电磁调速电动机汇总Word文档格式.docx

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它用YD系列4/6极双速三相异步电动机作为拖动电动机，与JZT6、JZT7型換极式调速电动机控制器配套使用、可实现宽范围无级调速，并且随着转速的变化，交流异步电动机能自动进行4极和6极切換。

（3）YCTD系列低电阻电枢电磁调速电动机

YCTD系列电磁调速电动机是风机、泵类专用的电磁调速电动机、由于JZT和YCT系列电磁调速电动机的电磁转差离合器均采用实心钢电枢结构，涡流电阻率高，因此转差率大，电动机运行效率较低。

近年来，我国根据国外电磁调速电动机的发展趋势和英国J.DAVIES教授提出的“低电阻端环电枢”和“电枢分层”理论，在YCT系列基础上，采用低电阻端环技术研制成功了YCTD系列风机、泵类专用电磁调速电动机。

该系列产品最高输出转速高达原动机额定转速的95％左右，与YCT系列相比，效率提高10％以上，因而使调速节能和使用效果更加显著。

2．电磁调速电动机构造

目前国产的YCT电磁调速电动机的结构有二种，一种是中小型电机为组合式结构，组合式结构如图1-1所示。

这种电磁调速电动机的型号有YCT系列和JZT2（JZT）系列的1-7号机座。

图1-1图1-2

另一种则为整体式结构，即将异步电动机与电磁转差离合器组装在一个机壳内成为一个整体，原动机转子部分套在空心轴上，空心轴通过轴承装在电动机两端盖上，整体式结构如图1-2所示。

这种调速电动机的型号有JZTT（JZTT2）系列、JZ2（JZT）系列8-9号机座。

它们的构造由三相交流笼型异步电动机、电磁转差离合器、测速发电机及控制装置等组成。

（1）三相交流笼型异步电动机

作为原动机拖动电磁转差离合器电枢一起旋转。

功率为0。

6～100KW

（2）电磁转差离合器

电磁转差离合器。

实质上也是一台电机，借磁场作用将主动轴的转矩传递到从动轴，即输出轴。

离合器有两个旋转部分，一个是电枢，另一个是磁极，因此电磁转差离合器由电枢、爪形磁极等部分组成，如图1-3所示。

图1-3

1）电枢也叫转子。

为圆筒形钢体，具有导磁、导电的作用，直接装在异步电动机的输出轴上，作为主动外转子，其转速与异步电动机同步。

在电枢上铸有或装有风叶、散热筋，起散热作用。

2）磁极磁极为一对相互交叉的爪极，通过非磁性材料将两个爪极焊接成为一个整体装在输出轴上。

磁极与电枢之间形成气隙，两者之间无机械硬連接，如图1-4所示。

磁极上装有励磁绕组，通过集电环由直流电源供电，对线圈励磁。

图1-4

电枢作为主动转子与三相异步电动机转子硬連接以恒速旋转，磁极作为从动转子在电枢与静止导磁部分之间旋转，并输出转矩，帶动生产机械运转。

电磁转差离合器是一个传递转矩的装置，它把原动机（异步电动机）发出的转矩通过电磁作用传递到负载上。

传递的转矩和转速与电磁转差离合器励磁电流的大小有关。

励磁绕组不通电时，从动部分不会转动，相当于离合器分离。

直流励磁电流越大，输出的转矩也越大。

（3）测速发电机为三相永磁式测速发电机，与电磁转差离合器输出轴共轴，起转速负反馈作用来控制电磁转差离合器的转速，使电磁转差离合器稳速，实现自动调速。

3．电磁调速电动机的工作原理

电磁调速电动机的无极调速主要是通过电磁转差离合器来实现的。

其工作原理是：

当磁极上的励磁线圈通入直流电流后，沿磁极圆周交替产生N、S极，磁力线通过爪极－气隙－电枢－气隙－爪极形成闭合回路，在原动机起动后，离合器的电枢就随电动机在磁场中以转速n1旋转，于是电枢与磁极便有相对运动。

根据电磁感应定律可知，电枢切割磁场将产生电动势。

由于电枢由整体铸钢做成，就会产生涡流。

涡流与磁场互相作用产生电磁力，形成电磁转矩，使磁极带动輸出轴随电枢同方向转动。

电磁转差离合器的磁极的转速n2取决于励磁电流的大小，其转速n2必定小于电枢的转速n1，即有一定的转差率，若沒有（n1－n2）这个转差，电枢中就不能产生涡流，也就沒有电磁转矩了，则电枢与磁极就没有相对运动。

若改变励磁电流，即改变磁通，电磁转差离合器在一定负载下的转差率也随之改变，从而改变了输出軸的转速，实现了速度调节，因此改变励磁电流的大小，就可以达到调速的目的。

4．电磁调速电动机的特点

（1）调速范围广，起动性能好，起动转矩大，控制功率小，便于手控、自动和遥控，适用范围广。

调速范围可达1：

10（120～1200ｎ／min），功率为0.6～100KW。

（2）调速平滑，可以进行无级调速，但应注意，在一般情况下，电磁转差离合器在不同的励磁电流下的机械特性是很软的，励磁电流越小，特性越软。

为了得到比较硬的机械特性，增大调速范围，提高调速的平滑性，应该采用帶转速负反馈的闭环调速系统。

（3）结构简单，运行可靠，维修方便，价格便宜。

（4）电磁转差离合器适用于通风机负载和恒转矩负载，而不适用于恒功率负载。

（5）在低速时效率和输出功率比较低，在一般情况下，电磁转差离合器传递效率的最大值约为80％～90％。

在任何转速下离合器的传递效率η用下式计算：

η＝ｎ2／ｎ1

式中ｎ2—离合器输出转速；

ｎ1—传动电动机转速。

因传递效率的最大值为80％～90％，故电磁转差离合器最大输出功率约为传动电动机功率的80％～90％左右。

随着输出转速的降低，传递效率亦相应降低，这是因为电枢中的涡流损失与转差，亦即与离合器的输出转速和输入转速之差成正比的缘故，所以这种调速系统不适宜于长时期处于低速的生产机械。

（6）存在不可控区，由于摩擦和剩磁的存在，当负载转矩小于10％额定转矩时可能失控。

（7）机械特性软，稳定性差。

4．电磁调速电动机的机械特性

（1）电磁调速电动机的自然机械特性

电磁调速电动机的机械特性是指其输出轴上的输出转矩T与转速ｎ的函数关系T＝ｆ（ｎ），且自然机械特性是指没有闭环控制时电动机自身的T＝ｆ（ｎ）曲线，如图1-5所示。

我们从自然机械特性可以看出，在一个励磁电流Iｆ下，存在一条机械特性曲线，其形状为下垂的，因此，改变励磁电流Iｆ，便得到一族机械特性曲线。

这种电磁调速电动机的机械特性可近似地用下列经验公式表示：

If<

If′<

If″<

If″′

T2

ｎ2＝ｎ1－K─

Iｆ

式中ｎ1─原动机转速；

ｎ2─电磁转差离合器输出轴转速；

T2─电磁转差离合器输出轴转矩；

Iｆ─转差离合器励磁电流；

K─与电磁转差离合器类型有关的系数。

电磁调速电动机调速，其转差功率PS为：

T1ｎ1T2ｎ2

PS＝P1－P１P1＝───P2＝───

95509550

式中P1─电磁转差离合器输入功率（KW）；

P2─电磁转差离合器输出轴功率（KW）；

T1─电磁转差离合器输入转矩（N.ｍ）；

T2─电磁转差离合器输出转矩（N.ｍ）。

如T1＝T2＝T，有T（ｎ1－ｎ2）9550PS

P＝──────则ｎ2＝ｎ1－────

9550T

由上式可见，当转差功率一定时，允许输出的转矩T将随转速的降低而降低，近似于通风机特性。

由于电磁调速电动机的原动机是三相异步电动机，在额定转矩范围內其转速变化不大，所以电磁调速电动机的机械特性基本上取决于电磁转差离合器的机械特性，从电磁调速电动机的自然机械特性可以看出，空载转速ｎ1是不变的，但随着负载转矩的增加，输出转速ｎ2急剧下降，故机械特性很软，是软特性，励磁电流Iｆ值越小，特性越软。

显然，这样的机械特性，不能直接应用于要求速度比较稳定的工作机械上。

（2）带转速负反馈闭环系统的电磁调速电动机的机械特性

由于电磁转差离合器的固有机械特性很软，为了提高电磁调速电动机机械特性的硬度，扩大调速范围，应采用帶转速负反馈组成的闭环调速系统，以获得具有较硬的闭环调速系统静特性。

由安装在电磁调速电动机输出轴上的测速发电机，检出实际运行速度与设定速度比较，按速度偏差值控制电压来调节电动机的励磁电流，从而调节输出转矩，可以得到速度变化率较小的硬机械特性。

速度变化率在2％左右，如图1-6所示。

由图可知，静特性两端受到最大励磁电流和最小励磁电流的限制。

闭环系统的无级调速范围可达10：

1，由于它在低速帶负载运行时损耗较大，效率较低，所以适用于经常在高速状态下运行，只有空载才须低速运行的情况。

图1-6

（3）电磁调速电动机的调速特性0

电磁调速电动机运行时，最高速度不可能超过原动机的转速，一般电磁调速电动机输出的最高转速为原动机速度的80％～95％，所以调速范围的大小主要取决于最低运行速度，此最低速度一般为额定速度的10％，因此调速范围为10左右。

电磁调速电动机是改变电磁转差离合器的励磁电流的方式来调速的，是一种平滑的无级调速系统。

但是由于该调速系统是依靠负载转矩的反作用来减速和停車的，而电磁转差离合器本身不产生制动转矩，所以当负载惯性大或减速时，负载反向转矩小时，调速系统的响应速度就低，故难于控制。

因此在要求迅速减速和停車准确时，应采用电磁制动器的电磁调速电动机。

二、.电磁调速电动机的修理及试車

1．組合式电磁调速电动机的拆卸

（1）拆除所有外接线，做好对应标记，已备装配时按原位置装接。

（2）拆卸联軸器或带轮。

（3）拆卸交流异步电动机，松开各紧固螺丝，取出端盖及转子。

（4）拆卸电磁转差离合器的紧固螺丝，抽出电枢部件。

2．装配装配顺序大致与拆卸时顺序相反。

拆卸和装配时，要避免碰撞擦伤励磁绕組和磁极。

并对电机等作绝缘检查和空载电流、负载电流检查。

其绝缘阻值不应低于5MΩ。

仔细将零部件做好清洁处理，清除内部灰尘。

检查轴承是否磨损及更換润滑脂等检修工作。

3．仪器仪表的使用

（1）摇表的使用

1）摇表的选用

测量额定电压在500以下的设备或线路的绝缘电阻时，可选用500伏或1000伏摇表，测量额定电压在500伏以上的设备或线路的绝缘电阻时应选用1000～2500伏摇表，测量瓷瓶时，应选用2500～5000伏摇表。

2）摇表的接线和测量方法

摇表有三个接线柱，其中两个较大的接线柱上分别有“E”（接地）和“L”（线路），另一个较小的接线柱上标有“G”（保护环或叫屏蔽端子）。

保护环的作用是消除表壳表面“L”与“E”接线柱间的漏电和被测绝主缘物表面漏电的影响。

①接线必须正确无误，线路接好后，按顺时針方向摇动摇表的手柄，转速要均匀，由慢变快，一般约120r／min，最多不应超过25％，通常要摇动一分钟后，待表针稳定，这时表针指示的数值就是所测得的绝缘电阻值。

若测量中发现指針指零，应立即停止摇动手柄。

②当被测电路中有电容时，先持续摇动一段时间，让摇表对电容充电，指針稳定后再读数，测完后先拆去接线，再停止摇动。

③测量照明或电力线路对地的绝缘电阻将摇表接线柱的“E”可靠地接地，“L”接到被测线路上，如图1－7所示：

（a、摇表实物图b、接线图）

图1－7（a、摇表实物b、接线图图）

④测量电机的绝缘电阻对地绝缘：

将摇表接线柱的“E”接机壳，“L”分别接到电机三相绕组上，摇测三次，相间绝缘：

分别将摇表接线柱的“E”和“L”接到电机两相绕组上，三相都要检测到。

3）使用摇表时的注意事项

①测量电气设备和线路的绝缘电阻时，必须先切断电源，绝对不允许设备和线路带电时用摇表去测量，以保证人身安全。

②摇表测量时应放在水平位置，测量前先转动摇表作开路试验，指针是否指在“∽”处，再将“L”和“E”两个接线柱短接慢慢地转动摇表，看指针是否指在“0”处，若能指在“0”处，说明摇表是好的。

注意在摇动手柄时不得让“L”和“E”短接时间过长，否则将损坏仪表。

③摇表接线柱上引出线应用多股软线，且要有良好的绝缘，两根引线切忌絞在一起，以免造成测量数据的不准确。

④摇表测量前应对设备和线路先行放电，以免设备和线路的电容放电危及人身安全和损坏仪表，以及减少测量误差。

⑤测量完毕，应对设备充分放电，否则容易引起触电事故。

⑥禁止在雷电时或在邻近有带高压导体的设备时用摇表进行测量。

（2）钳形表的使用方法

钳形表又称钳形电流表，在不断开电路而需要测量甲电流的场合，可使用钳形表。

钳形电流表是根据电流互感器的原理制成的。

1）钳形表的使用方法

甪钳形电流表测量电流时，先估算被测量电流的大小，选择合适的量程，被测量的大小不能估算时应选用最大量程，手持胶木手柄，将开关转到应测量程位置，用手捏紧手柄开关，使钳口打开，将被测载流导线放在钳口中间，然后，放开手柄，钳口就自动闭合，被测导线的电流就通过表头获得测量值。

2）使用钳形电流表注意事项

①钳形电流表不得去测量高压线路的电流，被测线路的电流不能超过钳形表所规定的使用电压，以防绝缘击穿，人身触电。

②测量前应估计被测电流的大小，选择适当的量程，不可用小量程档去测量大电流。

③每次测量只能钳入一根载流导线，测量时应将被测导线置于钳口中央部位，以提高测量准确度。

测量结束应将量程调节开关扳到最大量程档位置，以免下次安全使用。

④测量单相负載时，只能将一根载流导线置于铁芯中，否则将测不到电流。

测三相负載时，则将要测的一根相线置于铁芯中。

如果铁芯中放入两根相线，测得的将是剩余一相的相电流。

铁芯中放入三根相线，则测不到电流。

⑤被测电流较小选不到合适的量程时，可以将被测载流导线在铁芯上绕几圈，使仪表指针的偏转角增大。

但此时的实际电流测量值应为读数除以所绕圈数所得的商。

圈数计算应以铁芯内为准，否则将少计算一圈，使测量值的正误差增加很多。

（3）转速表的使用

1）转速表的量程应据电动机的转速选择。

2）转速表的顶針应根据转軸的中心定位孔选择适合的顶針。

3）操作时手要拿平稳，用力适当。

4．电磁调速电动机的试車

（1）电磁调速电动机装配好后按拆卸时作的标记将线接好。

（2）将调速电位器置零，观看转速表是否为零。

若不置零，应校准转速表。

（3）接通拖动电动机电源开关，观察运行是否正常。

如发现有任何不正常现象或异常声音时，须立即停車进行检查，排除故障，直至试車正常。

（4）接通控制器电源，缓慢调节调速电位器，观察转速表应逐渐上升，再将电位器旋至某一位置，观看转速表值，用机械转速表测定电机实际转速，如两者数值不一，调整转速表校准电位器，使两个数值一致，并再重复校准一次。

项目二、电磁调速电动机的控制装置

前面讲过由于电磁转差离合器的固有机械特性很软，所以电磁调速电动机要扩大调速范围，应采用转速负反馈来組成闭环调速系统，以获得具有较硬的闭环调速系统靜特性。

闭环调速系统的组成如方框图2-1所示。

SSS

图2-1

一、电磁调速电动机的调速原理

用测速发电机組成转速负反馈调速系统，与电磁转差离合器的转轴連接，它的输出电压正比于转速，此电压作为反馈电压Ufn，将给定电压Usn与反馈电压Ufn比较，比较后的偏差电压Ufi＝Usn－Ufn，经放大电路放大后，与移相触发电路的锯齿波电压合成，输出一脉冲，送到晶闸管主电路，将其输出电压对励磁绕組供电。

当原动机起动后，旋转的电枢切割供直流电的励磁绕组产生的磁场，因而产生感应电动势，使电枢产生涡流，涡流与磁场互相作用产生电磁转矩，使磁极与输出轴随电枢旋转。

改变给定电压Usn的数值，也就改变电动机的转速。

二、电磁调速电动机控制器工作原理

我国生产的电磁调速电动机控制器，是全国统一设计的JD1系列，它是取代ZLK系列的更新产品，用于YCT和YCTD系列电磁调速电动机的转速控制，外形如图.2-2。

JD1型号含义：

JD1□—□

┬┬┬┬

交流电磁调速电动机┘││└原动机功率

设计序号──┘└───A：

手操普通型B：

手操精密型

其控制电路原理如图2-3所示，由图可知，电路由主电路、触发电路（电源电路，给定电路、放大电路、移相触发电路、转速负反馈电路等环节）组成。

下面分别介绍调速系统各环节的工作原理。

1.主电路

（1）主电路是由220伏交流电网直接供电的带续流二极管G2的单相半波可控整流电路。

输入220伏的交流，输出0～90伏的直流，作为电磁调速异步电动机励磁绕組的直流供电。

（2）主电路的保护装置用快速熔断器进行短路和过载保护，熔体可按晶闸管额定电流的1～1。

5倍选择；

用硒堆或压敏电阻RV进行交流侧吸收浪涌电压保护；

用二极管BZ12对脉冲变压器TB次边作续流保护；

用续流二极管G2对晶闸管KZ电流过零的关闭保护，在主回路电源电压过零时，电动机励磁绕组的感应电动势可使晶闸管继续导通，发生失控。

而加有续流二极管，励磁绕组的持续电流不再流过晶闸管，而是通过续流二极管形成回路，晶闸管因电流过零而关闭。

图2-3

2.触发电路

由电源电路，测速反馈环节、给定电压环节、比较放大环节、移相和触发环节等組成。

（1）电源电路由同步变压器TC输入220V交流电压,输出49V到给定环节,10V到比较放大环节,4.8V到锯齿波形成环节,18V到脉冲形成环节,5.6V到电源指示灯。

（2）测速反馈环节三相交流测速发电机G与负载同轴相联，将负载转速变为三相交流电压，经三相桥式整流BZ6和电容C8滤波后，输出直流反馈信号。

电位器W2用以调节反馈量，W3用以调整转速表的量程范围。

（3）给定电压环节由同步变压器TC输出49V后，经单相桥式整流BZD1和阻容π型滤波以及稳压管WD1稳压，输出比较稳定的直流电压16V作为给定电压。

电位器W1用以改变给定电压大小，以实现电动机的调速。

（4）比较和放大环节由同步变压器TC输出10V后，经单相桥式整流BZD2、电容C5滤波，输出稳定的直流电压8.4V供三极管BG2作为集电极电源。

BG2是单级共发射极放大器，R6是它的集电极负载电阻，R7为电压反馈式偏置电阻，R4是电流负反馈电阻，它起到稳定BG2工作点的作用。

给定电压与反馈电压比较后输入给三极管BG2进行放大，在BG2的负载电阻R6上得到放大了的控制信号输入触发器。

BZ7、8和BZ9对输入信号实行正反向限幅，避免BG2基极承受过大的正反向电压而损坏。

（5）移相和触发环节220V移相和触发环节采用同步电压为锯齿波的单只晶体管的触发电路。

1）锯齿波形成由同步变压器TC输出4.8V电压，当同步电压为正半周时，经过二极管BZ11半波整流后，给电容C6充电，因二极管正向电阻很小，C6上的电压基本上与同步电压一样迅速上升，当同步电压由顶峰开始下降时，电容C6两端电压大于同步电压时，二极管BZ11截止，于是电容C6通过电阻R8放电，由于C6、R8都较大，放电很慢，一直到下个周期同步电压大于C6电压后，C6又被重新充电。

因而在C6、R8两端形成锯齿波电压。

2）触发脉冲的形成来自比较和放大控制电压与同步锯齿波电压合成后，加在三极管BG1的基极，当同步锯齿波电压高于控制电压Uy时，BG1截止，当同步锯齿波电压低于控制电压Uy时，BG1导通，电容C8放电，有一电流经脉冲变压器一次侧绕組，形成集电极电流。

3）触发电路的输出由于BG1导通，使脉冲变压器一次侧绕組有一输入电压，则在二次侧绕組输出一个正脉冲。

图2-4是触发电路各点波形。

图2-4

3.调速过程和恒速过程

1）调速以增速为例,调节给定电压环节的电位器W1，增加给定电压，Usn－Ufn＝US增大，经BG2放大后输至触发电路的控制电压就增大，因而触发电路输出脉冲前移，晶闸管移相角a减小，导通角增大，主电路输出电压增大，离合器的励磁电压增大，因而速度上升，因此改变W1就可改变电机负载的转速。

2）恒速在调速系统中加入速度负反馈，提高了机械特性的硬度，使转速降落减小（即静差度小），从而扩大了允许的调速范围，使系统的静特性得到改善。

例如当转差电磁离合器所带负载增大，其转速就要下降，测速发电机输出的负反馈电压也随之下降，这样，给定电压与反馈电压差值增大，BG2输入信号增大，结果使离合器的励磁绕組电压自动增大，而保持转速近似不变，达到了自动稳速的目的。

自动调速过程如下：

当负载增加↑→n↓→Ufn↓→UUsn↑→（Usn－Ufn）↑→α↓→θ↑→n↑

三、电路安装焊接工艺技术要求

1.安装焊接电磁调速电动机控制器电子线路。

2.工艺技术要求

（1）阅读电气原理图，熟悉线路的工作原理及各元件的作用。

（2）检查测量电子元器件的质量。

1）二极管判别方法

①性能判别测试二极管正、反向电阻相差越大越好，两者相差越大，表明二极管的单向导电特性越好。

如果正、反向电阻值很相近，表明管子已坏。

若正、反向电阻都很小或为零，说明管子已被击穿，若正、反向电阻都很大，说明管子内部已断路。

对于硅管正向电阻一般为几百到几千欧姆之间，反向电阻一般都在几百千欧姆以上。

测量时，要根据二极管的功率大小，小功率的二极管一般用R×

100或R×

1K档，中、大功率二极管一般选用R×

1或R×

10档

②极性判别在测试正、反向电阻时，当测得电阻值较小时，与黑表笔相連接的那个电极是二极管的正极：

当测得的电阻值较大时，与黑表笔相連接的电极是二极管的负极。

2）稳压管判别方法

判别穩压管是否断路或击穿损坏，可选用R×

100档。

判别方法与二极管相同，测得正向电阻值无穷大为管子内部断路。

测得反向电阻值近似为零为管与内部击穿，如果正反电阻值相差太小，说明其性能变坏或失效。

3）发光二极管判别

发光二极管可用万用表R×

10K档测量其正、反电阻，当正向电阻小于50KΩ，反向电阻大于200KΩ时均为正常，如正、反向电阻均为无穷大，说明此管已损坏。

4）三极管的判别方法

①管型和基极的判别方法用万用表电阻量程R×

1K档，将红表笔接某一管脚，将黑表笔分别另外两个管脚，测量两个电阻值，若两个电阻值均较小时，红表笔所接的管脚为PNP型管的基极。

若测得的电阻值均较大，红表笔所接的管脚为NPN型管的基极。

同样用黑表笔可测出NPN型管，将黑表笔接某一管脚，红表笔接另外两个管脚，当测得两个电阻值较小时，黑表笔所接的管脚为NPN型。

若两个电阻值均较大，则黑表笔所接的管脚为PNP型管的基极。

②集电极的判别方法可利用三极管正向电流放大系数比反向电流放大系数大的原理确定集电极。

用万用表电阻量程R×

1K档，用手掐住基极和假定的集电极并保持一个间隙，如果是NPN型管子，黑表笔接假定的集电极管脚，红表笔接假定的发射极，测得电阻值小（指针偏摆幅度大）的黑表笔接的管脚为集电极C，红表笔所接的管脚为发射极ｅ。

如果是PNP型管子，红表笔接假定的集电极管脚，黑表笔接假定的发射极，测得电阻值小（指針