小功率有静差直流调速系统实例材料.doc

PAGE  PAGE 2 小功率有静差直流调速系统实例分析 1．系统的技术数据和结构特点 1.适用于4KW以下直流电动机的无级调速(调速范围D≤10:1，静差率S≤10%）；为小容量晶闸管直流调速装置。 2.电源电压：220V单相交流； 输出电压：直流160V，输出最大电流：30A；励磁电压：直流180V，励磁电流为1A。 3.配置Z3系列小型直流他励电动机；主回路采用单相桥式半控整流线路。 4.具有电压负反馈、电流正反馈和电流截止负馈环节。 组成框图 定性分析1 1.主电路： A.采用单相桥式半控整流线路（主电路为50A整流元件）。交流输入直接由220V交流电源供电，因电网电压波动±5%，能确保的最大直流电压为： 式中，0.9为全波整流系数；0.95为电压降压5%引入系数； B.直流电动机选用：（为使输出电压有较多的调节裕量）。采用额定电压为160V的电机。 C.主电路桥臂上的两个二极??，排在一侧，兼有续流二极管的作用；由于晶闸管的阴极不连接,脉冲变压器两个二次绕组间会有 ×220V的峰值电压，对脉冲变压器二次绕组间绝缘要求提高。 定性分析2 D.平波电抗器Ld及并联的电阻Ｒ： Ld是限制电流脉动，使电流连续，改善换向条件，减少电枢损耗。Ｒ可避免触发电路触发功率小使晶闸管不能可靠触发导通，同时减小电抗器产生的过电压。 Ｅ．Ｒ９：能耗制动电阻（两只２５Ｗ、５１Ω线绕电阻器并联）；ＲＳ：电流表分流器。ＲＣ阻容吸收电路：吸收浪涌电压。 Ｆ．ＳＡ：手动转换开关（起动用）；ＫＭ：主电路接触器；主回路保护用熔断器容量为５０Ａ。 Ｇ．欠电流继电器ＫＡ：防止失磁造成“飞车”事故。 定性分析3 ２．触发电路 采用由单结晶体管Ｖ３构成的张驰振荡电路，以放大管Ｖ２控制电容 Ｃ１的充电电流。Ｖ５为功放管；Ｔ为脉冲变压器；ＶＤ５为隔离二极管，可增加触发脉冲前沿陡度，并阻挡Ｃ６上的电压影响Ｖ３同步。 ３．放大电路 由晶体管Ｖ1和电阻R4、R5构成的放大器为电压放大电路。信号在V1基极综合。VD6、VD7构成正反向限幅电路。ＶＤ4为隔离二极管以隔离电容C4对同步电压的影响。 4．控制电路 （１）反馈量的选择 ＴＬ增加时，与转速n降低相对的是电压Ｕd的降低和电流Ｉd的上升，因此，可间接用电压负反馈和电流正反馈环节替代转速负反馈。 定性分析4 （1）反馈量的选择说明 当TL↑ n↓ E↓ Id↑ Ud↓ 负载变动，造成转速变化时，调速系统内有关参量的变化情况图 上图式中：Id──整流电流平均值[Id=Ia（电枢电流平均值）]； Ud──整流装置空载输出电压的平均值； Ua──电动机电枢电压的平均值； Rx──整流装置等效内阻； Ra──电枢电阻； R∑──电枢回路总等效电阻； R∑=Rx+Ra； Ud=Ua+IdRx=E+IdRa+IdRx=E+IdR∑ 及 Ua=E+IdRa 定性分析5 （1）控制信号的综合 （1）电流截止保护电路 一）电路中各元件作用： １）Ｖ４、ＲＰ４ 、２ＣＷ９： 构成电流截止负反馈环节。 ２）２ＣＷ９、ＲＰ４：整定截止电流ＩＢ。 ３）电容C2作用：使电流截止负反馈信号成为较为平稳的信号。 ４）Ｖ４集电极所串二极管作用：防止电枢冲击电流击穿Ｖ４bc集电结。 二）电流截止负反馈的作用： 实现如右“挖土机”机械特性。 抗干扰、消振荡环节： R7、C3、C5构成相位滞后-超前串联校正。抗干扰、消除振荡。兼顾稳定与快速性两方面的要求。 系统的自动调节过程 如下图所示：当负载增加后，通过电流??反馈和电压负反馈，使调速系统的转速降Δn将明显减小，机械特性将得到明显改善。如下页闭环调速系统机械特性。 闭环调速系统机械特性 同理，当电流超过截止值时，依靠电流截止负反馈的调节作用，一方面限制过大电流，另一方面实现下垂的机械特性，如前所述“挖土机”机械特性。 总结： １）具有电压负反馈的系统，实质上是一个恒压系统，电流正反馈实质是一种负载扰动量的前馈补偿；　　 ２）与转速负反馈调速系统一样，转速降的补偿也是依靠偏差电压ΔＵ的变化来进行调节的，因此是有静差调速系