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轉差電機的異步調速

根據電磁調速異步電動機的工作原理,通過調節滑差離合器的勵磁電流,可以實現電磁調速異步電動機的調速。這裏有兩個電路用於調整滑動離合器的勵磁電流。

(1)帶電壓調節器的速度調節。在圖2-22中,調壓變壓器用來改變勵磁電流的整流電源電壓,以達到調速的目的。在這種系統中,沒有速度的負反饋,電機的機械特性比較軟,壹般可以用在要求不高的速差系統中。比如制作銅鋅版用的無粉腐蝕機,膠印制版用的烤機。

由於這種控制電路結構簡單,易於維護,在印刷機構中仍有實際意義。在圖2-22中,TC是壹個單調壓變壓器,初級電壓為220伏,次級電壓為0-250伏..整流元件為2CZ矽二極管,型號的選擇要根據離合器勵磁線圈的功率或電流來確定。從電路圖中可以看出,只要改變調壓變壓器的二次電壓,就可以改變整流輸出的DC電壓,也就是改變滑差離合器的勵磁電流,從而調節電機的轉速。

(2)速度負反饋電磁調速異步電動機控制電路。速度負反饋滑差離合器控制裝置被廣泛用於實現大範圍無級調速。與其他調速電機相比,它有以下主要優點:

①交流無級調速,機械硬度高;

②結構簡單,運行可靠,維護方便,價格低廉;

③調速範圍寬,在印刷機之類的恒轉矩負載下使用時可達10: 1,有特殊要求時(如輪轉機)可達50:1;

④可調扭矩。在現代組合旋轉機械中,使用自動紙張張緊機械,它可以調節離合器的扭矩,使張力隨著紙幅直徑的變化而保持不變。下面以ZLK-10調速裝置為例,說明電磁調速異步電動機調速電路的組成和工作原理。

它由給定電壓、速度負反饋、放大器、觸發電路、晶閘管整流器等環節組成。以下是對其基本環節的分析。

①給定電壓環節。給定電壓鏈從變壓器TC二次側端子5和端子6之間的繞組開始。24V交流電壓經VD2整流,C2、R2、C3濾波,VZ穩壓,得到16V DC電壓。最後,R5和RP4“定速”。“運行”和“恒速”由中間繼電器KA3控制。

②速度反饋環節。ZLK-10自動調速系統采用三相交流測速發電機BR對速度進行采樣。得到的交流電經VD8-VD13整流,經C8、R13、RP2、RP3濾波,得到反饋電壓,通過R8傳輸到放大器的輸入端。因為不同測速發電機的靈敏度之間存在差異,所以RP2用於調節反饋電壓。轉速計PV的刻度值由RP3調節。電容C7用於減小反饋電壓的脈動,有利於提高調速系統的動態穩定性。

③放大器。該放大器是以晶體管V2為核心組成的。二極管VD4、VD5和VD6用作雙向限制保護,以防止V2的發射極結受到過高的電壓。給定電壓和速度反饋電壓通過電阻器R6、R7和R8組合形成輸入信號,其值與兩個電壓之差成比例。這種差異可以影響V2經V2放大後的集電極電位,控制單結晶體管的觸發脈沖形成電路。

(4)觸發電路。單結晶體管觸發電路的電源由V1、VD3、R4和變壓器TC的6、7繞組組成。TC的端子6和7輸出3V交流電壓。當是負半周時,V1關斷,V1的集電極-發射極電壓為16V,如圖2-25b所示。當7.6端輸出為正半周時,經VD3整流後加到V1的集電極,使V1飽和導通,Vcel=0,放大器和觸發電路不能工作,如圖2-25b所示。

由V3和R11組成的恒流源,加上壹個電容C6,可以產生用於相移的鋸齒波,如圖2-25c所示。原理如下:假設V3和R11恒流源的恒定電源為I0,恒流給c6充電,Uc6=1/C6∫t0Iodt,使C6上的電壓上升,當達到單結管VU的峰值時,單結管導通C6放電。當排放到VU山谷時,它被重新充電。並且恒定電流I0由放大器V2的輸出電壓控制。例如,當V2輸入電壓增大時,V3的基極電壓減小,V3變得更導通,V3的集電極電流I0增大,使充放電速度加快,SCR的觸發提前,如圖2-25d所示,導通角增大,導致勵磁電壓增大,如圖2-25e所示;同樣,當V2輸入電壓降低時,I0降低,導致導通角和勵磁電壓降低。可以看出,輸入電壓的大小可以控制SCR的觸發時間。

觸發信號最終通過脈沖變壓器TV傳輸到VU第壹基極的晶閘管控制極。二極管VD7用於短路負脈沖,以防止晶閘管由於控制電極處的負脈沖而被擊穿。

⑤可控矽整流電路。該系統采用可控矽單相半波整流電路,波形如圖2-25e所示。整流電路的輸出控制滑差離合器的勵磁線圈產生勵磁電流,最終影響電機的轉速。圖中R1、C1和熱敏電阻RV都有對SCR的過壓保護。VD1是續流二極管,由於晶閘管在正半周導通,用來使離合器工作;在負半周期間,晶閘管不導通,勵磁線圈產生的反電動勢可以通過VD1形成放電回路,使線圈中的電流連續,從而使離合器穩定工作。

綜上所述,當ZLK-10自動調速系統處於“運行”狀態,即調速狀態時,可以通過調節電位器RP4改變電壓給定環節的電壓來改變電機的轉速。例如,給定電壓Uf通過調節RP4而增加。此時速度負反饋系統給定的電壓U-不變,輸入V2的電壓△U增大,從V3到11,滑差離合器的勵磁電流增大,最終電機轉速變快。速度調節過程如下:

UF →△ U → UC充電加速→Ug觸發提前→ IF → N →

當ZLK-10調速系統置於“恒速”狀態時,即負載RL變化引起的轉速變化可以通過調速系統穩定下來。比如負載變小時,電機轉速會變快,速度負反饋電路給定的電壓U-會增大,R6、R7、R8給定的比較電壓△U會減小,這樣C6充電速度會變慢,單機速度也會變慢。經過這個進給過程,電機的轉速將基本保持不變。穩定速度過程如下:

Rl → n =→ u-△ u ↓→ UC充電慢→Ug觸發滯後→If↓→n↓