電機(jī)擴(kuò)大機(jī)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)

第一節(jié)電機(jī)擴(kuò)大機(jī)一、電機(jī)擴(kuò)大機(jī)的工作原理電機(jī)擴(kuò)大機(jī)實(shí)際上是一種特殊的直流發(fā)電機(jī)。電機(jī)擴(kuò)大機(jī)定子上各繞組的分布1-換向繞組2-去磁繞組3-控制繞組4-補(bǔ)償繞組5-交軸助磁繞組換向器有兩對(duì)電刷：橫軸電刷縱軸電刷（與直流電機(jī)不同）工作原理示意圖二、電機(jī)擴(kuò)大機(jī)的工作特性1）空載與放大倍數(shù)安培放大倍數(shù)：安培放大倍數(shù)即為空載特性曲線各點(diǎn)的斜率。

工程近似計(jì)算(線性化)：電壓放大倍數(shù)：KA與K’A的關(guān)系：2）外特性與功率放大倍數(shù)當(dāng)電機(jī)擴(kuò)大機(jī)的轉(zhuǎn)速和控制繞組電流保持額定值時(shí)，擴(kuò)大機(jī)接可變負(fù)載RL，其端電壓Ud與輸出電流Id的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系稱為電機(jī)擴(kuò)大機(jī)的外特性.根據(jù)補(bǔ)償繞組對(duì)電摳反應(yīng)的補(bǔ)償程度，擴(kuò)大機(jī)外特性可分為三種情況:1．全補(bǔ)償：即補(bǔ)償繞組安匝等于直軸電樞反應(yīng)安匝。2．欠補(bǔ)償：補(bǔ)償繞組安匝小于直軸電摳反應(yīng)安匝。3．過補(bǔ)償：補(bǔ)償繞組安匝大于直軸電樞反應(yīng)安匝。

功率放大倍數(shù)Kp:式中：PN—額定輸出功率

PCN—為額定負(fù)載時(shí)控制繞組輸人功率其中：3）動(dòng)態(tài)特性電機(jī)快速作用決定取決于：控制繞組時(shí)間常數(shù)交軸回路時(shí)間常數(shù)三、電機(jī)擴(kuò)大機(jī)的特點(diǎn)、型號(hào)、選用原則及使用注意事項(xiàng)1．特點(diǎn)：電機(jī)擴(kuò)大機(jī)具有較多的優(yōu)點(diǎn)：如具有很高的功率放大倍數(shù)、較大的過載能力、較小的時(shí)間常數(shù)、容易變換輸出端的極性、輸出電壓穩(wěn)定、抗干擾耐溫濕度變化能力強(qiáng)、工作可靠及耐用等。因而在今后若干時(shí)間內(nèi)仍將被采用。

2．型號(hào)湘潭電機(jī)廠生產(chǎn)的有ZKK、ZKG、KY系列等3．選用原則電機(jī)擴(kuò)大機(jī)的額定電壓、額定電流、額定功率均應(yīng)比負(fù)載需要的大10％~20％。4．使用注意事項(xiàng)

1）電刷在換向器上無特殊要求時(shí)，出廠時(shí)放在幾何中性線上，如果為了加強(qiáng)穩(wěn)定、避免過勵(lì)及減小剩磁，可由中性線順旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)，這樣就減小了放大倍數(shù)。允許電刷沿旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)，在端蓋上量為2~3mm。2）由于電刷位置的偏移，所以擴(kuò)大機(jī)必須按機(jī)上標(biāo)示的方向旋轉(zhuǎn)，從交流電動(dòng)機(jī)端看，一般為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向。3）擴(kuò)大機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)，無論在什么情況下，都應(yīng)避免負(fù)載自勵(lì)而使擴(kuò)大機(jī)產(chǎn)生過電壓。

第二節(jié)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)速系統(tǒng)一、A-G-M開環(huán)系統(tǒng)（一）、A-G-M開環(huán)系統(tǒng)靜特性

控制繞組中電流為:RP的等效電阻：

EA剩磁電動(dòng)勢(shì)：發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)：主回路的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式：（二）、用框圖計(jì)算靜特性1、靜態(tài)框圖

輸入、輸出功能框

信號(hào)線

相加點(diǎn)

引出點(diǎn)

組成：作用：概略表示系統(tǒng)的基本組成、相互關(guān)系及其主要特征的一種簡(jiǎn)圖二、A-G-M轉(zhuǎn)速負(fù)反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)遣系統(tǒng)圖為A-G-M轉(zhuǎn)速負(fù)反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)速系統(tǒng)電路圖。電動(dòng)機(jī)軸上(或經(jīng)過傳動(dòng)機(jī)構(gòu))裝上一臺(tái)永磁式測(cè)速發(fā)電機(jī)TG，測(cè)速發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)ETG與轉(zhuǎn)速n成正比。圖a中,信號(hào)從Us流至n的通道稱為前向通道,而信號(hào)從n流至aTGUTG的通道稱為反饋通道轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)相比較,有如下幾個(gè)特點(diǎn):1)減小系統(tǒng)放大倍數(shù)，增大給定電壓。2)減小轉(zhuǎn)速降。3)擴(kuò)大調(diào)速范圍4)減小剩磁電壓及其引起的爬行。

5)減小非線性的影響。

6)減小系統(tǒng)參數(shù)變化引起輸出的變化。

7)加快了動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度

給定電壓和反饋電壓分別接在不同控制繞組上，這兩個(gè)信號(hào)電壓僅在磁路上發(fā)生聯(lián)系，而在電路上彼此獨(dú)立，故這種接法為磁差按法。控制繞組為磁差接法時(shí)的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)框圖如下所示:此時(shí)系統(tǒng)靜特性方程式為第三節(jié)電壓負(fù)反饋和電流正反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)速系統(tǒng)

一、電壓負(fù)反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)速系統(tǒng)發(fā)電機(jī)電樞兩端并聯(lián)電阻RV，從中引出反饋電壓UV，此即為信號(hào)引出點(diǎn)。Rv的選擇應(yīng)使流進(jìn)其電流而引起發(fā)電機(jī)內(nèi)部壓降可略而不計(jì)。UV與給定電壓Us是反向的，因而構(gòu)成了電壓負(fù)反饋環(huán)節(jié)。由于是電壓反饋，故應(yīng)選擇高阻控制繞組作為CI。圖中Rsa是給定回路附加電阻。

根據(jù)框圖，寫出電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)靜特性方程：

式中，KV為電壓負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)二、電壓負(fù)反饋及電流正反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)速系統(tǒng)

從式可知,電壓負(fù)反饋電流正反饋系統(tǒng)中,當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，正反饋磁動(dòng)勢(shì)ICⅡNCⅡ亦增加,用以提高發(fā)電機(jī)電壓去補(bǔ)償因換向繞組及電動(dòng)機(jī)電樞繞組產(chǎn)生的壓降。因此電流正反饋是補(bǔ)償控制而不是反饋控制。具有電壓負(fù)反饋及電流正反饋系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)外特性如右圖曲線l所示.發(fā)電機(jī)端電壓是隨負(fù)載電流增加而升高的，而電壓負(fù)反饋系統(tǒng)利用被控量發(fā)電機(jī)電樞電壓的負(fù)反饋?zhàn)饔靡跃S持電壓近似不變見圖曲線2.開環(huán)系統(tǒng)發(fā)電機(jī)電樞電壓見圖曲線3。從上式可知，系統(tǒng)靜特性為平行于x軸的直線，但在實(shí)際上，由于系統(tǒng)各元件的參數(shù)非線性因此難以實(shí)現(xiàn)?n=0，一般都以近似轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)計(jì)算，即使

說明了一個(gè)系統(tǒng)中，電壓負(fù)反饋系數(shù)av越大，電流正反饋系數(shù)aI也要增大，這是因?yàn)殡S著負(fù)載電流的增大，電流正反饋使發(fā)電機(jī)電壓升高，但電壓負(fù)反饋的存在卻阻礙發(fā)電機(jī)電壓的升高。也就是說，電壓負(fù)反饋較強(qiáng)的系統(tǒng)必須有強(qiáng)的電流正反饋．才能補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)的因負(fù)載而造成的轉(zhuǎn)速降，以保證系統(tǒng)具有類似轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)的較硬的靜特性。第四節(jié)電動(dòng)勢(shì)負(fù)反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)速系統(tǒng)

直流電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)正比于轉(zhuǎn)速，如果能使其反電動(dòng)勢(shì)作為負(fù)反饋信號(hào)電壓，則在磁通不變時(shí)，可維持反電動(dòng)勢(shì)近似不變，因而其靜特性和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)相似。

通常采用一個(gè)橋式測(cè)速電路來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)勢(shì)負(fù)反饋，如圖下所示

當(dāng)電動(dòng)機(jī)靜止時(shí)，EM＝0，如果測(cè)速橋各橋臂電阻之比為即電橋處于平衡狀態(tài)，Ucd=0電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)后，反電動(dòng)勢(shì)不為零，因此測(cè)速橋的平衡狀態(tài)被破壞，則

上式證明了Ucd是正比于EM的，可以作為反饋信號(hào)引出

電動(dòng)勢(shì)負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)電路圖如上圖b所示。圖中RC＝RGC+RMC。

根據(jù)上述各方程可得電動(dòng)勢(shì)負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)框圖，如下圖所示從框圖可得靜特性方程：

第五節(jié)具有電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)

正常范圍內(nèi)，系統(tǒng)有較硬的靜特性如曲線l的ab段稱為工作段，而在過載時(shí)系統(tǒng)有很軟的靜特性，如曲線1的bc段稱為下垂段。而b點(diǎn)稱為轉(zhuǎn)折點(diǎn)、c點(diǎn)稱為堵轉(zhuǎn)點(diǎn).轉(zhuǎn)折電流Ib值因不同生產(chǎn)機(jī)械而異，一股在1~1.2IN,堵轉(zhuǎn)電流Ic值的選定主要取決于機(jī)械及傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)容許的過載轉(zhuǎn)矩，一股取1.5~2IN.這種特性常被應(yīng)用在挖土機(jī)的工作上,所以稱為挖土機(jī)特性。

靜態(tài)及動(dòng)態(tài)電流的限制常采用電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。Ib為主回路轉(zhuǎn)折電流。忽略二極管壓降UV時(shí)電流截止負(fù)反饋導(dǎo)通后的合成磁動(dòng)勢(shì)為：電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)導(dǎo)通后系統(tǒng)靜態(tài)框圖如下圖所示。根據(jù)上圖及電壓負(fù)反饋電流正反饋系統(tǒng)靜特性方程式可得具有單獨(dú)截流繞組的系統(tǒng)靜特性方程由式可得單獨(dú)截流繞組時(shí)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速挖土機(jī)特性如下圖所示.從上圖可得單獨(dú)截流繞組的挖土機(jī)特性的特點(diǎn)是：第六節(jié)穩(wěn)定環(huán)節(jié)

一、阻容穩(wěn)定

調(diào)節(jié)阻容穩(wěn)定環(huán)節(jié)首先應(yīng)該注意穩(wěn)定繞組極性，如果接反了，動(dòng)態(tài)負(fù)反饋?zhàn)兂闪藙?dòng)態(tài)正反饋,則使系統(tǒng)更加不穩(wěn)定。調(diào)節(jié)R、C可改變穩(wěn)定作用的強(qiáng)弱，如果穩(wěn)定環(huán)節(jié)外施階躍電壓，則其反饋磁動(dòng)勢(shì)如左圖所示。二、穩(wěn)定變壓器

穩(wěn)定變壓器的負(fù)反饋磁動(dòng)勢(shì)與下列因素有關(guān)：三、橋形穩(wěn)定環(huán)節(jié)

橋形穩(wěn)定環(huán)節(jié)撓定強(qiáng)弱的調(diào)節(jié)方法有：1)減小Rl十R2可加強(qiáng)穩(wěn)定。擴(kuò)大機(jī)電壓變化△UA時(shí),如果R1+R2較小，則其內(nèi)阻亦小，因此iCIV就較大，加強(qiáng)了穩(wěn)定。但減小Rl十R2意味著電能消耗的增大，故一般R1十R2的值