滑差电机调速器原理与维修

滑差电机调速器原理与维修
滑差电机调速系统也叫电磁调速系统，是变频器没有出来以前占主流地位的交流调速器系统，虽然退出了主流地位，但市场上拥有一定使用量，研究它的维护维修仍然具有很大的实用意义。

ZLK-1型滑差电机可控硅调速电路（下文简称调速盒），属于较早设计和开发的可控硅调
速电路，用于JZT系列、拖动电动机为0.6~30kW的滑差电动机的单机无级恒速调速控制。

整机电路及与滑差电机的连接见下图1。

图1ZLK-1型滑差电机可控硅调速电路图
1、调速盒整机电路分析：
整机电路由主电路（为励磁线圈提供励磁电压）、供电电源电路（提供控制电路用电和同步电压采样）及下文四个环节电路构成。

电路基本控制原理：给定电压和速度反馈信号，形成比较放大器的Ube和Ib信号，经放大后，形成控制电压信号；控制电压信号与电网同步锯齿波电压信号相比较，经放大后，形成移相触发脉冲，触发可控硅输出相应励磁电压，完成
闭环调速恒速控制。

调速盒主电路：
调速盒主电路由AC220V电源，经串接K1电源开关、RD熔断器后，由单向可控硅3CT4进行受控半波整流后，将0-90V直流电压输入滑差离合器中的励磁线圈。

在RD熔断器后，电源进线上并接了硒堆元件，用于电网浪涌电压吸收，当电网中有异常尖峰电压产生时，硒堆击穿，导致RD熔断，从而保护了后续电路，不受危险电压的冲击。

在后来的新型电路中，硒堆元件因体积庞大等据点，为压敏元件所取代。

可控硅的阳极、阴极之间，还并接有R、C阻容吸收电路，来抑制电源开断、分布电感、电容等形成的高频率过电压，保护可控硅的安全。

因为励磁绕组为感性负载，可控硅输出的是带缺口的脉冲直流电压和不连续的脉冲电流，为使励磁线圈中的电流“连续起来”，以产生较为稳定的磁场，经常在励磁线圈上并联一只二极管，该电路中Z1称为“续流二极管”。

图2续流二极的“续流作用”图示
可控硅输出的是输入交流电正半波中的部分电压波形（T1、T3部分），整个负半波及正半波的初始部分（T3：负半波及正半波移相部分），故为非连续波形，含有较大的电压缺口，当励磁线圈上不并联续流二极管，流过励磁线圈的也为断续电流i1，形成“脉动磁场”；当励磁线圈两端并联续流二极管，这一现象将得到很好的改观。

在可控硅导通的T1（T3）时刻，励磁线圈两端输入a+、b-的电压，续流二极管承受反偏压而截止，励磁线圈也产生a+、b-的感生电势E，与外加电源电压方向相反，试图抵消电流的上升趋势，可以看到电流波形的斜度比电压波形明显变“缓”。

线圈在流入电流的同时储蓄磁场能量。

说明电感为储能元件，流过电感的电流不能突变，在突加输入电压时，其电流却是渐变的，说明电感为“惰性元件”，
总是试图维持“原有状态”。

；在可控硅截止的T2阶段，输入电压为0，线圈中的磁场能量释放，产生a-、b+的自感电动势E，试图维持原方向的电流流通，此时续流二极管D受正偏压而导通，由D、L形成i01的电流环路，励磁线圈L被“续流”，形成了较为稳定的磁场。

供电电源电路：
电源变压器B不但提供控制电路的电源，而且还由b1、b14绕组提供电网同步电压采样信号，使触发电路在电网电压在每个正半波期间，都能在同一个时间基准点输出触发脉冲。

电源变压器B为多绕组电压输出变压器，以适应不同控制电路的供电幅度要求。

其中5.6V 绕组接电源指示灯，用于调速盒的接入电源指示；50V绕组输出电压，经整流滤波和稳压处理后，用于给定电压的取用；12V绕组输出电压经整流滤波后，用于触发电路的供电电源；
6.2V绕组电压经整流滤波后，供比较放大电路。

调速盒控制电路（含给定电压环节、测速反馈环节、比较和放大环节、移相触发环节）：1）给定电压环节。

给定电压决定着输出轴的运转速度，对给定电压的稳压度有一定要求，因而将b3、b4绕组输出的50V交流电压先由整流桥进行全波整流，再经CRC构成的π形滤波后，由2只串联稳压二极管2CW21F稳压成一稳压直流电压，加至调速电位器W2上。

W2中心头（活动臂）输出的可变直流电压，即给定转速信号；
2）测速反馈环节。

三相交流测速发电机JF与输出轴同轴相联，将输出速度转换为三相交流输出电压U-，再经三相桥式整流和电容滤波输出反馈直流信号电压。

滑差调速系统中，一般是配用鼠笼转子交流异步测速发电机，该测速发电机输出斜率大，线性度较差，适用于对精度要求不高的控制系统中，发电电压范围为30~60V。

测速发电机的反馈电压经整流滤波后为直流电压信号后，经W3量程调节后送入转速（电压）表用转速显示，再经W4负反馈量调节电位器，整定后送入比较放大电路。

由于电机转速的不同、测速发电机的输出不一致和负荷情况不一导致转差率的差异等原因，设备投放实际运行时，可能需要重调W4，以满足控制要求。

3）比较和放大环节。

给定电压和反馈信号比较（相减）后输入给晶体管BG2进行放大，在BG2的负载集电极负载电阻R5上得到放大了的控制信号输入触发电路。

二极管Z2、Z3对输入信号进行正反向限幅，避免BG2的发射结承受过大的正反向电压而损坏，电位器W1、W5为BG2偏置电流调节。

W2、W4活动臂输出的分别为给定电压的反馈电压信号，（调整两电位器使W2活动臂电位值高于W4活动臂电压值），两信号之差即BG2的发射结电压值，形成了BG2的ib控制电流。

换言之，两信号的相减混合信号，作为BG2的控制信号，当信号之差上升时，BG2的ib 控制电流增大，R5上电压降上升。

反之，R5上电压降下降。

进而驱动后续电路，改变可控硅的导通角，控制励磁电流的大小。

4）移相和触发环节。

采用同步电压为锯齿波的单只晶体管的触发电路。

为了便于分析比较放大电路的控制原理，将BG1及外围触发电路简化为图3左图电路。

图3触发电路的控制电压形成示意图及整机各工作点波形图
比较和放大环节BG2的Ic电流在R5转化为控制信号电压，其信号电压的高低正比于给定转速信号的高低，该信号经二极管隔离和输送，加至电容C2上，信号方向为左负右正，上图中将此电压信号标示为U2；由4.8V同步电压采样绕组来的电网同步信号（当可控硅3CT5阳极为输入电网电压极性为正时，规定电网处于正半波期间，图3-6的右图中的波形图已依此规定而画），经Z3整流滤波后加至C1电容两端，信号方向为上正下负，上图中将此电压信号标示为U1。

R4为负载电阻，在Z3承受反偏压（电网为正半波期间）截止时，提供C1电荷的泄放通道。

Z3在电网电压为负半波时导通，为C1充电，正半波时C1上电荷则由R4进行泄放，由于电容两端电压不能突变，电容的充放电作用，形成充电起始端与电网正、负半波电压过零点相对齐的锯齿波同步电压。

每当电网的负半波到来时，C1总是从电网过零点开始被重新充电，锯齿波电压的幅度的转折点是恒定不变的。

因控制电压和同步锯齿波电压都为直流电压信号，干脆以带极性的直流电源符号来表示。

该级移相触发电路，实质上也为一级比较放大器，控制电压与锯齿波的下降沿电压相比较，决定着BG1在电网电压正半波期间的导通时间，上图中以a点标示出。

a点电压值=U2-U1
≈0.6V(BG1发射结与D串联电压降)。

当U1控制电压（转速控制信号电压）升高时，使BG1的导通点a左移，接近电网正半波的起始点，可控硅输出整流电压升高；反之，U1控制电压降低时，BG1的导通点a右移，可控硅输出电压缺口增大，在正半波内可控硅导通时间变短，输出电压变低。

随着控制信号的降低，触发信号的位置（出现的时刻）相对于电网过零点，被线性右移（或后移）实现了移相触发、可控调压的目的。

2、调速过程（以增速为例）和恒速过程分析（请参照图3-6右图波形图）：
1）转动调速电位器W2，增加给定电压，使BG2的Ube上升，负载电阻R5上电压降上升，与锯齿波同步电压相比较，进而使BG1的导通时刻前（左）移，可控硅导通角增大（移相角α减小），滑差离合器的励磁电压增加，从动机（负载）转速上升；
2）速度反馈作用：当离合器的负载增加，或因电网电压降低，导致励磁电流减小转速下降时，由测速发电机来的速度反馈信号也要降低，这样，给定电压与反馈信号之差增大，也即BG2的Ub e↑→BG2的Ib↑→UR5↑→BG2的Ube↑→BG2的导通时刻左移提前，可控硅的移相角减小→可控硅输出励磁电压↑→负载转速上升。