金軼鋒

(渭南師范學(xué)院物理與電氣工程學(xué)院,陜西渭南 714099)

【物理與電氣工程研究】

電流正反饋?zhàn)詣诱{(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

金軼鋒

(渭南師范學(xué)院物理與電氣工程學(xué)院,陜西渭南 714099)

在電壓負(fù)反饋的基礎(chǔ)上,給發(fā)電機(jī)、電動機(jī)換向繞組兩端并聯(lián)電阻RI,用以檢測主回路電流I,從RI取出它的一部分電壓作為電流正反饋信號加到擴(kuò)大機(jī)控制繞組CII上.當(dāng)電壓負(fù)反饋系數(shù)αV增大時(shí),電流正反饋系數(shù)αI也要增大,從而提高了發(fā)電機(jī)的端電壓,補(bǔ)償了電動機(jī)因負(fù)載變化而造成的轉(zhuǎn)速降,保證了系統(tǒng)具有較硬的靜特性.

電壓負(fù)反饋;電流正反饋;自動調(diào)速

0 引言

電壓負(fù)反饋就是在發(fā)電機(jī)兩端并上電阻RV,從中引出反饋電壓UV,此即為信號引出點(diǎn).UV與給定電壓US是反向的,因而構(gòu)成了負(fù)反饋環(huán)節(jié)[1-2].如圖1所示.

圖1 電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)電路圖

電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)靜特性方程為:

其中:KV為電壓負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù).

而系統(tǒng)靜特性方程又告訴我們,由于電壓負(fù)反饋系統(tǒng)靜特性較軟,故僅適用于靜態(tài)性能要求不高的生產(chǎn)機(jī)械.為了進(jìn)一步減小負(fù)載造成的轉(zhuǎn)速降,提高靜特性硬度,使其適應(yīng)靜態(tài)性能較高的生產(chǎn)機(jī)械,本文在電壓負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,增加了電流正反饋環(huán)節(jié),從而提高了發(fā)電機(jī)端電壓的穩(wěn)定性,補(bǔ)償了電動機(jī)因負(fù)載變化而造成的轉(zhuǎn)速降,保證了系統(tǒng)具有較硬的靜特性[3].

1 電流正反饋調(diào)速系統(tǒng)電路及工作原理

電流正反饋電路由并接在發(fā)電機(jī)、電動機(jī)換向繞組兩端電阻RI,RIa及擴(kuò)大機(jī)控制繞組CII組成.作用是檢測主回路電流I,并從RI取出它的一部分電壓作為電流正反饋信號加到擴(kuò)大機(jī)控制繞組CII上,從而形成ICIINCII和ICINCI磁動勢方向相同.電路如圖2所示.

圖2 具有電壓負(fù)反饋及電流正反饋調(diào)速系統(tǒng)電路圖

從圖2可得:

圖3 具有電壓負(fù)反饋及電流正反饋系統(tǒng)靜態(tài)框圖

從圖3可得靜特性方程:

從(4)式可以清楚地看出,調(diào)節(jié)US可得到不同的理想空載轉(zhuǎn)速.同時(shí)還可以看到αV對n0的影響,在設(shè)備調(diào)整時(shí)如果αV調(diào)整不當(dāng),則在最高給定電壓時(shí),將導(dǎo)致系統(tǒng)達(dá)不到或超過最高速[4-5].

從圖3可得:

由(5)式可知,當(dāng)給電壓負(fù)反饋控制電路中增設(shè)電流正反饋電路后,若負(fù)載增加時(shí),正反饋磁動勢ICIINCII亦增加,從而使發(fā)電機(jī)的電壓得到提高,實(shí)際上也就是通過對發(fā)電機(jī)電壓的提高去補(bǔ)償換向繞組及電動機(jī)電樞繞組產(chǎn)生的壓降,達(dá)到實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定電動機(jī)轉(zhuǎn)速的目的.因此,我們把電流正反饋控制電路也稱為補(bǔ)償電路.

電路增設(shè)電流正反饋后電機(jī)外特性如圖4中曲線1所示.當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓隨負(fù)載電流增加而升高時(shí),電壓負(fù)反饋系統(tǒng)則利用發(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,如圖4中曲線2所示.圖4中曲線3表示開環(huán)系統(tǒng)發(fā)電機(jī)電樞電壓.

調(diào)節(jié)電流正反饋可使Δn=0,即

其中:RΣ=RCa+RC+RMa.

由式(6)可知:系統(tǒng)靜特性為平行于x軸的直線,但實(shí)際上,由于系各元件的參數(shù)非線性,因此難以實(shí)現(xiàn)Δn=0,故可近似計(jì)算,即使

圖4 幾種系統(tǒng)發(fā)電機(jī)的外特性

式(7)經(jīng)過整理得

2 結(jié)語

系統(tǒng)中增設(shè)電流正反饋電路后,當(dāng)電壓負(fù)反饋系數(shù)αv增大時(shí),電流正反饋系數(shù)αI也隨之增大.也正是增設(shè)了電流正反饋電路,才有效補(bǔ)償電動機(jī)因負(fù)載增大而造成轉(zhuǎn)速下降,保證了系統(tǒng)具有較硬的靜特性.若電流正反饋環(huán)節(jié)在過渡過程如起動過渡過程,主回路中起動電流通過電流正反饋環(huán)節(jié)反至輸入端,從而加強(qiáng)了系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng).

[1]齊占慶,王振臣.電氣控制技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012.75-86.

[2]顧繩谷.電機(jī)及拖動基礎(chǔ)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.32-35.

[3]任志錦.電機(jī)與電氣控制[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.125-128.

[4]劉翠玲,孫曉榮.電機(jī)與電力拖動基礎(chǔ)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.54-59.

[5]王巍.實(shí)用工業(yè)電器與電動機(jī)控制[M].北京:科學(xué)出版社,2010.135-139.

【責(zé)任編輯 牛懷崗】

Design of the Automatic Speed Control System via Current Positive Feedback

JIN Yi-feng
(School of Physics and Electrical Engineering,Weinan Normal University,Weinan 714099,China)

Under the premise of being equipped with a voltage negative feedback,a resistanceRIin parallel was then connected to both ends of the commutation winding of a generator or an electromotor.From the resistance RI,part of the voltage was branched off as the current positive feedback signal,which was added to the amplifier control winding CIIfor detection of the primary loop current I.When the voltage negative feedback coefficient αVincreased,positive current feedback coefficient αIalso went up,so to rise the terminal voltage of the generator,compensate the motor speed reduction caused by the load change,and ensure the hard static properties of the system.

voltage negative feedback;positive current feedback;automatic speed control

TP272

A

1009-5128(2014)07-0012-04

2014-01-18

渭南師范學(xué)院科研計(jì)劃項(xiàng)目:測控技術(shù)實(shí)驗(yàn)與研究平臺建設(shè)(渭師院發(fā)〔2014〕10號)

金軼鋒(1954—),男,陜西潼關(guān)人,渭南師范學(xué)院物理與電氣工程學(xué)院教授,主要從事電氣工程及電路系統(tǒng)研究.