模块十晶闸管—电动机直流调速系统的测试与检修汇编

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1、模块十 晶闸管电动机直流调速 系统的测试与检修 在直流调速系统中，晶闸管调速系统 是比较常见的系统。 晶闸管直流调速系统按可控整流电路 可分为单相可控和三相可控整流电路；按 反馈回路数量可分为单闭环系统和双闭环 系统；按所取不同的反馈量可分为转速负 反馈、电压负反馈、电流正反馈、电流负 反馈等。 本课题将围绕直流电动机的开环和单 闭环调速系统进行学习。 课题一 晶闸管电动机直流调 速系统开环控制检测与调试 晶闸管电动机开环直流调速装置系 统框图如图1.10.1所示，由三相全控桥式整 流主电路、触发电路、电源装置、给定电 路等部分组成。 图1.10.1 晶闸管电动机开环直流调速装置系统框图 1三

2、相全控桥式整流电路的主电路 （1）三相全控桥式整流电路的主电路 三相全控桥式整流电路的主电路由6个晶 闸管组成，它们是VT1、VT2、VT3、VT4、 VT5、VT6，其中VT1、VT3、VT5组成共阴 极组，VT2、VT4、VT6组成共阳极组，如图 1.10.2（a）所示。 为了构成一个完整的电流回路，要求 有两个晶闸管同时导通，其中一个在共阳 极组，一个在共阴极组。 因此，晶闸管必须严格按照编号轮流 导通。 三相全控桥式整流电路中，晶闸管的 导通顺序为： （b）三相全控桥式整流主电路及继电保护实用电路图 图1.10.2 三相全控桥式整流主电路 共阴极组VT1 VT1 VT3 VT 3 VT

3、5 VT5共阳极组VT6 VT2 VT2 VT4 VT4 VT 6图1.10.2（b）为三相全 控桥式整流主电路及继电保护实用电路图 ，它包括了主电路和继电保护电路两部分 。 （2）晶闸管的触发脉冲 在一个周期内，6个晶闸管都要被触发 一次，触发的依次顺序与导通的依次顺序 相同，也是VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6 。 6个触发脉冲的相位依次差60。 为了保证整流装置能正常工作或在电 流断续后能再次导通，必须对两组中应该 导通的一对晶闸管同时加触发脉冲。 实现这一点有两种办法，一是采用宽 脉冲触发，使每个脉冲的宽度大于60（但 必须小于120，一般为90左右），二是采 用双窄脉冲

4、，在一个管子换相导通后，经 过60再给这个管子补发一个脉冲。目前多 采用双窄脉冲方法。 图1.10.3 三相全控桥式整流电路的触发脉冲 2晶闸管触发电路 常用的性能比较好的晶闸管触发电路 有正弦波同步触发电路和锯齿波同步触发 电路。 下面我们介绍锯齿波触发电路的构成 和工作原理。 图1.10.5为KC04移相集成触发器的电 路原理图和外形图。该触发器属于锯齿波 同步触发电路，外加的同步电压us为正弦 波，通过电阻R4从7、8脚引入。 图1.10.5 KC04移相集成触发器的电路原理图 us过零时，VT1、VT2、VT3均截止， VT4饱和，电容C1放电，同时，VT8、 VT12均导通，将输出脉

5、冲电路封锁。 us过零若变正，VT1导通，VT4截止， VT5导通。 VT5和C1构成了密勒积分电路，脚3电 位基本不变，通过RP1、R6给C1充电的电 流是一个常数，于是4脚电位线性上升，构 成锯齿波，锯齿波的斜率由RP1、R6和C1 共同决定。 该锯齿波信号与另外两个直流信号Ub （偏置电压）、Uc（控制电压）经过9脚叠 加在VT6的基极，组成了同步移相环节。 在VT6截止期间，VT7饱和，没有输出 脉冲，而电容C2则被充电至15V左右，极 性左正右负。 当VT6转为饱和，VT7截止，产生脉 冲上升沿，脉冲宽度取决于VT7的截止时 间，由C2、R8值决定。 由于VT8是截止的，这个脉冲通过

6、1脚 输出。同理，us过零若变负，VT4截止产 生一个脉冲，此时VT12是截止的，该脉冲 通过15脚输出。 由此可见，该触发电路在一个周期内 可产生互差180的两个触发脉冲，分别由1 和15脚输出。 （3）六脉冲触发器的实用电路 图1.10.6所示是采用3片KC04元件组装 的六脉冲触发器的实用电路，图中IC1、 IC2、IC3为KC04元件。 图1.10.6 六脉冲触发器的实用电路 UIa、UIb、UIc为正弦波同步电压， Uk是给定电压，RP4提供负的偏置电压Up ，各路触发器的锯齿波斜率由分别由RP1、 R1、C1，RP2、R15、C4， RP3、R29、C8共 同决定。相隔60的触发脉

7、冲，从IC1的 脚IC3的脚IC2的脚IC1的脚IC3 的脚IC2的脚顺序输出。 再经由VD1VD12二极管组成的六个 或门，形成六路脉冲，加到脉冲功率放大 级，三极管VT1VT6的基极，再经过脉 冲变压器的隔离作用，将触发脉冲信号加 到晶闸管阴极与门极之间，当晶闸管承 受正向电压时便被触发导通。 各个晶闸管被触发的顺序如图1.10.3（ a）所示。 3继电控制保护电路 图1.10.7为是系统继电控制保护电路图 ，KM2、KM1、KA分别为控制电路、主 回路、给定回路控制接触器；当系统出现 过电流、缺相等故障时K12触头闭合，指 示灯显示；QS1、QS2是控制电路、主回路 启动开关；SB1、S

8、B2是给定回路停止和启 动按钮。 图1.10.7 系统继电控制保护电路图 为了保证系统的正常工作，控制电路 、主回路、给定回路采用顺序控制的方法 。 4电源电路 图1.10.8为电源板原理图，由同步变压 器提供三相交流电压，电压为34V。 经过三组桥式整流电路并联供电，再 由集成稳压电路LM7815、LM7915稳压后 可以提供15V、+24V的直流电源。 图1.10.8 直流电源原理图 5给定电路 图1.10.9为给定电路图，当给定继电器 KA吸合时，通过调节电位器RP100，可以向 外提供010V的直流给定电压Ug。 图1.10.9 给定电路原理图 u操作一 熟悉晶闸管直流调压、调速实训

9、装置 （1）熟悉设备外形 （2）熟悉前配电盘内部结构 （3）熟悉后配电盘内部结构 u操作二 校对电源相序 （1）变压器自身的连接组别的检测 整流变压器采用/Y0-11接法，同步变 压器也采用/Y0-11接法，检验两种变压器 的接法是否正确。 （2）整流变压器和同步变压器二次 侧相对相序、相位的检测 u操作三 操作继电器电路 （1）准备 （2）开机操作 接通控制电路。合上总电源开关，接通 QS1，KM2吸合，同步变压器通电，接通 控制电路电源。 接通QS2，KM1吸合，接通主变压器电 源，三相全控桥式整流电路主电路通电。 按下SB2，给定继电器KA得电。 （3）停机操作 按照开机的逆序进行操作，

10、先按下 SB1，再切断QS2，最后切断QS1。 u操作四 调试电源电路 每相同步电压为30V，作为触发电路 的同步电源。 每相整流电压为34V，作为电源板的 整流电源。 测量输出直流电压值，应该有15V、 +24V直流电压，则电路正常。 u操作五 调试给定电路 旋转调节位于面板上的给定电位器 RP100，测量有010V的直流给定电压输出 ，则电路正常 。 u操作六 调试触发电路 接通QS1、QS2、控制电路直流电源， 同步信号加入到触发电路板。 用双踪示波器观察KC04脚的同步电 压正弦波波形，同时观察脚锯齿波的波 形。图1.10.15中是用双踪示波器测量时正 弦波与锯齿波的波形关系。 我们可

11、以看到，在正弦波的正半周、 负半周都有锯齿波的波形产生。 锯齿波斜率的调节，调节脚外接电位 器RP1，改变锯齿波的斜率，观察脚波形 的变化，同时将脚的电压调整为+6V。 调节角的初相位。因为给定电压未加 入，所以控制电压Uk = 0V。调节电位器 RP4，测量RP4的输出端直流偏置电压 Up = 6V，脚的电压调整为+6V，同时 用示波器观察KC04的脚波形，是锯齿 波形，此时也是锯齿波形。和的波 形频率相同，但是幅度大一些，小一 些。此时输出电压U0 = 0V，如图1.10.16所 示。 用双踪示波器依次测量相邻两块触发 器KC04脚的锯齿波电压波形。 相位差应为60，斜率要基本一致，参 见

12、图1.10.17锯齿波电压波形。 图1.10.15 正弦波与锯齿波的波形 图1.10.16 和的波形比较 图1.10.17 KC04脚的锯齿波电压波形 图1.10.18 示波器显示双窄脉冲波形图 u操作七 电阻负载（灯泡）开环调节 （1）将单闭环调节电路板（参见图1.10.6 ）接入设备之中，把短路环放在开环状态 ， 此时控制电压Uk等于给定电压Ug。连接 15V电源的连接线，主电路中接入电阻负 载（灯泡）。 （2）接通开关QS1、QS2、SB2，调节 RP100，使给定电压Ug = 0V。由于通过短 路环，将给定电压直接加入到触发电路中 去，所以输出到触发板的控制电压 Uk = Ug = 0

13、V。 （3）同时调整各触发板锯齿波斜率基本一 致（各个脚的电压调整为+6V），调节 直流偏置电压Up = 6V，Ud = 0V。确定 角的初相位，示波器观察是否等于150。 （4）测量主电路输出直流电压。调节RP100 ，使给定电压Ug逐渐增大，010V之间可 调，用电压表测量主电路输出直流电压Ud 电压值应该不断上升，电压值在0300V 之间可调，电阻负载（灯泡）由暗到明。 如果能实现上述情况，则系统开环调试正 常。 （5）调节Uk控制电压，观察电压表的 Ud值的变化情况。记录 = 120、 90、60、30时的Ud波形以及直流输 出电压Ud的平均值。 课题二 晶闸管电动机直流调 速系统单闭

14、环控制检测与调试 晶闸管机直流调速装置单闭环 系统增加了积分放大调节电路、电压 负反馈电路、电流截止负反馈、保护 电路，系统的框图如图1.10.19所示。 图1.10.19 单闭环系统框图 1单闭环调节电路组成 单闭环调节电路板原理图如图1.10.20 所示。 电路由两部分组成，一部分是放大调 节电路，作用为将给定电压信号和电压负 反馈信号叠加后进行放大，将产生的控制 信号Uk输入到触发电路，同时也受到保护 信号的控制。 图1.10.20 单闭环调节电路板原理图 另一部分是保护电路，当发生过电流 、缺相、负载过载引起电枢电流增大到极 危险时，采取保护措施自动减小输出电流 或切断电源。 2给定积分比例调节放大环节 由集成运放IC1B、IC1D以及阻容元件 共同构成积分电路，当给定电压Ug突然变 化时，输出电压不会发生突变，这可以减 少对电路的冲击。 集成运放IC1C构成比例调节器，给定 信号Ug和电压负反馈信号Uf同时引入比例 调节器的反相端，比例调节器的输入信号 是U = UgUf，输出信号是控制电压Uk。 3