直 流 马 达 系 统.docx

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直流马达系统

第九章﹕直流馬達控制系統

主講﹕黃股長

系統簡介﹕

直流馬達系統可分為主電源控制系統，同步電源控制系統，及輔助電源控制系統。

主電源控制系統﹕

主電源控制系統提供直流馬達一控制的直流電源，它是由3Φ6Kv50Hz的交流電源經變比為6Kv/750v的變壓器變為750v的三相交流電，由12只SCR組成的三相全控橋就是由此750v的電源供電，三相全控橋整流電路由三條橋臂組成，每條橋臂有四只SCR，（每條橋臂使用四只SCR的原因是﹕由于馬達的容量過的，如果在每條橋臂上使用使用兩只SCR，則其容量勢必也得增大，這樣會造成觸發電路的容量也得增大，而使用四只SCR可以在達到馬達所需要的容量要求的同時，又降低了單個的SCR容量，而同時FUSE等保護設備也可以降低其保護容量。

），在SCR旁所裝的HF為高速熔絲，它們所帶的輔助觸點被串結在一起將信號送入PLC中作短路保護（串接在一起的原因是當其中有一個SCR故障，則整個系統將會退出系統的運行，等待故障排除。

）裝于每個SCR旁的R,C短路的作用是限制SCR兩端的dv/dt，串接電感ARX被用著調整電流波形，限制di/dt，消除雜波，同時限制did，dv/dt可以防止SCR被誤觸發。

DF被用作吸收主線路上的不正常的突波，由三只壓敏電阻1ZNR構成的Δ電路可以吸收線路的過電壓，總之包括DF，SA及1ZNR的Δ電路在內，它們的作用都是用作保護SCR本身的電路，從TH1—1至TH2—6所提供的是SCR的溫度信號，將這些信號串接在一起送入PLC作SCR的溫度控制，串接的原因與HF的輔助觸點串接的原因一樣，只要有一個SCR溫度異常，整流電路均不能運行。

接于整流輸出端的壓敏電阻被用作直流的過電壓保護（壓敏電阻的特點就是當電壓超過一定值時將會被擊穿，將過電壓泄放掉，當電壓恢復正常時，有自行恢復原來的不導通狀態，）1ZNR與FUSE9DF串接使用的目的是當過電壓能瞬時被1ZNR壓下，則一切OK,如果過電壓時間太長1ZNR不能壓下來，則9DF熔斷，防止有更進一步的故障發生。

11CT與12CT是回授SCR的電源進入TFC-2的控制卡片中，使用14CT的原因是考慮到前面所使用的兩個CT的精度，將5CT,6CT的信號送入作過載保護。

從RK11到TG22所接受的是來自控制卡片的經GPA所帶後的觸發SCR的信號，PT1-1至PT2-6是觸發脈沖變壓器。

同步電源系統﹕

從主電源變壓器二次側引出的3Φ50HZ750V的三相交流電送入一750/220的變壓器中，得一3Φ50HZ220的交流電源，然後將此電源引人一轉換器中，變為獨立的三相六線信號，分別提供整流短路橋臂的同步基準電壓，在同步電源轉換器1SYNPT中會將此正弦波電壓轉換成與之同步所的三角波，以此基準波選擇恰當的時間，發出觸發脈沖去觸發SCR，當然相序是不能出錯的。

輔助電源系統﹕

它是一組與主電源和輔助電源毫不相關的3Φ50Hz380v的三相交流電源，經壁比為380v/220v的變壓器提供220v的控制電源，同時由經DPS提供24VDC的直流控制電源。

提供兩相380v的電源給加熱乾燥器及激磁電路（作偽激磁電路的電源供給）,提供三相380v的電源給馬達冷卻風扇，SCR的冷卻風扇，變壓器冷卻風扇。

控制卡片簡介﹕

SFS（軟起動器）﹕

它可緩沖馬達的加速，減速速率，以保護機械設備。

其中，它的1，2，3，4，10腳是提供TFC-2的轉速設定值。

1/P1腳的信號是來自TFC-2基本轉速設定值，一般其最低設定為0.5v，1/P2,OV的信號是來自中控室經TSD轉換後的速度設定值的信號，其中TSD是將4-20mA的電流信號轉換成O-10v的電壓信號。

同步電源轉換器器（1SYNPT）﹕

同步電源轉換器是將同步變壓器傳來的三相同步電壓轉換成各自獨立的三相同步電壓，供控制模塊產生SCR的觸發脈沖基準。

其R,S,T三腳接自于同步變壓器的二次側的三相電壓，1.2.3.4.5.6.7是將各自獨立的三相同步電壓送入控制卡片的接腳。

VAP﹕

其中1VAP為最低速度監視卡片，3VAP是電流監測卡片，當速度回授值小于5%,而電流回授值由大于30%時，則在PLC中將會作馬達卡死處理。

2VAP為過速度監測卡片，它的作用是當所回授回來的速度值如果大于設定的最大速度設定值，則將信號送入PLC作故障處理。

觸發脈沖放大器（GPA）﹕

其作用是將控制模塊所產生的SCR觸發脈沖放大，然後驅動脈沖變壓器去觸發SCR.。

TFC-2:

對于三相單方向運轉或者是雙方向運轉的，速度或電流控制，電壓控制或電流回饋控制系統均可使用。

一般地說，速度控制所有的最普遍。

下面是關於其功能與結構的一些介紹。

●各腳所接的信號﹕

4．5腳是來自轉速發動機的速度實際回授值，其中一定要保持4腳為正電位，5腳為負電位，如果接反，則形成正反饋，使得馬達的轉速陡然上升，會造成機械的損壞。

因反饋線有電阻，所有反饋回來的值會有損耗，因此在控制卡片上要調整14VR與15VR。

（J6,7,8）的1，2，3，4，5，7，8，9，10，11，12腳的信號來自SFS的轉速設定值。

14.16.15三腳是將+/-15的DC電源送給ISO卡片所使用。

NFB腳接受的是電樞電壓的回授值，就使用情況看，它是被用

備用的，因為使用了轉速負反饋，當轉速負反饋出現問題時，要維持馬達的正常運轉，則可使用到它，但是，值得注意的問題是電樞電壓負反饋比之轉速負反饋的性能要差一些。

（J1）11，10，9.，7.，6，5，8腳接來自同步電壓轉換器1SYNPT且各自獨立的三相六線信號

1.3號腳的信號為﹕1號腳是提供給SFS的MAXSP信號,三號腳提供的是給SFS的MINSP信號

25，26，27腳，當卡片發生故障時，將會通過25，26腳送一信號給PLC作故障處理.。

（J1）4,3,12,2腳接受的是電流的回授值，其經卡片處理後，從18，19腳輸出。

20，22所接受的是RESET信號。

21，23提供卡片本身電源的監測信號。

（J3）12，11，7，6，2，1，（J4）12，11，7，6，2，1腳是將信號送入GPA中放大。

它的工作原理為﹕

當PLC未發出啟動信號6A時，TFC—2控制單元的21腳28V的電源送不到繼電器1A，這時1A在圖中的接點不動作，+15V的電源經過14IC變負之後，使E點電位為低，E點送到TFC—2的6IC、7IC，使之鎖住，脈衝信號送不出去。

電樞不受電。

當設定為0時，二極體導通，拉高送入14IC的電平，使E點電位為低，E點送到TFC—2的6IC、7IC，使之鎖住，脈衝信號送不出去。

電樞不受電。

當PLC發出啟動信號6A後，1A動作，+15V的電源分壓後送到TFC—2的1腳，再外接分壓後，經E2送人SFS的I/P1，它和中控室送出的設定值IP/2疊加在一起，經SFS處理後重新送人TFC—2（J6J7J8）的第4腳，送入的信號在13IC處等待，此時二極體截止。

當PLC發出啟動信號6A後，1A動作，由ILIMIT9VR路，送低電平到14IC，使E點電位為高，打開7IC，送出脈衝信號，觸發SCR，控制直流馬達的電樞電壓使馬達轉動。

轉動後，測速發電機速度負反饋回來的電壓（送回TFC—2的5、4腳，其中5腳接負，4腳接正），與設定電壓相疊加，由於二者極性相反，當轉速低於或等於設定速度時，二者之和為+，則13IC將截止，若速度大於設定電壓，則二者疊加後13IC輸出正電位到14IC使E腳電位下降，觸發脈衝後移，電樞電壓下降，使之定速運轉。

當線路出現過載或故障大電流時，J1送人的電壓將會使送到14IC的電位大大升高，使E點電位為低，7IC鎖住，脈衝信號送不出去，電樞電壓變零跳車。

若偵測得電源有過電流、逆相、斷相時，1SCR導通使2A得電，切斷1A的電源使之跳車。

卡片上VR調整的含義﹕

利用4VR調整MAXSP（一般將其調整為10v左右）。

利用12VR調整好MINSP（一般調為0.5v，當然也可以按需要

其調所需的住最低轉速值）。

調整9VR可設定ILIMIT。

調整3VR能得到所需的稱動速度。

如果需設定O.LTIME的長短，可調整7VR./

利用8VR可設定OVERLOARD.

14VR可進行轉速回授值的粗調。

13VR可進行轉速回授值的細調。

ISO:

卡片﹕

此卡片在電壓回授時使用，跳到功能是將回授回來的電樞電壓信號處理成0至10v的電壓信號。

它的1，2，3，腳接來自TFC-2所送出的+/-15v的電源。

2，3腳接回授回來經高壓隔離卡片隔離後的電樞電壓信號，5，6腳是將信號輸出的接線端子台。

磁場控制器（C26D2062）﹕

下面為一定電流的磁場控制器，它可提供直流馬達穩定的磁場，並可作為弱激磁用。

它的基本架構為一單相半橋式SCR控制。

其外形圖﹕（在付頁）

各端子台的說明﹕

1.TB1:

電流回授檢測輸入端子台直接接入磁場回路中。

2.主端子台﹕

其接線示意圖如下﹕

TB2﹕如圖﹕

3.SOCKET:

說明﹕

S1﹕變壓器一次側接腳座

S2﹕變壓器二次側接腳座

S3﹕SCR觸發信號線使半橋式SCR控制使用

S0CKET4控制信號輸入輸出

S4-1:

MOUSE

S4-7+15v

S4-6:

輸出指示輸出（+）,與TBG2-10同

4-6:

輸出指示輸出（-）,與TBG2-9同

各測點說明﹕

名稱

用途

TP5

最小磁場電流If（MIN）設定值

TP7

電流回授之電壓值額定時為3v

TP11,TP12

PC的電源TP11為-15v，TP12為+15v

TP3

磁場電流設定值-10v100%

TP8

磁場電流If（MAX）設定值

TP9

弱磁動作的電壓設定值

U3,PIN6

PSIN

TP10

變壓器二次側的電壓值

TP2

脈波

TP4

鋸齒波

TP6

鋸齒波

TP1

脈波

其測試信號的波形見附頁﹕

直流馬達磁場調整﹕

作偽馬達的磁場電流如果調的電流I過大時，磁場會過載，馬達會發熱；若太小，會出現扭力不足，迫使電樞線圈電流加大以驅動負載，電流太小也會有可能造成運轉中的電機飛車。

調整時應注意以下幾點﹕

將電樞線從隔離開關中隔離。

先調整磁場電流

然後調整失電流

它的功能方塊圖如附圖

調整說明：

選擇輸入電源的頻率、電壓，以選擇相應的卡片內的接線方式，具體依據如下：

頻率﹕因為所使用的電源頻率為50Hz，所以可將JP1,JP3短接。

電源﹕因所選電源電壓為380v+/-10%，則可以將一次側J6短接，HJ5開路，二次側J7短接。

HALLSENSOR﹕

規格﹕輸入50A，輸出50mA。

名稱

用途

VR1

If（MIN）設定，（一般跳調調最小值）

VR2

磁場電流IFMAX之設定

VR3

電流儀表校正

VR4

產生弱磁動作之電壓設定

匝數﹕25-50A—1匝

12.5-25A—2匝

6.25-12.5A—3匝

3-6.25A—4匝

TB1-4,TB1-5二端並聯電阻計算如下﹕（使用2W電阻）

R=9000/（3NIf-30）

R為匝數

If為電流

可變電阻VR的調整﹕

（2）調整﹕

不接負載時﹕

調整VR2使TP3=-10v

調整VR1使TP5=-[IF（min）/If（max）]*10V

接載時

調整VR2使磁場電流為額定值If（max）]

電流表校正

調整VR3，使控制器上電表的電流值與外接相同。

弱激磁調整

弱激磁調整，是一種通過調整磁通來調整轉速的方法。

使馬達運轉到額定，調Vaset（VR4），到If開始下降之點為止，此時，VAH應保持不變。

之後，若速度在最大和最小之間變化時，也應保持不變。

直流馬達磁場的保護

由前面公式可知：

Φ=0時，如果電機在轉動，速度將會大大提高出現飛車，因此需要有失磁保護，一般的它的失磁保護設定值為額定電流值的1/3倍。

低於此值時起保護作用。

9、調整電樞電流的限流值ILIMIT

限流值依不同設備而要求不同，一般為設備額定的1.12倍，但對風車而言，只需1倍，試車調整限流時，注意不能試太久，防止馬達過熱。

調整前，先拆掉磁場線，在GPA160的1，2腳做一開關，將馬達軸心堵住，將電源送上調整ILIMIT的值使所測電流為額定值。

若看到電流值大於額定值，則馬上停掉，不能試太久；調整過載時，先將限流ILIMIT的位置標誌作好，然後，移開之，調整8VR，做過載調整，做法同前，調整完之後，再將ILIMIT復原。

做完以上一切之後，將磁場復原，馬達可投入使用。

直流馬達的調試步驟﹕

為了使一台新安裝的直流馬達按照我們所需要的啟動、穩速、保護跳車，對直流馬達須進行調整。

以下為其調整步驟

1、檢查直流馬達的接線的正確性

它包磁場的接線，電源線路，電樞線路，和T/G反饋極性和測溫等的線路的檢查。

2、測量絕緣電阻

用500V/100M的高阻計來測其絕緣電阻，絕緣電阻值須滿足以下要求：

磁場絕緣電阻大於5M，電樞絕緣電阻大於0.5M。

如果馬達的絕緣不夠，則必須將馬達加熱

3、確定電源順序是否正確﹕

這一點很重要，因為SCR的冷卻風扇的接線已固定，若相序錯誤，風扇反轉，SCR得不到冷卻會燒毀，且相序錯誤會使脈衝觸發錯誤，達不到控制的目的。

4、調整磁場的電流（具體見前）

調整磁場的電流前，先應拿掉GPA的J2J3，或拆掉GPA1.2的連線

把磁場的電流調為額定電流，若電流過大，將使磁場電路過載，馬達過熱，進而引起磁路燒斷等故障，若電流太小，會使電機出力減小。

5、試方向及確認T/G的輸出電壓的正負。

在試方向之前，先用手動依負載所需之方向轉馬達，再校對銘牌上的磁場電樞接線是否符合所需的負載方向，將T/G+端接于TFC-2的四號腳，-端接于TFC-2的五號腳。

如果出錯，將會使得直流電機系統形成了正反饋，一開機，馬達轉速會瞬時上升，甚至會引起“飛車事故。

”。

然後，設定一個小的控制電壓（一般設定為1v，即10%）來觀察，當需要改變方向時，調換磁場極性即可（當然也可電樞電流的方向，但是這樣作比較複雜）。

附﹕在馬達的名牌上均有標記表明磁場接線與馬達的方向之間的關係﹕其標記與含義如下﹕

6、檢查馬達是否異常

將速度設定值逐步增加到30~50%全速，觀察碳刷處是否有火花，軸承是否有異音等。

7、調整T/G速度值與馬達實際回授值是否一致。

空載時，調節FTU-2MAXSP，使送入SFSI/P1的電壓為5V，拆開測速發電機後蓋，用測速儀測得對應穩定的轉速，在FTU-2的4、5點測出測速發電機的反饋電壓，把它換算成轉速，比較所算和所測值，若有出入，則調節粗調TG（H）和微調TG（L），使二者相等。

8、將設定值調到10v，馬達應為全速，如果在現場用轉速器所測得的轉速或低于或高于其全速值，者說明反饋回來的值有問題，要進行調整。

故障與波形的關係﹕

波形是確定直流馬達有無錯誤和查找錯誤的依據，從所測波形的位置，根據波形的樣子可以找出故障的原因，及發生故障的大慨位置。

量測波形所需要的儀器為示波器，在使用示波器時，值得注意的是要把示波器外殼與大地絕緣隔開，防止示波器被燒壞。

以下是一些重要位置的正常波形

控制卡片TFC-2上的18，19兩點的波形是電流輸出的波形，用示波器觀測其的波形為﹕

在進入脈沖變壓器前的﹕即從三極管出來的波形位﹕

自脈沖變壓器出來的波形為﹕

附﹕對于一般的卡片故障情況，如果在每次變壓器前的波形正常，則是脈沖變壓器壞的可能性比較大。

如果發生故障，在上述幾點進行波形的檢測，在電流輸出端有可能的波形有﹕缺一相的波形，有其中有一相觸發不正常等等故障的波形。

其波形可見附圖﹕

一、預熱機風車直流馬達碳刷更換

作業過程為﹕

1、切電

馬達碳刷更換時，注意安全，更換前，先通知中控室切電，後將馬達電源VCB的隔離開關打開，並將旋鈕開關打到off位置，然後將勵磁電源切除，將它的隔離開關也打開。

2、修換

打開碳刷室後，用壓縮空氣將里面吹干淨，取下碳刷，再取下螺絲，在螺孔處噴上電機清潔劑，用細砂紙先初磨換向器上的銅片，磨亮後，再用更細的磨石磨平，之後才將碳刷裝上，把螺絲亦全部換成新的裝回去，檢查碳刷裝上去後，是否能自由彈回去，是否與換向器接觸良好，在檢查中發現，有一個沒有接觸到，拉動幾下碳刷無效後，只好將它取下來，將碳刷盒打磨之後，重新裝上才好，之後，重新吹一吹碳刷室，並檢查碳刷彈簧彈性是否良好。

3、試車

把電送上，送電過程與切電過程相反，觀察碳刷接觸處是否有火花，運轉狀況是否良好。

開車順序為﹕

MCCOND.C.PANALONSCR,磁場的MOTORCOOLING,SCRCOOLING風扇ONT（T=10S）V.C.BONT（T=2S）MPCONT（T=1.5S）GAPONT（T=1S）MCC（RME）起動完成。