炭片调阻器的精度分析

北京理工大學珠海學院ZH UHAI CAMPU S.BEI 川NG INSTITUTE OF TECHN DLDGY毕业设计（论文）炭片调压器的精度分析学 院：航空学院专 业：航空机械姓 名：学 号：指导老师：职 称：副教授中国珠海二O三年五月北京理工大学珠海学院毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：我所呈交的毕业设计基于数字图像的直线检 测技术研究是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果， 文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设 计使用的数据真实可靠。承诺人签名：日期：年_月日北京理工大学珠海学院2009届本科生毕业论文炭片调压器的精度分析摘要炭片调压器是目前航空直流电源系统广泛使用的直流调压器，虽然近年由于晶体管 调压器的广泛应用和自身稳定性和准确度不高的缺点，已经逐渐被取代。但其在通用航 空等领域，仍然占据着很大份额，如何提高其精度，改进其性能，对一大批使用炭片调 压器的通用飞机有着重要意义。本论文主要分析影响炭片调压器的因素，从炭片调压器的原理入手，对影响其精度 的因素进行分类，如影响准确性和稳定性的因素，针对影响较大的因素进行成因分析， 并提出针对每个原因提出改进型方案。针对温度和稳定性问题，着重介绍了温度补偿电 阻，温度补偿线圈，稳定线圈等具体改进措施。AbstractCarbon film air regulator is widely used in DC power systems DC regulator, although in recent years, the transistor of the regulator wide application and its own stability and accuracy is not high shortcomings have gradually been replaced. But in general aviation and other fields, still occupy a large share, how to improve its accuracy, improve their performance, using a large number of charcoal pieces regulator general aviation aircraft is of great significance.This thesis analyzes the impact of carbon sheet regulator factors, charcoal tablets from the principle of the regulator to start on the factors affecting the accuracy of classification, such as the factors that affect the accuracy and stability, the factors that affect the larger cause analyzed, and the reasons for each proposed modification program. For temperature and stability issues, highlighting the temperature compensation resistance, temperature compensation coil, stabilizing coils and other specific improvement measures.北京理工大学珠海学院2009届本科生毕业论文目录摘要XABSTRACTX1绪论X1.1研究意义及现状X2炭片调压器的原理解析X2.1 参考文献（小三号宋体）X 附录（小三号宋体）X1绪论1.1研究的现状及其意义目前,许多小型飞机的主要供电系统是采用直流并激发电机，这种发电机大多数虽 工作在恒速状态，但若不加调压器,负载的变化还是足以引起输出电压在较大的范围内 变化，这是由于并激式发电机存在一正反馈所引起的，因此在并激式发电机上还要装上 调压器，而且调压器是直流发电机大量采用的自动调压装置,其性能对发电机输出电源 品质有着决定性的影响。调压器的种类很多，电磁式炭片调压器在许多飞机上应用，但是 由于炭片式电压调节器自身原理，调压精度不高，和易损耗的原因，其工作点的调节还 没有一个准确、经济、方便的方法。炭片式电压调节器曾广泛适用于民用航空的大功率直流发电机等场合，但是由于体 积大，笨重，精度和稳定性方面不高，目前很多新型飞机已经逐渐改用晶体管式电压调 压器。但晶体管式电压调压器也有其缺点，在很多飞机上很多仍然使用适用炭片式电压 调节器，所以如何进一步提高炭片式电压调节器的精度，提出实用的解决方案，对目前 使用炭片式调压器的飞机具有十分重要的现实意义。北京理工大学珠海学院2009届本科生毕业论文2炭片调压器的原理解析2.1炭片调压器的工作原理炭片调压器由炭柱，电磁铁，衔铁弹簧组合件等组成。图1炭片调压器的组成2.1.1基本组成炭柱由几十炭片叠成，一头与衔铁上的炭质头接触，另一头与调整螺钉接触，它作 为一个而特殊的可变电阻与发电机的励磁线圈串联。炭柱电阻主要由弹片之间的接触电 阻构成。当外力增大时，炭片之间的实际接触面积增大，电阻变小；当外力减少时，炭片之间的 实际接触面积减少，电阻增大。外加压力柔和地变动时，炭柱电阻可在较大范围内变化。弹簧与衔铁固定在一起，作用是产生弹力，压缩炭柱。电磁线圈跨接在发电机正负两端，感受发电机电压的变化，当发电机电压变化时。 电磁铁铁芯的吸引力发生变化，改变作用在炭柱上的压力，从而改变炭柱电阻的大小。2.1.2作用在衔铁上的力改变炭柱电阻值的方法是改变驾驭炭柱上的压力。炭柱上的压力则是外力通过衔铁 而作用在炭柱上的，作用在衔铁上的外力变化，衔铁的位置变化，炭柱的被雅俗程度和 炭柱阻值就变化。2.1.2.1机械力北京理工大学珠海学院2009届本科生毕业论文一个装配，调试好的调压器，其弹簧助于变形状态，因此，有弹簧力（Ft）的存在。 弹簧力Ft作用在衔铁上，方向由衔铁只想炭柱，使炭柱压紧，其大小与弹簧的形变量有 关。弹簧形变量越大，弹簧力Ft越大，反之，弹簧力越小。由于弹簧与衔铁是固定在一 起的，因此弹簧力的大小可以根据衔铁的位置来判定。衔铁越靠近铁芯，弹簧变形越厉 害，弹簧力越大，反之，则相反。弹簧力压紧炭柱时，炭柱受压变形，产生一个反作用力。此力也作用在衔铁上，其 方向指向铁芯，叫做炭柱反力，用Fzh表示。炭柱反力的大小与炭柱的受压程度有关。 当调压器的调整螺钉位置一定时，衔铁离铁芯近，则炭柱压力轻，炭柱形变量笑，炭柱 反力Fzh小；繁殖衔铁离铁芯远，则炭柱收的压力大，炭柱形变量大，炭柱反力Fzh也就 大。图2-1作用在衔铁上的力弹簧力和炭柱反力都是物体机械变形产生的。为方便分析，把弹簧力Ft和炭柱反力Fzh合起来，其合理成为机械力，用Fj表示。因为弹簧力和炭柱反力的方向是相反的， 并且炭柱反力总是小于、最多等于弹簧力，所以机械力等于弹簧力减去炭柱反力，即 Fj = Ft Fzh机械力作用在衔铁上，方向与弹簧力方向相同，压缩炭柱。在电磁铁线圈未北京理工大学珠海学院2009届本科生毕业论文 通电时，弹簧力全部加在炭柱上，此时炭柱的反力就等于弹簧力，且两者方向相反。因 此他们的合力即机械力为0。2.1.2.2电磁力电磁铁线圈产生的磁拉力叫电磁力，用Fd表示。电磁力作用在衔铁上，方向由由衔 铁指向铁芯，其作用是放松炭柱，电压一定时，衔铁离铁芯越近，电磁力越大；反之， 衔铁离铁芯越远，电磁力越小。在衔铁位置一定时，电压越高，电磁力越大；电压越低， 电磁力越小。2.1.3基本工作情形当发电机转速和负载不变时，发电机电压相对稳定于某值（假定为额定值），衔铁 停在某一位置上。此时，电磁力与机械力相等，即：:d 二两力处于相对平衡状态。如 果发电机转速或者负载变化引起电压升高，测电磁铁线圈两端的电压升高，电磁力增大， 电磁力便大于机械力，即Fd Fj。于是衔铁便向铁芯方向移动，炭柱电阻不断增大，励 磁电流不断减少，发电机电压便下降。电压下降，电磁力减少，同时，机械力随衔铁向 铁芯方向移动测逐渐增大，当衔铁移动到某一位置时，电磁力与机械力又相等，两力处 于新平衡状态，衔铁停在一个新的位置，炭柱电阻不再改变（但大于原来的数值），电 压就保持在一定值。如果炭柱电阻引起的发电机电压下降量，正好抵消发电机转速或者 或者负载变化所引起的电压升高量，则调压器就可以保持发电机电压的额定值，这就是 调压器的的调压过程。2.2保持电压恒定的原理电压调节器是通过感受发电机的电压变化，改变作用在衔铁上的电磁力和机械力的 力量对比没推动衔铁运动，来完成其调节任务的。2.2.1电磁力和机械力特性2.2.1.1电磁力特性在电压调节器中，电磁铁拉力的大小和工作线圈的磁势（或安匝数）IW的平方成 正比，与衔铁和铁芯的之间的气隙S的平方成反比，即iw IF = gdS 2iw !二Igwg电磁铁工作线圈磁势（安匝）；通过工作线圈的电流（A）；北京理工大学珠海学院2009届本科生毕业论文I 工作线圈的匝数；S电磁铁铁芯与衔铁之间的气隙（cm ）;K 常数，包括空气隙的导磁系数和工作气隙出的此路面积（cm 2）。当安匝数W!定时，气隙s越小，电磁力随着气隙s的变化而变化的关系， 成为电磁力特性。在工作线圈电路总电阻和工作线圈匝数一定的情况下，工作线圈的安匝与发电机电 压成正比。每一个电压值对应一个安匝值；电压一定，安匝数就一定。因此，图中安匝 数”W!又可以用对应的发电机电压来表示。当电压值不同时，电压高的其电磁力特性 曲线居上方，电压低的曲线居下方。度。从图可以看出，每一条曲线的不同点处，斜率的大小不同，电磁力变化率的大小不同， 气隙小时，电磁力变化率Kd大；气隙大时，电磁力变化率Kd小。2.2.1.2机械力特性机械力是弹簧力与炭柱反力的合力，即卩=Ft - Fzh。因此，只要知道弹簧力特性和 炭柱反力特性，然后两者相减就可以可得出机械力特性。2.2.1.2.1弹簧力特性北京理工大学珠海学院2009届本科生毕业论文弹簧力Ft的大小和弹簧的形变程度有关。衔铁离铁芯近即气隙S小时。弹簧形变量 大。弹簧Ft随气隙S变化而变化的关系，称为弹簧力特性，其曲线如图。在一般情况下， 弹簧制造好后。其特性就一定了，所以弹簧力特性只有一条。K = dr/弹簧力的变化率，用Kt表示，厂.lds。气隙S越大，Kt越小；气隙S越小，Kt越 大。Kt的大小表示弹簧力Ft随着气隙s变化而变化的快慢程度。2.2.1.2.2炭柱反力的特性炭柱反力Fzh的大小，决定于炭柱被压缩的程度。衔铁离铁芯远，即气隙大时，炭柱 压缩程度大，炭柱反力大；衔铁离铁芯近，炭柱反力小。炭柱反力Fzh随气隙S变化而 变化的关系，称为炭柱反力特性。2.2.1.2.3机械力特性机械力Fj随气隙s变化而变化的关系，称为机械力特性。如图示。由于弹簧力特性 曲线只有一条，调整螺钉的位置一定时炭柱反力特性曲线也只有一条；因此，当调整螺 钉位置确定后，机械力特性也只有一条。K = dF/机械力变化率用Kj表示，ttds。从机械力特性曲线可以看出，气隙s大时,北京理工大学珠海学院2009届本科生毕业论文Kj较小；气隙S小时，K较大。Kj具有两头大中间小的特点。2.3保持电压恒定的原理调压器工作时，作用在衔铁的电磁力和机械力就是按照特性曲线所揭示的规律变化 的。当气隙变化AS时，电磁力和机械力都是获得增量AF，AFd = KdAS, AF；二K严。 但是由于Kd和K的关系可能出现Kd = K、Kd K三种情况，因而AKd和AKj 在数值上也有AFd = AFj，AFd AFj三种情况。调压器衔铁的运动由电磁力 和机械力共同决定，所以，根据Kj和Kd大小的不同，调压器调节的结果也就会不同。理想的情形时在调压器工作范围内，使电磁力的变化率与机械力变化率有Kd = Kj得配保证电压保持恒定值。bU1Uea2图2-4转速上升或负载减少时调节电压的过程合。如满足此条件，则当发电机电压由于转速、负载的变化而偏离额定值时，调压器调 节的结果就正好能进行补偿，北京理工大学珠海学院2009届本科生毕业论文3影响精度的因素和成因炭片调压器的精度，主要受准确性和稳定性两个方面的影响，从这个两个方面进一 步分析影响进度的因素和成因。3.1调压器调压准确性分析工艺水平限制，温度变化影响，电磁铁的磁滞影响，摩擦影响等，额定电压下的电 磁力和机械力的大小及两力的变化率，不可能绝对相等。因此，发电机负载和温度等外部条件变化时，差值越小，准确性越好，差值越大， 准去性越差，在调压器的工作范围内，如果电磁力变化率与机械力变化率不相等， 丰Kd，这是，调压器调节出的电压将偏离其原来值而出现误差，这个误差成为静态 误差。3.1.1静态误差的分类，静态误差颗分为正静态误差和负静态误差。3.1.1.1正静态误差发电机转速升高（或者负载减少），调压器调节出的电压升高：发电机转速减少（负 载增加），调压器调节出的电压减少，这种性质的误差叫做正静态误差。正静态误差是 由于衔铁工作范围，调压器内部机械力和电磁力特性采取了 Kd二K,即机械力变化率大 于电磁力变化率的配合方式而产生的。如果转速升高（负载减少），则工作过程和上述相反，开始电压上升，超过额定值UE, 产生电磁性调节作用力，使衔铁向铁芯方向运动，气隙减少。在气隙减少过程中，一方 面炭柱电阻增大，电压下降，电磁力减少；另一方面，机械力增大，由于机械力增大的 速度快，因此在电压还没有下降大额定值时，机械力就与电磁力相等了，结果，调节出 的电压高于额定值。转速升高，（负载减少）得越多，调节出的电压高与额定值越多， 误差越大。产生正静态误差的调节脚正差调节，其特点是：转速升高，电压增加；转速降低， 电压减少。负载增加，电压降低；负载减少，电压升高。正差调节的准确性较差，但对调节系统（发电机和调压器组成的系统）的稳定性有 利，故飞机上要求使用有正差调节的调节器。3.1.1.2负静态误差发电机转速升高，（负载减少）调节器调节出的电压减少；发电机转速减少（负载 增加）调节器调节出的电压升高，这种性质的误差叫做负静态误差。负静态误差是由于在衔铁的工作范围内，调压器内部机械力 和电磁力特性采取了 Kd 叫，即机械力变化 小于电磁力变化率的配合方式产生的。产生负静态误差的调节叫负差调节。负差调节不但准确性不好，而且稳定性业差，因此飞机供电系统中一般不允许调节 器有负差调节的特性。3.1.2温度对准确性的影响炭片电压调节器工作时，其环境温度和本身的温度变化都很大，环境温度可由-60C 变到+50C；本身的温度：电磁铁约升高颗80C左右，炭柱约升高200C左右。温度的 变化电磁铁工作线圈的电阻变化，使电磁力发生变化，调节出的电压也变化，从而产生 误差。3.1.3磁滞与摩擦误差3.1.3.1产生原因电磁铁导磁材料的磁滞也会导致调压误差，当电磁铁的气隙减少时，气隙磁感应增 大；气隙增大时，气隙磁感应减少。由于铁芯材料存在磁滞，使磁感应的增加量和减少 量不相同，是的电磁吸力Fd与衔铁位置见的关系不再是单值。磁滞对调定电压的影响有两方面，一是产生回线误差，使得负载（或转速）增大时 的电压和减少时相应的电压值不同，在同一负载下，负载增大过程中的电压值低于负载 减少过程中的电压值，；在同一转速下，转速降低过程中的电压值低于转速升高过程中 的的电压值。其二是改变了调节点电压变化的坡率程度，当转速或负载反复变化时，电 磁吸力将沿某一局部回线变化。摩擦的影响可归算到机械反力方面。衔铁向铁芯运动，气隙减少，摩擦力阻碍衔铁 运动，相当于机械反力加大。反之，衔铁背向铁芯运动，气隙怎地，摩擦力相当于使机 械反力减少。摩擦以及炭柱变形的机械滞后现象，对调节点电压的影响与磁滞的影响类似，负载 增大或者转速降低时，调定电压偏低；负载减少或转速升高时，调定电压偏高，但三者 定影响中，以磁滞影响为主。磁滞效应相当于工作线圈上有一个附加安匝AIW的作用，它使电磁吸力增加了AFd，如果另加一反向磁场AH克服次附加安匝的作用，则有AHl = AIW式中1为导磁体平均磁路长度AIW =因为AU ROPAU = 故RAU = AHI opW为由于磁滞影响造成的电压误差，由磁滞引起的最大电压误差是在AH取最大值时发生的。3.2调压器稳定性分析3.2.1产生调压不稳定的原因调压器在调节过程中，当衔铁移动到新的平衡位置时，立刻就停下来，电压也立刻 稳定为某稳定值。实际上，衔铁在移动到新的平衡位置时，是不能立刻停下来的，而要 在新平衡位置附近来回振动一段时间才能停下来，电压也要随之出现波动，然后才稳定。 稳定性就是反映调压器由初始静止状态变为新的静止状态的过渡过程中的工作稳定性。 如果在过渡过程中，衔铁的振动和电压的波动幅度很小，衰减时间快，贝U稳定性好。反 之，则稳定性差。要是出现等幅或增幅震荡，则调压器很快损坏，供电系统的安全供电 也将被破坏。电磁惯性主要存在于发电机励磁电路中。由于励磁线圈存在电感，因此励 磁电流的变化始终落后于炭柱电阻的变化。当炭柱电阻减少时，励磁电流不能立刻增大； 当炭柱电阻增大时，励磁电流不能立刻减少。机械惯性主要表现在衔铁上。当作用在衔 铁的力失去平衡时，衔铁不能立刻移动；而当作用在衔铁上的力已经平衡时，衔铁却不 能立刻停住。3.2.2影响调压稳定性的主要因素炭片调压器，发电机以及其外电路组成一个相互联系的电压自动调节系统，因此调 压稳定性必须从组成调节系统的各个环节及其相互联系来分析。3.2.2.1调压器构造对调压稳定性的影响调压器本身对调压系统调压稳定性的影响主要是由调压器内部构造和工作特点决定 的。内部构造主要是机械力特性和电磁力特性配合情况对稳定性的影响： 3.2.2.1.1机械力变化率大于电磁力变化率（K K）发电机转速、负载变动时，衔铁将由原平衡位置移动至新平衡位置，并在新平衡位 置经短暂的振动，然后稳定下来。如图示,，设新平衡位置位于S0处，当衔铁离S0向铁北京理工大学珠海学院2009届本科生毕业论文芯方向移动S1时，先不考虑电压变化，则由于K Kd，机械力比电磁力增大得快，因 此机械力便大于电磁力，产生附加的巴。巴阻止衔铁继续向铁芯方向运动，并迫使 衔铁返回平衡位置。可见，在特性曲线Kj Kd这种配合下，无论衔铁往哪个方向运动，附加的调节作 用总要阻止其运动，迫使其回到平衡位置，稳定下来。正像小球离开凹槽中间能自动稳 定到原来位置一样。所以，特性曲线为K Kd的配合的调压器，稳定性较好，K与Kd 的差值越大（Kd ），调节作用越强，衔铁的振动衰减越快，稳定性越好；反之，则 相反。但Kj与Kd的差值越大，正静态误差也越大，这对准确性是不利的。1 0 2图3-1人j Kd对稳定的影响3.2.2.1.2机械力变化率小于电磁力变化率（Kj Kd ）在特性曲线为叫 Kd情况相反，无论衔 铁往哪个方向运动，附加的调节作用力总要加快其运动速度，使其远离平衡位置。Kj与 Kd差值Kd - 越大，调节作用越大，衔铁振动越厉害，稳定性越差。3.2.2.1.3机械力变化率等于电磁力变化率（Kj二Kd ）这种情况，无论衔铁往哪个方向运动，则由于Kj二Kd，故不产生附加调节作用力，北京理工大学珠海学院2009届本科生毕业论文对衔铁的运动既没有阻止作用也没有加速作用。这种配合准确性好，稳定性则介于K Kd两种配合情况之间。3.2.2.2炭柱电阻变化率对稳定性的影响炭柱电阻包括各炭片的电阻和炭片之间的接触电阻。接触电阻是构成炭柱电阻的主 要成分，当衔铁移动时，加上炭柱上的压力发生变化，从而炭柱电阻就发生变化，两者 的关系是非线性的。在气隙较少时，炭柱较松，炭柱电阻的变化量较大，炭柱电阻的变 化率较大。气隙较大时，炭柱压得较紧，炭柱电阻变化率少。小气隙处的炭柱电阻变化率同大气隙的变化率相比，两者相差几十倍，因此衔铁工作处 于不同气隙处时，调压器的稳定性差别很大。在高转速，小负载时，衔铁工作在小气隙 处，所以，此时调压系统的稳定性很差。3223炭柱电阻温度变化对稳定性的影响调压器在工作温度时温度是比较高的。温度变化时，炭柱电阻也将发生变化，炭柱 电阻的温度系数是负值，所以温度升高，炭柱电阻值将减少。如图示，假设曲线1表示 温度01时炭柱电阻与气息的关系，则当温度升高为02时，曲线将下移，变为曲线2。从 图看出，温度升高后，对应每一气隙，炭柱电阻值都减少，在转速和负载一定的条件下, 无论是冷状态还是热状态，调压器调节出的电压值应该相同；所以不管冷或者热状态， 炭柱电阻值应该相等。FzhS SSS1 2 3图3-2温度对炭柱电阻的影响假定在某转速，负载下，电压为额定值时，炭柱电阻值为。在图看出，在冷状态 时下（9）时，为使炭柱电阻保持为R2值，衔铁应位于气隙S2处；在热状态下（2），北京理工大学珠海学院2009届本科生毕业论文衔铁则应位于气隙S3处；热状态时的气隙小于冷状态下的气隙。在气隙较小时，炭柱电 阻的变化率较大，调压器的稳定性较差，所以温度升高时，调压器的稳定性较差。3.2.2.4发电机对调压稳定性的影响发电机励磁电压变化率指负载一定时，发电机电压随着励磁电流而变化的变化率。K二叫二tg申它可用励磁外特性的斜率表示，如图，uj j。由于励磁电流随发电机转速，负载的变动而变化，所以发电机励磁电压变化率不仅与励磁电流的大小有关，也 与发电机转速、负载有关。在保持电压为额定值的情况下，低转速，大负载时励磁电流 较大，磁路饱和程度大，励磁电压变化率较少（tg9 2）；高转速，小负载时，励磁电流较少，磁路饱和程度小，励磁电压变化率大（tg 1）。图3-3励磁电压变化率与工作状态的关系在同样的励磁电流变化量下，将引起发电机的电压有较大变化，使电压过调量增大，电压的波动加剧，衔铁的振动加强，因而高转速，小负载时调压系统的稳定性差。3.2.2.5.蓄电池的影响蓄电池并联与发电机外电路，相当于发电机一个特殊的负载，蓄电池内阻小，发电 机电压的变化，会引起电流的较大变化。如果发电机具有下降的外特性，发电机负载电 压的变化率Kuf为负值，这样电流的变化较大加强了电压的负反馈，对调压稳定性是有 利的。但是如果具有上凸的外特性，Kuf为正值，这样电流的变化较大地加强了电压的 正反馈，稳定性大大降低。蓄电池容量越大，内阻越小，这种影响就越大。综上所述可以看出，发电机在高转速，小负载时，炭柱电阻变化率和发电机励磁电压变北京理工大学珠海学院2009届本科生毕业论文化率都较大，发电机负载电压变化率可能变正值，再加上蓄电池的影响以及热状态下炭 柱电阻变化率增大的影响，调压稳定性处于最差状态。所以检查调压器稳定性时规定在 高转速、小负载、热状态、并联许电池的条件，以检查其恶劣状态性能。4提高精度的解决方案4.1改善准确性的方案从两个方面改进，首先对调压器特性配合关系不理想的误差，采用修正线圈减少配合不 理想导致的电压偏差。其次，控制温度对调压器的影响。温度引起工作线圈电阻的变化， 进而引起工作线圈安匝数变化而产生的。采用适当的附加装置，减少温度对工作线圈电 路电阻的影响，保持工作线圈安匝数不变，就可以减少温度误差。4.1.1减少特性配合误差的装置4.1.1.1修正线圈为减少由调压器的特新配合不好而造成的误差，在电磁铁芯上加装修正线圈w，其磁 k势方向与工作线圈磁势方向相反，电路连接关系如图。流过修正线圈的电流取决于BK 两点的电位差。在低转速大负载状态下，激磁电流较大，B点电位高于K点电位，流过 修正线圈的电流使电磁铁合成磁势减少，电磁吸力减少一些，是发电机电压下降得少一 些，这就减少了两力特性配合不好所导致的电压偏差。因此修正线圈可以减少调节点电 压的坡率程度，提高调压的精确性。图4-1修正线圈电路示意图搞转速小负载状态，两力特性配合较好，有了修正线圈反而会使电压偏差增大，所以在电路中串入二极管D，以阻隔修正线圈的电流，使其不起作用。2电位计P与可调电阻R用来调整修正线圈工作时的发电机状态与修正线圈磁势的1 2北京理工大学珠海学院2009届本科生毕业论文 大小。4.1.2减少温度误差的装置4.1.2.1温度补偿电阻温度补偿电阻Rwb是用温度系数很少的康铜丝制成，当温度变化时，其阻值可以认为不变。图4-2温度补偿电阻温度补偿电阻Rwb在电路中位置如图所示，Rwb与工作线圈串联，他的电阻值要比 工作线圈的电阻Rg阻值大许多,（一般Rwb是Rg的5-7倍）,是工作线圈电路总电阻Rgz主 要部分。当温度变化时，Rg变化，但它仅是电路电阻的很少一部分，而作为电路电阻 主要部分Rwb是不变的，对电路电阻这个全局来说，受温度影响不大，这就减少了温度 对调压器工作的影响。4.1.2.2温度补偿线圈温度补偿线圈Wwx用铜线绕成，它并联在温度补偿电阻与工作线圈串联后的电路两 端，和工作线圈绕在同意铁芯上，如图示。温度补偿线圈的磁势W x大约为工作线圈 磁势的十分之一左右，其方向与工作线圈磁势的方向相反，这样电磁铁的总磁势便为量 线圈磁势之差，iw 二 iw - iw 艮卩2gwx当温度变化时，两个各线圈的磁势都要变化，。例如温度升高，两个线圈电阻都增 大，磁势都减少；温度降低时，两个线圈的电阻都减少，磁势都要增大。但是由于在设北京理工大学珠海学院2009届本科生毕业论文计时，对电路参数做了适当的选择，两个线圈磁势的减少和增加量基本相等。这样两个 线圈磁势的差值bw !就能基本保持不变，从而减少了温度误差。图4-3温度补偿线圈采用以上两种温度补偿装置后，温度误差大为减少，发电机电压受温度影响产生的 偏差可以减少到0.5V范围内，至于其他参数因温度的变化而产生的对准确性的影响， 则是从构造上采取措施予以解决。在配合大功率发电机的调压器上，装有校正线圈，用来提高发电机大负载、低转速工作 时调压的准确性。4.2提高稳定性的装置在调压系统处于过渡阶段时，如果衔铁的振动和电压的波动不能很快的停下来，不 仅不利于用电设备的工作，还可能引起炭片烧伤，甚至被打碎。所以，必须设法抑制衔 铁的振动和电压波动，减少其振幅。缩短其衰减时间，以提咼系统的稳定性。为此， 在调压系统中采用了提高稳定性的稳定电阻和稳定变压器。4.2.1稳定电阻北京理工大学珠海学院2009届本科生毕业论文A VJ图4-3稳定电阻连接在调压器与发电机连接的电路中，温度补偿电阻Rwb，工作线圈电阻Rg，炭柱电阻Rh 和发电机励磁线圈电阻Rj共同组成一个电桥。稳定电阻Rwb就接在桥路的A、C亮点之 间，如图示，在组成电桥的四个电阻中，温度补偿电阻Rwb、工作线圈电阻Rg、励磁线 圈电阻Rj是不变的。炭柱电阻Rh则随着发电机转速和负载的变化而改变。若发电机处于中等转速和负载时，炭柱电阻Rh的数值正好使电桥平衡，A、C两点 的电位相等，流过稳定电阻的电流Iwb为0。当发电机在高转速，小负载条件下工作时, 炭柱电阻Rzh较大，A电位低于C点电位，通过稳定的电流Iwd与稳定电阻的电流Iwd由 C流向A点。此时流过工作线圈的电流为通过温度补偿电阻的电流Iwb与稳定电阻的 电流Iwd之差，即二Iwb - Id ；当发电机在低转速、大负载条件下工作时，炭柱电阻Rh 较少，A点电位高于C点电位，通过稳定电阻的电流Iwd则由A点流向C点。此时流向 工作线圈的电流Ig，则为通过温度补偿电阻的电流Iwb稳定电阻的电流Iwd之和，即 Ig二Iwb + Iwd。这是调压器处于静态时，电桥的工作特点。北京理工大学珠海学院2009届本科生毕业论文在调压过程中，炭柱电阻忽大忽小。A点电位忽高忽低的变化，流过稳定电阻的 电流Iwd也要随之变化。稳定电阻就是利用电流Iwd的变化，影响工作线圈的电流来抑 制衔铁的运动，从而提高稳定性。稳定电阻可提高调压器的稳定性，但也有不利作用，这会使调压器的准确性降低。 如果调压器原来是无差调节，稳定电阻会带来正静态误差。这是因为调压器在过渡过 程结束后，处于相对静止状态时，稳定电阻的电流Iwb的存在，会使工作线圈在静态时 的电流-随转速的降低（升高）或而增大（减少），其效果相当于改变了电磁力的变化 率，从而影响调压器的准确性。稳定电阻越小，提高稳定性的作用越强，但带来的正静态误差就越大。4.2.2稳定变压器稳定变压器简称稳压器，这里研究W1和W2两线圈的工作原理。A WJII图4-4稳定变压器的连接气和W2两个线圈的电路连接如图所示，一次线圈气接于A点，与发电机励磁线 圈Wj并联，二次线圈与工作线圈Wg串联。在调压过程中，A点电位变化时，一次线 圈气中的电流就随之变化，使二次线圈W中产生互感电动势。稳压器就是利用互感电北京理工大学珠海学院2009届本科生毕业论文势对工作线圈的电流和电磁力大小的影响，来提高稳定性的。当发电机转速升高（或负 载减少）使电压升高时，衔铁向铁芯方向移动，使炭柱电阻增大，A点电位降低，一次 先去气中的电流逐渐减少。此时二次线圈W2中互感电势的方向和工作线圈电流的方向 相反。这样，工作线圈中的电流不仅随着发电机电压的降低而减少，还因二次线圈W2中 互感电势的作用而减少，因而点磁性调节作用力减少得更快，是衔铁不至于超过新平衡 位置过多。之后，当衔铁先炭柱方向运动时，随着A点电位升高，一次线圈气中的电 流逐渐增加，二次线圈W2中的互感电势的方向和工作线圈中的电流方向相同，使工作 线圈的电流增大的更多，因而机械性调节作用力减少得更快。这样，准确性就提高了。稳定性变压器对调压器的准确性没有影响，但是，由于W1，W2线圈具有电磁惯性， 所以它的反应比较缓慢。5创新改进方式探索5.1改进弹簧，增加稳定性把弹簧换用成其他稳定性高的座动方式。构想一，改用液压，