热收缩包装机调速电路分析报告.docVIP

热收缩包装机 电气闭环调速系统工作原理分析 热收缩包装机电气闭环调速系统工作原理分析 摘要 本文介绍了一款国产热收缩包装机电气闭环调速系统的工作原理，该设备使用220V单相交流电源，通过可控硅交流调压，对单相电容电机进行控制，实现调速运行的目的，与变频调速系统相比较投资少，有其优越的性能价格比。 关键词 单相交流电容启动电动机 运算放大器 调节电位器 三极管 单结晶体管 硅桥 可控硅 反馈 我单位用于药品包装的热收缩包装机其中一款由福建机械科学研究院研制生产，其电气闭环调速系统很有特点，现分析如下： 由于工艺的需要，热收缩包装机有一传送带需要电机调速运行，这一电气调速系统采用的是220伏单相交流电容启动电动机驱动。利用交流调压的工作方式来调节电动机的转速，并以永磁式测速电机检测转速的反馈信号形成闭环调速系统。 该系统由以下几个环节构成： 单相电容启动电动机交流调压环节： 这一环节由以下元器件组成： 单相电容启动电动机： 单相电容启动电动机又称为电容分相式异步电动机。在它的定子中放一个起动绕组B，它与工作绕组A在空间相隔90?。绕组B与电容器C2串联，由于电容移相的作用，使两个绕组中的电流在相位上近于相差90?，这就是分相。这样，在空间相差90?的两个绕组，分别通入在相位上相差90?。(或接近90?。)的两相电流，就能产生旋转磁场。两相电流所产生的合成磁场也是在空间旋转的。在旋转磁场的作用下，电动机的转子就转动起来了。 1．2 硅桥D1： 硅桥其内部由4个整流二极管正负首尾串连而成，在交流电的正负半周两两交替导通，实现整流的过程。 1．3 可控硅T3: 可控硅是由PNPN四层半导体构成，它中间形成三个PN结：由最外层的P1、N2分别引出两个电极，成为阳极A和阴极K,由中间的P2引出控制极G。如果控制极不加电压，由阳极到阴极加正向电压时，有一个反向的PN结阻挡；反向加电压时，有两个反向的PN结阻挡，所以两个方向都不通，相当于一个开关在断开状态。如果当阳极加正向电压的同时，在控制极上也加一个正向电压，可控硅就变成导通状态，相当于一个开关在闭合状态，这时，可控硅两端压降很小，外加电压几乎全部降落在与可控硅串联的负载上，所以说可控硅就相当于一个反方向阻断，而正方向的导通是可以控制的单方向导电的开关。与一般的二极管相比，二极管只有一个PN结，它的单方向导电特性是不能控制的。而与晶体管有两个PN结相比，可控硅并不具有阳极电流随控制极电流按比例增大的作用。可控硅只是在控制极电流增大到某一定数值时(大约几个毫安到一、二百毫安不等)才实现阳极到阴极之间由阻断到导通的突变。可控硅导通后，可以通过几安至数百安的电流，并且一旦导通后，控制极已不再起控制作用，不论控制极有没有电压，它将保持继续导通，直到通过的电流减小到某一较小的数值，或再加上反向电压时，才恢复阻断状态。在这里，硅桥D1与可控硅T3构成交流调压回路。可控硅T3作为电子开关，在硅桥整流的正负半周内各自导通一次。电源由50赫兹单相交流220伏提供，作为交流负载的单相电容电动机上就得到非正弦的交流调节电压，对可控T3的导通角进行控制，就可以调节单相电容电动机上非正弦交流电压的大小，这就是交流调压。 由三极管和单结晶体管组成的触发环节 既然交流调压需要可控硅T3在交流电的正负半周各自导通一次，就需要在可控硅控制极上加触发脉冲，从图中可以看出，这一触发电路是由三极管T1、单结晶体管T2及电容C1、电阻R1、R2、R3、组成的。 接通电源前，电容C1上电压为零，接通电源后，电容C1经由R5、C1充电而电压逐渐升高，当UC达到峰点电压时，单结晶体管T2的e-b1间变成导通，电容C1上的电压经e-b1而向电阻R2、R3放电，在R3上输出一个脉冲电压，由于R5加上T1的Rce阻值较大，当电容C1上的电压降到谷点电压时，经由三极管T1供给的电流，不能满足T2导通的要求，于是e-b1之间电阻迅速增大，单结晶体管T2恢复阻断状态。此后，电容C1又重新充电重复上述过程，结果在电容C1上形成锯齿状电压,在R3上则形成导通可控硅的脉冲电压。这就是单结晶体管自震荡（又称张弛震荡）电路组成的可控硅触发环节。改变三极管T1的导通程度，就可以改变电容C1充电的快慢，即改变锯齿波的震荡频率，用以改变可控硅的导通角，进而控制电动机上交流电压的大小。图中R5尚有减小电容C1充电电流的作用而能使单结晶体管T2的e-b1间可靠阻断。 于是，本触发电路控制可控硅的导通角即由三极管T1的导通程度而决定。 3.调节器、比较及反馈环节 在本调速系统中，为了提高调速精度，减少静态转速降落以及改善系统的动特性，采用了集成运算放大器，集成运算放大器简称集成运放，是一种单片集成的高电压增