第14章-交轴磁场放大机.ppt

1、第14章交叉轴磁场放大器，14.1直流发电机到功率放大器的演化14.2磁光器的工作原理14.3磁光器的空载特性和外部特性14.4磁光器的技术数据和使用总结，14.1直流发电机到功率放大器的演化交叉轴磁场放大器也称为电动机放大器，是属于自动控制系统的旋转放大元件。从直流发电机演化而来。如上所述，直流伺服电动机的控制信号由功率放大器提供。在低功耗控制系统中，放大器是由晶体三极管组成的电子放大器，功率较大的控制系统必须使用电力电子设备。电力电子设备具有体积小、无噪音的优点，但短时间过载能力下降，用作直流放大输出的直流电压有时存在大纹波等缺点。目前，一些系统使用电动机作为控制系统的功率放大器。这种马达

2、称为马达放大器。马达放大器有两种，交叉放大器和磁放大器，使用中大部分使用交叉放大器。第二章分析的直流发电机实际上是功率放大器，目前分析如下。他鼓励直流发电机接线图，如图141所示。用原动机拖动直流发电机，保持转速恒定。直流发电机的磁绕组是放大器的输入端，输入直流信号电压是Uf，信号电流是，(141)，表达式中的Rf是发电机磁绕组的电阻。图141他鼓励直流发电机接线图，当电机空载时，鼓励电枢两端的输出电势Ea=Cen。马达的旋转速度不变，因此Ea，(142)，信号电流If发生变化时，马达的磁也随之发生变化。马达的磁路还未饱和时，F，是，EaIf，即输出电势与输入的信号电流成正比。将输出连接到负载

3、时，将通过电流Ia流动。此时，负荷的电压为Ua=EaIaRa，(143)，输出功率为UaIa。输出功率UaIa比信号功率UfIf大得多，因此将直流发电机变成了功率放大器。如果取这两种功率的额定功率作为功率放大系数Kp，(144)，表达式中的UanIan是额定输出功率。UfnIfn是额定信号功率(即额定励磁功率)。一般直流发电机的额定励磁功率约为额定输出功率的1%3%，因此功率放大系数Kp约为30110。这里要说明的是，电力增幅是否违反了能量守恒定律。不是。发电机的输出功率由电动机的功率平衡决定，因为它是从原动机传送到发电机的机器功率转换而来的。也就是说，励磁功率实际上是控制功率，控制输出功率。

4、普通直流发电机的功率放大系数还不够高，不能满足实际生产中功率放大的要求。交流放大器的本质是像多级放大电子放大器一样，在直流电动机内部实现两级放大。下面具体分析了工作原理。14.2磁放大器的工作原理，磁放大器的工作结构图如图142所示。图中，定子的磁路类似于阳极直流电动机，磁极具有控制绕组(类似于普通直流电动机的励磁绕组)。交流放大器的电枢与普通直流电动机相同，但在整流子上又安装了一对刷子。通过交换板接触几何零线导体的笔刷QQ称为交叉轴笔刷，这是普通直流电动机的一对笔刷。连接到变径和极轴导体的笔刷DD称为直轴笔刷。这是现有直流电动机上新添加的一对刷子。图142磁光器的工作，14.2.1磁光器的空

5、载运行放大器如何实现第二阶段放大？电机以一定速度N旋转驱动电枢，对控制绕组应用控制信号电压Uk，产生电流Ik，形成磁通量K。电枢导体切割磁线K，从电枢导体生成切割电势eq，eq的方向如图142中电枢外环所示。显然，笔刷QQ引出了同一极面下所有导体的电势，其笔刷间的电势为Eq=Cekn。由于双轴刷子QQ短路，两个刷子之间流动着电流Iq。当然，在每个电枢导体中，相应的分支电流通过IQ，其方向与电势eq相同。根据直流发电机的基本原理，已知电枢绕组通过电流时产生电枢磁场，IQ通过电枢绕组流动的电枢磁场Q可以用右手螺旋定律判断。在图142中，该磁场轴在最左侧显示为Q和箭头方向。q被称为交叉轴磁通。磁通量

6、比较强。电枢导体切割直轴磁线K以产生电势eq，同时切割交叉轴磁线Q以产生电势ed，这种电势的方向如图142内环所示。图142内部圆不是表示其他绕组，而是表示电枢导体的电势ed方向。也就是说，每个电枢导体上可以同时存在eq和ed。如图142所示，电势ed不能通过在刷QQ之间正负相互抵消来推导。但是，笔刷DD充分拉出电势ed，在笔刷DD之间获得最大电势Ed，连接负载后，将负载输出电流Id输出到负载，从而在负载中生成电压降Ud。控制信号弱(Eq相对较小)，但由于刷QQ短路，电枢电路电阻小，电流Iq相当大，Q足够强，Q产生的Ed、Id、Ud更大，从而达到功率放大的目的。这里起放大作用的决定因素是交叉轴

7、磁场，因此被称为交叉轴磁场马达放大器或轴向放大器，在制造厂(或公司)中也被称为扩张器。根据对上述交叉磁放大器工作原理的分析，交叉磁放大器可以看作是两个直流发电机的串行放大，如图143所示。图143交流磁放大器对应于两个直流发电机的串行放大的布线示意图，将控制电压Uk添加到交流磁放大器的控制绕组Wk以生成控制电流Ik和磁通量K，并在刷QQ之间生成交叉轴电势Eq。这是液位直流发电机。通过电流Iq生成磁通量Q，使交叉轴刷短路，并通过电枢绕组(在图143中显示为交叉轴绕组Wq)在刷DD之间生成直轴电势Ed。这是主直流发电机。然后，液位直流发电机为负荷供电。两阶段放大后，交流磁放大器的功率放大系数Kp比

8、一般直流发电机大得多，一般这种功率放大系数在数百万数万倍的范围内，当然可以满足实际要求。14.2.2交流放大器的负载运行如下分析图142所示的交流放大器为负载供电的情况。输出端笔刷DD连接负载时，会产生输出电流Id。此时，电枢导体不仅有过电流IQ，还有电流id，id的方向与电势ed的方向相同。根据右手螺旋规则，可以确定id通过电枢绕组的磁力、磁通量的方向。如图142所示，它们位于直线轴方向，其方向与控制绕组磁力、磁通量的方向完全相反。因此，如图144所示，分别称为直轴磁力Fd和直轴磁力线D。显然，Fd，D的大小与输出电流Id成正比。直轴脱磁力Fd比控制绕组磁力Fk大得多。即使输出电流很小，Fd

9、几乎都抵消了Fk，将输出电压Ud降低到接近0，放大器也无法工作。为了使放大器在负载下正常工作，必须在放大器上放置补偿绕组，以抵消直线轴的磁消除潜力。图144是具有校正绕组的交叉磁放大器接线图，校正绕组WB布置在定子磁极表面的多个槽中，其绕组轴位于直轴方向。校正绕组产生的磁能要抵消与输出电流Id成比例的直轴消磁Fd，校正绕组必须与输出电路连接，校正绕组磁电位FB的方向必须与控制绕组磁电位Fk的方向相同，与直轴消磁Fd相反。具有校正绕组的交叉放大器的工作原理接线图如图144所示。一般补偿绕组设计为10%的磁力储备，在该绕组两端平行连接可变电阻R，可以通过改变补偿绕组的电流来调节补偿程度。当14.3

10、交流放大器的空载特性和外部特性14.3.1交流放大器的空载特性额定速度保持不变时，交流放大器的空载输出电压Ud0根据控制绕组磁电位Fk的变化关系称为交流放大器的空载特性。如图145所示，交叉磁放大器的空载特性曲线不是单值曲线，而是循环。例如，在数值的控制磁性Fk1的情况下，当Fk增加时，相应的Fk1获得输出电压Ud0。当Fk下降时，如果相应的Fk1获得输出电压Ud0，则结果为Ud0Ud0。空载特性曲线回路发生的原因是放大器磁路磁性材料的磁化曲线是磁滞回路。当然，直流发电机的空载特性也是一个电路，但是回路很窄，一般不考虑，但是放大器上两个阶段的放大导致回路扩大。(David aser，North

11、ern Exposure，DC发电机)，空载特性的非切削性必然导致外部特性的非切削性，从而导致放大器工作的不稳定性。此外，如图145所示，环路面积越大，残余磁电压也越大，没有控制信号时放大器仍然输出足够的电势，从而产生错误的动作。因此，必须采取一些措施，减少空载特性的回路面积。图145磁光器的空载特性曲线，降低剩余磁体的方法是在精子的轭上放置交流脱磁绕组。交流磁绕组的磁通量主要通过轭而不通过气隙，因此在电枢绕组和控制绕组上不会产生交变电势，但可以减少轭中的平均残余磁力。一般来说，交流脱磁绕组的交叉磁放大器，其剩余磁电压不超过额定输出电压的5%。我国生产的交叉磁放大器有两种，没有交流脱磁绕组和交

12、流脱磁绕组，其中剩余电压为额定输出电压的15%，必须在电路中采取一定措施，减少剩余磁体的影响。14.3.2交流放大器的外部特性电动机以额定速度驱动放大器，如果放大器以常数控制绕组电流Ik，则输出电压Ud随输出电流Id变化的关系称为交流放大器的外部特性。放大器的输出电流Id与负载电流相同。如果放大器负载是电阻RL，则变更RL值会变更ID。如果放大器负载是伺服马达，则变更伺服马达的负载扭矩会变更伺服马达的电枢电流，即输出电流Id。交流放大器的外部特性如图146所示。如图所示，放大器的外部特性也是回路，外部特性的硬度取决于补偿绕组磁电位FB的直轴磁消除电位的补偿程度。补偿越强，外部特性就越难。补偿越

13、弱，外部特性越柔和。校正权线的磁力与直接轴向脱姿势完全抵消的情况下，称为完全补偿。补偿的磁电位大于磁消除电位，称为过度补偿。相反，它被称为补偿不足。这相当于倍利式直流发电机的外部特性曲线，调整串磁力的强弱可以改变补偿程度。图146磁光器的外部特性可以通过实验判断磁光器的补偿程度，如图147所示。在交叉轴刷QQ之间连接电流表，并更改负载电阻RL，以使输出电流Id从0增加到额定值。如果Iq大小在默认情况下没有更改，则说明为总体补偿。Iq随着Id的增加而增加，将得到过度补偿。如果Iq随着Id的增加而减少，则表示补偿不足。通常，磁放大器的外部特性调整到完全补偿或波动不大的欠补偿状态。图147判断磁光器

14、校正程度的实验接线图，14.4磁光器的技术数据和使用，表141ZKK磁光器技术数据，14.4.1的使用方法和选择原则磁光器的使用方法和选择原则如下。(1)磁光器的额定功率，额定(2)交流磁放大器的瞬时过电压为额定值的2倍，瞬时过电压为1.5倍，瞬时过电压为3.5倍，控制绕组长期允许电流与额定控制电流的比率(即控制绕组过载能力)一般为59倍。系统所需的过剩功率、过电流、过电压应与上述过载容量相匹配，并应考虑过载频率和时间。(3)系统所需的最低工作电压必须高于交流磁放大器的剩余磁电压，并留出足够的余量。否则，必须对系统使用负反馈以减少剩余磁电压的影响。(4)正确选择控制绕组，注意极性。对于交叉磁放

15、大器，如果当前级需要配置推挽或差动放大电路，则必须选择两个具有相同参数的控制绕组。如果当前电平是电子管放大器，则应使用电阻高的控制绕组。如果当前级是晶体管放大器，则应使用低电阻控制绕组。作为电压反馈绕组，应使用高电阻控制绕组。使用电流反馈绕组时，应使用低电阻控制绕组。交流磁放大器接线盒的接线图上显示了每个控制绕组的正负极性，特别是在多个控制绕组同时使用的情况下，要确保极性正确。、例如，上述恒速控制系统的放大器在使用交流磁放大器的情况下，应使用两个控制绕组。一个控制绕组连接到指定的电压。其中，正极端连接到指定电压的阳极，负极端连接到指定电压的阴极。另一个控制绕组连接速度测量发电机的输出。在匀速系

16、统中，交流磁放大器控制绕组正极端输出电压的阴极和负极端输出电压的阳极，使测速发电机起到速度负反馈的作用。如图148所示，在匀速系统中，交叉磁放大器控制绕组的正确布线。在图中，M是直流伺服电动机，G是直流速度计发电机。图148匀速系统的交流磁放大器控制绕组的正确布线，14.4.2应用和裴珉姬管理注意事项如下。(1)精确确定笔刷位置。刷子位置对磁放大器的性能有明显的影响。马达从工厂出厂时，制造厂在刷子位置上做了明显的标记，调整刷子位置时要注意尽量不要偏移。(2)适当调节外部特性的硬度。制造厂在电压变化率为30% (Udn1.3Udn)的情况下，控制电流Ik在0到额定值范围内所有外部特性没有上升，制

17、造厂提供的外部特性如图149所示，在补偿绕组曹征电阻的接触位置上有明显的标记。用户可以通过改变补偿绕组曹征电阻来改变外部特性的硬度，以满足系统要求，但对外部特性过强可能产生的负载资格有足够的保护。图149适当应用制造厂提供的外部特性，(3)交流磁绕组的电压。我国生产的交叉磁放大器ZKK3J、ZKK5J、ZKK12J的脱磁绕组已在电机内部连接，不再需要拔掉电源。ZKK25或更高的交流脱磁线圈，由用户自己拔掉线，以适当地施加AC 50Hz电压。剩余磁电压Usc与交流脱磁绕组电压Uqc的关系如图1410所示。交流脱磁绕组的电压过高或过低，不利于残余磁削弱。一般Usc最好采用2V5V(图1410中的AB)。图1410应补偿剩余磁电电压与交流脱磁电压的关系，(4)刷接触面与交换器工作表面的操作，以及绕组曹征电阻触点的接触状态。刷子和换向器接触不