直流电机调速控制

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1、LOGO课题:直流电机调速系统升级、改造 1、直流电动机基本控制原理简介2、直流调速控制线路原理简介3、直流电动机自动调速控制线路的改造。 一 个 还 须 研 讨 的 导向 课 题 LOGO引 言l 直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构复杂，维修也不便，但由于它的调速性能较好和起动转矩较大，因此，对调速要求较高的生产机械或者需要较大起动转矩的生产机械往往采用直流电动机驱动。 LOGO一 、 直 流 电 动 机 基 本 控 制 原 理 他励直流电动机的转 速公式： EE C IRUCEn式 中 ： U为 他 励 电 动 的 电 枢 电 压 I为 电 枢 电 流 E为 电 枢 电 动 势 R为

2、电 枢 回 路 的 总 电 阻 n为 电 机 的 转 速 为 励 磁 磁 通 CE为 由 电 机 结 构 决 定 的 电 动 势 系 数 LOGO EE C IRUCEn他 励 直 流 电 动 机 的 调 速 方 式 有 三 种 ：1、 电 枢 回 路 串 电 阻 的 变 电 阻 调 速 ，2、 改 变 电 枢 电 压 的 变 电 压 调 速3、 减 小 气 隙 磁 通 量 的 弱 磁 调 速 。 由 于 串 电 阻 调 速 和 弱 磁 调 速 都 会 使 直 流 他 励 电 机 的 机 械 特 性 变 软 ， 所以 在 实 际 应 用 中 我 们 通 常 采 用 的 是 变电 压 调 速 。

3、 LOGO 电 枢 中 串 入 电 阻 ,使 n 、 n0不 变 ， 即 电 机 的 特 性 曲 线变 陡 (斜 率 变 大 )， 在 相 同 力矩 下 ,n。 特 性 曲 线 如 图 。 Rann0 T特 点 ： (1) 设 备 简 单 ， 操 作 方 便 。(2)机 械 特 性 软 ， 稳 定 性 差 。(3)能 量 损 耗 大 ， 只 用 于 小 型 直 流 机 。 Ra + R LOGO2、 改变电压调速n0n0 Tcn0 n T0(1)工 作 时 电 压 不 允 许 超 过 ， 所 以 调 速 只 能 向 下 调 。(2)机 械 特 性 较 硬 ， 并 且 电 压 降 低 后 硬 度

4、 不 变 ， 稳 定 性 好 。 LOGO 保 持 电 枢 电 压 U不 变 ， 改 变 励 磁 电 流 If (调 Rf)以改 变 磁 通 。 0n 0n 0n TnO LOGO什 么 是 调 速l 将 调 节 电 动 机 转 速 ， 以 适 应 生 产 要求 的 过 程 就 称 之 为 调 速 ； 而 用 于 完 成这 一 功 能 的 自 动 控 制 系 统 就 被 称 为 自动 调 速 系 统 。l 调 速 系 统 分 交 流 和 直 流 调 速 系 统， 由 于 直 流 调 速 系 统 的 调 速 范 围 广 ，静 差 率 小 、 稳 定 性 好 以 及 具 有 良 好 的动 态 性

5、能 。 因 此 在 相 当 长 的 时 期 内 ，高 性 能 的 调 速 系 统 几 乎 都 采 用 了 直 流调 速 系 统 。二 、 直 流 调 速 控 制 线 路 原 理 简 介 LOGO 用晶闸管触发可控整流电路实现电枢电压可调，从而达到改 变电机转速的目的。 l 这 就 是 所 谓 的 电源 电 动 机 调 速系 统 （ VM）系 统 ， 它 属 于 开环 系 统 。 LOGO1、 转 速 负 反 馈 晶 闸 管 直 流 调 速 系 统 的 组 成比 较 环 节 +比 例 调 节 器给定电位器 测 速 电 机触 发电 路 电 源 及 晶 闸 管 电 路 电动机电 流载 止比 较电 路

6、 LOGO2、调速系统的组成框图 由 图 可 见 ， 该 系 统 的 控 制 对 象 是 直 流 电 动 机 M，被 控 量 是 电 动 机 的 转 速 n， 晶 闸 管 触 发 及 整 流 电 路 为功 率 放 大 和 执 行 环 节 ， 由 运 算 放 大 器 构 成 的 比 例 调节 器 为 电 压 放 大 和 电 压 (综 合 )比 较 环 节 ， 电 位 器 RP1为 给 定 元 件 ， 测 速 发 电 机 TG与 电 位 器 RP2为 转 速 检 测元 件 。 该 调 速 系 统 的 组 成 框 图 如 下 : LOGO电网波动 3、 系 统 的 自 动 调 节 过 程负 载 波

7、动 LOGO4、 KZD- 型 直 流 调 速 系 统 分 析 (略 ) 此 为 小 容 量 晶 闸 管 直 流 调速 装 置 ， 适 用 于 4kW以 下直 流 电 动 机 无 级 调 速 。 系统 的 主 回 路 采 用 单 相 桥 式半 控 整 流 线 路 。 具 有 电 流截 止 负 反 馈 、 电 压 负 反 馈和 电 流 正 反 馈 （ 电 动 势 负反 馈 ） 。 具 体 数 据 如 下 ：交 流 电 源 电 压 单 相 220V 整 流 输 出 电 压 直 流 180V最 大 输 出 电 流 直 流 30A 励 磁 电 压 单 相 180V励 磁 电 流 直 流 1A调 速 范

8、 围 直 流 180V静 差 率 s10% LOGO5、KZD- 型直流调速系统的组成框图 LOGOKZD- 型 直 流 调 速 系 统 的 组 成 框 图 及 调 节 过 程 LOGOKZD- 型 直 流 调 速 系 统 的升级、改造任务： 1、 分析KZD-II型直流调速系统各单元电路的原理，检查分析电路设计中的缺陷。 2、在保证原电路功能基础上，提出系统改进意见，并重新设计系统工作原理图。 3、选择电子、电器元器件并逐步对单元电路进造试验。 4、对现有的直流调速系统进实际改造、安装与调试。 5、绘制修改后电路原理图、写出改进电路工作原理和系统使用说明书。 实 际 操 作 过 程 参 考

9、LOGO1、 检查分析电路设计中的缺陷电压负反馈和给定电压反极性串联，为提高电路性能，建议用比例调节器代替原来的放大和比较节。系统供电电源稳定性差、输出电流小、电源降压电阻功耗大，抗干扰性能差，建议对电源电路进行改进。电路中脉冲变压器作为主、控电路隔离变压器，建议改用光电耦合器，用来减小脉冲信号的失真和脉冲波引起的铁损。电路中反馈信号直接在主电路取样，设备维护和检修时有安全隐患，建议用光电耦合器隔离取样。可控整流电路和电机励磁电源有改进空间。手动调速旋纽使用时间长了会接触不良，影响系统稳定，建议用触摸式电压调节器来改进。 LOGO2、在原电路基础上提出改进意见，并重新绘制系统原理图。l用比例调

10、节器代替原来的放大和比较节。参 考 教 材 电 子 技 术 基 础 维 修 电 工 （ 技 师 高 级 技 师 ） 半 导 体 变 流 技 术 电 力 电 子 技 术 自 动 控 制 原 理 上 网 LOGO系统供电系统电路的改进l1、给定电压和系统控制电路可共用一组高精度稳压电源供电，可节省一套变压器绕组和提高系统稳定性，减少电源电路损耗。l2、电路改造中，为了保证触发信号与可控整流电路同步，梯形波不能破坏或失真。 参 考 教 材电 子 技 术 基 础 维 修 电 工 （ 技 师 高 级 技 师 ） 数 电 模 电 相 关 书 籍 电 源技 术 等 LOGO LOGO用光电耦合器代替脉冲变压

11、器 光 电 光 电 耦 合 器 1、 设 计 电 原 理 图 、 分 析 工 作 原 理 ， 确 保 电 路 的 可 行 性 。2、 先 查 找 相 关 元 器 件 的 技 术 参 数 ， 后 确 定 改 造 用 元 器 件 参 数 。3、 对 改 进 后 电 路 进 行 实 际 安 装 、 调 试 和 试 运 行 ， 实 际 测 量 数 据 、 波 形 并 记 录 。4、 试 运 行 成 功 后 再 对 系 统 电 路 进 行 改 造 。 参 考 教 材电 子 技 术 基 础 维 修 电 工 电 机 与 变 压 器 半 导 体 变 流 技 术 电 力 电 子 技 术 元 器 件 手 册 上

12、网 LOGO反馈信号用光电耦合电路取样。 参 考 教 材电 子 技 术 基 础 维 修 电 工 （ 技 师 高 级 技 师 ） 半 导 体 变 流 技 术 电 力 电 子 技 术 自 动 控 制 原理 上 网 LOGO可控整流电路和电机励磁电源的改进l参考教材l电子技术基础 维修电工（技师 高级技师） 半导体变流技术 电力电子技术 自动控制原理 电机与变压器 上网 LOGO调速旋纽的改进1、触摸式音量控制器代替RP22速度控制电位器。2、将电路改动后试运行。 场 效 应 管 增 强 型 N-MOS 参 考 教 材电 子 技 术 基 础 上 网 LOGO全电路测量与调试l 1、对单元电路检查、测

13、量并记录。l 2、用示波器观察各主要测试点的波形、测波形的P-P值。l 3、测可控整流输出的电压变化范围。l 4、带负载试车调试、确定调试后的元件参数。l 5、整修工艺。l 6、写设备使用说明书。 LOGO 巡回指导 1、对学生解决问题的方案进行检查。 2、对学生提出的方案进行论证可行性。 3、对学生提出的电路改进方案的解决步骤、解决 要点进行说明。 4、对学生改造完成后的调速设备进行测量和试运行。 5、强调安全性的维修和设备改造。检查： 学生按所提的解决方案进行实际操作，教师巡回检查，及时发现问题及时解决，尤其是对与有安全隐患的操作维修要特别的重视。 LOGO评价与作业 评价：1、对学生的完成结果进行检查，论证其正确性与可行性。 2、对表现优异的学生进行表扬，并对其方法进行推广。 3、对没有做出结果的学生查找原因，鼓励其不要妥协，继续努力。作业： LOGO转 速 负 反 馈 晶 闸 管 直 流 电 动 机 调 速 系 统 原 理 图作 业 1： 在 完 成 本 课 题 任 务 的 同 时 复 习 下 图 原 理 LOGO作业2：复习技师考核相关课题原理和故障分析分l （1）小功率晶闸管直流电动机单闭环有差调速系统原理图；l （2）KCZ6集成化六脉冲触发组件原理图；l （3）锯齿波、正弦波同步触发器的电路原理图；l （4）三相（或单相）晶闸管 转速单闭环调速系统原理图。