双闭环直流调速系统课程设计说明书(编辑修改稿)

双闭环直流调速系统课程设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

在图 31 中， SB1 为停止按扭， SB2 为启动按扭。 主电路的工作过程为：先合上开关 QS1，接通三相电源，经整流变压器变压后，一路经整流二极管 VD1~VD6组成的三相不可控桥式整流电路转换成直 流电，作为直流电机的励磁电源。 当励磁电流达到最小允许值后，过电流继电器吸合，此时按下启动按扭 SB2，接触器 KM得电吸合，其主触头闭合，从整流变压器输出的三相电压经热继电器后加到由晶闸管 VT1~VT6 组成的三相全控整流电路上，在触发电路的控制下得到可调的电压，从而调节电机的转速。 图 31 晶闸管三相全控整流电路 MVISB1 SB2KMKA KA2KML1L2L3NF U 1 T11 R 1 1 R 31 C 1 1 C 3KMFR11 R V 1 1 R V 31 R 4 1 R 5 1 R 61 R 7 1 R 8 1 R 91 C 4 1 C 5 1 C 61 C 7 1 C 8 1 C 91VT11VT21VT31VT41VT51VT6LdF U 2 F U 3 F U 4F U 5 F U 6 F U 7VD1 VD2 VD3VD4 VD5 VD6R W 1R W 2KA2Q S 1UWVV1U1W1IKA1FR1TA1TA2TA3UVW 10 整流变压器的设计 变压器二次侧电压 U2的计算 U2是一个重要的参数，选择过低就会无法保证输出额定电压。 选择过大又会造成延迟角α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：   BAUU d~12  （ 31） 式中 : A— 理想情况下，α =0176。 时整流电压 Ud0与二次电压 U2之比，即 A=Ud0/U2； B— 延迟角为α时输出电压 Ud与 Ud0之比，即 B=Ud/Ud0； ε — 电网波动系数，通常取ε =； 1～ —— 考虑各种因数的安全系数； 对于三相全控整流电路 A=；取ε =；α角考虑 10176。 裕量， 则 B=cosα =，由 式（ 31）可得   VU 1 3 3~1 1 19 8 2 3 ~12  ，取 2U =120V。 电压比 K=U1/U2=380/120=。 一次、二次相电流 I I2的计算 整流变压器一次、二次相电流与负载电流 dI 之比分别为： KI1=I1/Id （ 32） KI2=I2/Id （ 33） 考虑变压器的励磁电流时， 1I 应乘以 左右的系数，即： KIKI dI11  （ 34） 对于三相全控整流电路 KI1=, KI2=，由式（ 33）、（ 34）可得： AK IKI dI 2 0 98 1 11  AIKI dI 7 02 0 98 1  11 变压器容量的计算 S1=m1U1I； （ 35） S2=m2U2I2； （ 36） S=(S1+S2)； （ 37） 式中 m m2 一次侧与二次侧绕组的相数； 对于三相全控挢式整流电路 m1=3， m2=3，则有： S1=m1U1I1=3 380 = kVA S2=m2U2I2=3 120 = kVA S=(S1+S2)= (+） = kVA 取 S= 晶闸管元件的选择 晶闸管的额定电压 晶闸管实际承受的最大峰值电压 mU ，并考虑（ 2～ 3）倍的安全裕量，参照标准晶闸管电压等级，即可确定晶闸管的额定电压 TNU ，即 TNU =（ 2～ 3） mU 在三相全控桥式 整流电路，每个晶闸管所承受的最大峰值电压为 26UUm  ，则       VUUU mTN ~~263~23~2 2  （ 38） 这里取 700TNUV 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值 TNI 大于实际流过管子电流最大有效值 TI ，即 : TNI = )(AVTI TI 或 )(AVTI = ddII =KdI （ 39） 考虑到（ ～ 2）倍的裕量 )(AVTI =（ ～ 2） KdI （ 310） 12 式中 K=TI /（ dI ） —— 电流计算系数。 对于三相全控整流电路 K=，考虑 ～ 2 倍的裕量       n2~~ KIKII dAVT    5 3~ 1 52 0 93 6 ~  取 AIT 160。 故选晶闸管的型号为 KP160 晶闸管元件。 主电路的保护 设计与计算 在实际的运行过程中，会受各种各样因素的引响，使电压或电流超出系统允许的范围，如电网电压波动导致的过电压，过载或堵转引起的过电流等等，这时很容易损坏系统，因而需要设置相应的保护电路。 过电压保护 以过电压保护的部位划分，可分为交流侧过电压保护、直流侧过电压保护和器件两端过电压保护三种。 （ 1）交流侧过电压保护 ① 错误 !未指定书签。 阻容保护 即在变压器二次侧并联电阻 R和电容 C进行保护，如图 31中的 1R1— 1R3和 1C11C3。 对于单相电路 226 em SCIU 电容 C的耐压  （ 311） shemUUR SI （ 312） 电阻功率： 26(3 ~ 4)2 10RRC C CP I RI f U （ 313） 式中： S —— 变压器容量（ VA） 2U —— 变压器二次相电压有效值 RI —— 通过电阻的电流（ A） emI —— 变压器励磁电流百分比， 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； 13 mU —— 阻容两端正常工作时交流电压峰值（ V）。 对于相电路， R和 C的数值可按表 31进行换算。 表 31 变压器和阻容装置不同接法时电阻和电容的数值 变压器接法 单相 三相、二次 Y联结 三相、二次 D联结 阻容装置接法 与变压器二次侧并联 Y联结 D联结 Y联结 D联结 电容 C C 1/3C 3C C 电阻 R R 3R 1/3R R 取 emI =6, shU =8，由式（ 311）、（ 312）、（ 313）得 C≥ 6 emI S/U22=6 6 103/1202= 耐压≥ = 2 120= 由公式计算出电容量一般偏大，实际选用时还可参照过去已使用装置情况来确定保护电压的容量，这里选 CZ322型金属化纸介电容器，电容量 160uF，耐压 300V。 取 2Ω IC=2π fCUC 106=2π 50 160 120 106= A PR≥（ 3～ 4） IC2R=(3～ 4) 2=（ ～ ） W 可选取 2Ω， 300W 的陶瓷绕线电阻。 ② 压敏电阻的选择 压敏电阻标称电压 mAU1 = U = 2 120= 取电流量 5KA，选 MY31220/5 型压敏电阻。 允许偏差 +10％（ 242V）。 （ 2） 直流侧过电压保护 直流侧保护可采用与交流侧保护相同保护相同的方法，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 di/dt 加大。 因此，一般不采用阻容保护，而只用压敏电阻作过电压保护。 MaU1  (～ 2) DCU =(～ ) 230=414～ 460V 选 MY31660/5 型压敏电阻，允许偏差 +10％。 闸管及整流二极管两端的过电压保护 14 抑制晶闸管关断过电压一般采用在晶闸管两端并联阻容保护电路方法。 如图31中的 1R4~1R 1C4~1C9。 阻容保护的数值一般根据经验选定，见表 32 表 32 阻容保护的数值一般根据经验选定 晶闸管额定电流 /μ A 10 20 50 100 200 500 1000 电容 /μ F 1 2 电阻 /Ω 100 80 40 20 10 5 2 抑制晶闸管关断过电压一般采用在晶闸管两端并联阻容保护电路方法。 电容耐压可选加在晶闸管两端工作电压峰值 mU 的 ～ 倍。 由于 AIT 160 由上表得 C=， R=10Ω， 电容耐压≥ mU = 26U = 6 120=441V 选 C 为 CZJD2型金属化纸介质电容器 , 耐压为 450V。 622 10  cR fcUP =50 62 10)1203(  = 选 R 为 80Ω， 1W的普通金属膜电阻器。 过电流保护 本系统采用电流截止反馈环节作限流保护外，还设有与元件串联的快速熔断器作过载与短路保护。 快速熔断器的断流时间短，保护性能较好，是目前应用最普遍的保护措施。 快速熔断器可以安装在直流侧、交流侧和直接与晶闸管串联。 如图31 中的 FU1FU7。 （ 1）交流侧熔断器的选择 在交流则设有熔断器 FU1，对整流变压器及后面的电路进行短路与过载保护，整流变压器一次侧的电流 有效值为 1I =。 故可选取 RW0680 低压熔断器，熔体的额定电流选为 80A （ 2）晶闸管串连的快速熔断器的选择 接有电抗器的三相全控桥电路，通过晶闸管的有效值 3/2093/n  IIT = A 选取 RLS150 快速熔断器，熔体额定电流 150A。 （ 3）过电流继电器的选择 因为负载电流为 209A，所以可选用吸引线圈电流为 30A 的 JL1411ZS 型手动 15 复位直流过 电流继电器，整定电流取 209=≈ 260A。