直流电机调速控制
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中新口腔
1、 检查分析电路设计中的缺陷
①电压负反馈和给定电压反极性串联，为提高电路性能 ，建议用比例调节器代替原来的放大和比较节。
②系统供电电源稳定性差、输出电流小、电源降压电阻 功耗大，抗干扰性能差，建议对电源电路进行改进。
③电路中脉冲变压器作为主、控电路隔离变压器，建议 改用光电耦合器，用来减小脉冲信号的失真和脉冲波 引起的铁损。
参考教材 电子技术基础 维修电工 电机与变压器
光电光电耦合器 半导体变流技术 电力电子技术 元器件手中册新口上腔网
④反馈信号用光电耦合电路取样。
参考教材
电子技术基础 维修电工（技师 高级技师） 半导体变流技术 电力电子技术 自动控制原
理 上网
中新口腔
⑤可控整流电路和电机励磁电源的 改进
• 参考教材 • 电子技术基础 维修电工（技
改变磁通调速的方法：
nnn000''' n
减小磁通，n只能上调。 O
（
Rf
增减 加小
）
TL T
中新口腔
二、直流调速控制线路原理简介
什么是调速
• 将调节电动机转速，以适应生产要 求的过程就称之为调速；而用于完成 这一功能的自动控制系统就被称为自 动调速系统。
• 调速系统分交流和直流调速系统 ，由于直流调速系统的调速范围广， 静差率小、稳定性好以及具有良好的 动态性能。因此在相当长的时期内， 高性能的调速系统几乎都采用了直流 调速系统。
师 高级技师） 半导体变流技 术 电力电子技术 自动控制 原理 电机与变压器 上网
中新口腔
⑥调速旋纽的改进
1、触摸式音量控制器代替RP22速度控制电位 器。
2、将电路改动后试运行。
参考教材 电子技术基础 上网
场效应管增强型N-MOS
中新口腔
⑦全电路测量与调试
• 1、对单元电路检查、测量并记录。 • 2、用示波器观察各主要测试点的波形、测
中新口腔
3、系统的自动调节过程
电网波动 负载波动
中新口腔
4、KZD-Ⅱ型直流调速系统分析(略)
此为小容量晶闸管直流调 速装置，适用于4kW以下 直流电动机无级调速。系 统的主回路采用单相桥式 半控整流线路。具有电流 截止负反馈、电压负反馈 和电流正反馈（电动势负 反馈）。具体数据如下：
交流电源电压 整流输出电压 最大输出电流
改变电压调速的特点:
0
Tc
特性曲线 T
(1)工作时电压不允许超过UN ，所以调速
只能向下调。
(2)机械特性较硬，并且电压降低后硬度不 变，稳定性好。
中新口腔
3、 改变磁通调速
保持电枢电压U不变，改变励磁电流If (调Rf)以
改变磁通 。
采用减少励磁电流(减弱磁通)的方法调速, 即
Rf If n 改变时的机械特性如图。
由于串电阻调速和弱磁调速都会 使直流他励电机的机械特性变软，所 以在实际应用中我们通常采用的是变 电压调速。
中新口腔
1、 电枢回路串电阻调速
电枢中串入电阻,使 n 、
n0不变，即电机的特性曲线 变陡(斜率变大)，在相同力
n0
n
矩下,n。特性曲线如图。
电枢回路串电阻调速需
Ra Ra + R
电 阻 增 大
他励直流电机的调速
他励直流电动机的转
速公式：
n E U IR CE CE
式中：U为他励电动的电枢电压
I为电枢电流
E为电枢电动势
R为电枢回路的总电阻
n为电机的转速
Φ为励磁磁通
CE为由电机结构决定的电动势系数
中新口腔
n E U IR CE CE
他励直流电动机的调速方式有三种： 1、电枢回路串电阻的变电阻调速， 2、改变电枢电压的变电压调速 3、减小气隙磁通量的弱磁调速。
行。 5、强调安全性的维修和设备改造。
检查：
学生按所提的解决方案进行实际操作，教师巡回检 查，及时发现问题及时解决，尤其是对与有安全隐患的 操作维修要特别的重视。
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评价与作业
评价：1、对学生的完成结果进行检查，论证 其正确性与可行性。 2、对表现优异的学生进行表扬，并对 其方法进行推广。 3、对没有做出结果的学生查找原因， 鼓励其不要妥协，继续努力。
单相220V 直流180V 直流30A
励磁电压 励磁电流 调速范围 静差率
单相180V
直流1A
直流180V
s<10%
中新口腔
5、KZD-Ⅱ型直流调速系统的组成框图
中新口腔
KZD-Ⅱ型直流调速系统的组成框图及调节过 程
Leabharlann Baidu中新口腔
KZD-Ⅱ型直流调速系统的升级、改造
实际操作过程参考
任务： 1、 分析KZD-II型直流调速系统各单元电路的原理 ，检查分析电路设计中的缺陷。 2、在保证原电路功能基础上，提出系统改进意见 ，并重新设计系统工作原理图。 3、选择电子、电器元器件并逐步对单元电路进造 试验。 4、对现有的直流调速系统进实际改造、安装与调 试。 5、绘制修改后电路原理图、写出改进电路工作原 理和系统使用说明书。
参考教材
电子技术基础 维修电工（技师 高级技师） 数电模电相关书籍 电源
技术等
中新口腔
中新口腔
③用光电耦合器代替脉冲变压器
1、设计电原理图、分析工作原理，确保电路的可行性。 2、先查找相关元器件的技术参数，后确定改造用元器件参数。 3、对改进后电路进行实际安装、调试和试运行，实际测量数据、波形 并记录。 4、试运行成功后再对系统电路进行改造。
中新口腔
这就是所谓的电 源—电动机调速 系统（V—M） 系统，它属于开 环系统。
用晶闸管触发可控整流电 路实现电枢电压可调，从而达到 改 变电机转速的目的。
•
中新口腔
1、转速负反馈晶闸管直流调速系统的组成
电源及晶闸管电路
触发
给
电路
定 电 位 器
电 动 机
比较环节+比例调节器
测速电机
电流 载止 比较 电路
流电动机驱动。
直流电机的优点：
(1) 调速性能好, 调速范围广, 易于平滑调节。
(2) 起动、制动转矩大, 易于快速起动、停车。
(3) 易于控制。 应用:
1) 轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床、矿山竖井 提升机以及起重设备等调速范围大的大型设备。
2) 用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖拉机等
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一、直流电动机基本控制原理
④电路中反馈信号直接在主电路取样，设备维护和检修 时有安全隐患，建议用光电耦合器隔离取样。
⑤可控整流电路和电机励磁电源有改进空间。 ⑥手动调速旋纽使用时间长了会接触不良，影响系统稳
定，建议用触摸式电压调节器来改进。
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2、在原电路基础上提出改进意见，并重新绘
制系统原理图。
• ①用比例调节器代替原来的放大和比 较节。
• （4）三相（或单相）晶闸管 – 转速单闭环 调速系统原理图。
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作业：
中新口腔
作业1：在完成本课题任务的同时复习下图原理
转速负反馈晶闸管—直流电动机调速系统原理图 中新口腔
作业2：复习技师考核相关课题原 理和故障分析分
• （1）小功率晶闸管—直流电动机单闭环有 差调速系统原理图；
• （2）KCZ6集成化六脉冲触发组件原理图 ；
• （3）锯齿波、正弦波同步触发器的电路原 理图；
参考教材
电子技术基础 维修电工（技师 高级技师） 半导体变流技术
电力电子技术 自动控制原理 上网
中新口腔
②系统供电系统电路的改进
• 1、给定电压和系统控制电路可共用一 组高精度稳压电源供电，可节省一套 变压器绕组和提高系统稳定性，减少 电源电路损耗。
• 2、电路改造中，为了保证触发信号与 可控整流电路同步，梯形波不能破坏 或失真。
课题:直流电机调速系统升级 、改造
1、直流电动机基本控制原理简介 2、直流调速控制线路原理简介 3、直流电动机自动调速控制线路的改 造。
一个还须研讨的导 向课题
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引言
•
直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构
复杂，维修也不便，但由于它的调速性能较好和
起动转矩较大，因此，对调速要求较高的生产机
械或者需要较大起动转矩的生产机械往往采用直
在电枢中串入专用电阻，电阻增大则转速下降T， 因此 n 只能下调。
特点：(1) 设备简单，操作方便。 (2)机械特性软，稳定性差。 (3)能量损耗大，只用于小型直流机。
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2、 改变电压调速
由转速公式知：
调电压U，n0变化，但斜 率不变，所以调速特性
nn00'
n
是一组平行曲线。
n0"
电 压 降 低
波形的P-P值。 • 3、测可控整流输出的电压变化范围。 • 4、带负载试车调试、确定调试后的元件参
数。 • 5、整修工艺。 • 6、写设备使用说明书。
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巡回检查
巡回指导 1、对学生解决问题的方案进行检查。 2、对学生提出的方案进行论证可行性。 3、对学生提出的电路改进方案的解决步骤、解决
要点进行说明。 4、对学生改造完成后的调速设备进行测量和试运
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2、调速系统的组成框图
由图可见，该系统的控制对象是直流电动机M， 被控量是电动机的转速n，晶闸管触发及整流电路为 功率放大和执行环节，由运算放大器构成的比例调 节器为电压放大和电压(综合)比较环节，电位器RP1 为给定元件，测速发电机TG与电位器RP2为转速检 测元件。该调速系统的组成框图如下:
1、 检查分析电路设计中的缺陷
①电压负反馈和给定电压反极性串联，为提高电路性能 ，建议用比例调节器代替原来的放大和比较节。
②系统供电电源稳定性差、输出电流小、电源降压电阻 功耗大，抗干扰性能差，建议对电源电路进行改进。
③电路中脉冲变压器作为主、控电路隔离变压器，建议 改用光电耦合器，用来减小脉冲信号的失真和脉冲波 引起的铁损。
参考教材 电子技术基础 维修电工 电机与变压器
光电光电耦合器 半导体变流技术 电力电子技术 元器件手中册新口上腔网
④反馈信号用光电耦合电路取样。
参考教材
电子技术基础 维修电工（技师 高级技师） 半导体变流技术 电力电子技术 自动控制原
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⑤可控整流电路和电机励磁电源的 改进
• 参考教材 • 电子技术基础 维修电工（技
改变磁通调速的方法：
nnn000''' n
减小磁通，n只能上调。 O
（
Rf
增减 加小
）
TL T
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二、直流调速控制线路原理简介
什么是调速
• 将调节电动机转速，以适应生产要 求的过程就称之为调速；而用于完成 这一功能的自动控制系统就被称为自 动调速系统。
• 调速系统分交流和直流调速系统 ，由于直流调速系统的调速范围广， 静差率小、稳定性好以及具有良好的 动态性能。因此在相当长的时期内， 高性能的调速系统几乎都采用了直流 调速系统。
师 高级技师） 半导体变流技 术 电力电子技术 自动控制 原理 电机与变压器 上网
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⑥调速旋纽的改进
1、触摸式音量控制器代替RP22速度控制电位 器。
2、将电路改动后试运行。
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场效应管增强型N-MOS
中新口腔
⑦全电路测量与调试
• 1、对单元电路检查、测量并记录。 • 2、用示波器观察各主要测试点的波形、测
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3、系统的自动调节过程
电网波动 负载波动
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4、KZD-Ⅱ型直流调速系统分析(略)
此为小容量晶闸管直流调 速装置，适用于4kW以下 直流电动机无级调速。系 统的主回路采用单相桥式 半控整流线路。具有电流 截止负反馈、电压负反馈 和电流正反馈（电动势负 反馈）。具体数据如下：
交流电源电压 整流输出电压 最大输出电流
改变电压调速的特点:
0
Tc
特性曲线 T
(1)工作时电压不允许超过UN ，所以调速
只能向下调。
(2)机械特性较硬，并且电压降低后硬度不 变，稳定性好。
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3、 改变磁通调速
保持电枢电压U不变，改变励磁电流If (调Rf)以
改变磁通 。
采用减少励磁电流(减弱磁通)的方法调速, 即
Rf If n 改变时的机械特性如图。
由于串电阻调速和弱磁调速都会 使直流他励电机的机械特性变软，所 以在实际应用中我们通常采用的是变 电压调速。
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1、 电枢回路串电阻调速
电枢中串入电阻,使 n 、
n0不变，即电机的特性曲线 变陡(斜率变大)，在相同力
n0
n
矩下,n。特性曲线如图。
电枢回路串电阻调速需
Ra Ra + R
电 阻 增 大
他励直流电机的调速
他励直流电动机的转
速公式：
n E U IR CE CE
式中：U为他励电动的电枢电压
I为电枢电流
E为电枢电动势
R为电枢回路的总电阻
n为电机的转速
Φ为励磁磁通
CE为由电机结构决定的电动势系数
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n E U IR CE CE
他励直流电动机的调速方式有三种： 1、电枢回路串电阻的变电阻调速， 2、改变电枢电压的变电压调速 3、减小气隙磁通量的弱磁调速。
行。 5、强调安全性的维修和设备改造。
检查：
学生按所提的解决方案进行实际操作，教师巡回检 查，及时发现问题及时解决，尤其是对与有安全隐患的 操作维修要特别的重视。
中新口腔
评价与作业
评价：1、对学生的完成结果进行检查，论证 其正确性与可行性。 2、对表现优异的学生进行表扬，并对 其方法进行推广。 3、对没有做出结果的学生查找原因， 鼓励其不要妥协，继续努力。
单相220V 直流180V 直流30A
励磁电压 励磁电流 调速范围 静差率
单相180V
直流1A
直流180V
s<10%
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5、KZD-Ⅱ型直流调速系统的组成框图
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KZD-Ⅱ型直流调速系统的组成框图及调节过 程
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KZD-Ⅱ型直流调速系统的升级、改造
实际操作过程参考
任务： 1、 分析KZD-II型直流调速系统各单元电路的原理 ，检查分析电路设计中的缺陷。 2、在保证原电路功能基础上，提出系统改进意见 ，并重新设计系统工作原理图。 3、选择电子、电器元器件并逐步对单元电路进造 试验。 4、对现有的直流调速系统进实际改造、安装与调 试。 5、绘制修改后电路原理图、写出改进电路工作原 理和系统使用说明书。
参考教材
电子技术基础 维修电工（技师 高级技师） 数电模电相关书籍 电源
技术等
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③用光电耦合器代替脉冲变压器
1、设计电原理图、分析工作原理，确保电路的可行性。 2、先查找相关元器件的技术参数，后确定改造用元器件参数。 3、对改进后电路进行实际安装、调试和试运行，实际测量数据、波形 并记录。 4、试运行成功后再对系统电路进行改造。
中新口腔
这就是所谓的电 源—电动机调速 系统（V—M） 系统，它属于开 环系统。
用晶闸管触发可控整流电 路实现电枢电压可调，从而达到 改 变电机转速的目的。
•
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1、转速负反馈晶闸管直流调速系统的组成
电源及晶闸管电路
触发
给
电路
定 电 位 器
电 动 机
比较环节+比例调节器
测速电机
电流 载止 比较 电路
流电动机驱动。
直流电机的优点：
(1) 调速性能好, 调速范围广, 易于平滑调节。
(2) 起动、制动转矩大, 易于快速起动、停车。
(3) 易于控制。 应用:
1) 轧钢机、电气机车、中大型龙门刨床、矿山竖井 提升机以及起重设备等调速范围大的大型设备。
2) 用蓄电池做电源的地方，如汽车、拖拉机等
中新口腔
一、直流电动机基本控制原理
④电路中反馈信号直接在主电路取样，设备维护和检修 时有安全隐患，建议用光电耦合器隔离取样。
⑤可控整流电路和电机励磁电源有改进空间。 ⑥手动调速旋纽使用时间长了会接触不良，影响系统稳
定，建议用触摸式电压调节器来改进。
中新口腔
2、在原电路基础上提出改进意见，并重新绘
制系统原理图。
• ①用比例调节器代替原来的放大和比 较节。
• （4）三相（或单相）晶闸管 – 转速单闭环 调速系统原理图。
中新口腔
作业：
中新口腔
作业1：在完成本课题任务的同时复习下图原理
转速负反馈晶闸管—直流电动机调速系统原理图 中新口腔
作业2：复习技师考核相关课题原 理和故障分析分
• （1）小功率晶闸管—直流电动机单闭环有 差调速系统原理图；
• （2）KCZ6集成化六脉冲触发组件原理图 ；
• （3）锯齿波、正弦波同步触发器的电路原 理图；
参考教材
电子技术基础 维修电工（技师 高级技师） 半导体变流技术
电力电子技术 自动控制原理 上网
中新口腔
②系统供电系统电路的改进
• 1、给定电压和系统控制电路可共用一 组高精度稳压电源供电，可节省一套 变压器绕组和提高系统稳定性，减少 电源电路损耗。
• 2、电路改造中，为了保证触发信号与 可控整流电路同步，梯形波不能破坏 或失真。
课题:直流电机调速系统升级 、改造
1、直流电动机基本控制原理简介 2、直流调速控制线路原理简介 3、直流电动机自动调速控制线路的改 造。
一个还须研讨的导 向课题
中新口腔
引言
•
直流电动机虽然比三相交流异步电动机结构
复杂，维修也不便，但由于它的调速性能较好和
起动转矩较大，因此，对调速要求较高的生产机
械或者需要较大起动转矩的生产机械往往采用直
在电枢中串入专用电阻，电阻增大则转速下降T， 因此 n 只能下调。
特点：(1) 设备简单，操作方便。 (2)机械特性软，稳定性差。 (3)能量损耗大，只用于小型直流机。
中新口腔
2、 改变电压调速
由转速公式知：
调电压U，n0变化，但斜 率不变，所以调速特性
nn00'
n
是一组平行曲线。
n0"
电 压 降 低
波形的P-P值。 • 3、测可控整流输出的电压变化范围。 • 4、带负载试车调试、确定调试后的元件参
数。 • 5、整修工艺。 • 6、写设备使用说明书。
中新口腔
巡回检查
巡回指导 1、对学生解决问题的方案进行检查。 2、对学生提出的方案进行论证可行性。 3、对学生提出的电路改进方案的解决步骤、解决
要点进行说明。 4、对学生改造完成后的调速设备进行测量和试运
中新口腔
2、调速系统的组成框图
由图可见，该系统的控制对象是直流电动机M， 被控量是电动机的转速n，晶闸管触发及整流电路为 功率放大和执行环节，由运算放大器构成的比例调 节器为电压放大和电压(综合)比较环节，电位器RP1 为给定元件，测速发电机TG与电位器RP2为转速检 测元件。该调速系统的组成框图如下: