《高级维修电工技能培训教材》课件B

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1、 面向 21世纪高级应用型人才 目 录第一章： 传统B2012A龙门刨床工作原理介绍 (1)第二章：自动往复直流调速系统电气控制模拟装置原理分析 (22)第三章：电子电路焊接及调试(22) 1、10W功放电路原理图、印刷线路及调试要求； 2、PID电路焊接（调试）用图及调试要求。 3、晶闸管调速电路原理图及调试要求第四章：故障分析与排除(33)附录(42) 附图13:传统B2012A龙门电气原理图； 附图49：自动往复直流调速装置电气原理图； 末页：高级维修电工考核大纲。第二章第二章 自动往复直流调速系统电气控制模拟装置自动往复直流调速系统电气控制模拟装置 原理分析原理分析 内容提要 该模拟装

2、置是B2012A龙门刨床的模拟型，专为高级维修电工的培训和考核而制作。内容包括： 1、直流电机正反转调速原理图； 2、直流调速PID控制电路； 3、工作台(横梁)自动往复(PLC)控制电路； 4、触发电路。 第一节第一节 直流电机自动调速（直流电机自动调速（PIDPID）电路）电路 该部分电路见附图7。 “P、I、D”的意思是：P-表示比例，I-表示积分，D-表示微分。 PID电路也叫“PID控制电路”，是一种线性控制电路。它将给定值与实际输出值之间的偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，故称“ PID”控制电路。它在该电路中的作用，由附图7可以看

3、出，是为触发电路提供给定电压。因此，对该电路的基本要求是： 1、线性度和不失真度高，使控制灵敏而准确； 2、为提高龙刨工作时的稳定性，加入的各种反馈电路必须灵敏而有效。 一、“PID”电路的基本组成： 1、比例线性电路：起不失真地传输和放大信号的作用。见下图： (a) 比例线性放大器 (b) 等效电路 图22比例线性放大器及其等效电路 (Ri)(Rf) 国产第一代运算放大器F001电路原理图1)、运算放大器的基本特性： (1)由于输入电阻Ri很大，因而输入电流Ii很小，Ii 0 ； (2)由于开环电压放大倍数Ao很大，又由于 Ui Ao ( Ui1 Ui2 ) Ao Uo 有限值，因而 Ui

4、( Ui1 Ui2 ) 0 。即有 Ui1 Ui2。 2)、虚地端概念的得出： 若将上述放大器的同相输入端接地，使 Ui2 0， 于是依据上式可得 Ui1 0。 此时的反相输入端 即称之为虚地端，用符号“0”表示。ViVo1914RIRIKK102 3)虚地端的特征：该点对地电压恒为零，但对地电阻却是“无穷大”。 4)存在“虚地端”的必要条件是：该点的另一个输入端接地。 对于单端输入式线性放大电路(见图2-2)，其放大倍数 2、比例积分电路：起延缓信号传输的作用，克服实际设备中存在的电磁惯性和机械惯性。见图2-3：在该电路中，存在着两个电容电流，始端和终端电容电流Ic0和Ic1。 在电容C充电

5、过程中，由于 I=Ii+I2+Ic0I2+Ic0 ，K= = = = = 0.2 。RiRf 又由于 IcIc0 0I I2 2， 所以 IIc0 = = ；13RViKVi10(a)比例积分放大器 （b）等效电路 图23比例积分线性放大器及其等效电路RfRoRi在线电阻： 在电容C的充电过程中，由于放大器的深度负反馈，IcoC（常数），所以C110t0Ic132RRViCRtVi131Vo =(Ic0R2 dt )=( )电容充电所经历的时间为ViCRRViRVo13)13/2(t1 =输出电压随时间的变化过程见下图所示： K= = = = (2 1) 。图 图24比例积分放大器的输出特性曲

6、线 达到稳定状态后，电容终端电流Ic1=0 ，则 II2+IC1=I2 ， 该级稳态电压放大倍数13562RIRI1356RRKKK101020K 3、比例微分电路：对信号的传递起加速作用，在实际电路中与其它反馈量配合，起消除机电振荡的阻尼作用，它的标准电路形式，见下图： 图25比例微分放大器 在本“PID”电路中，是用一只电阻和一只电容的並联来代替的，见电路图中的C4与R15，C18与R48。作用类似，不过效果要差一些。 二、各级放大器的电压放大倍数和附加功能电路 本“PID”电路采用了LM324四运放集成块，每一块的引脚功能见下图：图26集成运放LM324的引脚功能 它属于第三代集成电路，

7、基本上不需要调零，每一块接上电源就可以工作，但不排除对个别线路的参数进行调整时修正它的静态电压(电流)值。如可通过调整R21，调节U1D的输出电压(静态)值。确保当输入端静态电压为零时，使输出电压也为零。 在本“PID”电路中，上一半电路用于控制工作台电机的正转转速， 下一半用于控制工作台电机的反转转速，其电路结构是一样的。由于上一半电路引入的给定电压是负极性，为了与下一半电路一样，输出正极性控制电压，所以上一半电路多了一级放大器。我们以上一半电路为例，分析它的电压放大倍数。 1、第一级放大器的电压放大倍数K1：电路图见图2-3，属于比例-积分线性放大电路。该级电压放大倍数由以上分析知 K1=

8、（21），它的具体数值取决于电路中可调电阻R6的实际数值。 (a)比例积分放大器 （b）等效电路 图23比例积分线性放大器及其等效电路 图27 级间耦合电路 2、第二级放大器的电压放大倍数K2： 该级放大电路以U1C作为运放集成块，也属于比例积分放大器这一类型。与以上的分析相类似，它的放大倍数K2 = R10/R17=（15K0K）/10K= （1.50）。3、 第二级放大器的其它功能电路： 1)级间耦合电路。见下图： 2)静态电压负反馈电路。在第二级放大器的输入端与整个直流调速系统的输出端直流电机电枢电压Va之间，有一个电压负反馈电路，其等效电路见图2-8。其反馈系数 图28电压负反馈电路上

9、式分子中，1W，R 3都是可调电阻，其值可在010K之间调整。 加入了电压负反馈电路后对第二级放大器的影响是，相当于降低了该级放大器的放大倍数，但是提高了其静态输出电压的稳定性。 图29考虑了电压负反馈电路后的第二级放大器等效电路 图2-9是第二级放大器输入端在考虑了电压负反馈后的等效电路，很明显，它属于电压並联负反馈类型。从输入端看，因为增加了一个负极性的反馈电流，其结果是使实际输入电流减少了。根据节点电流定律 I=IfI2+Ii2IfI2 ， 即 I2=IIf ，17102RIRIIIfI 1710RRIIfI 则现在条件下第二级的电压放大倍数= K2 K2 K2= = 3) 隔离电阻。图

10、中R9、R17叫隔离电阻，在电路中起电位隔离作用，使得前一级的输出电压与电压负反馈电压之间互不干扰。在电路中起类似作用的电阻还有， R15与R23，R18与R30等。 由于 If = Vf / R9 ，调节1W和R3，使 I2 =（IIf） 0 。 4、第三级放大器的电压放大倍数K3：与前二级一样，该放大器也属于比例-积分线性放大电路。与以上的分析同，该级放大器的电压放大倍数 K3 = R8/R15 = （15K0K）/10K = （1.50）。 图210 具有电流正反馈和电流截止负反馈功能的电路 5、第三级放大器的其它功能电路：(见图2-10) 1)电流截止负反馈电路：当负载端电流Ia的电枢

11、大至一定值时，就会在2W中点与地之间得到较大取样电压VI，D3将导通，于是有电流Ijz经R23加至U1B端，其极性为正极性，见图2-11。该电流与来自前级输出的负极性电流I迭加。由于两者的极性相反，使流入第三级放大器输入端U1B端的电流I2减少。即 I2+Ijz=I+IiI，I2 =IIjz I， 图211 具有电流截止负反馈功能时第三级放大器输入电路 这种情况下的电压放大倍数 K3= = = K3 K3 。1582RIRIII2158RRII2 当负载电流较大时，调节2W和R32，可使Ijz的数值接近I，使I2的数值接近于零，从而使输出端电压Ua和负载电流Ia大幅度下降，将负载电流限制在一定