電機(jī)擴(kuò)大機(jī)要點(diǎn)

1、目錄引言 1一概述 1二. 電機(jī)擴(kuò)大機(jī)工作原理 2（一）擴(kuò)大機(jī)簡介 2（二）放大作用 3三. 刨床自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng) 4（一）給定 4（二）電壓負(fù)反饋 6（三）電流正反饋8（四）電流截止負(fù)反饋 8（五）橋型穩(wěn)定環(huán)節(jié) 11（六）制動(dòng)時(shí)加入自消磁電路與欠補(bǔ)償環(huán)節(jié) 1214四 參考文獻(xiàn)引言 龍門刨床是現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的主要生產(chǎn)機(jī)械， 是自動(dòng)化程度較高的機(jī)床。 龍門刨床 主要用來加工各種平面、斜面、槽，更適用于加工大型而又狹長的工件。龍門刨 床在進(jìn)行刨削加工時(shí)， 其主運(yùn)動(dòng)是工作臺(tái)的直線往返運(yùn)動(dòng)。 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是刀具垂直 于主運(yùn)動(dòng)的位移。輔助運(yùn)動(dòng)有橫梁的夾緊、放松及升降運(yùn)動(dòng)等。一 概述B2012A型龍門刨床采用了發(fā)電

2、機(jī)和電動(dòng)機(jī)組成的直流拖動(dòng)系統(tǒng)。只要改 變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的大小和方向 , 就可以改變發(fā)電機(jī)端電壓的大小和極性 , 從 而可以控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的大小和旋轉(zhuǎn)方向。但是由于該系統(tǒng)的機(jī)械特性硬度 不高,在負(fù)載增加時(shí) , 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)電樞電壓降的增大成 比例地下降 , 因此該系統(tǒng)的調(diào)速范圍不大。 為了改善發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)組的靜態(tài) 特性和動(dòng)態(tài)特性 , 獲得較硬的機(jī)械特性 , 在發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組基礎(chǔ)上 , 設(shè)計(jì)了 由電機(jī)擴(kuò)大機(jī)組成的帶反饋的自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)。為了得到較硬的機(jī)械特性 , 系統(tǒng)采用了多種形式的反饋。 在自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng) 中, 常用的反饋形式有電流正反饋、電壓負(fù)反饋、電流截止負(fù)反饋和轉(zhuǎn)速負(fù)反 饋

3、等。它可以改善其靜特性 ,減小轉(zhuǎn)速降落 , 擴(kuò)大調(diào)速范圍。電機(jī)擴(kuò)大機(jī)工作原理 ）擴(kuò)大機(jī)簡介 電機(jī)擴(kuò)大機(jī)是一種構(gòu)造特殊的直流發(fā)電機(jī)，是用來進(jìn)行功率放大的一種重要元件。普通直流發(fā)電機(jī)也可以看作是一個(gè)放大元件。它的輸出功率比勵(lì)磁功率要大得多，而且受勵(lì)磁信號的控制，不過它的功率放大倍數(shù)還不夠大， 不能滿足一般自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求。電機(jī)擴(kuò)大機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與普通直流發(fā)電機(jī)一樣，也是由定子和電樞組成。由一 臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。擴(kuò)大機(jī)的電樞端部裝有換向器，在換向器上裝有兩對電刷。一 對電刷位于定子磁極的軸線（直軸）上，另一對電刷位于交軸（橫軸）上。擴(kuò)大 機(jī)幾何中心線在橫軸，輸出在直軸。圖一擴(kuò)大機(jī)看作兩個(gè)直流發(fā)電機(jī)級聯(lián)如

4、果在直流發(fā)電機(jī)G1的前面再加上一臺(tái)勵(lì)磁機(jī)，則總的功率放大倍數(shù)等 于兩者放大倍數(shù)的乘積。擴(kuò)大機(jī)相當(dāng)于在其電樞內(nèi)部實(shí)現(xiàn)兩級放大的特殊直 流發(fā)電機(jī)。它的功率放大倍數(shù)可達(dá)數(shù)上萬倍。二）放大作用交磁擴(kuò)大機(jī)利用直流電機(jī)的交軸電樞反應(yīng)來進(jìn)行二次發(fā)電的電機(jī)，在擴(kuò)大機(jī)交軸（橫軸）上形成強(qiáng)大的橫軸磁場（由于橫軸輸出直接用碳刷短路）。電樞切割橫軸磁場產(chǎn)生很大的電勢，由直軸輸出。o三）具體工作過程電流iq流過電樞導(dǎo)體，將產(chǎn)生磁通q,因?yàn)閝和控制磁通相垂直，因此稱 它為交軸磁通。在擴(kuò)大機(jī)中的交軸磁通正是要加以利用的，可把它作為一個(gè)新的 勵(lì)磁磁通。這樣在電樞導(dǎo)體切割 q時(shí)又會(huì)產(chǎn)在如（圖二中）內(nèi)圓的感應(yīng)電勢， 這個(gè)電勢向經(jīng)

5、電刷d-d向負(fù)載輸出，這就構(gòu)成了擴(kuò)大機(jī)的第二級放大。由于擴(kuò)大 機(jī)巧妙地利用了第一級放大產(chǎn)生的交軸磁通作為第二級放大的工作磁通，因此只用了一套電樞繞組就實(shí)現(xiàn)了兩級放大，從而得到了相當(dāng)大的功率放大倍數(shù)。如A系列龍門刨上用的電機(jī)擴(kuò)大機(jī) ZKK12J的輸出功率為1.2kw。三 刨床自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)B2012A型龍門刨床采用了交磁擴(kuò)大機(jī)一一直流發(fā)電機(jī)一一直流電動(dòng)機(jī)系 統(tǒng)。以交磁擴(kuò)大機(jī)作為直流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。利用其控制繞組多的特點(diǎn)。在系統(tǒng)中加入反饋。從而擴(kuò)大了發(fā)電機(jī)一一電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的調(diào)速范圍。提高了系統(tǒng)的 靜特性，改善了動(dòng)特性。圖三主拖動(dòng)系統(tǒng)簡化原理圖為了充分利用交磁擴(kuò)大機(jī)的控制繞組， 將0川控制繞組作為給

6、定電壓、電 壓負(fù)反饋和電流截止負(fù)反饋信號使用； 0U繞組作為電流正反饋使用；01繞 組為穩(wěn)定環(huán)節(jié)作為動(dòng)態(tài)校正之用。見（圖三主拖動(dòng)系統(tǒng)簡化原理圖）一）給定及電壓負(fù)反饋各控制繞組的作用及功能：0川控制繞組的作用是綜合給定電壓、電壓負(fù)反饋及電流截止負(fù)反饋信號。0川控制繞組是給定及電壓負(fù)反饋環(huán)節(jié)。（如圖四）Bi-Kzao200hlwcmkWCMg,。山 Sj-Gt k。眄甲OUTwcmmfKT _ 孔_Q品R-HIiI - I r _ 監(jiān)丁' 丄卜;筍即住;'一"*?圖四給定及電壓負(fù)反饋給定信號的加入，將直流電壓a 1Ug加在正向調(diào)速電位器兩端，如將調(diào)速 電位器R-Q的手柄調(diào)

7、至221如圖四所示的位置1,控制繞組0川中就會(huì)有電流 I0E通過。其回路為從電源正極 R-Q調(diào)速位置1 R2（200） S2-G1 OE 1、 O川2R1 （210） R-H電源負(fù)極（電流方向如圖四中實(shí)線箭頭所示）。這時(shí) 加在控制繞組O川上的給定電壓為a 1U®電流IOE在O川繞組中產(chǎn)生磁勢 FmOl。如果這時(shí)交磁擴(kuò)大機(jī)已由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，那么擴(kuò)大機(jī)兩端B1-K及H2-K就有電壓供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組。當(dāng)發(fā)電機(jī)由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)電機(jī) 兩端即有電壓輸出給電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)便運(yùn)行在所選的速度上。將R-Q手柄向左或向右移動(dòng)，就增大或減小了加于O川繞組上的控制電壓，擴(kuò)大機(jī)發(fā)出電壓的高（低）發(fā)電機(jī)

8、勵(lì)磁電壓的強(qiáng)（弱）發(fā)電機(jī)電壓 高（低）從而改變了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的快（慢）。而R-H電位器加給OIH控制繞 組上電壓的極性正好與上述相反，在 O川控制繞組中產(chǎn)生如虛線所示的電流， 使交磁擴(kuò)大機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)電樞兩端的電壓均反向，電動(dòng)機(jī)便按相反的方向旋轉(zhuǎn)。若要使反向旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)改變轉(zhuǎn)速，只要使R-H手柄向左或向右 移動(dòng)即可。圖五電壓負(fù)反饋二）電壓負(fù)反饋電壓負(fù)反饋的加入電壓負(fù)反饋是通過發(fā)電機(jī)兩端并聯(lián)的電組（板型電阻）器R2取得的，電壓UG1與發(fā)電機(jī)的端電壓成正比。負(fù)反饋的作用，當(dāng)龍門刨床在刨削加工時(shí)，主回路中電流會(huì)隨著負(fù)載情況 的不同而產(chǎn)生變化。當(dāng)主回路中電流增大時(shí)，發(fā)電機(jī)電樞繞組上的壓降增大， 發(fā)電

9、機(jī)的輸出電壓就會(huì)降低，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降。與此同時(shí)，與發(fā)電機(jī) 端電壓成比例的反饋電壓 UG他相應(yīng)降低。如果Ug保持不變，則Ug-UG1便 增大，0川控制繞組中的電流10川也隨之增大，即OIH U=Ug-UG。致使交磁擴(kuò) 大機(jī)的端電壓增加；這就增加了發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電壓，發(fā)電機(jī)的輸出電壓就相 應(yīng)增大，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速回升，這樣就減少了由于負(fù)載電流的增大而引起電 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的下降。所以說，系統(tǒng)中加了電壓負(fù)反饋以后，可以維持發(fā)電機(jī)的 輸出電壓大致不變，也就可保持電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載電流的變化而變化， 或變化很小。發(fā)電機(jī)電壓升高時(shí)，負(fù)反饋也起著相應(yīng)的作用，阻礙發(fā)電機(jī)端 電壓的升高，迫使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速保持不變，

10、或變化很小。這就是電壓負(fù)反饋 在系統(tǒng)中所起的自動(dòng)穩(wěn)速作用。圖六電流正反饋三）電流正反饋由圖六 可見，S2-G1 , S2-M兩點(diǎn)之間的電壓總是和主電路電流大小成正比，將這兩點(diǎn)的電壓降加在電位器 R4上，從R4取出并經(jīng)過電阻RT9送到0U控制繞組，在0U控制繞組內(nèi)產(chǎn)生的磁勢F 0U與給定信號的磁勢一致。1）電流正反饋?zhàn)饔秒娏髡答伃h(huán)節(jié)的作用過程如下：當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載增大時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，主回路電流增大。主回路電流增大后， S2-G1 S2-M 之間的電壓降也 相應(yīng)增大，就是說電流正饋信號也相應(yīng)增大。因此，擴(kuò)大機(jī)控制繞組的電流也增大，結(jié)果使得擴(kuò)大機(jī)總的合成磁通增加，擴(kuò)大機(jī)的輸出電壓增高，電動(dòng)機(jī)

11、的轉(zhuǎn)速降也得到補(bǔ)償。只要參數(shù)選擇適當(dāng)，電流正反饋的作用可以低消由 于負(fù)載增加而造成的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速維持不變。 2）電流正反饋工作原理負(fù)載Tt n JT I Tt S2-G1 S2-MTT IO nt一 Ut一 n T當(dāng)主回路有電流通過時(shí)，在 S2-G1和S2-M之間產(chǎn)生電壓降，由R4上截取 部分給on繞組由1井入與o川給定極性相同進(jìn)行電流正反饋。四）電流截止負(fù)反饋B2012A龍門刨床具有電壓負(fù)反饋與電流正反饋的自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)中 ,其靜 特性都比開環(huán)系統(tǒng)的靜特性要硬得多。因此 , 當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載突然猛增 , 或由 于機(jī)械部分被卡住時(shí) , 主回路的電樞電流將會(huì)增長到危險(xiǎn)的程度。 不僅

12、有燒毀 電機(jī)的可能,而且因電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩也急驟增大 ,將使系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)受到巨大的沖擊,影響設(shè)備的精度 ,嚴(yán)重時(shí)將使機(jī)械部分損壞圖七電流截止負(fù)反饋當(dāng)拖動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象時(shí)電機(jī)電流增大， 當(dāng)主電路電流大于原設(shè)定的比 較電壓時(shí)，這時(shí)主回路壓降電壓通過 V1二極管逆比較電壓在 0川繞組中通入 一電流，這一電流與給定電流（激磁）方向相反抵擋絕大部分給定電流。使 發(fā)電機(jī)電壓迅速下降，電動(dòng)機(jī)停止不動(dòng)。（賭轉(zhuǎn)）保護(hù)了機(jī)械電氣設(shè)備。截止 環(huán)節(jié)是故障保護(hù)環(huán)節(jié)，不參加啟制動(dòng)換向過程。因此，一方面在主回路中裝設(shè)過電流繼電器以進(jìn)行保護(hù) ，另一方面，在電 路設(shè)計(jì)上使靜特性能符合系統(tǒng)實(shí)際工作的需要，即在正常工作范圍內(nèi)，

13、系統(tǒng)具 有很硬的機(jī)械特性，而當(dāng)電機(jī)過載時(shí)，系統(tǒng)則具有很軟的機(jī)械特性。這樣，當(dāng) 電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，其轉(zhuǎn)速將急劇下降直到堵轉(zhuǎn)為止，并使電動(dòng)機(jī)在堵轉(zhuǎn)時(shí)的堵轉(zhuǎn) 電流也不致超過電動(dòng)機(jī)的允許電流圖八挖掘機(jī)特性、下垂特性電流截止負(fù)反饋就能起到這一作用。 當(dāng)主回路中的電流超過一定數(shù)值時(shí)， 電流截止負(fù)反饋就起作用。由于加入的電流負(fù)反饋很強(qiáng)，當(dāng)它起作用時(shí)，足 以將給定信號的絕大部分抵消掉，迫使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為零，從而起到了保護(hù)設(shè) 備的作用。這種保護(hù)與繼電器作過流不同，它不會(huì)切斷電源，也無須重新啟 動(dòng)。只要過載現(xiàn)象消失，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速又會(huì)重新升高，這是對生產(chǎn)有利的。當(dāng)系統(tǒng)中有了電流截止負(fù)反饋以后，能使系統(tǒng)得到下垂特性，（如圖

14、八）所示 通常這種特性是挖土機(jī)這類機(jī)械所特有的，因此也稱為“挖掘機(jī)特性”Bl KH2-K圖九橋型穩(wěn)定環(huán)節(jié)五）橋型穩(wěn)定環(huán)節(jié)由并聯(lián)在擴(kuò)大機(jī)輸出端的電阻 3R-1、3R-2、以及發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組 RG1 及串聯(lián)的電阻RT10組成電橋電路，在其對角線上接上控制繞組01和調(diào)節(jié)電阻RT8在穩(wěn)定狀態(tài)下調(diào)節(jié) R3-1、R3-2、R10的數(shù)值，使電橋達(dá)到平衡，即 3R-1: 3R-2=RG1 RT10接在電橋?qū)蔷€上的擴(kuò)大機(jī)控制繞組 01無電流，這 個(gè)環(huán)節(jié)不起作用。當(dāng)擴(kuò)大機(jī)的輸出電壓增大的瞬間，由于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組的 電感作用，通過勵(lì)磁繞組 RG1和RT10的電流不能突變，所以RT10兩端電壓 不能突變。而流過電

15、阻3R-1、3R-2上電流突然增加，所以3R-2兩端的電壓 也突然增加，而RG1 RT10上電流增大比較慢，電橋失去平衡并輸出電壓， 3R抽頭處為“ +”，RG1下端為“-”，因此01繞組上有電流流過，由于 0 I 繞組的聯(lián)接極性，使產(chǎn)生的磁通起去磁作用，因而減緩了擴(kuò)大機(jī)輸出電壓的 上升速度。擴(kuò)大機(jī)的電壓上升越快，橋形穩(wěn)定環(huán)節(jié)產(chǎn)生的電流越大，在01控 制繞組上的去磁作用越強(qiáng)，對電壓上升速度的抑制作用越強(qiáng)，從而達(dá)到了穩(wěn) 定系統(tǒng)、減小系統(tǒng)振蕩的目的。同樣理由，當(dāng)擴(kuò)大機(jī)的輸出電壓降低瞬間， 穩(wěn)定環(huán)節(jié)有減緩電壓降低速度的作用。橋形穩(wěn)定環(huán)節(jié)是利用發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組 的電感作用，而設(shè)置的擴(kuò)大機(jī)輸出電壓的動(dòng)態(tài)負(fù)

16、反饋，所以橋形穩(wěn)定環(huán)節(jié)增 加了系統(tǒng)的阻尼作用，使不穩(wěn)定的系統(tǒng)變?yōu)榉€(wěn)定的系統(tǒng)，使起動(dòng)，反向、制 動(dòng)過程平滑，有效地抑制系統(tǒng)的超調(diào)，減輕或消除系統(tǒng)的振蕩現(xiàn)象，使系統(tǒng) 穩(wěn)定運(yùn)行。六）制動(dòng)時(shí)加入自消磁電路與欠補(bǔ)償環(huán)節(jié)龍門刨采用二級停車制動(dòng)，工作臺(tái)停車時(shí)，按下停止按鈕，斷開0川給定電壓，電壓負(fù)反饋在0川繞組中流過一個(gè)很大的反向電流，從而對發(fā)電機(jī)去磁， 使其端電壓下降。由于直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來不及變化，使電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢大 于發(fā)電機(jī)端電壓，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電制動(dòng)而迅速停車，KT延時(shí)閉合常閉觸點(diǎn)未閉合前，為第一級停車制動(dòng)。為了防止主電動(dòng)機(jī)在停車后的“爬行”現(xiàn)象， 在調(diào)速系統(tǒng)中還設(shè)有自動(dòng)消除發(fā)電機(jī)剩磁的控制電路，此為第二極制動(dòng)，2）自消磁電路這一電路是在給定信號切斷的轉(zhuǎn)速時(shí)，由于時(shí)間繼電器KT的延時(shí)閉合常閉觸點(diǎn)（280- 0川2）自動(dòng)延時(shí)（約0.9秒）接入之后，當(dāng)主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速已 經(jīng)制動(dòng)到很低，其中觸點(diǎn)（280- 0川2）是用來將發(fā)電機(jī)的剩磁電壓的大部分 以負(fù)