电磁调速电动机工作原理

电磁调速电动机工作原理
电磁调速电动机工作原理
2010-06-04 09:06:54| 分类：电机|标签：|字号大中小订阅
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1- 原动机2-工作气隙3-主轴4-输岀轴5■磁极6-电枢
电磁滑差离合器的机械特性可近似地用下列经验公式表示：
n=nO-KT2/l4f 式中：n0 —离合器主动部分（鼠 笼电动机）的转速；n —离合器从动部分（磁极）的转速；If —励磁电流；K —与离合器结构有关的系数； T —离合器的电磁转矩。

当稳定运行时，负载转矩与离合器的电磁转矩相等。

由上述公式可知：（
1）当负 载一定时，励磁电流If 的大小决定从动部分转速的高低， 励磁电流愈大，转速愈高；反之，励磁电流愈小， 转速就愈低。

根据这一特性，可以利用电气控制电路非常方便地调节从动部分的转速。

（ 2）当励磁电流 一定时，从动部分转速将随着负载转矩增加而急剧降低，并且这种下降在弱励磁电流的情况下更加严重， 如图2-20a 所示，它具有较软的机械特性，这种软的机械特性在许多情况下，不能满足生产机械的要求。

为了获得范围较广，平滑而稳定的的调速特性，通常采用速度负反馈的措施，使电磁滑差离合器具有如图
2- 20b 所示的硬机械特性。

图2 — 20电磁调速异步电动机机械特性曲线图 2— 21为带有速度负反馈的电磁调速异步电动机原理框图。

它是利用测速发电机把离合器的输岀速度 n 换成交流电压U -，再经整流器变成直流电压 U -。

将U -送
入比较元件，与给定直流励磁电压 Uf 进行比较。

得电压差厶Uf — U -。

所以输入离合器的励磁电流 If 不是
正比于励磁电压 Uf ，而是正比于电压△ U 。

由于U 〜（U ―）的大小与转速 n 有关，n 增大，U 〜（U -） 变大。

n 减小，U 〜（U ―）变小。

因此，在给定直流励磁电压 Uf 有变情况下，输入的励磁电流 If 的大小
n
11 D
与转速n有关，即随着n的下降或上升，励磁电流If将自动增加或减小，由于负反馈的作用，提高了电磁离合器机械特性的硬度，这时调速的参数不再是电流If将自动增加或减小，由于负反馈的作用，提高了电
磁离合器机械特性的硬度，这时调速的参数不再是电流If而是电压Uf。

显然，给定励磁电压Uf愈高，则
转速n愈高；反之则转速愈低，如图2-20b所示。

图2—21带有速度负反馈的电磁调速异步电动机框图从图中可以看岀：在空载或轻载（小于10%额定转
矩）时，由于反馈量不足，会造成失控现象，此外，在调速时，随着转速降低，离合器的输岀功率和效率也相应地按比例下降。

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，例如J2203胶印机，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2 —22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。

例如，制铜锌版使用的无粉腐蚀机，胶印制版的烘版机等。

图2-22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，所以在印刷机构中仍有
实用意义。

在图2 —22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。

从电路图可看岀，只要改变调压变压器的次级电压,就能改变整流输岀直流电压，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：①交流无级调速，机械特性硬度较高；②结构简单、工作可靠、维护方便、
价格低廉；③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;④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 —23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2 —24 是其原理图。

下面对它的基本环节进行分析。

图2—23 ZLK —10自动调速系统的基本组成①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。

②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。

③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。

④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2-25b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V1饱和导通，Vcel=0，放大器与触发电路不能工作，如图2-25b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2-25c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，Uc6=1/C6/t0lodt，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2-25d所示，导通角增大，导致励磁电压
增大，如图2-25e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岀现负脉冲而击穿。

⑤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 2 —25e所示。

整流电路的输岀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2-24 ZLK - 10型调速系统的电路图2 - 25 ZLK - 10型调速系统电路工作波形综合上述，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Uf增大，这时转速负反馈系统给岀的电压U —保持不变，输入到V2的电压△ U增加，由V3和11岀增大，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：Uff7 Uf- Uc充电加快TUg触发提前Tf fT nf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，转速负反馈电路给岀的电压U —将增大，经过R6、R7、R8给岀的比较电压厶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 T n f—u -△ U Uc充电变慢T Ug触发滞后T If nJ。