项目七 SA7512磨床自动调速电路故障排除

1、项目七 SA7512磨床自动调速电路故障排除项目七 SA7512磨床自动调速电路故障排除一、学习目标二、任务分析三、环境设备四、知识链接五、任务实施六、质量评价七、项目小结复习题一、学习目标掌握半导体元件的特点掌握SA7512磨床自动调速电路的工作原理能用所学知识点对电子线路故障进行排除目录二、工作任务通过熟悉并学习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目录三、环境设备1SA7512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

2、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。目录四、知识链接一、SA7512磨床自动调速电路原理分析二、SA7512磨床自动调速系统故障分析三、短接法目录SA7512磨床自动调速电路原理分析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0.8KM，电动机转速为601200r/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图7-1 SA7512螺纹磨床头架直流拖动

3、系统方框图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

4、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。图7-2 SA7512螺纹磨床头架调速系统电路图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

5、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7-3 SA7512螺纹磨床头架调速系统主回路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

6、励磁绕组有二极管V4V7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V8V11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。

7、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7-4 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

8、所示。图7-5单结晶体管触发电路的波形图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

9、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V19V22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V23V26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

10、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=UgUfn。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。图7-6 比较环节（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

11、化，电压微分负反馈电路输出一个反映转速变化的图7-7 电压微分负反馈电压，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。 图7-8 电流截止负反馈环节（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

12、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，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

13、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。知识链接SA7512磨床自动调速系统故障分析1.启动时出现过电流故障分析：（1）可能是欠电流继电器KA

14、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、C

15、2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

16、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）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

17、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。（3）电动机的励磁电流偏小，可检查电动机的励磁回路。7.空载时转速正常，加载时转速明显下降故障分析：（1）电动机的励磁电压过低，可检查电动机励磁回路。（2）转速负反馈信号偏小，可增大负反馈信号。（3）电流截止负反馈信号小或稳压值偏低，应提高电流截止值。8.电动机制动缓慢故障分析：制动电流过小，可减小制动电阻R6以增大制动电流，但制动电流最大值一般不能超过电动机额定电流的2倍。或KM1、KM2 触点损坏，测量更换。9.电动机不稳，有振动现象故障分析：电压微分负反馈环节开路或电位器RP2的阻值

18、调节适当所致。测量或调节使之正常。知识链接短接法1.短接法原理短接法是在其它测量方法不能明确找到故障点时，利用导线将故障电路短接，从而判断故障点的一种方法。图79 分阶短接法2分阶短接法分别短接14、5、6点，63、2、1点，短接法见图79，表71，表72。如36、41点短接时，KM线圈正常吸和，则故障点在按钮SB2,再短接SB2。表71 分阶短接法故障现象测试状态141516故障点按SB2时，接触器KM线圈不吸合接通电源不吸合吸合吸合KA接触不良不吸合不吸合吸合SQ接触不良不吸合不吸合不吸合故障不在456段电路，KM线圈断路表72 分阶短接法故障现象测试状态636261故障点按下按钮SB2时

19、，接触器KM线圈不吸合接通电源不吸合吸合吸合SB1接触不良不吸合不吸合吸合FR接触不良不吸合不吸合不吸合故障不在123段电路注意事项1.短接法更适用于电子电路。2.短接法属带电操作，注意安全，避免触电事故。初学者可先接好短接点，再接通电源，按启动按钮。3.短接法短接的各点，在电原理上属等电位点或电压降极小的导线和电流不大的触点（5A以下），不能短接非等电位点，否则会造成短路事故（如接触器线圈）。，熔断器断路时，原因大多是短路故障所造成，故熔断器不能用短接法检测，以免造成二次严重短路，伤及维修者。知识链接五、任务实施实训步骤1.在老师指导下，仔细观察调速系统的线路，熟悉各环节的组成及各援建的作用

20、，并进行如下的测量：（1）将电动机与机械传动机构断开，用电压表测量电动机空载时电枢绕组两端的电压Ua；用转速表测量电动机的转速n；用万用表测量晶体三极管V34的基极电压Uk，测量RP5上取出的给定电压Ug和RP6上去出的反馈电压Ufn。调节RP5，观察电动机的转速变化并重新测量上述各量，选取5个有代表性的点，将测量结果记录于表7-3中。（2）用示波器观察晶闸管V39（V40）控制极输入脉冲的波形，调节RP5观察触发脉冲波形的变化。表7-3 调速系统的测量被测量12345UgUfnUkUan2.调试系统的调试原则调试工作应对照电气说明书和电路图进行，先简后繁；从易到难，按照各控制环节的相互关系顺

21、序进行。通常是:（1）先部件后系统。首先对部件进行调试，以保证工作正常，性能符合设计要求，然后再进行系统调试。（2）先开环再闭环。先进行开环调试，即在反馈单元没有接入的条件下，保证控制电路的主通道至主电路能协调工作。然后将反馈单元逐一接入，进行闭环调试。（3）先电阻性负载，后电动机负载。在开环调试时，可先从电阻性负载入手，使系统正常工作，然后再以电动机负载进行调试。这是因为电阻性负载无电磁惯性，主电路比较简单，一旦出现事故，容易找出故障点。3.调试步骤调速系统的调试可按以下步骤来进行（1）开环调试 断开测速发动机电枢连线，断开晶闸管V39、V40的控制极信号输入线，断开电源微分负反馈的反馈线，

22、断开电流截止负反馈的反馈线。(2)测试电源变压器TC1的输出电压及各直流部分的直流电压，并检查脉冲变压器TC2的极性。(3)部件调试 用导线短接RP6及KM1、KM2的常开触点（即断开转速负反馈），调节RP5，给放大器及触发器回路加电压，用示波器观察C11、C12两端的波形。调节RP5，观察波形的变化。(4)开环调试 将触发信号接入晶闸管的控制极，并在电动机电枢两端接入电压表、示波器，使接触器KM1或KM2动作，调节RP5输入给定电压信号Ug，观察主电路电压表的显示及示波器的波形。(5) 闭环调试 将测速发动机的电枢绕组接好，触发信号接入晶闸管的控制极，并在电动机电枢两端接入电压表、示波器，使接触器KM1或KM2动作，调节RP5输入给定电压信号Ug，观察主电路电压表的显示及示波器的波形。然后重新测试Ug、Ufn、Uk、Ua及n并与表4-1对照，每档值应基本相同；否则应调RP6