补充欧陆514C直流调速

第六节欧陆514C型直流调速控制系统一、关于欧陆514C型直流调速器1、结构欧陆514C控制系统是英国欧陆驱动器器件公司生产的一种以运算放大器作为调节元件的模拟式直流可逆调速系统。作为一种使用于工业环境中的扩展设备，514C采用了一种开放式的框架结构，整个扩展器以散热器为基座，两组反并联的晶闸管模块直接固定在散热器上；另外一块驱动电源印刷电路板、一块控制电路印刷电路板和一块面板以层叠式结构装在散热器上面，整个装置不需特殊工具就可以很方便地进行拆卸。控制器整体尺寸为160mm×240mm×130mm(宽×高×厚)。2、控制器工作原理控制器的面板及接线端子分布图如图1所示：514C型调速器是一个逻辑控制的无环流直流可逆调速系统，它的控制回路是一个转速——电流双闭环系统，外环是转速环，可采用速度反馈或电枢电压反馈，用户可以通过操作功能选择开关SW1/3来决定反馈的方式。当采用电枢电压负反馈时，可使用电位器P8加上电流正反馈来进行速度补偿，如果采用的是速度负反馈，则应去掉电流补偿，即把电位器P8逆时针转到底。速度反馈的电压范围通过功能选择开关SW1/1，SW2/1的组合来设定，并通过电位器P10对转速进行校正。514C型调速器的原理图如挂件面板所示，速度调节器ASR的限幅值是以电位器P5及接线端子7上所接的外部电位器来调整的。当端子7上未外接电位器时，通过P5可得到对应最大电枢电流为1.1倍标定电流的限幅值，而在端子7上通过外接电位器输入0~7.5V的直流电压时，通过P5可得到对应最大电枢电流为1.5倍标定电流的限幅值。电流反馈信号以内置的交流互感器从主电路中取出，并以BCD码开关SW2，SW3，SW4按电动机的额定电流来对电流反馈系数进行设置得出标定电流值。例如本实验使用的电动机的额定电流为1.2A，则SW2，SW3，SW4即分别设置为0A，1A，2A。注意：SW2，SW3，SW4的最大设定不能超过控制器的额定电流，如514C/08的最大设定值不能超过8A。电流反馈系数非常重要，一旦设定之后系统就按此标定值实行对电枢电流的控制，并按此标定值对系统进行保护。电流调节器ACR的输出经过选触逻辑电路和变号器分别送往正、反组触发电路。当需要开放正组时，ACR的输出经选触逻辑电路送往正组触发电路，而当需要开放反组时，ACR的输出经选触逻辑电路并反号后送往反组触发电路，从而只用一个电流调节器就可以很好地配合正、反组触发器的移相。选触逻辑电路和变号器均由逻辑切换装置进行控制。因电流调节器只有一个，其输出极性是可变的，这就要求电流反馈信号的极性也要随之改变，而系统采用的是交流互感器，所取出的电流信号经整流后得到的电流反馈信号始终是正极性的，为了保证电流环的负反馈性质，必须使电流负反馈的极性与速度调节器输出电压的极性相反，所以在电流反馈通道上也设置了一个变号器，根据逻辑切换装置的控制，在需要时对电流反馈信号的极性进行变号。转速调节器的输出电压（即转矩极性）和零电平信号是逻辑切换装置的两个控制指令。此外，为了保证切换过程与主电路的同步，系统采用了锁相环技术，对主电路的电压进行取样、变换、整形后，产生同步信号，送往逻辑切换装置进行同步，同时将此同步信号经自动斜率调整后，送往触发电路进行移相触发控制，产生触发脉冲。图1控制器的面板及接线端子分布图3、控制器的保护功能1）停车逻辑停车逻辑电路能发出封锁信号，将整个控制系统中各个调节器全部封锁，使系统输出为零，电动机停止运行。封锁信号在以下情况下产生：（1）给定信号为零并且电动机转速也为零；（2）琐相环发生故障；（3）电动机过热（热敏电阻呈高阻，22端为高电平）；（4）系统尚未启动（RUN为低电平）；（5）系统使能信号未加（ENABLE为低电平）2）故障检测故障检测电路对电枢电流进行监视，当发生过流（电枢电流达到限幅值）时，发出故障信号，并点亮电流限幅指示灯LED5；当电枢电流保持或超过限幅值60s后，点亮故障跳闸指示灯LED2。3）过流跳闸过流跳闸电路在电枢电流超限且指示灯LED2点亮时能自动断开内部继电器KA的线圈回路，使KA掉电跳闸，从而切断主电源。但若“过流跳闸禁止”开关SW1/9为“ON”时，此开关接通0V，使过流跳闸不起作用，则KA不会跳闸。此外，当过电流达到3.5倍标定电流值以上生即发生短路时，“过电流”指示灯“LED3”点亮并且KA瞬时跳闸。注意：当发生故障跳闸或热保护停车后，系统可通过将RUN信号断开后重新施加而使故障复位，控制器将重新启动。发生短路故障引起“过电流”指示灯“LED3”点亮后，不能通过重新施加RUN信号使故障复位，因为这种跳闸指示发生了重大故障，在排除短路故障后，可通过将辅助电源断开后重新接通而使故障复位，但需注意在重新接通辅助电源前必须将RUN信号断开。对故障电路的复位操作不能使控制器内部引起跳闸的计数器清零，如果发生过载跳闸后，在过载未消除的情况下重新启动控制器，那么控制器一启动电流限幅指示灯LED5就会点亮，而且故障跳闸不在是60s后发生，而是立刻跳闸。这种保护方式能防止控制器和电动机受到连续的过载。要使内部的计时器清零，可以在“故障排除”端子15处输入+10V的电压来实现。4、514C型控制器接线端子功能说明1）控制端子功能说明端子功能说明备注1测速反馈转速计输入最大+350V2未用3速度测量输出0～+10V对应0～100％转速4未用5RUN（运行）输入+24V对应RUN；0V对应停止电平输入电流测量输出0～+7.5V对应+150％标定电流SW1/5为OFF电流表双极性输出SW1/5为ON电流值输出7转矩/电流限幅输入0～+7.5V对应+150％标定电流端子功能说明备注8公共0V端数字/模拟量通用9给定积分输出0～+10对应0+100％斜率值10正极性速度给定输入0～+10对应0～+100％转速11公共0V端数字/模拟量通用12速度总给定输出0～+10对应100％转速速度斜坡给定输入0～+10对应0～100％正转转速0～-10对应0～100％反转转速14+10V基准供速度/电流给定的+10V基准15故障排除输入+10V对应“故障排除”信号电平输入16-10V基准供速度/电流给定的的-10V基准负极性速度给定输入0～+10对应0～100％反转转速0～-10对应0～100％正转转速电流直接给SW1/8为ON对应电流给定输出定输入/输出SW1/8为OFF对应电流给定输入0～+7.5V对应0～+150％标定电流19“正常”信号+24V对应无故障电平输出使能输入+10V～+24V对应使能电平输入0V对应禁止21速度总给定反向输出0～-10对应100％正转转速热敏电阻电动机热敏元件接入（热保护）输入〈200Ω（对公共地）为正常〉1800Ω（对公共地）为过热零速零给定输出+24V为停车/零给定电平输出0V为运行/非零给定短路保护24+24V+24V电源输出20mA注意：24端子输出的+24V电压仅能用于控制器自身，可用于RUN电路（5端子）和ENANLE电路（20端子）。绝对不要用这个电源去对控制控制器以外的任何电路和设备供电。否则，将导致控制器失灵、故障或损坏，导致所连接的设备损坏，甚至造成人身危险。2）电源接线端子的说明。端子功能说明A1接交流接触器线圈接交流电源相线A2接交流接触器线圈接交流电源中线A3辅助交流电源中线A4辅助交流电源相线L1交流输入相线1主电源输入L2/N交流输入相线2/中线主电源输入A+电枢正极接电动机电枢正极端子功能说明A-电枢负极接电动机电枢负极F+磁场正极接电动机励磁正极（直流输出）F-磁场负极接电动机励磁负极（直流输出）FL1磁场整流电源主电源输入磁场整流器FL2磁场整流电源主电源输入磁场整流器3）功能设置开关说明（1）反馈电压范围选择功能开关SW1/1SW1/2反馈电压范围OFFON10~25V用电位器调整达到最大速度所需要的反馈电压数值ONON25V~75VOFFOFF75V~125VONOFF123V~325V4）通用功能开关速度反馈类型选择OFF转速反馈控制ON电枢电压反馈控制零输出选择OFF零速输出ON零给定输出电流测量输出选择OFF电流表双极输出ON电流表输出给定积分隔离选择OFF给定积分连通ON给定积分隔离停止逻辑使能开关OFF禁止ON使能电流定OFF端子18为直接电流给定输入ON端子18为电流给定输出过流跳闸禁止开关OFF过流时继电器脱扣ON过流时继电器不脱扣速度给定信号选择OFF总给定输入ON斜坡给定输入注：功能开关出厂默认设置为SW1/1=OFF，SW1/2=ON，SW1/3=ON，SW1/4=OFF，SW1/5=OFF，SW1/6=OFF，SW1/7=OFF，SW1/8=OFF，SW1/9=OFF，SW1/10=OFF。5）电位器功能说明P1上升斜率顺时针为加快升速时间（线性：1~40s）默认中间位置P2下降斜率逆时针为加快降速时间（线性：1~40s）中间位置P3速度环比例增益中间位置P4速度环积分增益中间位置P5电流限幅顺时针为电流增大7端未外接电源时最大电流可达110%标定值，7端外接+7.5V电源时可获得150%标定值的最大电流输出顺时针90%处P6电流环比例增益中间位置P7电流环积分增益逆时针P8电流补偿在使用电压负反馈时，顺时针旋转可增大电流补偿量，减小静差率，但过量的调节可能引起不稳定逆时针P9未用P10高速校正控制电动机的最大转速，顺时针旋转可提高电动机的最大转速中间位置P11零速校正在速度环零给定时可调零中间位置P12零速检测阀值调节零速继电器和停车逻辑电路的零速检测门坎电压逆时针二、实验线路与步骤1）实验所需挂件及附件：PDC—40欧陆514C直流调速器、PDC01电源控制屏、慢扫描示波器、DD03-3电机导轨、DJ13-1直流发电机、DJ15直流并励电动机。2）电压、电流双闭环可逆调速系统实验图2电压、电流双闭环可逆调速系统实验接线图①按图2接线，负载电阻R用2250Ω（两个900Ω并联之后再与两个900Ω串联），并使可调电阻R以最大阻值接入，将给定电位器RP1和RP2逆时针调到底。②将功能开关SW1/3置ON，表示采用的是电枢电压负反馈；分别将功能开关SW1/1和SW1/2置“ON”和“OFF”，表示反馈的电压范围为125～325V；将SW1/8置ON；因实验中使用的的电动机的额定电流为1.2A，所以将电流标定转换开关十位置于“0”，个位置于“1”，小数位置于“2”；将电流限幅电位器P5顺时针调到最大，高速校正电位器P10置于中间位置，电流补偿电位器P8置于中间位置（实验前老师可先整定好）。③打开电源开关，依次扳动钮子开关S3（RUN），S4（ENABLE），顺时针调节电位器RP1逐渐增加给定值到5V，电动机随之升速至稳态值，若电枢电压不为220V，则调节电位器P10，使电枢电压为220V。若系统动态性能较差，可分别调整PI参数（P3，P4，P6，P7），若静差率较大，可调整电流补偿电位器P5。④观察与记录给定电压从零～正、零～负、正～负、负～正时转速、电流波形。3）转速、电流双闭环可逆调速系统实验①按图3接线，负载电阻R用2250Ω（两个900Ω并联之后再与两个900Ω串联），并使可调电阻R以最大阻值接入，将给定电位器RP1和RP2逆时针调到底。图3转速、电流双闭环可逆调速系统实验接线图②将功能开关SW1/3置OFF，表示采用的是转速负反馈；分别将功能开关SW1/1和SW1/2置“OFF”和“ON”，表示转速反馈的电压范围为10～25V；将SW1/8置ON；因实验中使用的的电动机的额定电流为1.2A，所以将电流标定转换开关十位置于“0”，个位置于“1”，小数位位置于“2”；将电流限幅电位器P5顺时针调到最大，高速校正电位器P10置于中间位置，电流补偿电位器P8逆时针旋到底（表示不用电流补偿）。③打开电源开关，依次扳动钮子开关S3（RUN），S4（ENABLE），顺时针调节电位器RP1逐渐增加给定值到5V，电动机随之升速至稳态值，若电枢电压不为220V，则调节电位器P10，使电枢电压为22