在修復(fù)各類機(jī)床電氣設(shè)備，如印刷設(shè)備、包裝機(jī)設(shè)備或其它設(shè)備時(shí)，有的設(shè)備需配備多個(gè)小功率直流電機(jī)，一般都是模擬式的直流調(diào)速器，實(shí)現(xiàn)工藝流程的控制。當(dāng)廠商設(shè)備銷售達(dá)到一定的（數(shù)量）規(guī)模時(shí)，有的廠商便自行開(kāi)發(fā)與配置設(shè)備上直流電機(jī)的調(diào)速板，以期達(dá)到降低生產(chǎn)成本的要求，這類直流調(diào)速板電路簡(jiǎn)單，成本低廉，通用性強(qiáng)，便于制作和調(diào)試，能滿足一般性控制要求，且對(duì)直流電機(jī)具有一定的保護(hù)功能。圖1，即為一款適應(yīng)1kW以下小功率直流電機(jī)用的機(jī)床電氣設(shè)備上的直流調(diào)速板電路。這類調(diào)速裝置通常以一塊線路板的形式，安裝于控制箱內(nèi)，與機(jī)床設(shè)備的控制電路構(gòu)成一體。 

1、電路原理簡(jiǎn)析：

〔主電路〕調(diào)速器的主電路采用了先交流調(diào)壓后整流的電路形式，先用雙向晶閘管V1對(duì)輸入交流電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，再由P4橋式整流電路對(duì)調(diào)節(jié)后的電壓進(jìn)行整流，供直流電機(jī)電樞繞組A1、A2端子的供電；勵(lì)磁電源，則由P1對(duì)交流220V直接整流后，供F1、F2勵(lì)磁線圈端子。這樣，不僅使主電路成本有所降低，更成控制電路大為簡(jiǎn)化，廠商生產(chǎn)產(chǎn)品，看來(lái)一個(gè)重要的指標(biāo)，即是降低成本。在電源輸入回路中串聯(lián)了4A保險(xiǎn)管，起到對(duì)雙向晶閘管V1的第二重（第一重保護(hù)由N3、N4完成）過(guò)載與短路保護(hù)。R1、C2并聯(lián)在晶閘管的T1、T2兩端，吸收有害尖峰電壓能量，對(duì)晶閘管起到過(guò)壓保護(hù)作用。

〔同步、移相和觸發(fā)電路〕由U1、N1、N2、V2等電路組成。P2、U1構(gòu)成同步電壓信號(hào)采樣電路，R5、R6對(duì)輸入220V交流電壓進(jìn)行限流，輸入P2整流橋，將電網(wǎng)的正、負(fù)半波“調(diào)向”為100Hz的脈動(dòng)直流信號(hào)，經(jīng)R、U1輸入側(cè)（1、2腳）形成U1內(nèi)部發(fā)光二極管的電流輸入通路。U1的5腳接入+9V供電的上拉電阻R11，在100Hz脈動(dòng)直流作用下，U1的5腳（N1的10腳）因U1輸出三極管大部分時(shí)間處于導(dǎo)通狀態(tài)下，U5腳電壓為近于0V的低電平，在電網(wǎng)電壓過(guò)零時(shí)，U1內(nèi)部三極管截止，N1的10腳出現(xiàn)一個(gè)與電網(wǎng)過(guò)零點(diǎn)同步的高電壓（窄）脈沖電壓，此電壓可稱為同步信號(hào)電壓。此處將電網(wǎng)電壓進(jìn)行橋式整流取出同步電壓信號(hào)的目的，是為了后續(xù)電路能在電網(wǎng)正半波和負(fù)半波期間，各輸出一個(gè)移相脈沖信號(hào)，來(lái)控制雙向晶閘管的“雙向可控導(dǎo)通”，實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓。若單獨(dú)取用一個(gè)正半波同步信號(hào)，形成的移相觸發(fā)信號(hào)，雖觸發(fā)的也是雙向晶閘管，但輸出電壓即為直流電壓了（雙向晶閘管僅在電網(wǎng)正半波時(shí)被觸發(fā)導(dǎo)通）。N1運(yùn)放電路接成電壓比較器，反相端由R12、R13對(duì)+9V分壓，得到5.4的分壓值，提高了干擾門(mén)限電壓水平，也起到對(duì)輸入信號(hào)整形作用，使輸出電壓為矩形波脈沖。在電網(wǎng)過(guò)零點(diǎn)期間，N1的8腳為高電平電壓。

N1、V3、V4構(gòu)成鋸齒波形成電路，鋸齒波的零電位點(diǎn)與電網(wǎng)過(guò)零點(diǎn)對(duì)應(yīng)。V4、D3、R22、R23組成恒流源充電電路，使C10上電壓線性上升，提升了電路的移相控制范圍。D3為發(fā)光二極管，導(dǎo)通電壓約為1.2V，其壓降受流通電流影響不大，可近似認(rèn)為是一個(gè)恒定電壓，作為V4的固定工作偏壓，由元件參數(shù)可推算出該恒流源的恒定電流值為1.2V－0.6V(V4發(fā)射結(jié)電壓)/2.2kΩ=0.27mA。在電網(wǎng)電壓正（負(fù)）半波期間，N1的10腳為低電平，8腳也為低電平，V3處于截止?fàn)顟B(tài)，V4以恒流（0.27mA）為C10充電，C10上電壓線性上升，電網(wǎng)過(guò)零點(diǎn)到來(lái)時(shí)，N1的8腳變?yōu)楦唠娖剑琕3飽和導(dǎo)通，將C10所充電荷快速泄放。因C10的充電時(shí)間常數(shù)不一樣，恒流緩充電，使C10上電壓上升斜率較小；放電時(shí)間常數(shù)小（V3飽和導(dǎo)通下電阻值極小），C10下降斜率大（形成陡峭下降），二者作用在C4的正端形成鋸齒波電壓，并輸出到N2的同相輸入端5腳。

N2運(yùn)算放大器構(gòu)成可變脈寬輸出電路。N2的反相端為速度給定信號(hào)輸入端，由R19、R21對(duì)+9V分壓設(shè)定轉(zhuǎn)速給定電位器W2的電壓調(diào)節(jié)范圍，N2的6腳輸入的是一個(gè)反向調(diào)節(jié)電壓，W2活動(dòng)臂分壓值越高，主電路輸出直流電壓越低。因C11放電后會(huì)有“殘余電壓”的存在，選限R21的阻值，使W2調(diào)到零位時(shí)，N2的6腳電壓仍能C11上鋸齒波電壓的“谷底”，避免N2輸出腳出現(xiàn)恒定調(diào)電平（調(diào)寬脈沖消失）而導(dǎo)致的“移相失步”現(xiàn)象，在給定最高轉(zhuǎn)速信號(hào)時(shí)，主電路輸出反而為零或出現(xiàn)“跳動(dòng)電壓”，引起直流電機(jī)劇烈振動(dòng)。R19的選值，是使給定電壓的最高電壓值，稍高于C11上鋸齒波電壓的“齒尖”，在給出最低轉(zhuǎn)速信號(hào)時(shí)，能使主電路雙向晶閘管可靠關(guān)斷。本電路速度給定電壓范圍為8.45~1.1V，對(duì)就輸出電壓范圍約為0~200V，為開(kāi)環(huán)控制模式。在轉(zhuǎn)速給定電路中，電容C11的正端接電源+9V，負(fù)端接N1的6腳，該電容的作用機(jī)理是這樣的：假定沒(méi)有該電容的存在，在調(diào)速板上電瞬間，當(dāng)W2活動(dòng)臂輸出電壓低于N2的5腳鋸齒波峰值電壓時(shí)，裝置得電，電機(jī)便會(huì)以較高速度運(yùn)行，易發(fā)生意外。當(dāng)增設(shè)C11電容后，上電瞬間，C11的充電電流使N1的6腳產(chǎn)生一個(gè)高電平跳變，N1的7腳在上電瞬間為低電平，V1處于關(guān)斷狀態(tài)，電機(jī)不轉(zhuǎn)。隨著C11充電過(guò)程的完成，V1逐漸開(kāi)通，電機(jī)按給定速度運(yùn)轉(zhuǎn)。此后，C11充電電流為零，相當(dāng)于開(kāi)路，失去作用。

N2的7腳輸出的可調(diào)脈寬電壓，其左上升沿決定著V1的導(dǎo)通時(shí)間，若用于直接驅(qū)動(dòng)脈沖功率放大器V2，則在N2的整個(gè)脈寬電壓輸出期間，V2的一直導(dǎo)通形成了雙向晶閘管連續(xù)的柵、陰極電流，造成無(wú)必要的功耗。串接電容C5的目的，是將N2輸出的連續(xù)信號(hào)變?yōu)镃5充電電流的“瞬態(tài)信號(hào)”，N2輸出脈寬信號(hào)的起始段，C5充電電流最大，形成了V1觸發(fā)電流的峰

值，隨著C5上充電電壓的建立，充電電流減小至為0，V2截止，但V1被觸發(fā)后在承受正向電壓期間，則一直自維持導(dǎo)通。C5的作用，是將N2輸出的連續(xù)信號(hào)進(jìn)行了“脈沖化處理”。

〔過(guò)載保護(hù)電路〕過(guò)流故障保護(hù)電路由N3、N4、V7、V6等構(gòu)成。電流采樣電阻R3串聯(lián)于主電路中，R3上的電壓降信號(hào)經(jīng)D1、C3整流濾波，在W1活動(dòng)臂上取出電樞電流信號(hào)，經(jīng)N3放大器放大，輸入下級(jí)由N4組成的電壓比較器電路，當(dāng)因電樞過(guò)流使N3的14腳輸出7.8V以上電壓時(shí)，N4的1腳輸出高電平，V7（雙向晶閘管，此處也可選用單向晶閘管）被觸發(fā)導(dǎo)通，接通了保護(hù)開(kāi)關(guān)管V6的基極偏流回路，為可變脈寬形成電路N2的6腳引入+9V高電平，迫使N6停止工作，主電路的雙向晶閘管V1失去觸發(fā)脈沖，輸出中止，起到了過(guò)流保護(hù)的作用。

該電路使用晶閘管V7的目的，是出現(xiàn)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)，將保護(hù)狀態(tài)“鎖定”，V6基極偏流回路中的發(fā)光二極管D4，起到“故障指示”的作用。電路具有“故障記憶”功能，保護(hù)動(dòng)作，使主電路的輸出停止，電樞電流為零，N4的1腳輸出的“過(guò)流信號(hào)”也隨之消失。但 “故障指示”燈卻因V7的維持導(dǎo)通，一直處于點(diǎn)亮中，提示工作人員，現(xiàn)在的停機(jī)保護(hù)動(dòng)作，是由已發(fā)生的過(guò)流故障所引起的，應(yīng)檢查故障原因并排除故障后再投入運(yùn)行！同時(shí)，可變脈寬形成電路N2也被鎖定于脈寬信號(hào)輸出的“禁止?fàn)顟B(tài)”，要將故障鎖定狀態(tài)復(fù)位，須將裝置的供電電源斷開(kāi)幾秒種后，使V7失去維持電流而關(guān)斷后，再行恢復(fù)供電即可。

2、故障檢修思路和方法：

1）輸出為最高轉(zhuǎn)速，不可調(diào)，測(cè)P4整流電壓為200V。

a、為裝置接入220V/220V隔離維修電源，將V1柵極電阻與電路脫開(kāi)，即斷開(kāi)V1觸發(fā)電流通路，測(cè)P4整流電壓仍為200V，則為主電路晶閘管V擊穿短路。

b、給定轉(zhuǎn)速電路W2性能變壞，活動(dòng)臂與上固定端電阻值變大，使調(diào)節(jié)電壓不能升高，誤給出最高轉(zhuǎn)速信號(hào)。

2）FUSE保險(xiǎn)管熔斷，檢查橋式整流電路P4內(nèi)部四只二極管有無(wú)一只或二兩已經(jīng)短路。

同時(shí)應(yīng)該檢查保護(hù)電路W1、N3、N4電路等有無(wú)故障，故導(dǎo)致保護(hù)失效，使P4燒毀。

3）輸出電壓為零。牽扯三方面的電路，一為主電路損壞，如晶閘管V1、電流采樣電阻R3有開(kāi)路性損壞；二為保護(hù)電路誤動(dòng)作，強(qiáng)制移相觸發(fā)電路停止工作；三為稱相觸發(fā)電路本身故障，不能輸出正常的移相觸發(fā)脈沖信號(hào)。

a、檢查R3無(wú)斷路故障，短接晶閘管V1的T1、T2極，測(cè)P4整流輸出端有無(wú)200V電壓。若仍無(wú)正常的直流電壓輸出，則為P4有損壞（加接負(fù)載電阻使測(cè)試易于判斷），若有正常電壓輸出，繼續(xù)下一步的檢查；

b、用導(dǎo)線或鑷子短接脈沖放大管V2的C、E射極，人為接通V1的觸發(fā)電流通路，P4輸出電壓仍為0，說(shuō)明晶閘管V1損壞；測(cè)P4能輸出200V直流電壓，說(shuō)明主電路完好；繼續(xù)下一步檢查

c、檢查移相觸發(fā)電路之前，應(yīng)首先排除保護(hù)電路是否誤動(dòng)作，使移相觸發(fā)電路不能投入正常工作。上電，若發(fā)現(xiàn)故障指示燈D4一直處于點(diǎn)亮狀態(tài)，說(shuō)明過(guò)流保護(hù)電路處于誤動(dòng)作狀態(tài)，檢查N3、N3兩級(jí)保護(hù)電路；若D4不亮，測(cè)V6的Uce小于1V，則為V6擊穿損壞。

更為有效的檢查方法，將V的發(fā)射極脫開(kāi)電路板，調(diào)W2，測(cè)P4輸出電壓正常變化，故障為保護(hù)電路誤起控；測(cè)P4仍無(wú)輸出，故障在稱相觸發(fā)電路，繼續(xù)下一步檢查；

d、調(diào)整W2，測(cè)N2的1腳是否有相應(yīng)0-8V左右的直流電壓輸出，若變化正常，即N2本級(jí)及前級(jí)移相電路工作正常，故障在C5、V2觸沖功率放大級(jí)，如V2放大倍數(shù)變低，或開(kāi)路，電容C5容量下降或失容，造成觸發(fā)電流過(guò)小，V1不能正常開(kāi)通等；若N2的1腳為固定8V以上正電壓或?yàn)?V，則故障在N2及前級(jí)電路。應(yīng)繼續(xù)下一步檢查；

e、據(jù)電路分析，“想見(jiàn)”各點(diǎn)波形圖，并進(jìn)而估測(cè)或推算出移相觸發(fā)電路各關(guān)鍵點(diǎn)電壓值，作出故障判斷。

同步輸入電壓為交流50Hz正弦波電壓，經(jīng)R5、R6限流（限幅）、P2整流，變?yōu)?00Hz的脈動(dòng)直流，由于U1輸入側(cè)二極管的削波作用，實(shí)際在a點(diǎn)（U1的1、2腳之間）形成一個(gè)梯形波電壓，其梯形波谷底對(duì)應(yīng)電網(wǎng)過(guò)零點(diǎn)。該電壓的峰值即為U1輸入側(cè)二極管的正向壓降，約為1.2V左右。因電網(wǎng)過(guò)零點(diǎn)時(shí)間極短，但加上U1輸入側(cè)發(fā)光二極管的門(mén)坎電壓和P2的正向壓降的限制，將梯形波的低電平時(shí)間有所“展寬”，可估算U1的1、2腳之間電值比1.2V稍低，應(yīng)為直流1V左右；

U1輸入側(cè)二極管大部分時(shí)間處于正向電壓作用下，輸出側(cè)三極管也大部分時(shí)間處于導(dǎo)通狀態(tài)下，只在電網(wǎng)過(guò)零點(diǎn)時(shí)，有一個(gè)瞬間截止過(guò)程，因而B(niǎo)點(diǎn)波形電壓峰值為電源電壓+9V（U1截止瞬間），最低電壓為0V（忽略U1內(nèi)部三極管的飽和導(dǎo)通壓降），波形接近矩形波，但可能有一定的上升斜率。因而b點(diǎn)對(duì)地電壓值接近0V而低于1V，估算直流電壓約為0.4V左右。而且U1有無(wú)過(guò)同步脈沖電壓輸出，檢測(cè)方法也簡(jiǎn)單有效：用鑷子短接U1的1、2腳，測(cè)b點(diǎn)電壓上升為+9V，松開(kāi)鑷子，測(cè)b點(diǎn)電壓降為1V以下，可以斷定，U1電路是好的，同步電壓已經(jīng)正常輸入，也能正常輸出同步脈沖信號(hào)。

N1電壓比較器電路，具有消噪和對(duì)輸入電壓整形作用，輸出為與c點(diǎn)波形對(duì)應(yīng)的矩形脈沖電壓，所測(cè)直流電壓值也應(yīng)為0.4V左右。測(cè)N1的9腳直流電壓，應(yīng)為R12、R13的分壓值5.4V，輸出為04V。判斷該級(jí)對(duì)信號(hào)有無(wú)正常傳輸，當(dāng)用導(dǎo)線或鑷子短接9、10腳時(shí)，測(cè)8腳應(yīng)變?yōu)?V，解除短接，上升為04V。如用交流擋測(cè)量輸出電壓，用鑷子短接時(shí)，8腳變?yōu)?V，解除短接時(shí)，8腳輸出電壓應(yīng)有大幅度上升，如3V或更高。

鋸齒波形成電容C3，由V4、V3的充、放電控制，在d點(diǎn)形成鋸齒波電壓，鋸齒波電壓的最大幅度（峰值）可參考給速度給定最高電壓值，（應(yīng)低于給定最大值）約為7V左右，最低電壓幅值約為0V（忽略V3的飽和導(dǎo)通壓降）。若將鋸齒波的三角缺口與鋸齒的面積看作近似相等，則對(duì)所測(cè)d點(diǎn)直流電壓，應(yīng)為3.5V左右。為7V以上或1V以下，說(shuō)明該點(diǎn)沒(méi)有形成鋸齒波電壓。該點(diǎn)電壓的有無(wú)，也可通過(guò)短接N1的兩個(gè)輸入腳來(lái)判定，短接時(shí)，測(cè)d點(diǎn)電壓上升為7V以上，解除短接，則降為3V左右，說(shuō)明該點(diǎn)鋸齒波已正常輸出。

N2為可調(diào)脈寬處理電路，當(dāng)5腳鋸齒波電壓正常時(shí)，調(diào)整6腳速度給定電壓時(shí)，輸出腳應(yīng)按給定電壓作反向變化，當(dāng)給定0~8V時(shí)，輸出大致按8~0V變化。調(diào)整6腳電壓，測(cè)輸出腳的相應(yīng)變化，則不難判斷該電路的工作是否正常了。

上述分析的步驟和目的：

第一步，分析電路，根據(jù)電路工作流程、信號(hào)性質(zhì)分析，可以“想見(jiàn)”出各關(guān)鍵點(diǎn)的電壓波形圖，如a點(diǎn)為梯形波，b、c點(diǎn)為與電網(wǎng)過(guò)零點(diǎn)對(duì)應(yīng)的“窄脈沖”，且峰值電壓應(yīng)為+9V。

第二步，由“想見(jiàn)”得出的波形圖，進(jìn)而根據(jù)波形的“占空比”特性，可推算直流電壓值，如某腳輸出為1﹕1矩形脈沖，則該腳直流電壓值一定約為二分之一電源電壓。這是以“面積估算”方法，得出關(guān)鍵點(diǎn)的電壓值。

經(jīng)過(guò)第一、二步的分析，電路某環(huán)節(jié)的正常或故障，經(jīng)過(guò)檢測(cè)，即可以心中有數(shù)了。

大部分設(shè)備電路，即使給出設(shè)備電路圖，但往往電路圖上，未標(biāo)注出關(guān)鍵工作點(diǎn)的波形圖和電壓值，

這給故障檢測(cè)帶來(lái)不便，“想見(jiàn)”得出波形圖后，可用示波器檢測(cè)各點(diǎn)波形的有無(wú)與形狀，與“想見(jiàn)”波形圖相對(duì)照，有差異時(shí)，分析“想見(jiàn)”波形圖的不準(zhǔn)確之處，提高自己分析電路和“想見(jiàn)”的能力。

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