課題:直流電機調(diào)速系統(tǒng)升級、改造,1、直流電動機基本控制原理簡介 2、直流調(diào)速控制線路原理簡介 3、直流電動機自動調(diào)速控制線路的改造。,一個還須研討的導(dǎo)向課題,1,引言,直流電動機雖然比三相交流異步電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修也不便，但由于它的調(diào)速性能較好和起動轉(zhuǎn)矩較大，因此，對調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機械或者需要較大起動轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機械往往采用直流電動機驅(qū)動。,(1) 調(diào)速性能好, 調(diào)速范圍廣, 易于平滑調(diào)節(jié)。 (2) 起動、制動轉(zhuǎn)矩大, 易于快速起動、停車。 (3) 易于控制。,直流電機的優(yōu)點：,應(yīng)用:,1) 軋鋼機、電氣機車、中大型龍門刨床、礦山豎井 提升機以及起重設(shè)備等調(diào)速范圍大的大型設(shè)備。 2) 用蓄電池做電源的地方，如汽車、拖拉機等,2,一、直流電動機基本控制原理,他勵直流電動機的轉(zhuǎn) 速公式：,式中：U為他勵電動的電樞電壓 I為電樞電流 E為電樞電動勢 R為電樞回路的總電阻 n為電機的轉(zhuǎn)速 為勵磁磁通 CE為由電機結(jié)構(gòu)決定的電動勢系數(shù),他勵直流電機的調(diào)速,3,他勵直流電動機的調(diào)速方式有三種： 1、電樞回路串電阻的變電阻調(diào)速， 2、改變電樞電壓的變電壓調(diào)速 3、減小氣隙磁通量的弱磁調(diào)速。 由于串電阻調(diào)速和弱磁調(diào)速都會 使直流他勵電機的機械特性變軟，所 以在實際應(yīng)用中我們通常采用的是變 電壓調(diào)速。,4,1、 電樞回路串電阻調(diào)速,電樞中串入電阻,使 n 、 n0不變，即電機的特性曲線 變陡(斜率變大)，在相同力 矩下,n。特性曲線如圖。,Ra,電樞回路串電阻調(diào)速需 在電樞中串入專用電阻，電阻增大則轉(zhuǎn)速下降， 因此 n 只能下調(diào)。,特點：(1) 設(shè)備簡單，操作方便。,(2)機械特性軟，穩(wěn)定性差。,(3)能量損耗大，只用于小型直流機。,Ra + R,5,2、 改變電壓調(diào)速,由轉(zhuǎn)速公式知： 調(diào)電壓U，n0變化，但斜率不變，所以調(diào)速特性是一組平行曲線。,特性曲線,改變電壓調(diào)速的特點:,(1)工作時電壓不允許超過UN ，所以調(diào)速 只能向下調(diào)。,(2)機械特性較硬，并且電壓降低后硬度不 變，穩(wěn)定性好。,6,3、 改變磁通調(diào)速,保持電樞電壓U不變，改變勵磁電流If (調(diào)Rf)以改變磁通 。,Rf If n,采用減少勵磁電流(減弱磁通)的方法調(diào)速, 即,改變磁通調(diào)速的方法：,減小磁通，n只能上調(diào)。,改變時的機械特性如圖。,7,什么是調(diào)速,將調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)生產(chǎn)要求的過程就稱之為調(diào)速；而用于完成這一功能的自動控制系統(tǒng)就被稱為自動調(diào)速系統(tǒng)。 調(diào)速系統(tǒng)分交流和直流調(diào)速系統(tǒng)，由于直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍廣，靜差率小、穩(wěn)定性好以及具有良好的動態(tài)性能。因此在相當(dāng)長的時期內(nèi)，高性能的調(diào)速系統(tǒng)幾乎都采用了直流調(diào)速系統(tǒng)。,二、直流調(diào)速控制線路原理簡介,8,用晶閘管觸發(fā)可控整流電路實現(xiàn)電樞電壓可調(diào)，從而達(dá)到改 變電機轉(zhuǎn)速的目的。,這就是所謂的電源電動機調(diào)速系統(tǒng)（VM）系統(tǒng)，它屬于開環(huán)系統(tǒng)。,9,1、轉(zhuǎn)速負(fù)反饋晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的組成,比較環(huán)節(jié)+比例調(diào)節(jié)器,給定電位器,測速電機,觸發(fā)電路,電源及晶閘管電路,電動機,電流載止比較電路,10,2、調(diào)速系統(tǒng)的組成框圖,由圖可見，該系統(tǒng)的控制對象是直流電動機M，被控量是電動機的轉(zhuǎn)速n，晶閘管觸發(fā)及整流電路為功率放大和執(zhí)行環(huán)節(jié)，由運算放大器構(gòu)成的比例調(diào)節(jié)器為電壓放大和電壓(綜合)比較環(huán)節(jié)，電位器RP1為給定元件，測速發(fā)電機TG與電位器RP2為轉(zhuǎn)速檢測元件。該調(diào)速系統(tǒng)的組成框圖如下:,11,電網(wǎng)波動,3、系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)過程,負(fù)載波動,12,4、KZD-型直流調(diào)速系統(tǒng)分析(略),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(fù)反饋、電壓負(fù)反饋和電流正反饋（電動勢負(fù)反饋）。具體數(shù)據(jù)如下：,交流電源電壓 單相220V 整流輸出電壓 直流180V 最大輸出電流 直流30A,勵磁電壓 單相180V 勵磁電流 直流1A 調(diào)速范圍 直流180V 靜差率 s10%,13,5、KZD-型直流調(diào)速系統(tǒng)的組成框圖,14,KZD-型直流調(diào)速系統(tǒng)的組成框圖及調(diào)節(jié)過程,15,KZD-型直流調(diào)速系統(tǒng)的升級、改造,任務(wù)： 1、 分析KZD-II型直流調(diào)速系統(tǒng)各單元電路的原理，檢查分析電路設(shè)計中的缺陷。 2、在保證原電路功能基礎(chǔ)上，提出系統(tǒng)改進(jìn)意見，并重新設(shè)計系統(tǒng)工作原理圖。 3、選擇電子、電器元器件并逐步對單元電路進(jìn)造試驗。 4、對現(xiàn)有的直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)實際改造、安裝與調(diào)試。 5、繪制修改后電路原理圖、寫出改進(jìn)電路工作原理和系統(tǒng)使用說明書。,實際操作過程參考,16,1、 檢查分析電路設(shè)計中的缺陷,電壓負(fù)反饋和給定電壓反極性串聯(lián)，為提高電路性能，建議用比例調(diào)節(jié)器代替原來的放大和比較節(jié)。 系統(tǒng)供電電源穩(wěn)定性差、輸出電流小、電源降壓電阻功耗大，抗干擾性能差，建議對電源電路進(jìn)行改進(jìn)。 電路中脈沖變壓器作為主、控電路隔離變壓器，建議改用光電耦合器，用來減小脈沖信號的失真和脈沖波引起的鐵損。 電路中反饋信號直接在主電路取樣，設(shè)備維護(hù)和檢修時有安全隱患，建議用光電耦合器隔離取樣。 可控整流電路和電機勵磁電源有改進(jìn)空間。 手動調(diào)速旋紐使用時間長了會接觸不良，影響系統(tǒng)穩(wěn)定，建議用觸摸式電壓調(diào)節(jié)器來改進(jìn)。,17,2、在原電路基礎(chǔ)上提出改進(jìn)意見，并重新繪制系統(tǒng)原理圖。,用比例調(diào)節(jié)器代替原來的放大和比較節(jié)。,參考教材 電子技術(shù)基礎(chǔ) 維修電工（技師 高級技師） 半導(dǎo)體變流技術(shù) 電力電子技術(shù) 自動控制原理 上網(wǎng),18,系統(tǒng)供電系統(tǒng)電路的改進(jìn),1、給定電壓和系統(tǒng)控制電路可共用一組高精度穩(wěn)壓電源供電，可節(jié)省一套變壓器繞組和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減少電源電路損耗。 2、電路改造中，為了保證觸發(fā)信號與可控整流電路同步，梯形波不能破壞或失真。,參考教材 電子技術(shù)基礎(chǔ) 維修電工（技師 高級技師） 數(shù)電模電相關(guān)書籍 電源技術(shù)等,19,20,用光電耦合器代替脈沖變壓器,光電光電耦合器,1、設(shè)計電原理圖、分析工作原理，確保電路的可行性。 2、先查找相關(guān)元器件的技術(shù)參數(shù)，后確定改造用元器件參數(shù)。 3、對改進(jìn)后電路進(jìn)行實際安裝、調(diào)試和試運行，實際測量數(shù)據(jù)、波形 并記錄。 4、試運行成功后再對系統(tǒng)電路進(jìn)行改造。,參考教材 電子技術(shù)基礎(chǔ) 維修電工 電機與變壓器 半導(dǎo)體變流技術(shù) 電力電子技術(shù) 元器件手冊 上網(wǎng),21,反饋信號用光電耦合電路取樣。,參考教材 電子技術(shù)基礎(chǔ) 維修電工（技師 高級技師） 半導(dǎo)體變流技術(shù) 電力電子技術(shù) 自動控制原理 上網(wǎng),22,可控整流電路和電機勵磁電源的改進(jìn),參考教材 電子技術(shù)基礎(chǔ) 維修電工（技師 高級技師） 半導(dǎo)體變流技術(shù) 電力電子技術(shù) 自動控制原理 電機與變壓器 上網(wǎng),23,調(diào)速旋紐的改進(jìn),1、觸摸式音量控制器代替RP22速度控制電位器。 2、將電路改動后試運行。,場效應(yīng)管增強型N-MOS,參考教材 電子技術(shù)基礎(chǔ) 上網(wǎng),24,全電路測量與調(diào)試,1、對單元電路檢查、測量并記錄。 2、用示波器觀察各主要測試點的波形、測波形的P-P值。 3、測可控整流輸出的電壓變化范圍。 4、帶負(fù)載試車調(diào)試、確定調(diào)試后的元件參數(shù)。 5、整修工藝。 6、寫設(shè)備使用說明書。,25,巡回指導(dǎo) 1、對學(xué)生解決問題的方案進(jìn)行檢查。 2、對學(xué)生提出的方案進(jìn)行論證可行性。 3、對學(xué)生提出的電路改進(jìn)方案的解決步驟、解決 要點進(jìn)行說明。 4、對學(xué)生改造完成后的調(diào)速設(shè)備進(jìn)行測量和試運行。 5、強調(diào)安全性的維修和設(shè)備改造。 檢查： 學(xué)生按所提的解決方案進(jìn)行實際操作，教師巡回檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題及時解決，尤其是對與有安全隱患的操作維修要特別的重視。,巡回檢查,26,評價與作業(yè),評價：1、對學(xué)生的完成結(jié)果進(jìn)行檢查，論證其正確性與可行性。 2、對表現(xiàn)優(yōu)異的學(xué)生進(jìn)行表揚，并對其方法進(jìn)行推廣。 3、對沒有做出結(jié)果的學(xué)生查找原因，鼓勵其不要妥協(xié)，繼續(xù)努力。 作業(yè)：,27,轉(zhuǎn)速負(fù)反饋晶閘管直流電動機調(diào)速系統(tǒng)原理圖,作業(yè)1：在完成本課題任務(wù)的同時復(fù)習(xí)下圖原理,28,作業(yè)2：復(fù)習(xí)技師考核相關(guān)課題原理和故障分析分,（1）小功率晶閘管直流電動機單閉環(huán)有差調(diào)速系統(tǒng)原理圖； （2）KCZ6集成化六脈沖觸發(fā)組件原理圖； （3）鋸齒波、正弦波同步觸發(fā)器的電路原理圖； （4）三相（或單相）晶閘管 轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)原理圖。,29,