第四章 第四章 电机扩大机及其控制系统第一节 概 述第二节 电机扩大机第三节 具有转速负反馈的电机扩大机-发电机-第四节 具有电压负反馈和电流正反馈的自动调速系统第五节 具有电流截止负反馈的自动调速系统第六节 稳 定 环 节 第一节 概 述一、调速系统的主要技术指标1.调速范围D2.静差率s图4-1 不同转速下的机械特性 第一节 概 述3.稳定性二、开环和闭环控制系统1.开环控制系统图4-2 直流电动机调速开环控制系统原理图1)电动机的转速n受电位器RP的控制2)转速n对电位器RP的控制作用没有影响，即没有反作用 第一节 概 述图4-3 直流电动机调速开环控制系统框图2.闭环控制系统 第一节 概 述图4-4 直流电动机调速闭环控制系统原理图 第一节 概 述图4-5 直流电动机调速闭环控制系统方框图 第二节 电机扩大机一、工作原理图4-6 电机扩大机的工作原理 第二节 电机扩大机图4-7 扩大机定子各绕组分布示意图1—换向绕组 2—补偿绕组 3—横向绕组4—控制绕组 5—去磁绕组 第二节 电机扩大机二、基本构造1.电机扩大机的结构特点1)定子是由带有大、中、小三种槽的硅钢片叠成的，见图4-7。
2)扩大机的电枢端部的换向器上，安放有互成90°的两对电刷2.各绕组的作用(1)控制绕组WC 控制绕组上一般加控制电压，用于产生控制信号2)补偿绕组WCP 补偿绕组与电枢绕组串联3)换向绕组WCM 换向绕组与电枢绕组串联4)交轴助磁绕组Wq 助磁绕组接在交轴两个电刷之间，其产生的磁通与Φq同方向，因而对于一定的直轴输出，产生所需的Φq的交轴直流Iq可以相应减小，从而改善了交轴换向 第二节 电机扩大机(5)去磁绕组 为了减小扩大机的剩磁，磁轭上还绕有交流去磁绕组，交流去磁绕组的电压为工频1～3V，电流为3～5A三、主要特性1.空载特性2.外特性图4-8 扩大机的空载特性 第二节 电机扩大机图4-9 扩大机的外特性(1)全补偿 补偿绕组的磁势正好抵消电枢反应的磁势称为全补偿 第二节 电机扩大机2)欠补偿 补偿绕组的磁势小于电枢反应的磁势称为欠补偿3)过补偿 补偿绕组的磁势大于电枢反应的磁势称为过补偿 第三节 具有转速负反馈的电机扩大机-发电机-图4-10 具有转速负反馈自动调速系统原理图 第四节 具有电压负反馈和电流正反馈的自动调速系统一、具有电压负反馈的自动调速系统图4-11 具有电压负反馈的自动调速系统原理图 第四节 具有电压负反馈和电流正反馈的自动调速系统(1)改善系统的静特性 可自动稳速，同时扩大了调速范围。
2)改善动特性 可缩短起动、制动和反向的过渡时间，从而使系统的动特性也得到改善3)能降低剩磁的影响 当给定电压Uc为零时，如果扩大机和发电机有剩磁，发电机将会产生一定的电压，假如此剩磁电压较大，电动机也将会缓缓转动，我们称之为“爬行”二、具有电流正反馈的自动调速系统图4-12 具有电流正反馈的自动调速系统原理图 第四节 具有电压负反馈和电流正反馈的自动调速系统(1)改善系统的静特性 假设Uc一定，电动机以某一稳定的转速n运行2)改善动特性 可缩短系统的过渡时间，改善动特性 第五节 具有电流截止负反馈的自动调速系统图4-13 具有电流截止负反馈的自动调速系统原理图 第五节 具有电流截止负反馈的自动调速系统一、工作原理图4-14 具有电流截止负反馈的自动调速系统机械特性 第五节 具有电流截止负反馈的自动调速系统二、电流截止负反馈的作用(1)使系统得到下垂的机械特性 由上述分析可知，该系统能得到下垂的机械特性2)加快过渡过程和改善系统的动特性 电流截止负反馈环节不仅在电动机处于负载过大时起作用，而且在起动、制动和反转的过渡过程中也能起限制电流过大的作用 第六节 稳 定 环 节一、设置目的1.产生振荡的原因2.消除振荡的方法二、电路类型1.阻容稳定环节图4-15 阻容稳定环节原理图 第六节 稳 定 环 节2.稳定变压器稳定环节3.桥形稳定环节图4-16 稳定变压器稳定环节原理图 第六节 稳 定 环 节图4-17 桥形稳定环节原理图1.什么叫做开环控制系统?有何特点?画出框图。
第六节 稳 定 环 节2.什么叫做闭环控制系统?有何特点?画出框图3.简述电机扩大机的结构特点4.简述电机扩大机的工作原理5.转速负反馈的主要作用是什么?6.电压负反馈的主要作用是什么?是怎样稳定转速的?7.调速系统中，既然有了电压负反馈环节，为什么还要引入电流正反馈环节?8.什么是“挖土机特性”?电流截止负反馈的主要作用是什么?电流截止负反馈在什么情况下才起作用?9.调速系统中，为什么要引入稳定环节?10.桥式稳定环节在调速系统中是如何起稳定作用的? 第六节 稳 定 环 节11.在图4-11所示电路中，如果电位器RPB的200-21间开路，此时电压负反馈与直流电动机的转速怎样变化?如果电位器RPB的200-22间开路，电压负反馈与电动机的转速又怎样变化? 。