電流正反饋自動調速系統設計

金軼鋒

(渭南師范學院物理與電氣工程學院,陜西渭南 714099)

【物理與電氣工程研究】

電流正反饋自動調速系統設計

金軼鋒

(渭南師范學院物理與電氣工程學院,陜西渭南 714099)

在電壓負反饋的基礎上,給發電機、電動機換向繞組兩端并聯電阻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大機控制繞組CII上.當電壓負反饋系數αV增大時,電流正反饋系數αI也要增大,從而提高了發電機的端電壓,補償了電動機因負載變化而造成的轉速降,保證了系統具有較硬的靜特性.

電壓負反饋;電流正反饋;自動調速

0 引言

電壓負反饋就是在發電機兩端并上電阻RV,從中引出反饋電壓UV,此即為信號引出點.UV與給定電壓US是反向的,因而構成了負反饋環節[1-2].如圖1所示.

圖1 電壓負反饋調速系統電路圖

電壓負反饋調速系統靜特性方程為:

其中:KV為電壓負反饋閉環系統開環放大倍數.

而系統靜特性方程又告訴我們,由于電壓負反饋系統靜特性較軟,故僅適用于靜態性能要求不高的生產機械.為了進一步減小負載造成的轉速降,提高靜特性硬度,使其適應靜態性能較高的生產機械,本文在電壓負反饋調速系統的基礎上,增加了電流正反饋環節,從而提高了發電機端電壓的穩定性,補償了電動機因負載變化而造成的轉速降,保證了系統具有較硬的靜特性[3].

1 電流正反饋調速系統電路及工作原理

電流正反饋電路由并接在發電機、電動機換向繞組兩端電阻RI,RIa及擴大機控制繞組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大機控制繞組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 具有電壓負反饋及電流正反饋調速系統電路圖

從圖2可得:

圖3 具有電壓負反饋及電流正反饋系統靜態框圖

從圖3可得靜特性方程:

從(4)式可以清楚地看出,調節US可得到不同的理想空載轉速.同時還可以看到αV對n0的影響,在設備調整時如果αV調整不當,則在最高給定電壓時,將導致系統達不到或超過最高速[4-5].

從圖3可得:

由(5)式可知,當給電壓負反饋控制電路中增設電流正反饋電路后,若負載增加時,正反饋磁動勢ICIINCII亦增加,從而使發電機的電壓得到提高,實際上也就是通過對發電機電壓的提高去補償換向繞組及電動機電樞繞組產生的壓降,達到實現穩定電動機轉速的目的.因此,我們把電流正反饋控制電路也稱為補償電路.

電路增設電流正反饋后電機外特性如圖4中曲線1所示.當發電機電壓隨負載電流增加而升高時,電壓負反饋系統則利用發電機電樞電壓的負反饋作用以維持電壓近似不變,如圖4中曲線2所示.圖4中曲線3表示開環系統發電機電樞電壓.

調節電流正反饋可使Δn=0,即

其中:RΣ=RCa+RC+RMa.

由式(6)可知:系統靜特性為平行于x軸的直線,但實際上,由于系各元件的參數非線性,因此難以實現Δn=0,故可近似計算,即使

圖4 幾種系統發電機的外特性

式(7)經過整理得

2 結語

系統中增設電流正反饋電路后,當電壓負反饋系數αv增大時,電流正反饋系數αI也隨之增大.也正是增設了電流正反饋電路,才有效補償電動機因負載增大而造成轉速下降,保證了系統具有較硬的靜特性.若電流正反饋環節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節反至輸入端,從而加強了系統的動態響應.

[1]齊占慶,王振臣.電氣控制技術[M].北京:機械工業出版社,2012.75-86.

[2]顧繩谷.電機及拖動基礎[M].北京:機械工業出版社,2010.32-35.

[3]任志錦.電機與電氣控制[M].北京:機械工業出版社,2005.125-128.

[4]劉翠玲,孫曉榮.電機與電力拖動基礎[M].北京:機械工業出版社,2010.54-59.

[5]王巍.實用工業電器與電動機控制[M].北京:科學出版社,2010.135-139.

【責任編輯 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

渭南師范學院科研計劃項目:測控技術實驗與研究平臺建設(渭師院發〔2014〕10號)

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