在工业控制领域,直流电机凭借其调速范围广、过载能力强等显著优势,能够实现频繁的无级快速启动、制动和反转,从而满足生产过程中自动化系统各种不同的特殊运行要求,因此得到了广泛的应用。而直流调速电路对于直流电机的性能发挥起着至关重要的作用。接下来,我们将为大家介绍几种简单的直流调速电路。

当合上电源开关 QS ,按下 SB2 低速起动按钮时,接触器 KM1
线圈得电并自锁,其主
触点闭合,电动机 M 的绕组连接成△形,电动机以低速运转。由于 SB2 的动断触点断开,时间继电器线圈 KT 不得电。若按下高速起动按钮 SB3 ,接触器 KM1 线圈再次得电并自锁,电动机 M 先以△形连接进行低速起动。因为 SB3 是复合按钮,时间继电器 KT 线圈同时得电吸合,KT 瞬时动合触点闭合自锁。经过一定时间后,KT 延时动断触点分断,接触器 KM1 线圈失电释放,其主触点断开,同时 KT 延时动合触点闭合,接触器 KM2 、 KM3 线圈得电并自锁,它们的主触点同时闭合,电动机 M 的绕组连接成 YY 形,从而以高速运行。这种调速方式通过接触器和时间继电器的配合,实现了电机的高低速切换。
在这个电路中,由 U1a、U1d 组成振荡器电路,能够提供频率约为 400Hz 的方波 / 三角形波。U1c 产生 6V 的参考电压,作为振荡器电路的虚拟地,这样可以使振荡器电路在单电源情况下正常工作,而无需正负双电源。U1b 接成比较器的形式,其反相输入端(6 脚)接入电阻 R6、R7 和 VR1 ,用于提供比较器的参考电压。该参考电压与 U1d 的输出端(14 脚)的三角形波电压进行比较。当三角形波电压高于 U1b 的 6 脚电压时,U1b 的 7 脚输出为高电平;反之,当三角形波电压低于 U1b 的 6 脚电压时,U1b 的 7 脚输出为低电平。通过改变 U1b 的 6 脚电位并与输入三角形波电压进行比较,就可以增加或减小输出方波的宽度,从而实现脉宽调制(PWM)。电阻 R6、R7 用于控制 VR1 的调节范围,保证在调节 VR1 时可以实现输出为全开(全速或全亮)或全关(停转或全灭),实际阻值可能会根据具体电路进行调整。此外,D1 用于防止电机的反电动势损坏 Q1 。当使用 24V 的电源电压时,图 1 电路通过 U2 将 24V 转换成 12V 供控制电路使用,而 Q1 可以直接在 21V 电源上工作,这对 Q1 来说与接在 12V 电源上效果类似。

在 AB 两端产生的被调电压经全波整流后供给电机的电枢绕组,通过调节 W 可以实现调速。不过,全桥二极管虽有续流作用,但电机在转速很低时仍会出现跳动现象。这是因为此时双向可控硅导通时间相当短,在电机反电势的影响下,处于导通与截止的不稳定临界状态。解决办法是降低双向可控硅反电势负载的影响,给电枢两端并接假负载电阻,使可控硅在导通角小时也能正常工作。电阻的选择应以消除电机低速跳动为准。例如,给某一机床所用 70W 电机并接 1kΩ 电阻即可消除跳动,但在电机全压高速运行时,电阻上的电压几乎达到 220V,电阻功耗达 48.4W,功耗过大。若将电阻并接在整流桥交流两输入端(即图中的 AB 两点),则电阻的功耗可大大降低。同样是 70W 电机,此时所并接的电阻阻值达 20kΩ 时也能有效地消除电机的跳动,且电机全压高速运行时电阻的功耗为 2.4W。