11kw直流电动机不可逆调速系统毕业论文(编辑修改稿)

11kw直流电动机不可逆调速系统毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

进步。 直流电机的控制与调速技术的发展是与控制器件的发 展紧密相连的。 数字技术的飞速发展，将计算机与直流电机的控制系统相结合，使得直流电机被广泛的应用在各种领域。 电机是进行电能与机械能交换的机器。 在工业、农业、运输和国防上广泛应用它来拖动工作机械。 较先进的工作机械和生产工艺普通要求对电机的转速实行自动控制，直流电机一直以来，以其调速性能为：起动转矩大，能获得宽范围的调速等优点。 被广泛应用在要求调速指标高的各种机械上。 目前，国内的小功率直流电机调速中采用的脉冲宽度调速技术已日臻成熟，在中小型功率范围内，它已迅速取代可控硅直流调速系统，使控制装置做到与电机一体化 ，节省了专用的控制矩，从而使设备可靠性大大提高，且维护简单。 正是基于对小功率直流电机调速系统的优越性的认识，本设计即运用小功率直流电动机调速系统。 而且直流电动机具有良好的起制动性能 ,能大范围内平滑调速 ,因而在可控的电力拖动领域中得到了广泛的应用。 直流调速系统现已具有较完整的理论和较成熟的实践。 这种调速方式正是适应了自动调速系统向微型化、集成化和电机控制装置一体化的发展方向，具有较高的实际应用价值。 本设计讲述了小功率的不可逆调速系统，下面是本设计的技术数据和设计内容。 1 技术数据和要求： 直流电动机： 额定功率 NP Kw，额定电压 VUN 110 ； 额定电流 AIN 13 ，转速 1500Nn r/min； 极数 2p＝ 4，电枢电阻 Ra＝ 1Ω ； 励磁电压 VUex 110 ，电流 AIex  ； 2 要求：调速范围 D＝ 10，静差率 s≤ 10％，电流脉动系数 Si≤ 10％。 2 设计内容 ⑴确定调速系统方案 ⑵主电路选择与计算 ⑶控制电路选择与计算 ⑷调速系统静态精度计算 ⑸绘制电气系统原理图及部件图 ⑹调试、修改电气参数 3 1 调速系统的方案选择 电动机供电方案的选择 与交流机组相比，晶闸管可控整流装置无噪声、无磨损、响应快、体积下、重量轻、 投资省；而且工作可靠、功率小、效率高，因此采用晶闸管可控整流装置供电。 由于电动机功率小，故选用单相整流电路。 又因是不可逆系统，所以可选用单相桥式半控整流电路供电。 为省去续流二极管，可采用晶闸管在一侧的方案。 电动机的额定电压为 110V，若用电网直接供电，会造成导通角小，电流脉动大，并且功率因素低，因此，还是选用整流变压器供电方式为宜。 又因对输出电流的脉动没有提出要求，故不加电抗器。 对于小功率直流调速系统一般均采用减压调速方案，磁通不变，因此励磁绕组可采用单相不控整流电路供电。 为保证先加励磁电源，后加电 枢电压的原则，以及防止运行过程中因励磁消失而造成转速过高的现象，在励磁回路中应有弱磁保护环节。 触发电路的选择 本设计所选用的直流电动机容量较小，通过晶闸管的电流不会超过50A，故可采用电路简单，成本低的单结晶体管触发电路。 为实现自动控制，且要同时触发两只阴极不接在一起的晶闸管，可采用由晶体管代替可变电阻的单结晶体管触发电路，用具有两个二次绕组的脉冲变压器输出的脉冲。 反馈方式选择原则应是满足调速指标要求的前提下，选择最简单的反馈方案。 负载要求 D＝ 10， S≤ 10％，则系统应满 足的转速降 m in/)(10 )1( rn sD snN N   电动系数 5 0 0 113110   N aNN n RIUeC  4 mi n/2 0 0mi n/ 1 rrI dCRea  已远远大于调速指标要求的 ,必须再加上电流正反馈来补偿它，故最后确定采用电压负反馈及电流正反馈的调速方案。 为了能实现高速启动，还必须加上电流截止环节。 直流调速系统框架图 调速要求远远大于调速指标要求，因此必须再加上电流正反馈来补偿它，故最后确定采用电压负反馈及电流正反馈的调速方案。 还有为了能实现高速起动，还必须加上电流截止环节。 故系统框架图如图 所示： 给 定 信号触 发 器放 大 器 电 动 机电 压 负反 馈电 流 截止 反 馈电 流 正反 馈gdU fuUfiUU pK CU dU39。 SK++ 图 直流调速系统框图 5 2 主电路计算 根据相关主电路计算出 整流电路的元件电压和容量，从而设计出符合电路设计的整流电路图。 晶闸管整流电路如图 所示 MVV~ U 1 u 2 图 晶闸管整流电路 整流变压器要计算出两侧电压和电压比，并且也要计算出变压器的具体容量。 二次侧电压的计算 2U 一个是重要参数，选择过低，无法保证输出额定电压。 选择过高，又会造成延迟角  加大，功率因数变坏，整流元件的耐压升高，增加了装置的成本。 一般可按下式计算，即 )( c o s2 2 2m i n NI IshTd m x CUA nUUU   (21) 式中 maxdU ：整流电 路输出电压最大值； TnU : 主电路电流回路 n 个晶闸管正向压降； C : 线路接线方式系数； shU : 变 压 器 的 短 路 比 ， 对 10~ 变 压 器 ，shU =~； 6 在要求不高的场合或近似估算时，用下式计算则更加方便，即 BAudU  )~1(2  (22) 其中： A = B=1 取  取 2U =155V 一次电流 I1和二次电流 I2的计算 由表查得 11 K K KIKI dI /11  (23) dI IKI 22  (24) 式中 21 /NNK 为电压器一次与二次匝数比。 考虑电压器的励磁电流时， 1I 应乘以 左右的系数 根据式 (23)、 (24)得 AAKIKI d  变压器容量的计算 1111 IUmS  (25) (26) 式中 1m 、 2m 为一次侧、二次侧绕组的相数。 由式 (25)、 (26)得 VAVAIUS 2 3 5 4) 2 0(111  AAKIKI D )(/ 111 2222 IUmS VAVAIUS 2 2 3 2) 5 5(222 VU 162~)~1( 1 102  7 S= 212121 )(  SS (2354+2232)kVA= 晶闸管元件的选择要根据计算出晶闸管的具体额定电压和额定电流，从而选择满足电路设计的晶闸管。 晶闸管的额定电压 在已知 2U 的条件下，由表查得晶闸管实际承受的最大峰值电压 TmU乘以 (23)倍的安全裕量，参照标准电压等级，即可确定晶闸管的额定电压 TNU。 即 TmTN UU )32(  (27) 由式 (27)得 VVUUU mTN 6 5 8~4 3 81 5 52)3~2(2)3~2()3~2( 2  取 VUTN 600 晶闸管的额定电流 选择晶闸管额定电流的原则是必须使管子允许通过的额定电流有效 TNI 大于实际流过管子电流最大有效值 TI ,即 TNI = TAVT II )( (28) 考虑 (~2)倍的裕量 )(AVTI =(~2)K dBI (29) 式中 )( dT IIK  为电流计算系数，可由表查得。 未接电抗器的电动机负载，负载性质介于电阻与电感负载之间，为了晶闸管工作可靠，按电阻负载选择系数 K，由表查得 K=，最大负载电流 ddB II  计算，根据式 (28)得 )(AVTI =(~2)K dBI =(~2) 13A=~ 取 AI AVT 20)(  ，故选 620KP 晶 闸管元件。 虽然整流二极管导电时间较长，但考虑到晶闸管电流裕量大，因此整理二极管也选 20A，即选用 ZP206. 8 交流侧过电压保护 1)阻容保护 对于单相电路 261 USemIC  (210) 电容 C 的耐压  emahIUSUR  (211) 电阻功率 RIP RR 2)43(  (212) 6102  cC fcUI  式中 S 为 变压器容量； 2U 变压器二次相电压有效值； RI 通过电阻的电流； emI 变压器励磁电流百分数， 10~100kVA 的变压器，对应的emI =10~4； shU 变压器的短路比， 10~1000kVA 的变压器对应的 shU =5~10； 由式 (29)、 (210)、 (211)得 FFIC USem  222 15523001  耐压 VVU m  选 F 、耐压 400V、 CJ31 金属化纸介电容器。  12423001551 22 emahIUSUR 取 R=15。 AAf C UI CC 66    2)压敏电阻 1VR 的选择 标称电压 mAU1 UUmA  (212) WWRIP CR ~)4~3()4~3( 212  9 式中 U 为压敏电阻两端正常工作电压有效值（ V）。 由式 (212)得 VVUU mA 2 8 51 5  通过查询相关产品参数目录，取电压为 330V。 通流量为 5kA,由此选用 5/33031MY 的压敏电阻作交流侧浪涌过电压保护。 直流侧过电压保护 直流侧保护可采用与交流侧保护相同的方法，可采用阻容保护和压敏电阻保护。 但采用阻容保护易影响系统的快速性，并且会造成。