介绍一种带负荷能力强即输出特性曲线硬度高的直流电动机可控硅无级调速装置,适用于5kW以下的小容量直流电机。工作原理如下。
1.控制电路见附图,由同步变压器B提供三组电源分别供给单结晶体管触发电路和给定电压,指示灯电源,给定电压Ug是由二极管D1~D4单相桥式整流,电阻R1和稳压二极管。DW1稳压后经电位器RP、RP1、RP2分压,从RP1的中心抽头取出电压由电阻R2、加速电容C1(C1是为了提高脉冲前沿陡度)输入到控制三极管V1的发射结进行放大,放大后加于V2,V2相当于可变电阻,其等效电阻的大小受控于Ug。当Ug增加时,信号通过V1放大并倒相,使V1的集电极电流增大(集电极电位下降)即‘V2的基极变负,则V2的等效电阻减小,使电流通过电阻R7、V2对电容C8的充电速度加快,电容C8两端达到V3峰点电压Up的时间就提前,V3输出脉冲也就提前,反之脉冲就后移。为了增大输出脉冲功率,采用三极管V5、脉冲变压器B1组成脉冲功率放大器,当单结晶体管'V3输出正脉冲时,V5导通,由脉冲变压器M1输出脉冲厂通过改变Ug的大小就可以人为地时刻改变脉冲移相的大小,从而也就改变了直流电机的转速。
2.电压负反馈电压检测反馈电路由电位器RP5、RP4、电阻R18、R16组成。检测电阻与电枢并联,电枢两端电压的变化必然引起电位器。RP4反馈电压Uf的变化,因为反馈电压Uf的极性与给定电压Ug的极性相反,所以是电压负反馈。比如在电机加上负载时。电机的转速有所下降↓→电机两端电压↓→反馈电压uf↓→给定电压Ug↑→三极管VlUbe↓(集电极电位下降)→V2eb↑→V2IC↑→移相电容C8充电速度加快↑→移相角减小↓一触发脉冲前移↑→可控硅导通角增大↑→电机两端电压增大↑→电机速度提高到整定值,反之电机速度下降,即起到了自动稳速。
3.电流正反馈电流检测电路由电位器RP3、RP5、电阻R0与主电路串联,当电机负荷增大时,其转速下降,即使有电压负反馈使其端电压维持不便。则此时所需要的电流增大,由于电流的增大,在电流检测电阻的两端电压增大,这样也使电位器RP4中心抽头上所得到的分压增大,则反馈电压Uf也增大。因为反馈电压与给定电压的极性相同(Ug+Uf),所以Uf是电流正反馈。假设负载增大,转速下降↓→电枢电流增大↑→反馈电压↑→给定电压Ug↑→V1Ube↑—VlUc↓(集电极电位下降)→V2Ueb↑→V2Ic↑→移相电容C8充电速度加快↑→移相角减小↓→出发脉冲前移↑→可控硅导通角增大↑→电枢电流增大↑→转速增大,于是电动机的输出特性曲线保持平坦(即输出特性曲线硬度提高)。
4.电流截止环节当因启动或其他原因造成过电流时。在电位器RP3中心抽头上所取得的电压变大,使稳压管V6两端的电压也增大。若大到使V6击穿时,则使V4导通,那么移相电容C8被电阻R8分流,C8充电时间延长,移相角增大,于是输出的脉冲后移,使晶闸管趋向关断,限制了电流的增大。
5.其他隔离二极管D14的作用是把触发电源分成两部分,左边为了增大脉冲移相范围则由稳压二极管DW2限幅,因此加在单结晶体管上的电压是脉冲的梯形波,而右边在滤波电容C18的作用下。三极管放大电路上得到的电压是平滑的直流。保护二极管D17、D18、D19的作用则是对三极管V1发射结进行正反向过电压保护。防止由于干扰引起控制电压Ug受瞬时冲击电压而波动,这里利用了二极管正向压降一般限制在0.7V的特点,使得加在三极管V1的发射结的正向电压在1.4V,反向电压在0.7V,从而保证三极管V1工作稳定,提高了控制电路抗干扰的能力。二极管D22、D23起消去负脉冲的作用。
主电路由单相半控整流桥、串联滤波电抗器L构成。L是为了限制整流后的脉冲成分,以改善电路的供电,减小电机的损耗。降低电机的温升。由于单向半控整流桥电路是由两个晶闸管串联后再与两个整流二极管串并联而成,省掉了一个续流二极管,使线路较为简单而可靠。电阻R14、R15是假负载,它与电枢并联起分流作用,使可控硅导通以后就能有足够大的维持电流,以保证可控硅触发后不致立即关断。阻容保护R11、C6是用来吸收外部电源瞬间浪涌电压的,R12、C7是用来吸收电感线圈L的反电势,桥式整流D9~D12输出的直流电压专为直流电机的定子绕组供电。定子线圈串入电流继电器KA目的是只有当定子线圈先得电后KA触头闭合转子绕组方可得电。