常用电机与控制—电磁调速异步电动机(滑差电机)(二)

常用电机与控制—电磁调速异步电动机（滑差电机）（二）
二、电磁调速异步电动机的起动与调速
1、电磁调速异步电动机的起动
该电动机与转运惯量较大的工作机械之间装有滑差离合器，起动时可以逐渐增加电流，能很平滑地起动。

在阻力较大的拖动系统中，电动机往往不能带负载直接起动，这时可在起动前先断开离合器的励磁电源，使鼠笼电动机先空载起动，然后再接上励磁电源就可起动了。

2、电磁调速异步电动机的调速
由电磁调速异步电动机的工作原理知，电磁调速异步电动机的速度调节，可通过调节滑差离合器的励磁电流来实现。

下面介绍两种调节滑差离合器励磁电流的电路。

（1）用调压器调速。

在图1中，是用调压变压器来改变励磁电流的整流器电源电压，以达到调速的目的。

在此系统中，没有速度负反馈，电机的机械特性较软，一般可用于要求不高的调速差系统中。

图1 用调压变压器控制的调速电路
由于这种控制线路结构简单，便于维护，所以仍有实用意义。

在图1中，TC是单机调压变压器，初级电压220V，次级电压为0－250V。

整流元件是2CZ型硅二极管，型号的选择应根据离合励磁线圈的功率或电流来确定。

从电路图可看出，只要改变调压变压器的次级电压，就能改变整流输出直流电压，即改变滑差离合器励磁电流，这样就能调节电机的转速。

（2）速度负反馈电磁调速异步电动机控制电路
现在广泛采用具有速度负反馈的滑差离合器的控制装置，来实现宽范围无级调速，它比起其它调速电动机来说，具有以下主要优点：
•交流无级调速，机械特性硬度较高；
•结构简单、工作可靠、维护方便、价格低廉；
•调速范围大，用在像印刷机这样的恒转矩负载时，一般可达10：1，有特殊要求（如轮转机）时亦可达50：1；
•可调节转矩。

在现代化的联合轮转机中，都应用了自动化的纸张拉紧机械，它可以达到随着卷筒纸直径的变化，调节离合器的转矩经保持拉力不变。

下面以ZLK－10型调速装置为例，说明电磁调速异步电动机的调速线路的组成及其工作原理。

图2为ZLK－10自动调速系统的方框图，由图可知，它由给定电压、速度负反馈、放大器、触发电路、可控硅(晶闸管）整流等环
节组成，图3是其原理图。

下面对它的基本环节进行分析。

图2 ZLK－10自动调速系统的基本组成
•给定电压环节
给定电压环节起始于变压器TC副边5端、6端间的绕组。

24V的交流电压经VD2、整流并经C2、R2、C3滤波和VZ稳压，得到16V的直流电压。

最后由R5和RP4“定速”档的转速。

“运转”、“定速”由中间继电器KA3控制。

•转速反馈环节
ZLK－10自动调速系统是采用三相交流测速发电机BR对转速进行采样。

所得交流经VD8－VD13整流和C8、R13、RP2、RP3滤液后，得到反馈电压，经过R8传至放大器的输入端。

由于不同测速发电机灵敏度之间存在差异，所以采用RP2对反馈电压进行调节。

转速表PV 的刻度值依靠RP3调节。

电容器C7用于减轻反馈电压的脉动，有利于调速系统动态稳定性的提高。

•放大器
放大器是以晶体管V2为核心组成。

二极管VD4、VD5、VD6用作双向限幅保护，以避免V2的发射结承受过高的电压。

给定电压与转速反馈电压通过电阻R6、R7和R8进行组合，形成输入信号，其值正比于上述两个电压之差。

这个差值经V2放大后可影响V2的集电极电位，对单结晶体管触发脉冲形成电路进行控制。

•触发电路
单结晶体管触发电路的电源是由V1、VD3、R4与变压器TC的6、7绕组组成。

TC的6、7端输出3V交流电压，当为负半周期时，V1截止，V1集射极间电压为16V，如图4b所示；当7．6端输出为正半周期时，经VD3整流后加到V1的集射极上使V饱1和导通，V cel=0，放大器与触发电路不能工作，如图4b所示。

由V3和R11组成的恒流源，再加上电容器C6，能产生锯齿波用作移相，如图4c所示。

其原理是这样的：设V3和R11恒流源的恒定电源是I0，恒定电流向C6充电，U c6=1/C6∫t0I0dt，使C6上的电压上升，当上升到单结管VU的峰值时单结管导通C6放电。

放电到VU的谷值时又重新充电。

而恒定电流I0的大小又受放大器V2输出电压的控制。

如当V2的输入电压增大，V3的基极电压就降低，V3更加导通，
V3集电极电流I0增大，这样充放电速度加快，可控硅触发提前，如图4d所示，导通角增大，导致励磁电压增大，如图4e所示；同理V2的输入电压减小时，I0减小，导致导通角减小，励磁电压减小。

可见输入电压的大小可以控制可控硅的触发时刻。

触发器最终在VU的第一基极通过脉冲变压器TV输给晶闸管的控制极。

二极管VD7用以短路负脉冲，防止可控硅因控制极出现负脉冲而击穿。

•可控硅整流电路
该系统采用可控硅单相半波整流电路，波形如图4e所示。

整流电路的输出控制转差离合器的励磁线圈来产生励磁电流并最终影响电机的转速。

图中R1、C1和热敏电阻RV均对可控硅有过压保护作用。

VD1为续流二极管，其作用是，正半周时由于可控硅导通而使离合器工作；负半周时可控硅不导通，励磁线圈产生的反向电动势可经过VD1形成放电回路，使线圈中的电流连续，从而使离合器工作稳定。

图3 ZLK－10型调速系统的电路
图4 ZLK－10型调速系统电路工作波形图
综合上述，当ZLK－10自动调速系统处于“运转”状态，也就是调速状态时，通过调节电位器RP4改变电压给定环节的电压，来改变电动机的转速。

例如调节RP4使给定电压U f增大，这时转速负反馈系统给出的电压U－保持不变，输入到V2的电压△U增加，由V3和11出增大，滑差离合器的励磁电流增大，最终电动机转速变快。

调速过程如下
U f↑→△U↑→U c充电加快→U g触发提前→I f↑→n↑
当ZLK－10调速系统置于“定速”状态，也就是稳速状态时，通过调速系统可以稳定由于负载RL变化而引的转速变化。

例如当负载变小时，电机转速将变快，转速负反馈电路给出的电压U－将增大，经过R6、R7、R8给出的比较电压△U将减小，这样C6充电速度变慢，单机转速变慢。

经过这样的所馈过程将使电机的转速基本不变。

稳速过程如下：
RL↓→n↑→U－△U↓→U c充电变慢→U g触发滞后→I f↓→n↓。