小功率有静差直流调速系统实例分析

小功率有静差直流调速系统实例分析第1页，共14页，2023年，2月20日，星期六小功率有静差直流调速系统电路原理图欠电流保护第2页，共14页，2023年，2月20日，星期六一、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。第3页，共14页，2023年，2月20日，星期六KDZ-II型直流调速系统的组成框图第4页，共14页，2023年，2月20日，星期六二、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管，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。第5页，共14页，2023年，2月20日，星期六二、定性分析（２）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。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。Ｇ．欠电流继电器ＫＡ：防止失磁造成“飞车”事故。第6页，共14页，2023年，2月20日，星期六二、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。第7页，共14页，2023年，2月20日，星期六（1）反馈量的选择说明当TL↑n↓E↓Id↑

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+IdRaUd↓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二、定性分析（４）第8页，共14页，2023年，2月20日，星期六（2）控制信号的综合RC：0.125Ω20Wa.未画出RP1：为整定最高给定电压用。b.Ufv=γUd，γ为电压反馈系数。c.Ufi=βId，β为电流反馈系数。二、定性分析（５）第9页，共14页，2023年，2月20日，星期六5.电流截止保护电路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。２）２ＣＷ９、ＲＰ４：整定截止电流ＩＢ。１）Ｖ４、ＲＰ４、２ＣＷ９：构成电流截止负反馈环节。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。一）电路中各元件作用：二、定性分析（5）第10页，共14页，2023年，2月20日，星期六二）电流截止负反馈的作用：

6.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。实现如右“挖土机”机械特性。第11页，共14页，2023年，2月20日，星期六三、系统的自动调节过程如下图所示：当负载增加后，通过电流正反馈和电压负反馈，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。第12页，共14页，2023年，2月20日，星期六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