1.電流截止負(fù)反饋概念
生產(chǎn)機(jī)械在工作過程中有可能要求電動(dòng)機(jī)頻繁地啟動(dòng)、制動(dòng)。這種情況下,前述具有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的調(diào)速系統(tǒng)(屬于單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng))存在如下問題:當(dāng)給系統(tǒng)突然加上給定電壓時(shí),由于系統(tǒng)的慣性,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為零,則啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速反饋電壓=0、=,即偏差電壓幾乎是其穩(wěn)態(tài)工作時(shí)的(1+k)倍。由于晶閘管整流裝置、觸發(fā)電路和放大器的慣性都較小,使整流電壓迅速達(dá)到最大值,故直流電動(dòng)機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)。若沒有限流措施,則啟動(dòng)電流過大,不僅對(duì)電動(dòng)機(jī)換向不利,也容易燒毀晶閘管。
此外,一些工作機(jī)械還會(huì)遇到堵轉(zhuǎn)的情況,例如軸被卡住、挖土機(jī)碰到堅(jiān)硬的石塊等。因閉環(huán)系統(tǒng)的特性很硬,若無限流措施,電動(dòng)機(jī)電流將大大超過允許值(直流電動(dòng)機(jī)只允許短時(shí)間通過2~2.5倍額定電流),若只依靠快速熔斷器、過電流繼電器作為限流保護(hù)裝置,會(huì)使機(jī)械工作中斷,給正常工作帶來不便。
為解決上述問題,調(diào)速系統(tǒng)中必須有自動(dòng)限制電樞電流過大的裝置。為此,在啟動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)引入電流負(fù)反饋以保證電樞電流不超過允許值,而正常工作時(shí)電流負(fù)反饋被取消以保持較好的靜特性。這種當(dāng)電流大到一定程度才出現(xiàn)的電流負(fù)反饋,稱為電流截止負(fù)反饋,簡(jiǎn)稱截流反饋。
圖5.24是具有電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)速系統(tǒng)框圖。
2. 系統(tǒng)組成與工作原理
截流反饋裝置如圖5.25所示。電流反饋信號(hào)來自于電阻,串在電樞回路中,其上的電壓與負(fù)載電流成正比。設(shè)臨界截止電流為,當(dāng)>時(shí),將電流負(fù)反饋信號(hào)加到放大器輸入端;<時(shí),將電流負(fù)反饋切斷;為此,電路中引入了比較電壓。
圖a)是利用獨(dú)立的直流電源作比較電壓,用電位器調(diào)壓;
圖b)則是利用穩(wěn)壓管的擊穿電壓作比較電壓。
圖5.26所示是具有電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)速系統(tǒng)。
電流截止負(fù)反饋電壓與負(fù)載電流成正比,是比較電壓,由另外的電源供給。和二極管v決定了產(chǎn)生電流截止負(fù)反饋的條件。
當(dāng)不大且≤時(shí),二極管v截止,電流負(fù)反饋不起作用,對(duì)系統(tǒng)放大電路無影響;當(dāng)大到>時(shí),二極管v導(dǎo)通,電壓(-)通過二極管以并聯(lián)負(fù)反饋的形式加到放大器的輸入端,減弱的作用,降低從而減小。
3. 系統(tǒng)靜特性
帶電流截止負(fù)反饋的自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的靜持性如圖5.27所示。
在正常工作情況下,若負(fù)載電流<,則電流負(fù)反饋電壓<而不起作用,系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋特性,如-a段所示,特性很硬。當(dāng)負(fù)載電流>時(shí),電流負(fù)反饋電壓>,電流負(fù)反饋起作用,且隨著的增大負(fù)反饋愈來愈強(qiáng),使可控整流電壓迅速減小,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降,直到電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)為止。堵轉(zhuǎn)時(shí)n=0,=,使堵轉(zhuǎn)電流仍限制在允許的范圍內(nèi)。如a-b段所示。
特性-a段,電流負(fù)反饋截止,系統(tǒng)具有純轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的特性;a-b段電流負(fù)反饋參與作用,特性變軟下垂。這種兩段式的特性是挖土機(jī)必須具備的特性,故稱之為“挖土機(jī)特性”。a點(diǎn)稱為截止點(diǎn),稱為截止電流,b點(diǎn)稱為堵轉(zhuǎn)點(diǎn),稱為堵轉(zhuǎn)電流。一般取=(1.0~1.2),=(2~2.5)。
在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、制動(dòng)過程中,電流截止負(fù)反饋既能限制電流的峰值不會(huì)超過,又能保證具有允許的最大起動(dòng)和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,并能縮短起動(dòng)、制動(dòng)過渡過程,因此電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)幾乎被各種調(diào)速系統(tǒng)所采用。
電流截止負(fù)反饋的信號(hào)取出及控制方法很多,除前述的二級(jí)管、穩(wěn)壓管外,采用直流互感器等均可在過流時(shí)引入電流放反饋,使系統(tǒng)得到限流保護(hù)性調(diào)節(jié)。