1、维修电工（高级）鉴定培训教材第一章第一节模拟电子技术第二节数字电子技术复 习 思 考 题第二章第一节电力电子器件第二节晶闸管整流电路第三节逆 变 电 路复 习 思 考 题第三章第一节X62W型万能铣床电气控制电路第二节T68型卧式镗床电气控制电路第三节15/3t桥式起重机电气控制电路第四节B2012A型龙门刨床电气控制系统复 习 思 考 题第四章第一节可编程序控制器概述第二节FX系列PLC简介第三节FX系列PLC指令系统及编程方法第四节可编程序控制器应用实例第五节PLC改造J1460型卧式车床电气控制系统复 习 思 考 题第五章第一节复杂机械设备电气控制原理图的识读与分析第二节机床电气图的测绘
2、方法第三节典型机床电气线路的测绘复 习 思 考 题第六章第一节直流调速基础知识第二节交流调速技术及应用第三节步进电动机及驱动系统的应用复 习 思 考 题第一章第一节模拟电子技术一、集成运算放大电路二、线性集成稳压电源三、开关稳压电源一、集成运算放大电路1.集成运算放大器主要参数(1)开环差模电压放大倍数AUDAUD是集成运算放大器在开环状态、输出端不接负载时的直流差模电压放大倍数。(2)输入失调电压UIO为使集成运算放大器的输入电压为零时，输出电压也为零，在输入端施加的补偿电压称为失调电压UIO，其值越小越好，一般为几毫伏。(3)输入失调电流IIO输入失调电流是指当输入电压为零时，输入级两个输
3、入端静态基极电流之差，即IIO=。(4)输入偏置电流IIB当输出电压为零时，差动对管的两个静态输入电流的平均值称为输入偏置电流，即IIB=(IBNIBP)/2，通常IIB为0.00110A。一、集成运算放大电路(5)最大差模输入电压UIDM集成运算放大器两个输入端之间所能承受的最大电压值称为最大差模输入电压。(6)最大共模输入电压UICM指集成运算放大器所能承受的最大共模输入电压，若实际的共模输入电压超过UICM值，则集成运算放大器的共模抑制比将明显下降，甚至不能正常工作。(7)差模输入电阻RIDRID指运算放大器在开环条件下，两输入端的动态电阻。(8)输出电阻RO输出电阻RO是指运算放大器在
4、开环状态下的动态输出电阻。(9)共模抑制比KCMRKCMR是集成运放开环电压放大倍数AUD与其共模电压放大倍数AUC比值的绝对值，共模抑制比反映了集成运算放大器对共模信号的抑制能力，KCMR越大越好。一、集成运算放大电路2.集成运算放大器的选择3.集成运算放大器的使用(1)集成运算放大器性能的扩展利用外加电路的方法可使集成运放的某些性能得到扩展和改善。1)提高输入电阻。2)提高带负载能力。扩大输出电流。如图1-2所示，在集成运放的输出端加一级互补对称放大电路来扩大输出电流。图1-1提高输入电阻一、集成运算放大电路图1-2扩大输出电流的方法 同时扩大输出电压和输出电流。一、集成运算放大电路如图1
5、-3所示，在集成运放的正负电源接线端与外加正负电源之间接入晶体管V1和V2，目的是提高晶体管V3、V4的基极电流，进而提高输出电流。由于V3、V4分别接30V电源，所以负载RL两端电压变化将接近30V，这样输出电压和电流都得到扩大，因此，这种电路可输出较大功率。(2)集成运算放大器的保护电源极性接反或电压过高，输出端对地短路或接到另一电源造成电流过大，输出信号过大等都可能造成集成运算放大器的损坏。1)电源接反保护。一、集成运算放大电路图1-3同时扩大输出电压和输出电流一、集成运算放大电路图1-4电源接反保护电路2)输入保护。一、集成运算放大电路图1-5输入保护措施a)方法一b)方法二3)输出保
6、护。一、集成运算放大电路图1-6输出保护电路a)方法一b)方法二4.集成运算放大器的典型应用(1)比例积分调节器一、集成运算放大电路一、集成运算放大电路图1-7比例积分调节器一、集成运算放大电路1T8.TIF(2)电压比较器电压比较器是把一个输入电压和另一个输入电压(或给定电压)相比较的电路。一、集成运算放大电路图1-9电压比较器a)基本电路b)传输特性一、集成运算放大电路图1-10过零比较器a)电路b)传输特性c)输出电压波形一、集成运算放大电路图1-11下行迟滞比较器a)电路b)传输特性一、集成运算放大电路图1-12上行迟滞比较器a)电路b)传输特性二、线性集成稳压电源1.三端固定输出集成
7、稳压器图1-13三端集成稳压器的外形及管脚排列二、线性集成稳压电源(1)内部电路结构CW7800系列集成稳压器的内部组成框图如图1-14所示。图1-14CW7800集成稳压器内部组成框图(2)集成稳压电路的应用二、线性集成稳压电源1)基本应用电路。图1-15基本应用电路二、线性集成稳压电源2)输出正、负电压的电路。图1-16输出正、负电压的稳压电源3)恒流源电路。二、线性集成稳压电源图1-17恒流源电路2.三端可调输出集成稳压器二、线性集成稳压电源图1-18输出可调集成稳压器a)三端可调输出集成稳压器b)CW117系列集成稳压器内部电路框图二、线性集成稳压电源图1-19三端可调稳压器基本应用电
8、路三、开关稳压电源1.开关稳压电源的特点和分类(1)开关稳压电源的特点1)效率高。2)由于效率高，且可以不用降压变压器，而直接引入电网电压，所以电源体积小，重量轻。3)稳压范围宽。4)纹波和噪声较大。5)由于开关稳压电源本身的结构特点，所以线路比较复杂。(2)开关稳压电源的分类1)按开关调整管与负载之间的连接方式分为：串联型开关稳压电源、并联型开关稳压电源。三、开关稳压电源2)按开关器件的励磁方式分为：自励式开关稳压电源和他励式开关稳压电源。3)按稳压控制方式分为：脉冲宽度调制(PWM)方式，即周期恒定，改变脉冲宽度。2.开关稳压电源的工作原理(1)串联型开关稳压电源串联型开关稳压电源电路的基
9、本组成框图，如图1-20所示。图1-20串联型开关稳压电源电路组成框图三、开关稳压电源图1-21开关稳压电源的电压、电流波形a)、波形b)波形c)波形 d)波形e)波形三、开关稳压电源(2)并联型开关稳压电路并联型开关稳压电路的电路原理如图1-22a所示。图1-22并联型开关稳压电路a)电路b)VT导通c)VT截止三、开关稳压电源3.集成开关稳压电路的应用特点图1-23电流控制型电路原理三、开关稳压电源图1-24UC3842的内部结构第二节数字电子技术一、集成门电路二、组合逻辑电路三、时序逻辑电路四、数字电路的设计方法一、集成门电路1.TTL集成逻辑门电路(1)TTL与非门1)TTL与非门的工
10、作原理：CT74S肖特基系列TTL与非门的电路组成如图1-25a所示，它由输入级、中间级、输出级三部分组成。图1-25TTL与非门电路a)电路b)逻辑符号一、集成门电路表1-1TTL与非门真值表输入输出ABCY00010011010101111001101111011110一、集成门电路图1-26抗饱和晶体管电路结构和符号a)电路b)符号2)TTL与非门的工作速度：为了提高开关速度，一、集成门电路图1-25a所示电路采用了抗饱和晶体管和有源泄放电路。(2)集电极开路与非门(OC门)1)集电极开路与非门的工作原理：集电极开路与非门也叫OC门，能使门电路输出的电压高于电路的高电平电压值，且门电路的
11、输出端可以并联以实现逻辑与功能，即线与(一般的TTL门电路不能线与)。图1-27集电极开路与非门及逻辑符号a)电路b)逻辑符号一、集成门电路图1-28用OC门实现线与2)OC门的应用：OC门可以实现线与，如图1-28所示，逻辑表达式为Y=；驱动显示器，如图所示；实现电平转换，如图1-30所示。一、集成门电路(3)与或非门(4)三态输出门三态输出门是指不仅可输出高电平、低电平两个状态，而且还可输出高阻状态的门电路，如图1-32所示，为控制端。图1-29显示电路一、集成门电路图1-30OC门实现电平转换一、集成门电路图1-31与或非门及逻辑符号a)电路b)逻辑符号一、集成门电路图1-32三态输出与
12、非门及其逻辑符号a)电路b)、c)逻辑符号2.CMOS集成逻辑门一、集成门电路图1-33CMOS反相器(1)CMOS反相器由两个场效应晶体管组成互补工作状态，如图所示。一、集成门电路(2)CMOS与非门(3)CMOS或非门图1-34CMOS与非门一、集成门电路图1-35CMOS或非门(4)CMOS传输门将两个参数对称一致的增强型NMOS管VN和PMOS管VP并联可构成CMOS传输门，电路和逻辑符号如图1-36所示。一、集成门电路图1-36CMOS传输门及逻辑符号a)电路b)逻辑符号(5)CMOS三态门图1-37a所示为低电平控制的三态输出门，一、集成门电路图1-37b为逻辑符号。图1-37CM
13、OS三态门输出及逻辑符号a)电路b)逻辑符号一、集成门电路(6)CMOS异或门一、集成门电路表1-2异或门真值表输入输出ABY000011101110一、集成门电路图1-38CMOS异或门及逻辑符号a)电路b)逻辑符号3.复合门电路一、集成门电路表1-3基本门和常用复合门的对照表名称逻 辑 符 号逻辑表达式逻辑功能说明与门Y=AB有0出0，全1出1或门Y=AB有1出1，全0出0非门Y=入0出1，入1出0与非门Y=有0出1，全1出0或非门Y有1出0，全0出1异或门YAB入同出0，入异出1同或门YAB入异出0，入同出1一、集成门电路表1-3基本门和常用复合门的对照表三态门=0，Y=AB=0，同与门
14、功能=1，Y=1，同与非门功能集电极开路与非门能实现线与功能同与非门功能二、组合逻辑电路1.组合逻辑电路的分析方法(1)分析步骤1)根据给定的逻辑电路写出输出逻辑表达式。2)列出逻辑函数的真值表。3)根据真值表和逻辑表达式对逻辑电路进行分析，最后确定其功能。(2)分析举例分析图1-39所示逻辑电路的功能。图1-39逻辑电路二、组合逻辑电路1)写出输出逻辑表达式，有2)列出逻辑函数的真值表。二、组合逻辑电路表1-4真值表输入输出ABCY00000011010101101001101011001111二、组合逻辑电路3)分析逻辑功能。2.组合逻辑电路的设计方法(1)设计步骤1)分析设计要求，列出真
15、值表。2)根据真值表写出输出逻辑表达式。3)对输出逻辑函数进行化简。4)根据最简输出逻辑表达式画逻辑图。(2)设计举例设计一个A、B、C三人表决电路。1)分析设计要求，列出真值表，见表1-5。二、组合逻辑电路表1-5真值表输入输出ABCY00000010010001101000101111011111二、组合逻辑电路2)将输出逻辑函数化简，变换为与非表达式。二、组合逻辑电路二、组合逻辑电路图1-40卡诺图3)根据输出逻辑表达式画逻辑图，如图1-41所示。二、组合逻辑电路图1-41逻辑电路3.组合逻辑电路中的竞争冒险二、组合逻辑电路(1)竞争冒险现象及其产生的原因信号通过导线和门电路时，都存在一
16、定的时间延迟，信号发生变化时也有一定的上升时间和下降时间。图1-42产生正尖峰干扰脉冲冒险(2)冒险现象的判别在组合逻辑电路中，是否存在冒险现象，二、组合逻辑电路可通过逻辑函数来判别。(3)消除冒险现象的方法1)增加多余项。2)加封锁脉冲。3)加选通脉冲。4)接入滤波电容。5)修改逻辑设计。三、时序逻辑电路1.同步时序逻辑电路的分析方法(1)分析步骤1)写出电路输出、驱动及状态方程。2)列出状态转换真值表。3)说明逻辑功能。4)画出状态图和时序图。(2)分析举例分析图1-43所示电路的逻辑功能，并画出状态转换图和时序图。图1-43待分析逻辑电路三、时序逻辑电路1)写出电路输出、驱动及状态方程，
17、有：2)列出状态转换真值表。三、时序逻辑电路表1-6状态转换真值表现态次态输 出Y000001000101000100110011100010010101010001三、时序逻辑电路3)说明逻辑功能：由表1-6可看出，图1-43所示电路在输入第六个计数脉冲CP，返回原来的状态，同时输出端Y输出一个进位脉冲。4)画出状态转换图和时序图：根据表1-6可画出图1-44a所示的状态转换图。图1-44状态转换图和时序图a)状态转换图b)时序图三、时序逻辑电路2.同步时序逻辑电路的设计方法(1)设计步骤1)根据设计要求，设定状态，画出状态转换图。2)进行状态化简，即合并重复状态。3)状态分配，列出状态转换
18、编码表。4)选择触发器的类型，求出状态方程、驱动方程和输出方程。5)画出最简逻辑电路图。6)检查电路有无自启动能力。(2)设计举例设计一个脉冲序列为10100的序列脉冲发生器。1)根据设计要求可推断出电路应有5个状态，它们分别用 S0、S1、S2、S3、S4表示。三、时序逻辑电路图1-45序列脉冲状态转换图2)状态分配，列出状态转换编码表。三、时序逻辑电路表1-7电路状态转换编码表状态转换顺序现态次态输出Y00000110010100010011101110001000000三、时序逻辑电路3)选择触发器类型，求输出方程、状态方程和驱动方程。图1-46各触发器次态和输出函数的卡诺图三、时序逻辑
19、电路4)由式(1-12)和式(1-14)可画出图1-47所示的产生脉冲序列为10100的序列脉冲发生器。图1-47脉冲序列10100序列脉冲发生器5)最后检查电路有无自启动能力。四、数字电路的设计方法1.设计方法和步骤(1)明确电路的总体方案根据设计的任务和要求，先画出电路的粗框图，即电路工作原理框图。(2)把总体方案分割成若干独立的子功能部件把电路的粗框图中的每一方框按照组合逻辑电路和时序逻辑电路，再分割成相对独立的若干功能块。(3)设计各子功能部件。(4)将各功能部件组装成数字电路把功能部件连接起来构成数字电路的过程，是数字电路线路设计的最后一个环节，这里要强调的是各单元电路之间的配合和协
20、调一致问题。2.设计举例(1)设计要求四、数字电路的设计方法1)当接通电源时指示灯立即亮。2)比赛开始时，参赛双方应轮流掀动2个按钮，规定每次最少掀1次，最多掀3次，并使两个参赛者所掀的次数累计起来，显示器应随时显示累计的数值，谁先抢到21谁就得胜。3)鸣叫电路可根据自己的兴趣设计。4)要求具体复位功能。(2)总体方案设计1)计数电路：要求能累计21个脉冲，故可采用二进制加法计数电路。2)代码变换电路：由于计数电路输出的是二进制代码，而译码显示需要的是8421BCD码，因此必须要采用数码变换电路。四、数字电路的设计方法3)译码及显示电路：因双方所抢的每次结果均要显示出来，所以必须将代码转换成8
21、421BCD码，然后经七段数码管译码器译码后，再去驱动显示器件。4)计数脉冲源：计数脉冲由手动按钮开关产生。5)门控电路：在计数电路未计到21时，禁止鸣叫信号输出；而计到21时，允许鸣叫信号输出。6)鸣叫电路：鸣叫信号电路可用一个低频信号来控制两个不同频率的音频信号电路。图1-48抢21电子玩具框图四、数字电路的设计方法(3)各独立功能部件的设计1)计数电路的设计。图1-49计数电路2)计数脉冲电路的设计。四、数字电路的设计方法图1-50计数脉冲电路3)代码变换电路的设计。四、数字电路的设计方法图1-51代码转换电路4)译码显示电路的设计。5)鸣叫电路的设计。四、数字电路的设计方法6)门控电路
22、的设计。(4)总体线路设计组装把上述的实现各子功能的电路拼接起来，就组成了抢21电子玩具的总体线路，如图1-53所示。图1-52鸣叫电路和门控电路四、数字电路的设计方法1T53.eps复 习 思 考 题1.集成运算放大器在应用上有哪些特点？2.比例积分器的工作原理是什么？3.线性稳压电源在应用上有哪些特点？4.开关稳压电源和线性稳压电源相比有什么优点？5.使用TTL电路和CMOS电路时应注意哪些问题？6.组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法和步骤各是什么？第二章第一节电力电子器件一、功率晶体管(GTR)二、门极关断(GTO)晶闸管三、功率场效应晶体管(MOSFET)一、功率晶体管(GTR)1.
23、GTR的结构2.GTR的主要参数(1)开路阻断电压UCEO基极开路时，集电极-发射极间能承受的电压值，为开路阻断电压UCEO。图2-1功率晶体管模块a)图形符号b)模块外形c)等效电路一、功率晶体管(GTR)图2-2GTR的开关时间(2)集电极最大持续电流ICM当基极正向偏置时，集电极能流入的最大电流。一、功率晶体管(GTR)(3)电流增益hFE(4)开通时间ton当基极电流为正向阶跃信号IB1时，经过时间td延迟后，基极-发射极电压UBE才上升到饱和值UBES，同时集电极-发射极电压UCE从100下降到90。(5)关断时间toff从反向注入基极电流开始，到UCE上升到10所经过的时间为存储时
24、间ts。二、门极关断(GTO)晶闸管1.GTO的门极伏安特性图2-3GTO符号及特性a)符号b)伏安特性2.GTO的主要参数二、门极关断(GTO)晶闸管(1)电流关断增益Goff指被关断的最大阳极电流IATO(峰值)与门极峰值电流IGM之比，通常Goff为45。(2)最大可关断阳极电流IATO指由门极可靠关断为决定条件的最大阳极电流。3.GTO的优点1)用门极负脉冲电流关断方式代替主电路换流，关断所需能2)门极关断晶闸管只需提供足够幅度、宽度的门极关断信号就能保证可靠的关断，因此线路可靠性高。3)有较高的开关速度，可关断晶闸管的工作频率可达35kHz。三、功率场效应晶体管(MOSFET)图2-
25、4功率场效应晶体管a)基本结构b)图形符号1.功率MOSFET的基本工作原理2.MOSFET的主要参数三、功率场效应晶体管(MOSFET)(1)通态电阻Ron它决定了器件的通态损耗，是影响最大输出功率的重要参数。(2)漏源击穿电压BUDS它决定了功率MOSFET的最高工作电压随着温度的升高而增大。(3)栅源击穿电压BUGS是为了防止绝缘层因栅源电压过高发生介质击穿而设定的参数，极限值一般定为20V。(4)开启电压UGST即开始出现导电沟道的栅源电压。(5)最大漏极电流IDM它表示功率MOSFET的电流容量。(6)开通时间ton和关断时间toff因功率MOSFET依靠多数载流子导电，不存在存储效
26、应，没有反向恢复过程，所以此开关时间较短，工作频率可超过100kHz。第二节晶闸管整流电路一、三相半波可控整流电路二、三相桥式整流电路一、三相半波可控整流电路1.电路接线方法图2-5三相半波可控整流电路a)共阴极接法b)共阳极接法一、三相半波可控整流电路2.电阻性负载时测试波形(1)电阻性负载两端的电压波形三相半波可控整流电路中Rd为电阻性负载时，其两端的波形如图2-6b所示。(2)晶闸管两端的电压波形它由三部分组成，如图2-6c所示。图2-6三相半波可控整流电路波形分析(=0电阻性负载)a)输入电压波形b)负载电压波形c)晶闸管电压波形一、三相半波可控整流电路1)VT1在t1t2期间A(U)
27、相导通，uVT1仅是管压降，与横轴重合。2)t2t3期间B(V)相导通，经VT2加到VT1的阴极，VT1承受反向电压而关断，承受的电压为线电压UAB。3)t3t4期间C(W)相导通，经VT3加到VT1的阴极，VT1承受反向电压而关断，承受的电压为线电压UAC。4)负载Rd上的电压ud由三相电源轮换供给，其波形是三相电源波形的正向包络线。5)t1、t2称为自然换流点，距相电压波形原点30，触发延迟角是以对应的自然换流点为起始点，往右计算，如图2-7所示。一、三相半波可控整流电路图2-7=0时信号位置6)对于电阻性负载，负载上的电压波形与电流波形相同。一、三相半波可控整流电路 30时，电路中的电流
28、连续、此时晶闸管阻断时受反向线电压。30时，电路中的电流断续、此时晶闸管阻断时受反向相电压，如图2-8所示。图2-8=30三相半波可控整流电路波形(电阻性负载)a)波形b)波形c)波形d)波形e)波形一、三相半波可控整流电路3.大电感负载时测试波形图2-9三相半波可控整流电路(电感性负载)1)当30时，电感性负载时电压、电流的波形分析和参数计算与电阻性负载的相同。2)当=30时，电压、电流的波形如图2-10所示。3)大电感负载时，移相范围为90。一、三相半波可控整流电路4)晶闸管两端的电压波形如图2-10所示。图2-10=30三相半波可控整流电路波形(电感性负载)a)波形b)波形c)波形d)波
29、形一、三相半波可控整流电路5)当电路加接续流二极管时，ud的波形如同电阻性负载，id的波形如同大电感负载。当30时，续流二极管受反压，电路情况与不接续流二极管时相同。当30时，续流管一周内续流三次，电路输出电流、电压波形如图2-11所示。图2-11大电感负载接续流二极管时的波形一、三相半波可控整流电路4.正弦波触发电路(1)电路组成正弦波触发电路由同步、移相、脉冲形成、脉冲整形及脉冲功放、输出等基本环节组成，如图2-12所示。图2-12同步电压为正弦波的触发电路一、三相半波可控整流电路(2)同步电压信号触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉冲移相范围必须满足电路要求。图2-13正弦波触发电路的
30、波形a)波形b)波形c)波形d)波形e)波形f)波形g)波形一、三相半波可控整流电路(3)控制脉冲电压信号1)控制电压Uc的引入是为了触发脉冲与相对应的晶闸管阴极作相位移，即改变Uc的大小和极性，使移相角在0180范围2)不同的负载以及主电路电压与同步电压相位的不同，其触发脉冲的初始位置也不同，电路引入偏移直流固定电压Ub。3)脉冲宽度的调整晶体管VT2和VT3构成单稳态电路，从而获得前沿陡、宽度可调的方波脉冲。4)抗干扰措施：电容C2起本级微分负反馈作用，可提高抗干扰能力；VD6可防止由于稳压电源电压沿减小方向波动时，原来已充电的电容C3经R4、电源TP、R2和晶体管VT2的发射极、基极放电
31、而引起该管截止，造成误输出触发脉冲；VD1与VD4是对VT1与VT2基极所输入的反压限幅，以免VT1与VT2损坏。二、三相桥式整流电路1.三相桥式主电路的结构组成图2-14三相全控桥式整流主电路(三相半波共阴极与共阳极串联)二、三相桥式整流电路2.电路工作原理及特点(1)晶闸管导通要求及顺序1)三相全控桥式整流电路在任何时刻都必须有两个晶闸管导通，才能形成导电回路，其中一个晶闸管是共阴极的，另一个是共阳极的。图2-15三相桥式全控整流电路的触发脉冲a)双窄脉冲b)宽脉冲二、三相桥式整流电路2)在三相全控桥式整流电路中，晶闸管导通顺序是：VT6、VT1VT1、VT2VT2、VT3VT3、VT4V
32、T4、VT5VT5、VT6VT6、VT1。(2)相位差在三相全控桥式整流电路中，共阴极晶闸管VT1、VT3、VT5的触发脉冲之间的相位差应为120。1)同相两晶闸管相位差180，由于共阴极晶闸管是在正半周触发，共阳极晶闸管是负半周触发，因此接在同一相两个晶闸管的触发脉冲的相位差是180。2)触发脉冲应位于自然换相点。二、三相桥式整流电路图2-16=0时三相桥式全控整流电路的波形a)波形b)波形c)波形d)波形(3)宽脉冲与双窄脉冲为了保证整流装置能可靠工作(共阴极和共二、三相桥式整流电路阳极应各有一个晶闸管导通)，或者由于电流断续后能再次导通，必须对两组中应导通的一对晶闸管同时有触发脉冲。(4
33、)整流输出波形与晶闸管承受电压1)=0时，三相桥式全控整流电路的波形，如图2-16所示。图2-17=30时三相桥式全控整流电路的波形a)、波形b)波形c)波形二、三相桥式整流电路2)晶闸管承受的电压波形如图2-17c所示，只要负载波形是连续的，晶闸管上的电压波形总是由三部分组成。3)当变化时，对于电感性负载，晶闸管所承受的正向电压与sin成正比。4)=60时，波形如图2-18所示。图2-18=60时三相桥式全控整流电路的波形a)、波形b)波形c)波形二、三相桥式整流电路5)=90时，电感性负载，输出电压波形如图2-19所示。图2-19=90时三相桥式全控整流电路的波形a)、波形b)波形c)波形
34、二、三相桥式整流电路6)对电阻性负载，当60时，由于电压波形连续，因此电流也连续。图2-20=90时三相桥式全控整流电路的波形a)、波形b)波形二、三相桥式整流电路图2-21同步电压为锯齿波的触发电路3.锯齿波触发电路二、三相桥式整流电路(1)同步电压(锯齿波)的产生与移相环节VT1、VS、R3和R4组成恒流源电路，由该电路产生锯齿波，调节R3可改变锯齿波的斜率。(2)强触发环节图2-22中右上方是强触发环节。图2-22锯齿波移相触发电路波形二、三相桥式整流电路(3)双窄脉冲产生环节电路可在一周内发出间隔60的两个窄脉冲。4.安装接线与调试图2-23三相全控桥式整流电路a)锯齿波同步触发电路二
35、、三相桥式整流电路图2-23三相全控桥式整流电路(续)b)主电路(1)用双踪示波器检查各要点的波形二、三相桥式整流电路1)同时观察与点的波形，进一步加深对C1和R1作用的理解。2)同时观察与点的波形，知道锯齿波的底宽决定于线路中何种元器件的哪些参数。3)观察到点及脉冲变压器的输出电压uG的波形，记录各波形的幅度与宽度，知道uG的幅度和宽度与线路中哪些参数有关。(2)电阻负载1)按图2-23所示线路进行接线。2)测定交流电源相序。3)确定主变压器与同步变压器的极性，并将它们接成/Y。二、三相桥式整流电路表2-1触发极同步电压连接方法组别共阴极共阳极晶闸管VT1VT3VT5VT4VT6VT2晶闸管
36、所接的相ABCABC同步电压abcabc二、三相桥式整流电路4)调整各触发器锯齿波斜率电位器RP3，用双踪示波器依次测量相邻的两个触发器的锯齿波电压波形间隔应为60，斜率要求基本一致，波形如图2-24所示。图2-24锯齿波电压波形5)观察各触发器的输出触发脉冲，如果X、Y端不连接，输出触发脉冲为单窄脉冲，如图2-25a所示；X、Y端连接后，输出触发脉冲为双窄脉冲，如图2-25b所示。二、三相桥式整流电路图2-251CF输出触发脉冲的波形a)单窄脉冲b)双窄脉冲6)调节偏移直流电压Ub。7)仔细检查电路，待确认无误后，合上Q2，调节Uc电位器，观察从1200变化时ud波形。8)去掉与晶闸管VT1
37、相串联的熔断器，观察并记录ud、uVT1的波形。二、三相桥式整流电路9)人为改变三相电源的相序，观察并记录=90时ud的波形，分析原因。(3)电阻电感负载1)断开Q2换上电阻电感负载，然后将RP1电位器调到Uc=0，调节电位器RP2，使触发脉冲初始位置在=90处。2)改变Uc大小，观察并记录=30、60、90及ud、id、uVT1等波形。3)改变Rd的数值，观察id波形脉动情况及=90时ud波形。第三节逆 变 电 路一、有源逆变电路二、无源逆变电路三、中高频电源一、有源逆变电路1.有源逆变电路的工作原理(1)整流工作状态(090)如图2-26a所示，当触发延迟角在090范围内，按三相半波可控整
38、流的触发脉冲安排原则，依次触发晶闸管，可得如图2-26a所示的电压、电流波形。一、有源逆变电路图2-26三相半波电路的工作状态a)整流工作状态b)有源逆变工作状态(2)有源逆变工作状态(90FN，则应进行最高频率时的带载能力试验，也就是考察在正常负载下能不能带得动。2)在负载的最低频率下，应考察电动机的发热情况，使拖动系统工作在负载所要求的最低转速下，施加该转速下的最大负载，按负载所要求的连续运行时间进行低速连续运行，观察电动机的发热情况。3)过载试验，按负载可能出现的过载情况及持续时间进行试验，观察负载能否连续工作。三、变频调速技术11.变频器的维护(1)变频器的检查变频器具有很高的可靠性，
39、但如果使用、维护不当，就可能发生故障或运行状况不佳，缩短设备的使用寿命。1)变频器检查注意事项：操作者必须熟悉变频器的基本原理、功能特点、技术指标等，具有操作变频器运行的经验；维护前必须切断电源，主电路电容器彻底放电后再进行作业；仪器、仪表应符合要求，使用方法要正确。2)日常检查项目：检查变频器在运行中是否有异常现象；安装地点的环境是否异常；冷却系统是否正常；变频器、电动机、变压器、电抗器是否过热、变色或有异味；电动机是否有异常振动、异常声音；主电路电压和控制电路电压是否正常；滤波电容器是否漏液或变形；各种显示是否正常。三、变频调速技术3)定期检查的主要项目及维护方法：一般的定期检查应一年进行
40、一次，绝缘电阻的检查可以三年进行一次。4)零部件的更换：变频器由多种部件组成，某些部件经长期使用后性能降低、劣化，这是故障发生的主要原因。(2)通用变频器的故障诊断通用变频器自身具有比较完善的自诊断、保护和报警功能，当变频系统出现故障时，变频器大都能自动停车保护，并显示故障信息。三、变频调速技术表6-5变频器常见故障分析故 障 现 象故 障 原 因过电流跳闸起动时过电流跳闸（1）负载侧短路（2）工作机械卡住（3）逆变管损坏（4）电动机的起动转矩过小，拖动系统转不起来运行过程中过电流跳闸（1）升速时间设定太短（2）降速时间设定太短（3）转矩补偿设定较大，引起低频时空载电流过大（4）电子热继电器整
41、定不当，动作电流太小，引起误动作三、变频调速技术表6-5变频器常见故障分析过电压跳闸（1）电源电压过高（2）降速时间设定太短（3）降速过程中，再生制动的放电单元工作不正常欠电压跳闸（1）电源电压过低（2）电源断相（3）整流桥故障散热片过热（1）冷却风扇故障（2）周围环境温度过高（3）过滤网堵塞制动电阻过热（1）频繁起动、停止，造成制动时间太长（2）制动电阻功率太小，没有使用附加制动电阻或制动单元三、变频调速技术表6-5变频器常见故障分析电动机不转（1）功能预置不当(2)使用外接给定方式时，无“起动”信号(3)电动机的起动转矩不足(4)变频器发生电路故障第三节步进电动机及驱动系统的应用一、步进电
42、动机的结构与工作原理二、步进电动机的驱动电源三、步进电动机应用举例四、步进电动机驱动系统的常见故障与维修方法一、步进电动机的结构与工作原理1.工作原理图6-62三相反应式步进电动机a)外形b)A相通电时c)B相通电时(1)三相单三拍运行如图6-63a所示，首先向A相馈电，IA将A相一对极励磁呈N和S极性。一、步进电动机的结构与工作原理图6-63三相转子为四极的步进电动机工作情况a)A相通电b)B相通电c)AB相同时通电(2)三相双三拍运行这里的“双”字表示同时有两相控制绕组通电，即通电方式为ABBCCAAB。(3)三相六拍运行其通电方式为AABBBCCCAA(或AACCCBBBAA)，即一相通
43、电和两相通电轮流进行，6种通电状态为一个循环，故称为“六拍”。一、步进电动机的结构与工作原理2.基本结构(1)小步距角反应式步进电动机在实际应用中，为提高精度和扩大其功能，多制成小步距角反应式步进电动机。图6-64B相通电时转子的稳定平衡位置一、步进电动机的结构与工作原理图6-65电动机齿的相对位置a)A相通电b)B相通电一、步进电动机的结构与工作原理图6-66电动机齿的相对位置a)AB相通电b)BC相通电(2)多段式步进电动机上述步进电动机与一般电动机相同，定、转子均为一段铁心(不计通风槽的影响)，各相绕组沿圆周均匀排列，所以也叫做径向分相结构。一、步进电动机的结构与工作原理图6-67三段式
44、三相反应式步进电动机a)结构b)三段转子齿相对位置一、步进电动机的结构与工作原理图6-68多段式轴向磁路和径向气隙的结构图6-69多段式轴向磁路和轴向气隙的结构二、步进电动机的驱动电源1.对驱动电源的基本要求1)驱动电源的相数、通电方式和电压、电流都满足步进电动机的需要。2)要满足步进电动机的起动频率和运行频率的要求。3)能最大限度地抑制步进电动机的振荡。4)工作可靠，抗干扰能力强。5)成本低、效率高、安装和维护方便。2.驱动电源的组成图6-70步进电动机驱动电源的组成(1)脉冲发生器脉冲发生器是一个脉冲频率由几赫到几十千赫可连续变化的脉冲信号发生器。二、步进电动机的驱动电源图6-71脉冲发生
45、器实用电路(2)脉冲分配器脉冲分配器是由门电路和双稳态触发器组成的逻辑电路，它根据指令把脉冲信号按一定的逻辑关系施加在脉冲放大器上，使步进电动机按确定的运行方式工作。二、步进电动机的驱动电源图6-72CH250环形脉冲分配器的三相双三拍接法图6-73CH250环形脉冲分配器的三相六拍接法(3)脉冲放大器由于脉冲分配器输出端A0、B0、C0的输出电流很二、步进电动机的驱动电源小，如CH250环形分配器的输出电流为200400A，而步进电动机的驱动电流较大，如74BF001型步进电动机每相静态电流为3A，为了满足驱动要求，环形分配器输出的脉冲需经脉冲放大器后才能驱动步进电动机。二、步进电动机的驱动
46、电源表6-6CH250环形脉冲分配器各端子的功能工作方式CLENJ3rJ3LJ6rJ6L六拍正转反转0000001001双三拍正转反转0010010000六拍正转反转1100001001双三拍正转反转1110010000二、步进电动机的驱动电源图6-74脉冲放大器实用电路图6-75高、低压切换型驱动电源的工作原理三、步进电动机应用举例1.数控机床图6-76数控机床的结构框图2.软磁盘驱动系统图6-77软磁盘驱动系统四、步进电动机驱动系统的常见故障与维修方法1.电动机过热报警四、步进电动机驱动系统的常见故障与维修方法表6-7步进电动机过热报警的故障分析故障现象可能原因维修方法系统报警，显示电动机
47、过热。用手摸电动机，会明显感觉温度不正常，甚至烫手工作环境过于恶劣，环境温度重新考虑机床应用条件，改善工作环境参数选择不当，如电流过大，超过相电流根据参数说明书，重新设置参数电压过高建议采用稳压电源四、步进电动机驱动系统的常见故障与维修方法2.工作中尖叫后不转四、步进电动机驱动系统的常见故障与维修方法表6-8工作中尖叫后不转的故障分析故障现象可能原因维修方法驱动器或步进电动机发出刺耳的尖叫声，然后电动机停止不转输入脉冲频率太高，引起堵转降低输入脉冲频率输入脉冲的突调频率太高降低输入脉冲的突调频率输入脉冲的升速曲线不够理想，引起堵转调整输入脉冲的升速曲线四、步进电动机驱动系统的常见故障与维修方法
48、3.工作过程中停车四、步进电动机驱动系统的常见故障与维修方法表6-9工作过程中停车的故障分析可能原因检查步骤维修方法驱动电源故障用万用表测量驱动电源的输出更换驱动器驱动电路故障发生脉冲电路故障电动机故障绕组烧坏更换电动机电动机线圈匝间短路或接地用万用表测量线圈间是否短路杂物卡住可以目测消除外界的干扰因素四、步进电动机驱动系统的常见故障与维修方法4.工作噪声特别大四、步进电动机驱动系统的常见故障与维修方法表6-10工作噪声特别大的故障分析故障现象可能原因维修方法低频旋转时有进二退一现象，高速上不去检查相序正确连接动力线电动机运行在低频区或共振区分析电动机速度及电动机频率后，调整加工切削参数纯惯性
49、负载、正反转频繁重新考虑机床的加工能力电动机故障磁路混合式或永磁式转子磁钢退磁后以单步运行或在失步区更换电动机永磁单向旋转步进电动机的定向机构损坏更换电动机四、步进电动机驱动系统的常见故障与维修方法5.无力或者是出力降低或称“闷车”四、步进电动机驱动系统的常见故障与维修方法表6-11“闷车”的故障分析故障部位可能原因维修方法驱动器端故障电压没有从驱动器输出来检查驱动器，确保有输出驱动器故障更换驱动器电动机绕组内部发生错误电动机端故障电动机绕组碰到机壳，发生相间短路或者线头脱落由专业维修人员修理电动机电动机轴断更换电动机电动机定子与转子之间的气隙专业电动机维修人员调整好气隙或更换电动机外部故障电
50、压不稳重新考虑负载和切削条件负载过大或切削条件恶劣重新考虑负载和切削条件四、步进电动机驱动系统的常见故障与维修方法6.电动机不转四、步进电动机驱动系统的常见故障与维修方法表6-12电动机不转的故障分析故障部位可能原因维修方法四、步进电动机驱动系统的常见故障与维修方法表6-12电动机不转的故障分析步进驱动器驱动器与电动机连线断线确定连线正常熔丝熔断更换熔丝当动力线断线时，二线式步进电动机是不能转动的，但三相五线制电动机仍可转动，但力矩不足确保动力线的连接正常驱动器报警(过电压、欠电压、过电流、过热)按相关报警方法解除驱动器使能信号被封锁通过PLC观察是否能使信号正常驱动器电路故障最好用交换法，确
