金轶锋

(渭南师范学院物理与电气工程学院,陕西渭南 714099)

【物理与电气工程研究】

电流正反馈自动调速系统设计

金轶锋

(渭南师范学院物理与电气工程学院,陕西渭南 714099)

在电压负反馈的基础上,给发电机、电动机换向绕组两端并联电阻RI,用以检测主回路电流I,从RI取出它的一部分电压作为电流正反馈信号加到扩大机控制绕组CII上.当电压负反馈系数αV增大时,电流正反馈系数αI也要增大,从而提高了发电机的端电压,补偿了电动机因负载变化而造成的转速降,保证了系统具有较硬的静特性.

电压负反馈;电流正反馈;自动调速

0 引言

电压负反馈就是在发电机两端并上电阻RV,从中引出反馈电压UV,此即为信号引出点.UV与给定电压US是反向的,因而构成了负反馈环节[1-2].如图1所示.

图1 电压负反馈调速系统电路图

电压负反馈调速系统静特性方程为:

其中:KV为电压负反馈闭环系统开环放大倍数.

而系统静特性方程又告诉我们,由于电压负反馈系统静特性较软,故仅适用于静态性能要求不高的生产机械.为了进一步减小负载造成的转速降,提高静特性硬度,使其适应静态性能较高的生产机械,本文在电压负反馈调速系统的基础上,增加了电流正反馈环节,从而提高了发电机端电压的稳定性,补偿了电动机因负载变化而造成的转速降,保证了系统具有较硬的静特性[3].

1 电流正反馈调速系统电路及工作原理

电流正反馈电路由并接在发电机、电动机换向绕组两端电阻RI,RIa及扩大机控制绕组CII组成.作用是检测主回路电流I,并从RI取出它的一部分电压作为电流正反馈信号加到扩大机控制绕组CII上,从而形成ICIINCII和ICINCI磁动势方向相同.电路如图2所示.

图2 具有电压负反馈及电流正反馈调速系统电路图

从图2可得:

图3 具有电压负反馈及电流正反馈系统静态框图

从图3可得静特性方程:

从(4)式可以清楚地看出,调节US可得到不同的理想空载转速.同时还可以看到αV对n0的影响,在设备调整时如果αV调整不当,则在最高给定电压时,将导致系统达不到或超过最高速[4-5].

从图3可得:

由(5)式可知,当给电压负反馈控制电路中增设电流正反馈电路后,若负载增加时,正反馈磁动势ICIINCII亦增加,从而使发电机的电压得到提高,实际上也就是通过对发电机电压的提高去补偿换向绕组及电动机电枢绕组产生的压降,达到实现稳定电动机转速的目的.因此,我们把电流正反馈控制电路也称为补偿电路.

电路增设电流正反馈后电机外特性如图4中曲线1所示.当发电机电压随负载电流增加而升高时,电压负反馈系统则利用发电机电枢电压的负反馈作用以维持电压近似不变,如图4中曲线2所示.图4中曲线3表示开环系统发电机电枢电压.

调节电流正反馈可使Δn=0,即

其中:RΣ=RCa+RC+RMa.

由式(6)可知:系统静特性为平行于x轴的直线,但实际上,由于系各元件的参数非线性,因此难以实现Δn=0,故可近似计算,即使

图4 几种系统发电机的外特性

式(7)经过整理得

2 结语

系统中增设电流正反馈电路后,当电压负反馈系数αv增大时,电流正反馈系数αI也随之增大.也正是增设了电流正反馈电路,才有效补偿电动机因负载增大而造成转速下降,保证了系统具有较硬的静特性.若电流正反馈环节在过渡过程如起动过渡过程,主回路中起动电流通过电流正反馈环节反至输入端,从而加强了系统的动态响应.

[1]齐占庆,王振臣.电气控制技术[M].北京:机械工业出版社,2012.75-86.

[2]顾绳谷.电机及拖动基础[M].北京:机械工业出版社,2010.32-35.

[3]任志锦.电机与电气控制[M].北京:机械工业出版社,2005.125-128.

[4]刘翠玲,孙晓荣.电机与电力拖动基础[M].北京:机械工业出版社,2010.54-59.

[5]王巍.实用工业电器与电动机控制[M].北京:科学出版社,2010.135-139.

【责任编辑 牛怀岗】

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

渭南师范学院科研计划项目:测控技术实验与研究平台建设(渭师院发〔2014〕10号)

金轶锋(1954—),男,陕西潼关人,渭南师范学院物理与电气工程学院教授,主要从事电气工程及电路系统研究.