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单闭环直流调速系统 2.8 限流保护——电流截止负反馈 ?一、问题的提出： 1、起动的冲击电流——直流电动机全电压起动时，如果没 有限流措施，会产生很大的冲击电流，这不仅对电机换向不 利，对过载能力低的电力电子器件来说，更是不能允许的。 根据直流电动机电枢回路的平衡方程式可知，电枢电流Id 为： 当电机起动时，由于存在机械惯性，所以不能立即转动 起来，即n=0，则其反电动势E=0。这时起动电流为： 2、闭环调速系统突加给定起动的冲击电流—— 采用转速负反馈的闭环调速系统突然加上给定电 压时，由于惯性，转速不可能立即建立起来，反 馈电压仍为零，相当于偏差电压，差不多是其稳 态工作值的 1+K 倍。这时，由于放大器和变换 器的惯性都很小，电枢电压一下子就达到它的最 高值，对电动机来说，相当于全压起动，当然是 不允许的。 一、问题的提出（续） 3、堵转电流——有些生产机械的电动机可能会 遇到堵转的情况。例如，由于故障，机械轴被卡 住，或挖土机运行时碰到坚硬的石块等等。由于 闭环系统的静特性很硬，若无限流环节，硬干下 去，电流将远远超过允许值。如果只依靠过流继 电器或熔断器保护，一过载就跳闸，也会给正常 工作带来不便。 二、解决办法： 电枢串电阻起动； 引入电流截止负反馈； 加积分给定环节。 本节主要讨论如何采用电流截止负反馈来限制起动电流。 三、电流负反馈作用机理 为了解决反馈闭环调速系统的起动和堵转时电 流过大的问题，系统中必须有自动限制电枢电流的 环节。 根据反馈控制原理，要维持哪一个物理量基本 不变，就应该引入那个物理量的负反馈。那么，引 入电流负反馈，应该能够保持电流基本不变，使它 不超过允许值。 四、电流负反馈引入方法 仅采用电流负反 馈，不要转速负 反馈。 这种系统的静特 性如图中B 线，特性 很陡。显然仅对起动有利，对稳态运行不利。 五、同时采用转速和电流负反馈 六、电流截止负反馈 考虑到，限流作用只需在起动和堵转时起作 用，正常运行时应让电流自由地随着负载增减。 如果采用某种方法，当电流大到一定程度时才 接入电流负反馈以限制电流，而电流正常时仅有 转速负反馈起作用控制转速。这种方法叫做电流 截止负反馈，简称截流反馈。 1. 电流截止负反馈环节 电流截止负反馈的主要特性： （1）电动机启动时，电流截止负反馈作用，从而限制启动电流。正常工作时，电流截止负反馈作用很小。 （2）当电动机发生堵转时，由于电流截止负反馈的作用，使Ud大大下降，因而使Ia不致过大。允许的堵转电流一般为电动机额定电流的2~2.5倍。 （3）当系统工作在额定值时，电流截止负反馈起作用，从而保证系统设备的安全。 补 充 内 容 带电流正反馈的电压负反馈调速系统 补充：带电流正反馈的电压负反馈调速系统 由于电压负反馈不能补偿电动机上的电压变化，所以电 压负反馈系统的转速落差较大，即静特性不够理想。为了补 偿电枢电阻压降，在电压负反馈的基础上增加一个电流正反 馈环节。 补充：带电流正反馈的电压负反馈调速系统 增加电流正反馈，也就是把一个反映电动机电枢电流大小的量IaRc取出，正反馈到输入端中去。 由于是正反馈，是调节器的输入信号反映了负载电流的增减，即当负载电流Ia增加时，调节器的输入信号也增加，使晶闸管整流器输出电压Ud也增加，来补偿电枢电阻所产生的压降。 补充：带电流正反馈的电压负反馈调速系统 带电流正反馈的电压负反馈调速系统的主要特性： （1）电流正反馈反映物理量是电动机负载的大小，不是被测量电压或转速的大小； （2）电流正反馈是一种补偿环节，不是反馈环节； （3）在电流正反馈对转速进行补偿中，负载增加，转速量上升，非转速量下降。负载减小，则反之。 练 习 1、调速系统的调速范围和静差率这两个指标（ ） A、互不相关 B、相互制约 C、相互补充 D、相互平等 2、在电压负反馈自动调速系统中，当负载增加时，则电动机转速下降，从而引起电枢回路（ ） A、端电压增加 B、端电压不变 C、电流增加 D、电流减小 3、转速负反馈调速系统对检测元件和给定电压造成的转速下降（ ）补偿能力。 A、没有 B、有 C、对前者有补偿能力，对后者无 D、对前者无补偿能力，对后者有 练 习 4、转速负反馈调速系统中，若要使开环和闭环系统的理想空载转速相同，则闭环时给定电压要比开环时的给定电压响应的提高（ ）倍 A、2+K B、1+K C、1/(2+K) D、 1/(1+K) 5、电压负反馈加电流负反馈的直流调速系统中，直流正反馈环节（ ）反馈环节。 A、是补