電機擴大機自動調速系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)

第一節(jié)電機擴大機一、電機擴大機的工作原理電機擴大機實際上是一種特殊的直流發(fā)電機。電機擴大機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-補償繞組5-交軸助磁繞組換向器有兩對電刷：橫軸電刷縱軸電刷（與直流電機不同）工作原理示意圖二、電機擴大機的工作特性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的斜率。

工程近似計算(線性化)：電壓放大倍數(shù)：KA與K’A的關系：2）外特性與功率放大倍數(shù)當電機擴大機的轉速和控制繞組電流保持額定值時，擴大機接可變負載RL，其端電壓Ud與輸出電流Id的對應變化關系稱為電機擴大機的外特性.根據(jù)補償繞組對電摳反應的補償程度，擴大機外特性可分為三種情況:1．全補償：即補償繞組安匝等于直軸電樞反應安匝。2．欠補償：補償繞組安匝小于直軸電摳反應安匝。3．過補償：補償繞組安匝大于直軸電樞反應安匝。

功率放大倍數(shù)Kp:式中：PN—額定輸出功率

PCN—為額定負載時控制繞組輸人功率其中：3）動態(tài)特性電機快速作用決定取決于：控制繞組時間常數(shù)交軸回路時間常數(shù)三、電機擴大機的特點、型號、選用原則及使用注意事項1．特點：電機擴大機具有較多的優(yōu)點：如具有很高的功率放大倍數(shù)、較大的過載能力、較小的時間常數(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、工作可靠及耐用等。因而在今后若干時間內(nèi)仍將被采用。

2．型號湘潭電機廠生產(chǎn)的有ZKK、ZKG、KY系列等3．選用原則電機擴大機的額定電壓、額定電流、額定功率均應比負載需要的大10％~20％。4．使用注意事項

1）電刷在換向器上無特殊要求時，出廠時放在幾何中性線上，如果為了加強穩(wěn)定、避免過勵及減小剩磁，可由中性線順旋轉方向移動，這樣就減小了放大倍數(shù)。允許電刷沿旋轉方向移動，在端蓋上量為2~3mm。2）由于電刷位置的偏移，所以擴大機必須按機上標示的方向旋轉，從交流電動機端看，一般為順時針旋轉方向。3）擴大機的勵磁系統(tǒng)，無論在什么情況下，都應避免負載自勵而使擴大機產(chǎn)生過電壓。

第二節(jié)轉速負反饋自動調速系統(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剩磁電動勢：發(fā)電機的電動勢：主回路的電動勢平衡方程式：（二）、用框圖計算靜特性1、靜態(tài)框圖

輸入、輸出功能框

信號線

相加點

引出點

組成：作用：概略表示系統(tǒng)的基本組成、相互關系及其主要特征的一種簡圖二、A-G-M轉速負反饋自動調遣系統(tǒng)圖為A-G-M轉速負反饋自動調速系統(tǒng)電路圖。電動機軸上(或經(jīng)過傳動機構)裝上一臺永磁式測速發(fā)電機TG，測速發(fā)電機電動勢ETG與轉速n成正比。圖a中,信號從Us流至n的通道稱為前向通道,而信號從n流至aTGUTG的通道稱為反饋通道轉速負反饋閉環(huán)系統(tǒng)與開環(huán)系統(tǒng)相比較,有如下幾個特點:1)減小系統(tǒng)放大倍數(shù)，增大給定電壓。2)減小轉速降。3)擴大調速范圍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)加快了動態(tài)響應速度

給定電壓和反饋電壓分別接在不同控制繞組上，這兩個信號電壓僅在磁路上發(fā)生聯(lián)系，而在電路上彼此獨立，故這種接法為磁差按法。控制繞組為磁差接法時的轉速負反饋調速系統(tǒng)靜態(tài)框圖如下所示:此時系統(tǒng)靜特性方程式為第三節(jié)電壓負反饋和電流正反饋自動調速系統(tǒng)

一、電壓負反饋自動調速系統(tǒng)發(fā)電機電樞兩端并聯(lián)電阻RV，從中引出反饋電壓UV，此即為信號引出點。Rv的選擇應使流進其電流而引起發(fā)電機內(nèi)部壓降可略而不計。UV與給定電壓Us是反向的，因而構成了電壓負反饋環(huán)節(jié)。由于是電壓反饋，故應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，寫出電壓負反饋調速系統(tǒng)靜特性方程：

式中，KV為電壓負反饋閉環(huán)系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)二、電壓負反饋及電流正反饋自動調速系統(tǒng)

從式可知,電壓負反饋電流正反饋系統(tǒng)中,當負荷增加時，正反饋磁動勢ICⅡNCⅡ亦增加,用以提高發(fā)電機電壓去補償因換向繞組及電動機電樞繞組產(chǎn)生的壓降。因此電流正反饋是補償控制而不是反饋控制。具有電壓負反饋及電流正反饋系統(tǒng)中發(fā)電機外特性如右圖曲線l所示.發(fā)電機端電壓是隨負載電流增加而升高的，而電壓負反饋系統(tǒng)利用被控量發(fā)電機電樞電壓的負反饋作用以維持電壓近似不變見圖曲線2.開環(huán)系統(tǒng)發(fā)電機電樞電壓見圖曲線3。從上式可知，系統(tǒng)靜特性為平行于x軸的直線，但在實際上，由于系統(tǒng)各元件的參數(shù)非線性因此難以實現(xiàn)?n=0，一般都以近似轉速負反饋系統(tǒng)計算，即使

說明了一個系統(tǒng)中，電壓負反饋系數(shù)av越大，電流正反饋系數(shù)aI也要增大，這是因為隨著負載電流的增大，電流正反饋使發(fā)電機電壓升高，但電壓負反饋的存在卻阻礙發(fā)電機電壓的升高。也就是說，電壓負反饋較強的系統(tǒng)必須有強的電流正反饋．才能補償電動機的因負載而造成的轉速降，以保證系統(tǒng)具有類似轉速負反饋系統(tǒng)的較硬的靜特性。第四節(jié)電動勢負反饋自動調速系統(tǒng)

直流電動機的反電動勢正比于轉速，如果能使其反電動勢作為負反饋信號電壓，則在磁通不變時，可維持反電動勢近似不變，因而其靜特性和轉速負反饋系統(tǒng)相似。

通常采用一個橋式測速電路來實現(xiàn)電動勢負反饋，如圖下所示

當電動機靜止時，EM＝0，如果測速橋各橋臂電阻之比為即電橋處于平衡狀態(tài)，Ucd=0電動機旋轉后，反電動勢不為零，因此測速橋的平衡狀態(tài)被破壞，則

上式證明了Ucd是正比于EM的，可以作為反饋信號引出

電動勢負反饋調速系統(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勢負反饋調速系統(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)具有電流截止負反饋環(huán)節(jié)的自動調速系統(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點稱為轉折點、c點稱為堵轉點.轉折電流Ib值因不同生產(chǎn)機械而異，一股在1~1.2IN,堵轉電流Ic值的選定主要取決于機械及傳動電動機容許的過載轉矩，一股取1.5~2IN.這種特性常被應用在挖土機的工作上,所以稱為挖土機特性。

靜態(tài)及動態(tài)電流的限制常采用電流截止負反饋環(huán)節(jié)來實現(xiàn)。Ib為主回路轉折電流。忽略二極管壓降UV時電流截止負反饋導通后的合成磁動勢為：電流截止負反饋環(huán)節(jié)導通后系統(tǒng)靜態(tài)框圖如下圖所示。根據(jù)上圖及電壓負反饋電流正反饋系統(tǒng)靜特性方程式可得具有單獨截流繞組的系統(tǒng)靜特性方程由式可得單獨截流繞組時系統(tǒng)的轉速挖土機特性如下圖所示.從上圖可得單獨截流繞組的挖土機特性的特點是：第六節(jié)穩(wěn)定環(huán)節(jié)

一、阻容穩(wěn)定

調節(jié)阻容穩(wěn)定環(huán)節(jié)首先應該注意穩(wěn)定繞組極性，如果接反了，動態(tài)負反饋變成了動態(tài)正反饋,則使系統(tǒng)更加不穩(wěn)定。調節(jié)R、C可改變穩(wěn)定作用的強弱，如果穩(wěn)定環(huán)節(jié)外施階躍電壓，則其反饋磁動勢如左圖所示。二、穩(wěn)定變壓器

穩(wěn)定變壓器的負反饋磁動勢與下列因素有關：三、橋形穩(wěn)定環(huán)節(jié)

橋形穩(wěn)定環(huán)節(jié)撓定強弱的調節(jié)方法有：1)減小Rl十R2可加強穩(wěn)定。擴大機電壓變化△UA時,如果R1+R2較小，則其內(nèi)阻亦小，因此iCIV就較大，加強了穩(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