电流截止负反馈的应用

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所属分类:电工基础

1.电流截止负反馈概念

  生产机械在工作过程中有可能要求电动机频繁地启动、制动。这种情况下,前述具有转速负反馈的调速系统(属于单闭环调速系统)存在如下问题:当给系统突然加上给定电压时,由于系统的惯性,电动机转速为零,则启动时转速反馈电压=0、=,即偏差电压几乎是其稳态工作时的(1+K)倍。由于晶闸管整流装置、触发电路和放大器的惯性都较小,使整流电压迅速达到最大值,故直流电动机全压启动。若没有限流措施,则启动电流过大,不仅对电动机换向不利,也容易烧毁晶闸管。

  此外,一些工作机械还会遇到堵转的情况,例如轴被卡住、挖土机碰到坚硬的石块等。因闭环系统的特性很硬,若无限流措施,电动机电流将大大超过允许值(直流电动机只允许短时间通过2~2.5倍额定电流),若只依靠快速熔断器、过电流继电器作为限流保护装置,会使机械工作中断,给正常工作带来不便。

  为解决上述问题,调速系统中必须有自动限制电枢电流过大的装置。为此,在启动和堵转时引入电流负反馈以保证电枢电流不超过允许值,而正常工作时电流负反馈被取消以保持较好的静特性。这种当电流大到一定程度才出现的电流负反馈,称为电流截止负反馈,简称截流反馈

  图5.24是具有电流截止负反馈环节的转速负反馈自动调速系统框图。

2. 系统组成与工作原理

  截流反馈装置如图5.25所示。电流反馈信号来自于电阻串在电枢回路中,其上的电压与负载电流成正比。设临界截止电流为,当时,将电流负反馈信号加到放大器输入端;时,将电流负反馈切断;为此,电路中引入了比较电压

  图a)是利用独立的直流电源作比较电压,用电位器调压;

  图b)则是利用稳压管的击穿电压作比较电压。

  图5.26所示是具有电流截止负反馈环节的转速负反馈自动调速系统。

  电流截止负反馈电压与负载电流成正比,是比较电压,由另外的电源供给。和二极管V决定了产生电流截止负反馈的条件。

  当不大且时,二极管V截止,电流负反馈不起作用,对系统放大电路无影响;当大到时,二极管V导通,电压(-)通过二极管以并联负反馈的形式加到放大器的输入端,减弱的作用,降低从而减小

3. 系统静特性

  带电流截止负反馈的自动调速系统的静持性如图5.27所示。

  在正常工作情况下,若负载电流,则电流负反馈电压而不起作用,系统具有转速负反馈特性,如-A段所示,特性很硬。当负载电流时,电流负反馈电压,电流负反馈起作用,且随着的增大负反馈愈来愈强,使可控整流电压迅速减小,电动机转速迅速下降,直到电动机堵转为止。堵转时n=0,=,使堵转电流仍限制在允许的范围内。如A-B段所示。

  特性-A段,电流负反馈截止,系统具有纯转速负反馈的特性;A-B段电流负反馈参与作用,特性变软下垂。这种两段式的特性是挖土机必须具备的特性,故称之为“挖土机特性”。A点称为截止点,称为截止电流,B点称为堵转点,称为堵转电流。一般取=(1.0~1.2)=(2~2.5)

  在电动机起动、制动过程中,电流截止负反馈既能限制电流的峰值不会超过,又能保证具有允许的最大起动和制动转矩,并能缩短起动、制动过渡过程,因此电流截止负反馈环节几乎被各种调速系统所采用。

  电流截止负反馈的信号取出及控制方法很多,除前述的二级管、稳压管外,采用直流互感器等均可在过流时引入电流放反馈,使系统得到限流保护性调节。

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