晶閘管調(diào)速電路圖（一）

如圖，調(diào)節(jié)電位器ＲＰ即可調(diào)節(jié)晶閘管的導通角，改變輸出電壓，從而達到無級調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的目的。ＲＰ阻值小，ＶＳ導通角度大，輸出電壓高，電動機轉(zhuǎn)速高；反之，ＲＰ阻值大，電動機轉(zhuǎn)速低。

晶閘管調(diào)速電路圖（二）

為了提高直流調(diào)速系統(tǒng)的動靜態(tài)性能指標，通常采用閉環(huán)控制系統(tǒng)（包括單閉環(huán)系統(tǒng)和多閉環(huán)系統(tǒng)）。對調(diào)速指標要求不高的場合，采用單閉環(huán)系統(tǒng)，而對調(diào)速指標較高的則采用多閉環(huán)系統(tǒng)。按反饋的方式不同可分為轉(zhuǎn)速反饋，電流反饋，電壓反饋等。在單閉環(huán)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速單閉環(huán)使用較多。

在本裝置中，轉(zhuǎn)速單閉環(huán)實驗是將反映轉(zhuǎn)速變化的電壓信號作為反饋信號，經(jīng)“速度變換”后接到“速度調(diào)節(jié)器”的輸入端，與“給定”的電壓相比較經(jīng)放大后，得到移相控制電壓UCt，用作控制整流橋的“觸發(fā)電路”，觸發(fā)脈沖經(jīng)功放后加到晶閘管的門極和陰極之間，以改變“三相全控整流”的輸出電壓，這就構(gòu)成了速度負反饋閉環(huán)系統(tǒng)。電機的轉(zhuǎn)速隨給定電壓變化，電機最高轉(zhuǎn)速由速度調(diào)節(jié)器的輸出限幅所決定，速度調(diào)節(jié)器采用P（比例）調(diào)節(jié)對階躍輸入有穩(wěn)態(tài)誤差，要想消除上述誤差，則需將調(diào)節(jié)器換成PI（比例積分）調(diào)節(jié)。這時當“給定”恒定時，閉環(huán)系統(tǒng)對速度變化起到了抑制作用，當電機負載或電源電壓波動時，電機的轉(zhuǎn)速能穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)變化。

在電流單閉環(huán)中，將反映電流變化的電流互感器輸出電壓信號作為反饋信號加到“電流調(diào)節(jié)器”的輸入端，與“給定”的電壓相比較，經(jīng)放大后，得到移相控制電壓UCt，控制整流橋的“觸發(fā)電路”，改變“三相全控整流”的電壓輸出，從而構(gòu)成了電流負反饋閉環(huán)系統(tǒng)。電機的最高轉(zhuǎn)速也由電流調(diào)節(jié)器的輸出限幅所決定。同樣，電流調(diào)節(jié)器若采用P（比例）調(diào)節(jié)，對階躍輸入有穩(wěn)態(tài)誤差，要消除該誤差將調(diào)節(jié)器換成PI（比例積分）調(diào)節(jié)。當“給定”恒定時，閉環(huán)系統(tǒng)對電樞電流變化起到了抑制作用，當電機負載或電源電壓波動時，電機的電樞電流能穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)變化。

圖1  轉(zhuǎn)速單閉環(huán)系統(tǒng)原理圖

圖2  電流單閉環(huán)系統(tǒng)原理圖

晶閘管調(diào)速電路圖（三）

晶閘管無級調(diào)光調(diào)速電路圖

晶閘管調(diào)速電路圖（四）

晶閘管調(diào)速器電路如圖9-13所示，是廣泛應(yīng)用于小型直流電動機調(diào)速的控制電路。調(diào)速器電路主要由電壓給定環(huán)節(jié)、觸發(fā)脈沖環(huán)節(jié)、電壓和電流反饋環(huán)節(jié)及主回路和勵磁部分組成。電路中采用了電流正反饋和電壓負反饋環(huán)節(jié)來代替測速發(fā)電機進行電樞電壓無級調(diào)速。

其工作原理如下

（1）主電路【圖9-13（a）部分】

主電路為單相半控橋式全波整流電路，220V交流電源經(jīng)整流后，成為直流電動機調(diào)壓調(diào)速電源。為防止晶閘管在接通和斷開過程中產(chǎn)生過電壓，在晶閘管V16和V17兩端分別并接著由電阻R18和電容C8、R19和C9串聯(lián)組成的阻容保護裝置；由于主電路中串接電抗器L，使主回路負載電流連續(xù)，并減小了電流脈動；為保證晶閘管可靠換向而不失控，并接在電動機兩端的續(xù)流二極管V20為電動機提供了放電回路；電阻R16是電動機的能耗制動電阻，在電動機正常運轉(zhuǎn)時，由于接觸器KM的常閉觸點斷開，R16并沒有接入主電路，只有停車時接觸器KM斷電，常閉觸點閉合，R16才接入主電路，使電動機進行能耗制動；R13是電流正反饋電阻，R12、R14、RP3組成了電壓負反饋支路。

（2）電動機勵磁【圖9-13（b）部分】

電動機勵磁繞組電壓是由單相橋式整流電路供電的。為了防止勵磁電流小而造成飛車，勵磁回路中串接有零電流檢測繼電器KA，當勵磁電流小到某一值時，KA釋放，其聯(lián)鎖觸點控制主接觸器KM斷電，使電動機M立即停轉(zhuǎn)。

（3）給定回路【圖9-13（c）部分】

變壓器TC二次側(cè)40V電壓、整流橋VC2、給定電位器RP組成了給定電壓回路。通過調(diào)節(jié)RP，可改變給定電壓魄的大小，從而改變電動機M轉(zhuǎn)速的高低。

（4）觸發(fā)脈沖電路【圖9-13（d）部分】

該觸發(fā)器采用單結(jié)晶體管構(gòu)成簡單的觸發(fā)電路，由變壓器TC、變壓器TC二次側(cè)70V電壓、整流、削波、放大、RC回路及脈沖形成輸出等環(huán)節(jié)組成。變壓器TC輸出70V電壓經(jīng)VC1整流和穩(wěn)壓管V1限幅削波后，輸出梯形波，作為觸發(fā)電路的同步電壓。梯形波再經(jīng)過電容C5濾波后得到約為11V的放大器直流電源電壓。二極管V5的作用是將一個電源隔離成兩種電壓。晶體管V10的電路為電流反饋放大器，其射極電阻R10很大，使放大電路獲得較好的線性特性。當有正向信號電壓加到V10的基極時，其集電極電壓隨著信號的增大而降低，晶體管V7中流過的電流也隨著V10集電極電位的變化而變化，相當于V7管集射極之間的等效電阻也在改變，起到了可變電阻的作用，使電容C2的充電速度也相應(yīng)跟隨改變，從而達到觸發(fā)脈沖移相的目的。當C2的充電電壓UC2達到單結(jié)晶體管V6的峰點電壓UP時，V6導通，電容C2通過電阻R3急速放電，使脈沖功率放大三極管V4導通，其作用是把前級的尖脈沖放大，由脈沖變壓器TC1輸出一個具有一定幅值、寬帶和陡度的脈沖到晶閘管控制極，使晶閘管V16和V17觸發(fā)。隨著C2放電，UC2迅速下降到V6的谷點電壓Ur時，V6截止，電容C2又重新充電，重復上述過程。因此，只要改變輸入信號電壓Ug的大小，即可改變電容C2充電到UP的時間，就可改變產(chǎn)生第一個脈沖的時間，從而改變晶閘管導通角a的大小，達到改變電動機電樞電壓調(diào)速的目的。通過上述調(diào)節(jié)，電動機能獲得大約12：1的調(diào)速比。V3是保護V4管的，當V4截止時，變壓器TC1的原邊會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，可通過V3進行放電，從而防止V4損壞。R2是溫度補償電阻。

系統(tǒng)中采用了電流正反饋和電壓負反饋環(huán)節(jié)，反饋電壓分別從電阻R13和電位器RP3取出后與調(diào)速給定電位器RP及轉(zhuǎn)速下限調(diào)節(jié)電位器RP2上的給定電壓比較后，加到放大器V10的基極。當負載波動電流增大時，電動機電樞電壓下降，轉(zhuǎn)速降低，電壓負反饋減小，而電流正反饋電壓增大，使綜合給定電壓增加，觸發(fā)脈沖前移，晶閘管導通角α增大，電動機電樞電壓上升，并使電動機轉(zhuǎn)速上升，從而保證了電動機轉(zhuǎn)速不因負載變化而變化，使電動機有足夠的機械硬特性。

（5）保護環(huán)節(jié)【圖9-13（e）部分】

為了防止電動機在啟動及過載的情況下出現(xiàn)過電流，系統(tǒng)中還設(shè)有電流截止反饋環(huán)節(jié)，是由R13、RP4、V9和V8等元件組成的，當電動機的電流超過規(guī)定允許值時，從電位器RP4上取出一個與電動機電流大小成比例的電流信號，經(jīng)穩(wěn)壓管V9加于三極管V8的基極，使V8導通，其集射極間的電阻急劇下降，將電容器C2旁路，使單結(jié)晶體管V6無脈沖輸出，晶閘管在無觸發(fā)脈沖信號下立即處于關(guān)斷狀態(tài)，從而達到限流的目的。

另外，為了限制電動機啟動時的電流沖擊，在V10的輸入端并聯(lián)有電容C4，可使電動機緩慢肩動。為了防止電動機在過渡過程中出現(xiàn)的過電壓，在V10的輸入端還并接有限幅用的二極管V11、V12、V13，防止V10管損壞。

（6）電源進線【圖9-13（f）部分】

電源可直接取自220V電網(wǎng)，在電源兩端并接著由電阻R17和C7串聯(lián)組成的阻容保護裝置，防止電源或負載側(cè)輸入過電壓。熔斷器FU為進線電源短路保護。

圖9-13晶閘管調(diào)速器電路

晶閘管調(diào)速電路圖（五）

由下圖可見該系統(tǒng)的控制對象是直流電動機M，被控量是電動機的轉(zhuǎn)速n，晶閘管觸發(fā)及整流電路為功率放大和執(zhí)行環(huán)節(jié)，由運算放大器構(gòu)成的比例調(diào)節(jié)器為電壓放大和電壓（綜合）比較環(huán)節(jié)，電位器RPl為給定元件，測速發(fā)電機TG與電位器RP2為轉(zhuǎn)速檢測元件。

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