的目的，而電氣調(diào)速則是通過改變電動機的機械特性來達到調(diào)速的目的。在現(xiàn)代生產(chǎn)機械中，廣泛采用電氣方法進行調(diào)速，組成自動調(diào)速系統(tǒng)。調(diào)速系統(tǒng)有直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)兩大類。鑒于直流電動機具有良好的啟、制動性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，所以直流調(diào)速系統(tǒng)，特別是晶閘管—直流電動機調(diào)速系統(tǒng)，在現(xiàn)代生產(chǎn)中獲得了廣泛的應用。二、晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)特性

對于一個調(diào)速系統(tǒng)，電動機要不斷地處于啟動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速以及突然加減負載的過渡過程，此時，必須研究相關電機運行的動態(tài)指標，如穩(wěn)定性、快速性、動態(tài)誤差等。1.跟隨指標：系統(tǒng)對給定信號的動態(tài)響應性能，稱為“跟隨”性能，一般用最大超調(diào)量σ，超調(diào)時間ts和震蕩次數(shù)N三個指標來衡量。

2.抗擾指標:擾動量作用時的動態(tài)響應性能稱為抗擾性能。一般用最大動態(tài)速降Δｎｍａｘ、恢復時間tf和振蕩次數(shù)Ｎ來衡量如圖所示為突加負載時的動態(tài)響應曲線。最大動態(tài)速降反映系統(tǒng)抗擾動能力和系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。三、G-M系統(tǒng)1.系統(tǒng)工作原理發(fā)電機—電動機組系統(tǒng)，簡稱G—M系統(tǒng)。簡單的晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)如圖所示。該裝置由原動機（柴油機、交流異步或同步電動機）拖動直流發(fā)電機G實現(xiàn)變流，由G給需要調(diào)速的直流電動機M供電，調(diào)節(jié)直流發(fā)電機G的勵磁電流if

即可改變其輸出電壓U，從而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速n。2.系統(tǒng)特性G—M系統(tǒng)的優(yōu)點是可逆運行。缺點是設備多，體積大，成本高，效率低，有振動和噪音，維護麻煩，響應時間慢，放大倍數(shù)低。四、V-M系統(tǒng)1.工作原理晶閘管-電動機調(diào)速系統(tǒng)，簡稱V-M系統(tǒng)。如圖2-16所示，VT是晶閘管可控整流器，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓Uc來移動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變整流電壓Ud，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速。2.系統(tǒng)特性：（1）由于晶閘管單向?qū)щ娦?，它不允許電流反向，給系統(tǒng)可逆運行造成困難。（2）晶閘管對過電壓、過電流和過高的du/dt與di/dt都十分敏感，若超過允許值會在很短的時間內(nèi)損壞器件，設計時留有2-3倍余量。（3）處于深度調(diào)速狀態(tài)（低速運行），可控硅導通角小，系統(tǒng)功率因數(shù)很低，產(chǎn)生高次諧波電流，由諧波與無功功率引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近的用電設備，造成“電力公害”，應增加無功補償和諧波濾波裝置。五、晶閘管有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)

單純由被調(diào)量負反饋組成的按比例控制的單閉環(huán)系統(tǒng)屬有靜差的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，簡稱有靜差調(diào)速系統(tǒng)。

為了提高晶閘管有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度，提高系統(tǒng)的機械特性硬度，在系統(tǒng)中通常設有轉(zhuǎn)速負反饋、電壓負反饋和電流正反饋等環(huán)節(jié)，構成閉環(huán)系統(tǒng)。1.具有轉(zhuǎn)速負反饋的直流調(diào)速系統(tǒng)

當負載轉(zhuǎn)矩TL增大時，該系統(tǒng)將同時存在兩個調(diào)節(jié)過程。一個是電動機本身特性決定的，當負載增大、轉(zhuǎn)速降低時，電機電樞電流增大，使電磁轉(zhuǎn)矩T自動增大，與負載轉(zhuǎn)矩平衡。另一個是反饋環(huán)節(jié)的作用，使控制電路產(chǎn)生相應變化，結果使電樞電壓增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大。

上述兩個調(diào)節(jié)過程，最后都使T=TL，運行在新的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。既然電動機本身能自動達到T=TL，那么加入反饋環(huán)節(jié)的特殊作用表現(xiàn)為：

如無反饋環(huán)節(jié)，電機內(nèi)部的電磁轉(zhuǎn)矩將沿著自身的機械特性變化。如在圖中，原來負載轉(zhuǎn)矩為TL1，電樞電壓為Ud1，穩(wěn)定運行在機械特性的a點。當負載轉(zhuǎn)矩增大至TL2時，電磁轉(zhuǎn)矩將沿著Ud1時的機械特性增長，最后穩(wěn)定運行在b點，轉(zhuǎn)速降低了。

有了反饋環(huán)節(jié)后，轉(zhuǎn)速下降的結果將通過控制電路的作用，使電樞電壓增大，如從Ud1增大到Ud2，這樣將穩(wěn)定運行在Ud2的機械特性b’點。同樣，如負載轉(zhuǎn)矩增大到TL3，反饋結果使電樞電壓增大到Ud3，電機將穩(wěn)定運行在c’點。不難看出，反饋環(huán)節(jié)的作用使轉(zhuǎn)速降落減少。

但無論反饋多強，放大器的放大倍數(shù)多大，總存在轉(zhuǎn)速降落，即負載時轉(zhuǎn)速總低于空載轉(zhuǎn)速。因此，這種調(diào)速系統(tǒng)是有靜差的。2.具有電壓負反饋的直流調(diào)速系統(tǒng)電壓反饋信號取自電動機電樞兩端，通過電位器可以調(diào)節(jié)反饋量的大小。電壓反饋信號Ufv與給定電壓綜合成的偏差電壓，經(jīng)放大器后作為控制電壓，決定電樞電壓大小。該系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程如下：3.具有電壓負反饋加電流正反饋的直流調(diào)速系統(tǒng)

電流反饋信號為主電路中串聯(lián)電阻的兩端電壓，該電壓正比于電樞電流的大小。由于電流反饋信號UFA與給定電壓UG的極性相同，故稱為電流正反饋。采用電流正反饋環(huán)節(jié)時容易引起振蕩，因此一般電流正反饋不單獨使用，而是與電壓負反饋一起使用，二者互為補充，互相配合，可以獲得很硬的機械特性。4.具有電流截止負反饋的直流調(diào)速系統(tǒng)

圖中穩(wěn)壓管VS構成一個比較環(huán)節(jié)，它的擊穿電壓提供了一個比較電壓。當電樞電流ID小于允許值時，使反饋電壓UFA小于VS的擊穿電壓，穩(wěn)壓管VS未導通，UFA對控制不起作用；當電流ID大于允許值時，使UFA于大VS的擊穿電壓，VS被擊穿導通，負反饋電壓UFA對控制端起作用，使UD急驟下降，轉(zhuǎn)速N隨之也急驟下降，從而限制了電流增大，起到保護晶閘管和電機的作用。六、小功率有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)實析KZD-II型直流調(diào)速系統(tǒng)的組成框圖如圖所示。該系統(tǒng)主要由給定電路、比較環(huán)節(jié)、放大器、觸發(fā)器、整流回路、電壓負反饋環(huán)節(jié)、電流截止負反饋、電流正反饋、控制對象這幾部分組成。1.結構特點和技術數(shù)據(jù)如圖所示，為典型的直流調(diào)速系統(tǒng)電路原理圖。此為小容量晶閘管直流調(diào)速裝置，適用于4kW以下直流電動機無級調(diào)速。系統(tǒng)的主回路采用單相橋式半控整流線路。具有電流截止負反饋、電壓負反饋和電流正反饋（電動勢負反饋）。2.晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)線路的分析

晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的一般分析順序是：主電路→觸發(fā)電路→控制電路→輔助電路（包括保護、指示、報警等）。（1）主電路部分①作用：給直流電動機供電。

②采用單相橋式半控橋整流電路。

③平波電抗器Ld:限制電流脈動，改善換

向條件，減少電樞損耗，并使電流連續(xù)。

④電抗器Ld兩端并聯(lián)一電阻:減少掣住電流建立的時間。

⑤電動機勵磁由單獨的整流電路供電。（2）觸發(fā)電路觸發(fā)電路采用由單結晶體管組成的弛張振蕩電路，為了提高觸發(fā)脈沖的功率，振蕩產(chǎn)生的尖脈沖經(jīng)晶閘管放大并由脈沖變壓器輸出。（3）控制電路①反饋形式的選擇。采用電壓負反饋和電流正反饋環(huán)節(jié)來代替轉(zhuǎn)速負反饋。②控制信號的合成?？刂菩盘栍山o定信號、電壓負反饋信號和電流正反饋信號綜合組成。

控制信號為給定信號Us、電壓負反饋信號Ufv和電流正反饋信號Ufi的綜合，即ΔU＝Us-Ufv-Ufi。如圖所示，為控制信號局部電路圖。③電流截止保護電路它的主要作用是抗干擾，消除振蕩環(huán)節(jié)。其基本工作原理為：Id較小時→UI’較小→2CW9截止、V4截止→電流截止負反饋環(huán)節(jié)不起作用；Id較大時→UI’較大→2CW9導通、V4導通→有ib

→將C1旁路→使ic減小→脈沖后移→Ud減小→限制電流Id的增加。（4）系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)過程

當負載增加時，電動機轉(zhuǎn)速n下降，由于電流Id的增加，Ud的降低，使Ufi增加、Ufv減少，從而使△U增加（△U=Us-Ufv+Ufi），UK增加，整流裝置輸出電壓Udo增加。并進而使電流增加，電磁轉(zhuǎn)矩Td增加，電動機轉(zhuǎn)速n回升【任務實施】任務名稱：晶閘管直流調(diào)速電路控制電動機的轉(zhuǎn)速一、工具、儀表及電氣元件1.工具:測電筆、螺釘旋具、斜口鉗、尖嘴鉗、剝線鉗、電工刀等。2.儀表:MF47型萬用表、5050型兆歐表。3.器材：直流電動機。二、操作步驟1.單閉環(huán)調(diào)節(jié)直流調(diào)速系統(tǒng)電路板基本原理分析單閉環(huán)調(diào)節(jié)直流調(diào)速系統(tǒng)電路板原理圖1）電路的組成電路由兩部分組成，一部分是放大調(diào)節(jié)電路，作用為將給定電壓信號和電壓負反饋信號疊加后進行放大，將產(chǎn)生的控制信號Uk輸入到觸發(fā)電路，同時也受到保護信號的控制。另一部分是保護電路，當發(fā)生過電流、缺相、負載過載引起電樞電流增大到極危險時，采取保護措施自動減小輸出電流或切斷電源。2）給定積分比例調(diào)節(jié)放大環(huán)節(jié)由集成運放IC1B、IC1D以及阻容元件共同構成積分電路，當給定電壓Ug突然變化時，輸出電壓不會發(fā)生突變，這可以減少對電路的沖擊。集成運放IC1C構成比例調(diào)節(jié)器，給定信號Ug和電壓負反饋信號Uf同時引入比例調(diào)節(jié)器的反相端，比例調(diào)節(jié)器的輸入信號是ΔU

=

Ug?Uf，輸出信號是控制電壓Uk。3）低速封鎖電路由集成運放IC1A構成比較器，