5.4.1 具有转速负反馈的调速系统

  1. 转速负反馈SCR--M系统的组成和工作原理

  系统组成如图5.18。电位器给出给定电压,测速发电机TG输出反馈电压,二者之差=-经放大器放大后加到触发器输入端,触发器产生输出控制角为a的触发脉冲去触发可控整流器,整流器的输出电压受控于a角。a减小,增大;a增大,减小。用电压(经平波电抗器L滤波)给直流电动机M供电,电动机便以一定的转速n带动负载FZ及与其同轴连接的测速发电机TG旋转。

  TG电枢两端电动势为:

式中:--测速发电机的电势常数;--测速发电机的励磁磁通。

  当不变时,与转速n成正比,通过电阻分压,在上取出作为反馈电压,则亦与转速n成正比,故称转速反馈。

  若负载变化,而给定电压不变,则系统可通过测速发电机的反馈作用,稳定电动机的转速n,其调整过程为:↑(增大)→↑→n↓(下降)→↓→↑→↑→a↓→↑→n↑(回升)

  同理,当负载减小而引起转速n上升时,系统也会自动调整使转速n回降,其过程类同。

  2. 系统特点

  3. 转速负反馈SCR--M系统静特性

  1. 转速负反馈SCR--M系统的组成和工作原理

  2. 系统特点

  这个系统调整的结果,只能使转速接近原值,而不能回到原值。这是因为当负载增加时,电枢电路(包括可控整流器及电枢部分)的总电阻上的电压降产生电压增量,使反电势减小,即转速n减小。欲使n调回到原值,则可控整流器输出电压必须比以前增加,以此来补偿电枢回路总电阻上的电压增量。可控整流器输出电压增加的条件是使净输入电压增加,增大,控制角a减小。但欲增加,只能减小,而又正比于转速n减小就意味着电动机转速n减小。所以转速只能回升到比原转速稍低一点的数值上,而不可能调整回原值。

  由此可见,这种反馈系统有两个主要持点:

  1)有差调节——根据给定量与反馈量之差(误差)来改变整流输出电压,以维持转速近似不变,没有误差就不可能调节。

  2)系统的总放大倍数愈大,调节的准确度(静态精度)愈高——为了尽量维持被调量不变,误差应很小,很小的要能控制有足够大的增量,使之能最大限度地补偿上的电压增量,即补偿负载变比所引起的转速降落。因此必须要求系统有足够大的放大倍数。

  为了减小反馈环路以外的干扰,则要求给定电压应稳定,测速发电机的磁通应恒定不变,转速与感应电势之间的线性度也应好。

  3. 转速负反馈SCR--M系统静特性

  1. 转速负反馈SCR--M系统的组成和工作原理

  2. 系统特点

  3. 转速负反馈SCR--M系统静特性

  系统的静特性是指稳态时,电动机转速n与负载电流之间的关系,即n=f()。分析系统静特性的目的在于找出减少静态速降、扩大调速范围的途径,改善系统调速性能。

  根据图5.18分别写出各部分的方程表达式,进行代换整理(参见),可得关系(5.28)和(5.29)。

 

 (5.28)   (5.29)

 

式中:--闭环系统的静态速降;--开环系统的静态速降;

   K--放大器的放大倍数;--闭环系统的调速范围;

   --系统开环时的调速范围。

  式(5.28)、(5.29)表明:系统加转速负反馈后,在同样负载下,闭环系统的转速降落仅为开环时的1/(1+K);在同样的最高转速和静差度要求下,闭环系统的调速范围为开环系统(1+K)倍;放大器的放大倍数K愈大,效果越显著。

  转速负反馈调速系统的静持性,当一定时,n = f()可由图5.20表示。比较闭环系统静持性与开环系统静特性,可见负反馈系统转速降落明显减小。

  例题5-1