交直流調(diào)速課程設計

1、<p>　　十機架連軋機分布傳動直流調(diào)速（機架序號7）</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　直流電動機具有良好的起動、制動性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動領域中得到了廣泛的應用。從控制的角度來看，直流調(diào)速還是交流拖動系統(tǒng)的基礎。早期直流電動機的控制均以模擬電路為基礎，采用運算放大器、非線性

2、集成電路以及少量的數(shù)字電路組成，控制系統(tǒng)的硬件部分非常復雜，功能單一，而且系統(tǒng)非常不靈活、調(diào)試困難，阻礙了直流電動機控制技術的發(fā)展和應用范圍的推廣。隨著單片機技術的日新月異，使得許多控制功能及算法可以采用軟件技術來完成，為直流電動機的控制提供了更大的靈活性，并使系統(tǒng)能達到更高的性能。采用單片機構成控制系統(tǒng)，可以節(jié)約人力資源和降低系統(tǒng)成本，從而有效的提高工作效率。</p><p>　　本設計主電路采用晶閘管三相全控

3、橋整流電路供電方案，控制電路由集成電路實現(xiàn)，系統(tǒng)中有速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、觸發(fā)器、鎖零單元和電流自適應調(diào)節(jié)器等。</p><p>　　本文所論述的是轉速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設計。主電路設計是依據(jù)晶閘管-電動機（V—M）系統(tǒng)組成，其系統(tǒng)由整流變壓器TR、晶閘管整流調(diào)速裝置、平波電抗器L和電動機-發(fā)電機組等組成。整流變壓器TR和晶閘管整流調(diào)速裝置的功能是將輸入的交流電整流后變成直流電；平波電抗器L的功能是使輸出

4、的直流電流更平滑；電動機-發(fā)電機組提供三相交流電源。</p><p>　　關鍵詞：雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，轉速調(diào)節(jié)器，電流調(diào)節(jié)器</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、課程設計的目的5</p><p>　　二、課程設計的要求5</p><p>　　三、課程設計的任務（十機架

5、連軋分部傳動直流調(diào)速系統(tǒng)的設計）6</p><p>　　（一）、連軋機原理6</p><p>　?。ǘ⒒緟?shù)6</p><p>　　(1)、電動機參數(shù)6</p><p>　　（三）、設計指標7</p><p><b>　?。ㄋ模┰O計要求7</b></p><p

6、>　　四、系統(tǒng)方案選擇和總體結構設計8</p><p>　?。ㄒ唬?、調(diào)速方案的選擇8</p><p>　　(1)、電動機供電方案的選擇8</p><p>　　(2)、調(diào)速系統(tǒng)方案的選擇9</p><p>　?。ǘ?、總體結構設計10</p><p>　　五、主電路的設計與參數(shù)計算11</p>

7、;<p>　?。ㄒ唬┱髯儔浩鞯脑O計11</p><p>　?。?）、變壓器二次側電壓U2的計算12</p><p>　　（2）、一次、二次相電流I1、I2的計算12</p><p>　?。?）、變壓器容量的計算12</p><p>　?。ǘ?、晶閘管元件的選擇13</p><p>　?。?）、

8、晶閘管的額定電流13</p><p>　?。?）、晶閘管的額定電壓13</p><p>　?。ㄈ?、晶閘管保護環(huán)節(jié)的計算14</p><p>　　（1）、過電壓保護14</p><p>　?。?）、過電流保護15</p><p>　?。ㄋ模⑵讲娍蛊鞯挠嬎?5</p><p>　　

9、（五）、勵磁電路元件的選擇16</p><p>　?。?、繼電器-接觸器控制電路設計17</p><p>　　六、觸發(fā)電路選擇18</p><p>　　七、晶閘管雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設計與選擇18</p><p>　?。ㄒ唬?、電流調(diào)節(jié)器的設計和校驗19</p><p>　?。ǘ?、轉速調(diào)節(jié)器的設計和校驗2

10、1</p><p>　　八、控制電路的設計與計算23</p><p>　?。ㄒ唬⒔o定環(huán)節(jié)的選擇23</p><p>　?。ǘ?、控制電路的直流電源23</p><p>　?。ㄈ?、反饋電路參數(shù)的選擇與計算24</p><p>　　（1）、測速發(fā)電機的選擇24</p><p>　?。?

11、）、電流截止反饋環(huán)節(jié)的選擇24</p><p>　　九、直流調(diào)速系統(tǒng)電氣原理總圖25</p><p><b>　　一、課程設計的目的</b></p><p>　　課程設計是本課程教學中極為重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，它不但起著提高本課程教學質(zhì)量、水平和檢驗學生對課程內(nèi)容掌握程度的作用，而且還將起到從理論過渡到實踐的 橋梁作用。因此，必須認真組織，

12、周密布置，積極實施，以期達到下述教學目的。</p><p>　?、?通過課程設計，使學生進一步鞏固、深化和擴充在交直流調(diào)速及相關課程方面的基本只是、基本理論和基本技能，達到培養(yǎng)學生獨立思考、分析和解決實際問題的能力。</p><p>　?、?通過課程設計，讓學生養(yǎng)成嚴謹科學、嚴肅認真、一絲不茍和實事求是的工作作風，達到提高學生基本素質(zhì)之目的。</p><p>　?、?/p>

13、 通過課程設計，讓學生獨立完成一項直流或交流調(diào)速系統(tǒng)課題的基本設計工作，達到培養(yǎng)學生綜合應用所學知識和實際查閱相關設計資料能力的目的。</p><p>　?、?通過課程設計，使學生熟悉設計過程，了解設計步驟，掌握設計內(nèi)容，達到培養(yǎng)學生工程繪圖和編寫設計說明書能力的目的，為學生今后從事相關方面的實際工作打下良好的基礎。</p><p><b>　　二、課程設計的要求</b&g

14、t;</p><p>　?、?根據(jù)設計課題的技術指標和給定條件，在教師指導下，能夠獨立而正確地進行方案論證和設計計算，要求概念清楚、方案合理、方法正確、步驟完整。</p><p>　　② 要求掌握交直流調(diào)速系統(tǒng)的設計內(nèi)容、方法和步驟。</p><p>　?、?要求會查閱有關參考資料和手冊等。</p><p>　?、?要求學會選擇有關元件和參數(shù)

15、。</p><p>　　⑤ 要求學會繪制有關電氣系統(tǒng)圖和編制元件細節(jié)。</p><p>　　⑥ 要求學會編寫設計說明書。</p><p>　　三、課程設計的任務（十機架連軋分部傳動直流調(diào)速系統(tǒng)的設計）</p><p><b>　?。ㄒ唬?、連軋機原理</b></p><p>　　在冶金工業(yè)中，軋制過

16、程是金屬壓力加工的一個主要工藝過程，而連軋則是一種可以提高勞動生產(chǎn)率和軋制質(zhì)量的先進方法。其主要特點是被軋金屬同時處于若干機架之中，并沿著同一方向進行軋制最終形成一定的斷面形狀。其軋制原理和過程如圖3-1所示。</p><p>　　連續(xù)軋制的基本條件是物質(zhì)流量的不變性，即S1v1=S2v2…=Snvn=常數(shù)，這里S1…Sn和v1…vn分別為被軋金屬的橫斷面積和線速度。而連軋機的電氣傳動則應在保證物質(zhì)流量恒定的前提

17、下承受咬鋼和軋制時的沖擊性負載，實現(xiàn)機架的各部分控制和協(xié)調(diào)控制。每個機架的上下軋錕公用一臺電動機實行集中拖動，不同機架采用不同電動機實行部分傳動，各機架軋錕之間的速度則按物質(zhì)流量恒定原理用速度鏈實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制</p><p>　　物質(zhì)流量不變的要求應在穩(wěn)態(tài)和過渡過程中都得到滿足，因此，必須對過渡過程實踐和超調(diào)量都提出相應的限制。</p><p>　　連軋機的完整控制包括許多方面，本課題只考慮

18、軋錕拖動的基本控制即調(diào)速問題，并以十機架軋機為例，至于張力卷取問題等將不涉及。</p><p><b>　?。ǘ⒒緟?shù)</b></p><p>　　考慮到課程設計的實踐有限，本課題直接給出各部分電動機的額定參數(shù)作為設計條件，不再提及諸如軋制力、軋制轉矩、軋錕直徑等概念和參數(shù)，以便簡化設計計算。</p><p><b>　　(1)

19、、電動機參數(shù)</b></p><p>　　以十機架為準，每個機架對應一臺電動機，由此形成10個部分，各部分電動機參數(shù)集中列表3-1中，其中Pn(kW)為額定功率、Un(V)為額定電壓、In（A）為額定電流、nn[(r/min)]為額定轉速、Ra(Ω)為電動機內(nèi)阻、GD²a(N·m²)為電動機飛輪力矩、P為極對數(shù)。Ifn(A)為額定勵磁電流。</p><

20、p><b>　?。ㄈ?、設計指標</b></p><p>　　① 穩(wěn)態(tài)指標：無靜差。</p><p>　　② 動態(tài)指標：電流超調(diào)量﹠i≤5%；啟動到額定轉速時的轉速超調(diào)量﹠n≤5%（按退飽和式計算）</p><p><b>　?。ㄋ模┰O計要求</b></p><p>　　① 要求以轉速、電流雙

21、閉環(huán)形式作為系統(tǒng)的控制方案。</p><p>　?、?要求主電路采用三相全橋整流形式。</p><p>　　③ 要求系統(tǒng)具有過流、過壓、過載和缺相保護。</p><p>　　④ 要求觸發(fā)脈沖有故障封鎖能力。</p><p>　?、?要求對1號機架拖動系統(tǒng)設置給定積分器，其他機架拖動系統(tǒng)設置給定速度鏈，以實現(xiàn)速度協(xié)調(diào)控制。</p>

22、<p>　　四 系統(tǒng)方案選擇和總體結構設計</p><p>　?。ㄒ唬?、調(diào)速方案的選擇</p><p>　　本次設計選用的電動機型號Z2-62型，其具體參數(shù)如下表2-1所示</p><p>　　表2-1 Z2-62型電動機具體參數(shù)</p><p>　?。?）電動機供電方案的選擇</p><p>　　變壓器

23、調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)用的主要方法，調(diào)節(jié)電樞供電電壓所需的可控制電源通常有3種：旋轉電流機組，靜止可控整流器，直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器。旋轉變流機組簡稱G-M系統(tǒng)，適用于調(diào)速要求不高，要求可逆運行的系統(tǒng)，但其設備多、體積大、費用高、效率低、維護不便。靜止可控整流器又稱V-M系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來移動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變Ud，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速，且控制作用快速性能好，提高系統(tǒng)動態(tài)性能。直流斬波器和脈寬調(diào)制交換器采用PWM受

24、器件各量限制，適用于中、小功率的系統(tǒng)。根據(jù)本此設計的技術要求和特點選V-M系統(tǒng)。</p><p>　　在V-M系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器給定電壓，即可移動觸發(fā)裝置GT輸出脈沖的相位，從而方便的改變整流器的輸出，瞬時電壓Ud。由于要求直流電壓脈動較小，故采用三相整流電路?？紤]使電路簡單、經(jīng)濟且滿足性能要求，選擇晶閘管三相全控橋交流器供電方案。因三相橋式全控整流電壓的脈動頻率比三相半波高，因而所需的平波電抗器的電感量可相應減少約

25、一半，這是三相橋式整流電路的一大優(yōu)點。并且晶閘管可控整流裝置無噪聲、無磨損、響應快、體積小、重量輕、投資省。而且工作可靠，能耗小，效率高。同時，由于電機的容量較大，又要求電流的脈動小。綜上選晶閘管三相全控橋整流電路供電方案。</p><p>　?。?）調(diào)速系統(tǒng)方案的選擇</p><p>　　由于電機的容量較大，又要求電流的脈動小，故選用三相全控橋式整流電路供電方案。</p>

26、<p>　　電動機額定電壓為230V，為保證供電質(zhì)量，應采用三相減壓變壓器將電源電壓降低。為避免三次諧波電動勢的不良影響，三次諧波電流對電源的干擾，主變壓器應采用D/Y聯(lián)結。</p><p>　　因調(diào)速精度要求較高，故選用轉速負反饋調(diào)速系統(tǒng)。采用電流截止負反饋進行限流保護，出現(xiàn)故障電流時由過流繼電器切斷主電路電源。</p><p>　　為使線路簡單，工作可靠，裝置體積小，宜選用K

27、J004組成的六脈沖集成觸發(fā)電路。</p><p>　　該系統(tǒng)采用減壓調(diào)速方案，故勵磁應保持恒定。勵磁繞組采用三相不控橋式整流電路供電，電源可從主變壓器二次側引入。為保證先加勵磁后加電樞電壓，主接觸器主觸點應在勵磁繞組通電后方可閉合，同時設有弱磁保護環(huán)節(jié)。</p><p>　　直流調(diào)速系統(tǒng)框圖如圖1所示。</p><p>　?。ǘ⒖傮w結構設計</p>

28、<p>　　采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，可以近似在電機最大電流（轉矩）受限的條件下，充分利用電機的允許過載能力，使電力拖動系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動，到達穩(wěn)態(tài)轉速后，又可以讓電流迅速降低下來，使轉矩馬上與負載相平衡，從而轉入穩(wěn)態(tài)運行，此時起動電流近似呈方形波，而轉速近似是線性增長的，這是在最大電流（轉矩）受到限制的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的起動過程。采用轉速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，在系統(tǒng)中設置了兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉速和電流，二

29、者之間實行串級聯(lián)接，這樣就可以實現(xiàn)在起動過程中只有電流負反饋，而它和轉速負反饋不同時加到一個調(diào)節(jié)器的輸入端，到達穩(wěn)態(tài)轉速后，只靠轉速負反饋，不靠電流負反饋發(fā)揮主要的作用，這樣就能夠獲得良好的靜、動態(tài)性能。</p><p>　　雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負載電流小于時表現(xiàn)為轉速無靜差，這時，轉速負反饋起主調(diào)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差。得到過電流的自動保護。顯然靜特性優(yōu)于單閉環(huán)系統(tǒng)。在動態(tài)性能方面，雙閉環(huán)系統(tǒng)在起動和升

30、速過程中表現(xiàn)出很快的動態(tài)跟隨性，在動態(tài)抗擾性能上，表現(xiàn)在具有較強的抗負載擾動，抗電網(wǎng)電壓擾動。</p><p>　　直流調(diào)速系統(tǒng)的框圖如圖4-1所示： </p><p>　　圖4-1 直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)結構圖</p><p>　　五、主電路設計與參數(shù)計算</p><p>　?。ㄒ唬┱髯儔浩鞯脑O計</p><p>　　

31、（1）、變壓器二次側電壓U2的計算</p><p>　　是一個重要的參數(shù)，選擇過低就會無法保證輸出額定電壓。選擇過大又會造成延遲角α加大，功率因數(shù)變壞，整流元件的耐壓升高，增加了裝置的成本。一般可按下式計算，即：</p><p><b>　?。?-1） </b></p><p>　　式中 --整流電路輸出電壓最大值；</p>

32、<p>　　--主電路電流回路n個晶閘管正向壓降；</p><p>　　C -- 線路接線方式系數(shù)；</p><p>　　--變壓器的短路比，對10～100KVA， =0.05～0.1；</p><p>　　/--變壓器二次實際工作電流與額定之比，應取最大值。</p><p>　　在要求不高場合或近似估算時，可用下式計算，即：<

33、;/p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中A--理想情況下，α=0°時整流電壓與二次電壓之比，即A=/；</p><p>　　B--延遲角為α時輸出電壓Ud與之比，即B=/；</p><p>　　ε——電網(wǎng)波動系數(shù)；</p><p>　　1~1.2——考慮各種因

34、數(shù)的安全系數(shù)；根據(jù)設計要求，采用公式：</p><p><b>　　(3-3)</b></p><p>　　由表查得 A=2.34；取ε=0.9；α角考慮10°裕量，則 B=cosα=0.985</p><p><b>　　取=122V。</b></p><p>　　電壓比K=/=380/

35、122=3.11。</p><p>　?。?）、 一次、二次相電流I1、I2的計算</p><p>　　由表查得 =0.816, =0.816</p><p>　　考慮變壓器勵磁電流得：</p><p>　　=A=13.17A </p><p><b>　　=A=39.00A</b></

36、p><p>　　（3）、變壓器容量的計算</p><p>　??； （3-4）</p><p>　??； （3-5）</p><p>　??； （3-6）</p><p>　　式中m1、m2 --一次

37、側與二次側繞組的相數(shù)；</p><p>　　由表查得m1=3，m2=3</p><p>　　=3×380×13.17=15.01 KVA</p><p>　　=3×122×39.00=14.27KVA </p><p>　　=1/2（15.01+14.27）=

38、14.64 KVA </p><p>　?。ǘ?、晶閘管元件的選擇</p><p>　　正確選擇晶閘管和整流管，能夠使晶閘管裝置在保護可靠運行的前提下降低成本。選擇整流元件主要是合理選擇它的額定電壓Ukn和額定電流（通過平均電流）IT,它們與整流電路形式、負載性質(zhì)、整流電壓及整流電流平均值、控制角α的大小等因素有關。一般按α=0計算，且同一裝置中的晶閘管和整流管的額定參數(shù)算法相同。<

39、/p><p>　?。?）、 晶閘管的額定電流</p><p>　　選擇晶閘管額定電流的原則是必須使管子允許通過的額定電流有效值大于實際流過管子電流最大有效值[8]，即</p><p>　　或 ==K （3-8）</p><p>　　考慮（1.5～2）倍的裕量</p><p><b>　?。?-9）<

40、;/b></p><p>　　式中K=/（1.57）--電流計算系數(shù)。</p><p>　　此外，還需注意以下幾點：</p><p>　?、佼斨車h(huán)境溫度超過+40℃時，應降低元件的額定電流值。</p><p>　?、诋斣睦鋮s條件低于標準要求時，也應降低元件的額定電流值。</p><p>　?、坳P鍵、重大設備

41、，電流裕量可適當選大些。</p><p>　　由表查得 K=0.368，考慮1.5～2倍的裕量</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p><b>　　=A</b></p><p><b>　　=A</b></p><p>　　取=

42、30A。故選晶閘管的型號為KP30-7。</p><p>　?。?）、晶閘管的額定電壓</p><p>　　晶閘管實際承受的最大峰值電壓，乘以（2～3）倍的安全裕量，參照標準電壓等級，即可確定晶閘管的額定電壓，即</p><p>　　整流電路形式為三相全控橋，查表得，則</p><p>　　==V=V （3-7）</p>&l

43、t;p><b>　　取=800V。</b></p><p>　　（三）、晶閘管保護環(huán)節(jié)的計算</p><p>　　晶閘管有換相方便，無噪音的優(yōu)點。設計晶閘管電路除了正確的選擇晶閘管的額定電壓、額定電流等參數(shù)外，還必須采取必要的過電壓、過電流保護措施。正確的保護是晶閘管裝置能否可靠地正常運行的關鍵。</p><p>　?。?）、過電壓保護

44、 </p><p>　　以過電壓保護的部位來分，有交流側過壓保護、直流側過電壓保護和器件兩端的過電壓保護三種。</p><p>　　【1】交流側過電壓保護</p><p>　　阻容保護 即在變壓器二次側并聯(lián)電阻R和電容C進行保護。</p><p>　　本系統(tǒng)采用D-Y連接。S=14.64kvA, U2=122V<

45、/p><p>　　Iem取值：當 S≥10KVA時，取Iem=4KVA。</p><p>　　=µF=23.61µF</p><p>　　耐壓≥1.5Um =1.5×122×=258.8V</p><p>　　選取30µF,耐壓258.8V的CZDJ-2型金屬化紙介電容器。取=5KV，</p

46、><p>　　=Ω=2.6Ω，取3Ω</p><p><b>　　==1.15A</b></p><p><b>　　=W=W</b></p><p>　　選取3、14W的金屬膜電阻。</p><p><b>　　壓敏電阻的計算</b></p>

47、<p>　　=V=224.29V</p><p>　　流通量取5KA。選MY31-240/5型壓敏電阻。允許偏差+10％（264V）。</p><p>　　【2】直流側過電壓保護</p><p>　　直流側保護可采用與交流側保護相同保護相同的方法，可采用阻容保護和壓敏電阻保護。但采用阻容保護易影響系統(tǒng)的快速性，并且會造成加大。因此，一般不采用阻容保護，而

48、只用壓敏電阻作過電壓保護。</p><p>　　=(1.8～2.2) ×230V=414～460V </p><p>　　選MY31-440/5型壓敏電阻。允許偏差+10％（484V）。</p><p>　　【3】晶閘管及整流二極管兩端的過電壓保護 </p><p><b>　　查下表：<

49、;/b></p><p>　　表3-1 阻容保護的數(shù)值一般根據(jù)經(jīng)驗選定</p><p>　　抑制晶閘管關斷過電壓一般采用在晶閘管兩端并聯(lián)阻容保護電路方法。電容耐壓可選加在晶閘管兩端工作電壓峰值的1.1～1.15倍。</p><p>　　由上表得C=0.5µF，R=10Ω，</p><p>　　電容耐壓≥1.5==1.5

50、5;×122=448.26V</p><p>　?。?）、 過電流保護</p><p>　　直流側快速熔斷器:容體額定電流IkRZ<1.5In=1.5*47.8=71.7A</p><p>　　交流側快速熔斷器:容體額定電流IKRJ<1.5I2=1.5*39=58.5A</p><p>　　晶閘管元件串聯(lián)快速熔斷器:容體

51、額定電流Ik<IKR<1.57IT=1.57*30=47.1A</p><p>　　總電源快速熔斷器:容體額定電流IKRD<1.5I1=1.5*13.17=19.7A</p><p>　　（四）、平波電抗器的計算</p><p>　　為了使直流負載得到平滑的直流電流，通常在整流輸出電路中串入帶有氣隙的鐵心電抗器，稱平波電抗器。其主要參數(shù)有流過電抗器

52、的電流一般是已知的，因此電抗器參數(shù)計算主要是電感量的計算。</p><p>　　【1】算出電流連續(xù)的臨界電感量可用下式計算，單位mH。</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　式中為與整流電路形式有關的系數(shù)，可由表查得；</p><p>　　為最小負載電流，常取電動機額定電流的5％～10％計

53、算。</p><p>　　根據(jù)本電路形式查得=0.693所以</p><p>　　=0.05=0.05×47.8A=2.39A</p><p>　　=mH=35.37mH </p><p>　　【2】限制輸出電流脈動的臨界電感量</p><p>　　由于晶閘管整流裝置的輸出電壓是脈動的，因此

54、輸出電流波形也是脈動的。該脈動電流可以看成一個恒定直流分量和一個交流分量組成。通常負載需要的只是直流分量，對電動機負載來說，過大的交流分量會使電動機換向惡化和鐵耗增加，引起過熱。因此，應在直流側串入平波電抗器，用來限制輸出電流的脈動量。平波電抗器的臨界電感量（單位為mＨ）可用下式計算</p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　式中－系數(shù)，與

55、整流電路形式有關，－電流最大允許脈動系數(shù)，通常三相電路≤（5～10）％。</p><p>　　根據(jù)本電路形式查得=1.045, 所以</p><p>　　==26.67mH </p><p>　　【3】電動機電感量和變壓器漏電感量</p><p>　　電動機電感量（單位為mH）可按下式計算</p><p><

56、;b>　?。?-13）</b></p><p>　　式中 、、n－直流電動機電壓、電流和轉速，常用額定值代入；</p><p>　　p－電動機的磁極對數(shù)；－計算系數(shù)。一般無補償電動機取8～12，快速無補償電動機取6～8，有補償電動機取5～6。本設計中取=8、=230V、=47.8A、n=1450r/min、p=1</p><p>　　= mH =1

57、3.27mH </p><p>　　變壓器漏電感量（單位為mH）可按下式計算</p><p><b>　?。?-14）</b></p><p>　　式中－計算系數(shù)，查表可得</p><p>　?。儔浩鞯亩搪繁?，一般取5%～10%。</p><p>　　本設計中取=3.9、=0.05</p&

58、gt;<p>　　所以= mH =0.005mH </p><p>　　【4】實際串入平波電抗器的電感量</p><p>　　考慮輸出電流連續(xù)時的實際電感量：</p><p>　　mH （3-15）</p><p>　　【5】 電樞回路總電感:</p><p>　　=22.09＋13.27

59、＋2×0.005 mH =35.37mH</p><p>　　（五）、勵磁電路元件的選擇</p><p>　　整流二極管耐壓與主電路晶閘管相同，故取700V。額定電流（取 =0）可查得K=0.367，</p><p>　　==(1.5～2)×0.367×0.956A=0.88～1.2A </p><p&

60、gt;　　可選用ZP型3A、700V的二極管。</p><p>　　R 為與電動機配套的磁場變阻器，用來調(diào)節(jié)勵磁電流。</p><p>　　為實現(xiàn)弱磁保護，在磁場回路中串入了欠電流繼電器KA ，動作電流通過R 調(diào)整。根據(jù)額定勵磁電流 =0.956A，可選用吸引線圈電流為2.5A的JL14-11ZQ直流欠電流繼電器。</p><p>　　（六） 繼電器-接觸器控制電

61、路設計</p><p>　　為使電路工作更可靠，總電路由自動開關引入，由于變壓器一次側電流，故可選CM1-100H型斷路器，其脫扣額定電流為85A。</p><p>　　用交流接觸器來控制主電路通斷，由于=39.00A ,故可選.</p><p>　　在勵磁回路中，串聯(lián)吸引線圈電流為2.5A的JL14-11ZQ直流欠電流繼電器，吸引電流可在3/10～65/100范圍

62、內(nèi)調(diào)節(jié)，釋放電流在1/10～2/10范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。</p><p>　　選用AL18-22Y型按扭，啟動按扭用綠色，并帶有工作指示燈，停止按扭用紅色。選用XDX2型紅色指示燈。</p><p>　　圖3—1主電路圖電路</p><p><b>　　六、觸發(fā)電路選擇</b></p><p>　　選用集成六脈沖觸發(fā)器電路模塊，

63、其電路如電氣原理總圖所示。</p><p>　　從產(chǎn)品目錄中查得晶閘管的觸發(fā)電流為＜250mA,觸發(fā)電壓。由已知條件可以計算出 </p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　V=5.75V。</b></p&

64、gt;<p>　　因為=5.75V，3V，所以觸發(fā)變壓器的匝數(shù)比為</p><p>　　取3:1。設觸發(fā)電路的觸發(fā)電流為250mA，則脈沖變壓器的一次側電流只需大于250/3=83.3mA即可。這里選用3DG12B作為脈沖功率放大管，其極限參數(shù).</p><p>　　觸發(fā)電路需要三個互差120°，且與主電路三個電壓U、V、W同相的同步電壓，故要設計一個三相同步變壓器

65、。這里用三個單相變壓器接成三相變壓器組來代替，并聯(lián)成DY型。同步電壓二次側取30V，一次側直接與電網(wǎng)連接，電壓為380V,變壓比為380/30=12.7。</p><p>　　觸發(fā)器的電路圖如下圖4—1所示：</p><p>　　圖6—1集成六脈沖觸發(fā)電路</p><p>　　七、 雙閉環(huán)的動態(tài)設計和校驗</p><p>　?。ㄒ唬?、電流調(diào)節(jié)

66、器的設計和校驗</p><p><b>　　【1】確定時間常數(shù)</b></p><p>　　已知s，s，所以電流環(huán)小時間常數(shù)</p><p>　　=0.0017+0.002=0.0037S。</p><p>　　【2】選擇電流調(diào)節(jié)器的結構</p><p>　　因為電流超調(diào)量，并保證穩(wěn)態(tài)電流無靜差，

67、可按典型Ⅰ型系統(tǒng)設計電流調(diào)節(jié)器電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，故可用PI型電流調(diào)節(jié)器。</p><p>　　電流調(diào)機器的比例系數(shù)</p><p>　　電流調(diào)節(jié)器的超前時間系數(shù)</p><p>　　【3】電流調(diào)節(jié)器參數(shù)計算：</p><p>　　電流調(diào)節(jié)器超前時間常數(shù)==0.0133s，又因為設計要求電流超調(diào)量，查得有=0.5，所以==，電樞回路總

68、電阻R=2=1.9Ω所以ACR的比例系數(shù) </p><p><b>　　=。</b></p><p><b>　　【4】校驗近似條件</b></p><p>　　電流環(huán)截止頻率==135.1。</p><p>　　晶閘管整流裝置傳遞函數(shù)的近似條件：</p><p><b

69、>　　> ，滿足條件。</b></p><p>　　忽略反電動勢變化對電流環(huán)動態(tài)影響條件：</p><p><b>　　，滿足條件。</b></p><p>　　電流環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件：</p><p><b>　　，滿足條件。</b></p><p

70、>　　【5】 計算調(diào)節(jié)器的電阻和電容</p><p>　　取運算放大器的=40，有=1.70740=68.28，取70，</p><p>　　，取0.2，，取0.2。故=，其結構圖如下所示：</p><p><b>　　圖7—1電流調(diào)節(jié)器</b></p><p>　　（二）、 轉速調(diào)節(jié)器的設計和校驗</p&g

71、t;<p>　　【1】 確定時間常數(shù)：</p><p>　　有則，已知轉速環(huán)濾波時間常數(shù)=0.01s，故轉速環(huán)小時間常數(shù)。</p><p>　　【2】選擇轉速調(diào)節(jié)器結構：</p><p>　　按設計要求，選用PI調(diào)節(jié)器 </p><p>　　轉速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)</p><p>　　轉速調(diào)節(jié)器的

72、超前時間常數(shù)</p><p>　　【3】計算轉速調(diào)節(jié)器參數(shù)：</p><p>　　按跟隨和抗干擾性能較好原則，取h=5,則ASR的超前時間常數(shù)為：，</p><p><b>　　轉速環(huán)開環(huán)增益 。</b></p><p>　　ASR的比例系數(shù)為。</p><p><b>　　【4】檢驗近

73、似條件</b></p><p>　　轉速環(huán)截止頻率為。</p><p>　　電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為，滿足條件。</p><p>　　轉速環(huán)小時間常數(shù)近似處理條件為：，滿足近似條件。</p><p>　　【5】計算調(diào)節(jié)器電阻和電容：</p><p>　　取=40，則，取1100。</p>&

74、lt;p><b>　　，取0.08</b></p><p><b>　　，取1。</b></p><p><b>　　故。其結構圖如下：</b></p><p>　　圖7—2 轉速調(diào)節(jié)器</p><p>　　校核轉速超調(diào)量：由h=4，查得，不滿足設計要求，應使ASR 退飽

75、和重計算。設理想空載z=0，h=5時，查得=81.2%，所以=2（）（）=，滿足設計要求.</p><p>　　八 控制電路的設計與計算</p><p>　?。ㄒ唬?、 給定環(huán)節(jié)的選擇</p><p>　　已知觸發(fā)器的移相控制電壓為正值，給定電壓經(jīng)過兩個放大器它的輸入輸出電壓極性不變，也應是正值。為此給定電壓與觸發(fā)器共用一個15V的直流電源，用一個2.2、1W的電位器

76、引出給定電壓。</p><p>　?。ǘ?控制電路的直流電源</p><p>　　這里選用CM7815和CM7915三端集成穩(wěn)壓器作為控制電路電源，如下圖所示</p><p>　　圖6—1直流穩(wěn)壓電源原理圖</p><p>　?。ㄈ?、 反饋電路參數(shù)的選擇與計算</p><p>　　本設計中的反饋電路有轉速反饋和電流

77、截止負反饋兩個環(huán)節(jié)，電路圖見主電路。</p><p>　?。?）、測速發(fā)電機的選擇</p><p>　　因為V，故這里可選用ZYS-14A型永磁直流測速發(fā)電機。它的主要參數(shù)見下表。</p><p>　　表6—2ZYS-14A型永磁直流測速發(fā)電機</p><p>　　取負載電阻=2,P=2W的電位器，測速發(fā)電機與主電動機同軸連接。</p&

78、gt;<p>　?。?）、 電流截止反饋環(huán)節(jié)的選擇</p><p>　　選用LEM模塊LA100-S電流傳感器作為檢測元件，其參數(shù)為：額定電流100A，匝數(shù)比1：1000，額定輸出電流為0.1A。選測量電阻=47,，P=1W的繞線電位器。</p><p>　　負載電流為1.2時。讓電流截止環(huán)節(jié)起作用，此時LA100-S的輸出電流為1.2/1000=1.2×152/

79、1000=0.184A，輸出電壓為47×0.25=11.75V，再考慮一定的余量，可選用1N4240A型的穩(wěn)壓管作為比較電壓，其額定值為10V。</p><p>　　九、直流調(diào)速系統(tǒng)電氣原理總圖</p><p><b>　　總結</b></p><p>　　歷時一星期的交直流課程設計結束了，剛開始看到“十機架連軋機分布傳動直流調(diào)速（機

80、架序號7）”這個課程題目時，我感到毫無頭緒，無從下手。不過，通過幾天的查閱資料，對照課本，終于找到入手點。通過這個課程設計，讓我對交直流的知識有了更深入的了解，對公示的應用掌握的更加熟練。</p><p>　　最后，再此感謝老師的指導，沒有老師的悉心教導，我根本不會應用所學知識，完成我的課程設計</p><p><b>　　參考文獻</b></p>&l

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