M7135磨床直流调速文档1

项目七项目七 SA7512SA7512 磨床自动调速电路的故障分析及磨床自动调速电路的故障分析及 处理方法的故障排除处理方法的故障排除 学习目标学习目标 通过学习 SA7512 螺纹磨床自动调速电路 使学生对电子元件及其特点有了更深的掌握 对电子线路的故障排除有了进一步的理解 提高了对弱电方面的相关水平 任务分析任务分析 通过熟悉并学习 SA7512 螺纹磨床头架拖动电动机拖动系统线路的组成及工作原理 使 学生能对直流电动机调试有一定的理解 并能掌握晶闸管 直流电动机调试系统的调试方 法 环境设备环境设备 1 SA7512 磨床自动调速电路模拟电路 2 工具与仪表 1 工具 螺丝旋具 尖嘴钳 牙钳 电工刀 测电笔等 2 仪表 万用表 直流电流表 直流电流表 0 50A 直流电压表 0 300V 转 速表 示波器等 背景知识背景知识 知识点一知识点一 SA7512 磨床自动调速电路原理 SA7512 螺纹磨床头架直流拖动系统为晶闸管 直流电动机无级有差调速系统 拖动电 动机的功率为 0 8KW 电动机转速为 60 1200r min 调试范围为 20 最大可达 30 满载 时 系统的精差率小于 10 由于加工工艺的需要 电动机需要正反转 该系统采用了 接触器来改变电动机转向 接线简单 操作方便 调速系统的组成和调速原理 SA7512 螺纹磨床头架直流拖动系统的方框图如图 7 1 所示 由于电动机功率较小 主回路采用单相交流 220V 直接供电的单相半控桥式整流电路 触发电路由前置放大电路 和单结晶体管张弛振荡电路组成 为了满足对静差率和调速范围的要求 系统中采用了转 速负反馈 为了限制系统在启动和突然改变电动机转向时的过大电流 采用了电流截止负 反馈 为了提高系统的动 静态性能 采用了电压微分负反馈 该系统通过改变晶闸管整流电路的输出电压来改变电动机的电枢电压 进行无极调速 连 续改变晶闸管整流电路输出电压的大小 即可得到调速范围内的任意转速 2 电气线路的工作原理 调速系统的电路如图 7 2 所示 1 主回路 主回路采用了两只晶闸管和两只二极管组成的单相半控桥式整流电路 如图 7 3 所示 在主回路中接有平波电抗器 L 以减弱晶闸管输出电压的脉动电压的脉动 成分 使电路中电流平稳 减小被加工工件的表面粗糙度 由于电动机的电枢绕组和平波 电抗器的存在 主回路负载呈电感性 为了保证晶闸管可靠换相而不失控 电路中接有续 流二极管 V2 当接通或断开电源时 在整流器交流侧会产生很高的过电压 这种过电压如不设法限 制 将会击穿晶闸管 因此在整流器交流侧接由 R1 和 C1 构成的阻容吸收装置 作为交流 侧过电压保护 在直流侧 由于负载呈电感性 当突然切断负载时 在电感两端将产生很 高的电压 很有可能将晶闸管击穿 因此由 R4 C4 构成的阻容吸收装置作直流侧过电压 保护 晶闸管换相时产生的换相过电压也会击穿晶闸管 为保护晶闸管 在晶闸管两端并 联电容 C2 电阻 R2 构成的支路和 C3 R3 支路 利用电容两端电压不能突变的特性抑制 这种过电压 图 7 1 SA7512 螺纹磨床头架直流拖动系统方框图 图 7 2 SA7512 螺纹磨床头架调速系统电路图 图 7 5 单结晶体管触发电路的波形图 电动机的正反转由接触器 KM1 KM2 控制 为了停车时电动机尽快停转 采用了电 阻 R6 和 KM1 KM2 的常闭辅助触头组成的能耗制动电路 在电动机正常运转时 由于 KM1 或 KM2 的常闭辅助触头断开 R6 未接入主回路 只有停车时 接触器 KM1 KM2 均断电释放 其常闭触头闭合 R6 接入主回路 电动机进行能耗制动 电动机的励磁绕组有二极管 V4 V7 构成的单相整流桥供电 由欠电流继电器 KA 实现弱磁 保护 2 触发电路 SA7512 磨床的触发电路采用单结晶体管触发电路 如图 7 4 所示 变压器 TC1 输出的 70V 交流电压经 V8 V11 整流 再经过稳压管 V32 V33 削波后 得到 梯形电压作为单结晶体管电源 由于变压器 TC1 的一次侧与主回路是同一电源接入 该梯 形电压与主回路交流电压同步 主回路的交流电压过零时 梯形电压也为零 保证电容器 C7 从零电压开始充电后放电 产生第一个尖顶脉冲 这个脉冲与主回路交流电压同步 梯形波电压经电容 C6 滤波后获得较平稳的直流电源作为放大管 V34 及电容器 C7 的电 源 用二极管 V15 将两种电源隔离 V34 位前置放大器 将给定信号与反馈 信号相比较得到的偏差信号进行放大 以提 高控制灵敏度 V12 V13 串联作正向限幅 V14 作为反向限幅 其作用是保护 V34 不 至于因输入电压过高而损坏 图 7 3 SA7512 螺纹磨床头架调速系统主回路 图 7 4 单结晶体管触发电路 当 V34 的输入信号为零时 V34 V35 均截止 此时电容 C7 的充电时间常熟很大 在半周内 C7 上电压不可能充电到峰点电压 up 所以单结晶体管无脉冲输出 晶闸管不能 导通 当 V34 的输入信号增大时 V34 基极点位上升 集电极电位下降 使 V35 的基极电 流增大 集电极电流随之增大 电容 C7 的充电时间常数减小 导通角增大 整流输出电 压增加 即可改变电动机的转速 C7 和 R16 上的电压波形如图 7 5 所示 为了使晶闸管可靠触发 本线路有脉冲放大环节 脉冲放大环节由晶体管 V37 V38 组成 单结晶体管 V41 输出的正脉冲经电容 C10 耦合到 V37 的基极 经两极放大后由脉 冲变压器 TC2 耦合输出 正脉冲经 V17 V18 同时加到两只晶闸管上 但由于在一个周期 的某个时刻 只能有一只晶闸管承受正向电压 故只能使这只承受正向电压的晶闸管导通 在晶体管 V38 由导通变为截止时 脉冲变压器 TC2 的一次侧提供放电回路 二极管 V17 V18 的作用是保证只有正脉冲才能加到晶闸管控制极上 为了防止干扰信号引起晶 闸管误触发 在 TC2 的输出端并联电容 C11 和 C12 电容 C8 的作用是减小高频信号产生 的影响 3 给定回路和转速负反馈 给定回路和转速负反馈比较环节如图 7 6 所示 变压 器 TC1 输出的 110V 交流电压经 4 个二极管 V19 V22 桥式整流 再经 C13 R7 C14 滤 波后作为给定电源 RP3 为高速上限调节电位器 RP4 为低速下限调节电位器 RP5 为调 速电位器 调整 RP5 可得到不同的给定电压 Ug 为提高系统的调速精度 采用由电磁式直流测速发电机 TC 和二极管 V23 V26 及 RP6 组成速度负反馈环节 TG 与电动机同轴连接 其输出信号电压与转速成成正比 但电压 的极性与电动机转向有关 为使系统正反转时反馈信号的极性不变 测速发电机的极性经 整流后输出 用 RP6 调节转速负反馈的强弱 给定电压 Ug与转速负反馈电压 Ufn反极性串联后加在 V34 的输入端 忽略给定及反馈 回路内阻的影响 偏差电压为 U Ug Ufn 该电压即是 V34 的基极电压 改变该电压的 大小 即可改变输出脉冲控制角的大小 从而改变输出电压 达到改变电压电动机转速的 目的 4 电压微分负反馈 该系统由于引入转速负反馈 可使调速范围很宽 但由于系统 图 7 6 比较环节 放大倍数很大 再加上电动机的惯性 系统容易产生振荡 为此 加入了有 C5 RP2 组成 的电压微分负反馈环节 如图 7 7 所示 由于电容 C5 的隔直作用 稳态时 电动机端电压不变化 微分负反馈输出为零 即 该环节不起作用 对系统的静态性能无影响 在动态过程中 电动机的端电压发生变化 电压微分负反馈电路输出一个反映转速变化的电压 通过电容 C5 加到 V34 的基极上 从 而改变晶闸管整流输出电压的大小 以减小电动机转速的变化 由于电压微分负反馈的作 用 减小了系统的等值动态放大倍数 提高了系统的相对稳定性 这就解决了既要求系统 静态放大倍数大 又要求系统能稳定工作的矛盾 微分负反馈作用的强弱可通过改变 RP2 阻值的大小来调节 电容器 C5 两端并联 KM1 KM2 的 常闭辅助触头 是为了使电动机停转时 C5 能通过 KM1 KM2 的常闭触头及时 放电 以便电动机能频繁地启动 制动 5 电流截止负反馈 为防止电动 机在高速启动和正反转灯情况下电流过大 该系统中没有电流截止负反馈环节 如图 7 8 所示 电流截止负反馈环节由 R24 R15 RP1 V31 和 V36 等元件组 成 其中 R24 串在主回路中 起取样作 用 系统正常工作时 主回路电流小于截止电流 RP1 上的分压小于稳压管 V31 的稳压值 图 7 8 电流截止负反馈环节 图 7 7 电压微分负反馈 该环节不起作用 当主回路电流超过规定值时 RP1 上的分压增大 稳压管 V31 被击穿 使 V36 导通 对 C7 的充电电流起分流作用 使电容 C7 的充电速度变慢 触发脉冲后移 晶闸管导通角减小 晶闸管整流输出电压降低 将主回路电流限制在规定值之内 调节电 位器 RP1 可以改变电流截止负反馈的强弱 即可调节主回路截止电流值 6 电动机的弱磁保护 直流电动机在启动时 如果磁场太弱 则启动电流很大 电 动机正常运行时 如果磁场突然减弱或消失 电动机的转速会很快上升 甚至发生 飞车 事故 因此 该磨床架拖动系统中设有弱磁保护装置 如图 7 2 所示 在电动机励磁回路 中串联欠电流继电器 KA 的线圈 KA 的常开触头串于 V34 的输入回路中 只有当励磁电 流达到一定值 即电动机的磁场达到一定强度时 KA 才吸合 接通触发回路 晶闸管整 流电路才有输出电压 直流电动机才开始启动 当励磁电流突然减小时 KA 释放 切断 触发回路 使晶闸管整流电路输出电压为零 从而防止了 飞车 事故的发生 知识点二知识点二 SA7512 磨床自动调速的故障排除及分析 1 启动时出现过电流 故障分析 1 可能是欠电流继电器 KA 损坏 形成无励磁或弱磁 应先检查 KA 线圈及触点 KM1 或 KM2 接通的情况 如触点断开 大部分是二极管 V4 V7 其中之一损坏形成半波整流或电动机的励磁绕组开路 2 电动机电枢回路直流侧短路 原因一般有三 1 电动机电枢绕组短路 2 续流二极管 V2 短路或晶闸管 V39 V40 二极管 V1 V3 短路 3 电流截止负反馈电压的调节不当 电流值过高 检查时 应先测电枢绕组的电压 看其数值正常与否 电流截止负反馈电压是否正常 再断开电源查找短路点 2 接触器 KM1 或 KM2 动作后 尚未输入给定电压 但电动机已有较高的电压 故障分析 由此现象可判断可能是晶闸管 V39 或 V40 被击穿或阻容吸收保护电路 R3 C3 或 R2 C2 击穿 形成半波整流 3 电动机转速偏低且调不上去 故障分析 既然电动机已转 说明系统没有大的问题 转速偏低且调不上去 可能是 1 给定电压小 应检查二极管 V19 V22 中是否有一支二极管被击穿或开路 形成半 波整流 若不是 再检查变压器 TC1 的输出输入电压是否正常 2 转速负反馈信号太强 调节 RP6 看转速是否正常 3 主回路整流输出直流电压太低 可能是整流桥损坏 呈半波整流状态 应检查二 极管 V1 V3 和晶闸管 V39 V40 是否损坏 及看一下是否无脉冲输出 4 检查电压微分负反馈环节中的电容 C5 是否击穿 5 检查电流截止负反馈中的稳压管 V31 是否击穿 上述元件损坏应更换 6 检查高速上限调节电位器 RP3 是否损坏或阻值调节不当 应重新调整 4 整流输出电压正常但电动机不转 故障分析 一般是直流电动机本身上的故障 电动机电枢绕组未加电压 电枢绕组开路 电刷与 换向器开路或严重接触不良等 可用万用表检查并修复 5 电动机转速太高 且不能调节 故障分析 1 电动机或测速发动机失磁 可查 KA 的动作情况或测励磁绕组的电压 2 转速负反馈的极性接反 形成转速正反馈 测量使之恢复 3 测速发动机电枢或转速负反馈开路 测量使之恢复 发生这种故障时 应迅速切断电源 找出故障并排除 6 电动机转速可调 但其最高转速高于额定转速 故障分析 1 给定电压值偏高 可调节电位器 RP5 调节不当 调节使之正常 2 转速负反馈信号太弱 RP6 调节不当或测速发动机的励磁电压太低 增加励磁或 调节 RP6 使之正常