电磁调速电动机

电磁调速异步电动机又称滑差电机，它是一种恒转矩交流无级变速电动机。由于它具有调速范围广、速度调节开滑、起动转矩大、控制功率小、有速度负反馈、自动调节系统时机械特性硬度高等一系列优点，因此在印刷机及骑马订书机、无线装订、高频烘干联动机、链条锅炉炉排控制中都得到广泛应用。如801型对开立式停回转凸版印刷机、JS2101型对开双面胶印机，J2105型对开单色胶印机、J2108型对开单色胶印机、PZ4880－01A型对开四色胶印机等印刷机械采用这种电动机就更能符合印刷工艺要求。烘版机采用这种电动机调速后，能有效地控制胶膜厚度，操作十分方便。骑马订书机采用这种电动机调速，能够根据书刊的要求相应地调节转速而提高书刊装订质量。

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缺点

带有速度负反馈的电磁调速异步电动机的主要缺点是：在空载或轻载（小于10％额定转矩）时，由于反馈不足，会造成失控现象；在调速时，随着转速降低，离合器的输出功率和效率也相应地按比例下降。所以此电机适用于长期高速运转和短时间低速运转。为适应印刷机低速运转的需要，在采用电磁调速异步电动机作主驱动的印刷机中往往再配装一台三相异步电动机作为低速电机使用。 [编辑本段]

电磁调速异步电动机结构与工作原理

电磁调速异步电动机是由普通鼠笼式异步电动机、电磁滑差离合器和电气控制装置三部分组成。异步电机作为原动机使用，当它旋转时带动离合器的电枢一起旋转，电气控制装置是提供滑差离合器励磁线圈励磁电流的装置。这里主要介绍电磁滑差离合器，图2－19是其结构示意图。它包括电枢、磁极和励磁线圈三部分。电枢为铸钢制成的圆筒形结构，它与鼠笼式异步电动机的转轴相连接，俗称主动部分；磁极做成爪形结构，装在负载轴上，俗称从动部分。主动部分和从动部分在机械上无任何联系。当励磁线圈通过电流时产生磁场，爪形结构便形成很多对磁极。此时若电枢被鼠笼式异步电动机拖着旋转，那么它便切割磁场相互作用，产生转矩，于是从动部分的磁极便跟着主动部分电枢一起旋转，前者的转速低于后者，因为只有当电枢与磁场存在着相对运动时，电枢才能切割磁力线。磁极随电枢旋转的原理与普通异步电动机转子跟着定子绕组的旋转磁场运动的原理没有本质区别，所不同的是：异步电动机的旋转磁场由定子绕组中的三相交流电产生，而电磁滑差离合器的磁场则由励磁线圈中的直流电流产生，并由于电枢旋转才起到旋转磁场的作用。

1-原动机 2-工作气隙 3-主轴 4-输出轴 5-磁极 6-电枢 电磁滑差离合器的机械特性可近似地用下列经验公式表示： n=n0-KT2/I4f

式中：n0－离合器主动部分（鼠笼电动机）的转速； n－离合器从动部分（磁极）的转速； If－励磁电流；

K－与离合器结构有关的系数； T－离合器的电磁转矩。

当稳定运行时，负载转矩与离合器的电磁转矩相等。由上述公式可知： （1）当负载一定时，励磁电流If的大小决定从动部分转速的高低，励磁电流愈大，转速愈高；反之，励磁电流愈小，转速就愈低。根据这一特性，可以利用电气控制电路非常方便地调节从动部分的转速。

（2）当励磁电流一定时，从动部分转速将随着负载转矩增加而急剧降低，并且这种下降在弱励磁电流的情况下更加严重，如图2-20a所示，它具有较软的机械特性，这种软的机械特性在许多情况下，不能满足生产机械的要求。为了获得范围较广，平滑而稳定的的调速特性，通常采用速度负反馈的措施，使电磁滑差离合器具有如图2-20b所示的硬机械特性。

图2－21为带有速度负反馈的电磁调速异步电动机原理框图。它是利用测速发电机把离合器的输出速度n换成交流电压U－，再经整流器变成直流电压U－。将U－送入比较元件，与给定直流励磁电压Uf进行比较。得电压差△Uf－U－。所以输入离合器的励磁电流If不是正比于励磁电压Uf，而是正比于电压△U。由于U～（U－）的大小与转速n有关，n增大，U～（U－）变大。n减小，U～（U－）变小。因此，在给定直流励磁电压Uf有变情况下，输入的励磁电流If的大小与转速n有关，即随着n的下降或上升，励磁电流If将自动增加或减小，由于负反馈的作用，提高了电磁离合器机械特性的硬度，这时调速的参数不再是电流If将自动增加或减小，由于负反馈的作用，提高了电磁离合器机械特性的硬度，这时调速的参数不再是电流If而是电压Uf。显然，给定励磁电压Uf愈高，则转速n愈高；反之则转速愈低，如图2-20b所示。 从图中可以看出：在空载或轻载（小于10％额定转矩）时，由于反馈量不足，会造成失控现象，此外，在调速时，随着转速降低，离合器的输出功率和效率也相应地按比例下降。 [编辑本段]

电磁调速异步电动机的起动与调速

1．电磁调速异步电动机的起动。该电动机与转运惯量较大的工作机械之间装有滑差离合器，起动时可以逐渐增加电流，能很平滑地起动。

在阻力较大的拖动系统中，例如J2203胶印机，电动机往往不能带负载直接起动，这时可在起动前先断开离合器的励磁电源，使鼠笼电动机先空载起动，然后再接上励磁电源就可起动了。

2．电磁调速异步电动机的调速。由电磁调速异步电动机的工作原理知，电磁调速异步电动机的速度调节，可通过调节滑差离合器的励磁电流来实现。下面介绍两种调节滑差离合器励磁电流的电路。

（1）用调压器调速。在图2－22中，是用调压变压器来改变励磁电流的整流器电源电压，以达到调速的目的。在此系统中，没有速度负反馈，电机的机械特性较软，一般可用于要求不高的调速差系统中。例如，制铜锌版使用的无粉腐蚀机，胶印制版的烘版机等。

由于这种控制线路结构简单，便于维护，所以在印刷机构中仍有实用意义。在图2－22中，TC是单机调压变压器，初级电压220V，次级电压为0－250V。整流元件是2CZ型硅二极管，型号的选择应根据离合励磁线圈的功率或电流来确定。从电路图可看出，只要改变调压变压器的次级电压，就能改变整流输出直流电压，即改变滑差离合器励磁电流，这样就能调节电机的转速。

（2）速度负反馈电磁调速异步电动机控制电路。现在广泛采用具有速度负反馈的滑差离合器的控制装置，来实现宽范围无级调速，它比起其它调速电动机来说，具有以下主要优点：

①交流无级调速，机械特性硬度较高；

②结构简单、工作可靠、维护方便、价格低廉；

③调速范围大，用在像印刷机这样的恒转矩负载时，一般可达10：1，有特殊要求（如轮转机）时亦可达50：1；

④可调节转矩。在现代化的联合轮转机中，都应用了自动化的纸张拉紧机械，它可以达到随着卷筒纸直径的变化，调节离合器的转矩经保持拉力不变。

下面以ZLK－10型调速装置为例，说明电磁调速异步电动机的调速线路的组成及其工作原理。

图2－23为ZLK－10自动调速系统的方框图，由图可知，它由给定电压、速度负反馈、放大器、触发电路、可控硅(晶闸管）整流等环节组成，图2－24是其原理图。下面对它的基本环节进行分析。

①给定电压环节。给定电压环节起始于变压器TC副边5端、6端间的绕组。24V的交流电压经VD2、整流并经C2、R2、C3滤波和VZ稳压，得到16V的直流电压。最后由R5和RP4“定速”档的转速。“运转”、“定速”由中间继电器KA3控制。 ②转速反馈环节。ZLK－10自动调速系统是采用三相交流测速发电机BR对转速进行采样。所得交流经VD8－VD13整流和C8、R13、RP2、RP3滤液后，得到反馈电压，经过R8传至放大器的输入端。由于不同测速发电机灵敏度之间存在差异，所以采用RP2对反馈电压进行调节。转速表PV的刻度值依靠RP3调节。电容器C7用于减轻反馈电压的脉动，有利于调速系统动态稳定性的提高。

③放大器。放大器是以晶体管V2为核心组成。二极管VD4、VD5、VD6用作双向限幅保护，以避免V2的发射结承受过高的电压。给定电压与转速反馈电压通过电阻R6、R7和R8进行组合，形成输入信号，其值正比于上述两个电压之差。这个差值经V2放大后可影响V2的集电极电位，对单结晶体管触发脉冲形成电路进行控制。 ④触发电路。单结晶体管触发电路的电源是由V1、VD3、R4与变压器TC的6、7绕组组成。TC的6、7端输出3V交流电压，当为负半周期时，V1截止，V1集射极间电压为16V，如图2-25b所示；当7．6端输出为正半周期时，经VD3整流后加到V1的集射极上使V1饱和导通，Vcel=0，放大器与触发电路不能工作，如图2-25b所示。

由V3和R11组成的恒流源，再加上电容器C6，能产生锯齿波用作移相，如图2-25c所示。其原理是这样的：设V3和R11恒流源的恒定电源是I0，恒定电流向C6充

电，Uc6=1/C6∫t0Iodt，使C6上的电压上升，当上升到单结管VU的峰值时单结管导通C6放电。放电到VU的谷值时又重新充电。而恒定电流I0的大小又受放大器V2输出电压的控制。如当V2的输入电压增大，V3的基极电压就降低，V3更加导通，V3集电极电流I0增大，这样充放电速度加快，可控硅触发提前，如图2-25d所示，导通角增大，导致励磁电压增大，如图2-25e所示；同理V2的输入电压减小时，I0减小，导致导通角减小，励磁电压减小。可见输入电压的大小可以控制可控硅的触发时刻。 触发器最终在VU的第一基极通过脉冲变压器TV输给晶闸管的控制极。二极管VD7用以短路负脉冲，防止可控硅因控制极出现负脉冲而击穿。

⑤可控硅整流电路。该系统采用可控硅单相半波整流电路，波形如图2－25e所示。整流电路的输出控制转差离合器的励磁线圈来产生励磁电流并最终影响电机的转速。图中R1、C1和热敏电阻RV均对可控硅有过压保护作用。VD1为续流二极管，其作用是，正半周时由于可控硅导通而使离合器工作；负半周时可控硅不导通，励磁线圈产生的反向电动势可经过VD1形成放电回路，使线圈中的电流连续，从而使离合器工作稳定。

综合上述，当ZLK－10自动调速系统处于“运转”状态，也就是调速状态时，通过调节电位器RP4改变电压给定环节的电压，来改变电动机的转速。例如调节RP4使给定电压Uf增大，这时转速负反馈系统给出的电压U－保持不变，输入到V2的电压△U增加，由V3和11出增大，滑差离合器的励磁电流增大，最终电动机转速变快。调速过程如下：

Uf↑→△U↑→Uc充电加快→Ug触发提前→If↑→n↑

当ZLK－10调速系统置于“定速”状态，也就是稳速状态时，通过调速系统可以稳定由于负载RL变化而引的转速变化。例如当负载变小时，电机转速将变快，转速负反馈电路给出的电压U－将增大，经过R6、R7、R8给出的比较电压△U将减小，这样C6充电速度变慢，单机转速变慢。经过这样的所馈过程将使电机的转速基本不变。稳速过程如下：

RL→n↑→U－△U↓→Uc充电变慢→Ug触发滞后→If↓→n↓

JD1A电磁调速电动机控制器

D系列电磁调速电动机控制器是原机械工业部全国联合(统一)设计产品，是国家第十批联合推广的节能产品。用于电磁调速电动机(滑差电机)的调速控制，实现恒转矩无级调整。

1 型号

2 正常工作条件

2.1海拔不超过1000m；

2.2周围环境温度：-5℃—+40℃；且24h内的平均值不超过+35℃； 2.3相对湿度不超过90％(200c以下时)；

2.4振动频率10-150HzEt寸，其最大振动加速度应不超过0.5g； 2.5周围空气中没有导电尘埃和能腐蚀金属和破坏绝缘的气体； 2.6电网电压幅值波动土10％额定值时，保证额定使用。 3 基本参数 型 号 JD1/2A-11 JD1/2A-40 JD1/2A-90 电源 电压 交流220V±10% 频率50Hz 额定输出定额 直流90V3.15A 直流90V5A 直流90V6.5A 可控制电动机功率 0.55-11KW 15-40KW 45-90KW 测速发电机 单相或三相电压转速比≥2V/100min 转速变化率 ≤3% 稳速精度 ≤1% ※调速范围 1420-100转/分 1420-100转/分 1420-130转/分 ※ 具体调速范围见调速电机铭牌 4 基本工作原理 图1方框图

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从图l方框图可知，控制器由可控硅主回路、给定电路、触发电路测速负反馈电路等环节组成。电气原理图示图2。

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从上图可知，控制器由可控硅主回路、给定电路、触发电路测速负反馈电路等环节组成。

主回路： 采用可控硅半波整流电路。由于励磁绕组是一个电感性负载，为了让电流连续，因此在励磁绕组前并联一个续流二极管（VI）。

主回路的保护装置： 用熔断器（FU）进地短路保护，用压敏电阻碍（RV）进行交流测浪涌电压保护，用阻容吸收回路（CIR1）进行元件侧电压保护。 给定电路： 15V交流电压由变压器副边经V5*4桥式整流，C3、C4源波后，经N稳压块加以给定电位器RP1两端。

测速负反馈电路： 测速 发电机三相(或单相)电压6*6桥式整流后由C源波加到反馈电位器RP2两端，此直流电压随调速电机的转速变化而成性线变化。

触发电路： 采用单结晶体管触发电路，此电路比较简单，可靠性高，调节容易，温度补偿性较好，受温度影响小，移相范围能达到160度左右。 5 安装使用注意事项

5.1务必使用本产品配带的航空插头。

5.2控制器关机，给定电位器旋钮5必须复零。

5.3接线如图3，若为单相电机，只有二个接线头，接插头的第6、7脚。 5.4面板上的反馈量调节电位器2一般不要调动，特殊情况，可根据控制的电动机适当调节．反馈量调节过大，会使电机失控；反馈量调节过小，会使电动机只能在低速运行，不能升速。

5.5运行中，若转速表周期性摆动，可将插头上励磁线圈的3、4线对调。

调试与试运行

6.1试车时，先启动电机，再接通控制器电源，指示灯亮，旋动调整旋钮，此时转速表上读数逐渐上升，根据需要可将转速调至某一数值稳定下来。

6.2转速表指示校正。顺时针方向转动给定电位器RPl于任意位置，用机械转速表或其它仪表检查调速电机的实际转速，若实际转速与转速表指示值不一致，调整校表电位器RP3。

6.3顺时针方向转动给定电位器PRl至最大，调节反馈电位器PR2使转速与调速电机铭牌所标上限转速一致，(一般1000转/分～1100转/分)。

7 结构与安装

控制器的结构为塑料壳密封结构，具有IP5X的防尘等级，可用于面板嵌入或墙挂式安装，底部进线，其外形尺寸、安装方式如图4、图5。 8 维护及修理

8.1周围环境保持清洁，防止油污水份及潮气进入控制器内部，如发现印刷电路板插脚沾污，则须及时用酒精擦洗，以免接触不良，影响工作。

8.2在停放时间较长或必要时，应测量控制器的绝缘电阻，阻值不得低于1MΩ．

8.3故障原因及修理 故障现象 可能原因 检修方法 1、检查插头或插脚焊接情况，并用1、组合插头或印刷电路板酒精清洗。 插座接触不良。电源未接2、检查灯泡情况，电压表交流档测接通电源后指通。 量应6V左右。 示灯不亮。 2、指示灯坏或未拧紧。 3、检查插头接线是否正确，有无短3、熔断器熔丝烧断。 路；压敏电阻是否击穿，V1和Ⅵ24、电源开关接触不良。 是否击穿。 4、检查电源开关。 接通电源，拖1、检查变压器各次级线圈电压。 1、RPl电位器断路。 动电机运转2、测量RPl上的给定电压是否在12、稳压块N损坏。 后，调节给定Ⅳ左右。 3、V7 V8二极管损坏。 电位器Ryl旋3、测量稳压管V11两端电压是否是4、单结晶体管V10和三极钮时、电磁离8-10V。 管V9损坏。 合器不工作，4、上述情况均正常，用示波器观察5、脉冲变压器T2断线。 转速表无指脉冲变压器T2的波形(应为可移动6、续流二极管V1损坏。 示。 脉冲波)。 7、二极管V2不通。 电机运转后电磁离合器工作时转速一直上 升、RPl电位< 器失去作用。转速指示不正常。 由滑差电动机离合器励磁绕组的直流供电，是采用带续流二极管的半波可控整流电路。 1测速反馈环节；三相交流测速发电机与负载同轴相联，它将转速转变为三相交流电压，经三相桥式整和电容滤波输出反馈直流信号。

2给定环节；由桥式整流阻容滤波和稳压管输出一定的直流电压作为给定电压。电位器2用以改变给定电压大小以实现电机调速。

3比较和放大；给定电压与反馈信号比较后输入给晶体管2放大，在2的负载电阻R5上得到放大了的控制信号输入触发器。Z2，Z3对输入信号实现正反相限幅，避免BG2基极受过大的反向电压而损坏。W1为电压反馈式偏置电路

4移相触发环节；采用同步电压为锯齿波的单晶体管的触发电路。

5调速和怛速过程；A转动电位器W2，增加给定电压，经BG2放大后输入触发器的控制电压就增加，因而触发器输出脉冲前移，可控硅移相角a减少，离合器的励磁电压增加，因而速度上升。

B速度反馈作用；当离合器的负载增加，其转速就下降，因而反馈的直流信号也要随之减少。这样，给定电压与反馈信号之差增加，也就是BG2输入信号增加结果使离合器的励磁电压自动增加而保持转速不变，这就增加了电机机械特性的硬度