《双闭环直流调速系统设计445》.doc

PAGE 17  PAGE \* MERGEFORMAT 22 第1章 绪论 直流电动机和交流电动机相比, 其制造工艺复杂,生产成本高, 维修困难, 需备有直流电源才能使用。但因直流电动机具有宽广的调速范围, 平滑的调速特性,较高的过载能力和较大的起动、制动转矩, 因此被广泛地应用于调速性能要求较高的场合。在工业生产中, 需要高性能速度控制的电力拖动场合, 直流调速系统发挥着极为重要的作用, 高精度金属切削机床, 大型起重设备、轧钢机、矿井卷扬、城市电车等领域都广泛采用直流电动机拖动。特别是晶闸管—直流电动机拖动系统,具有自动化程度高、控制性能好、起动转矩大, 易于实现无级调速等优点而被广泛应用。 晶闸管相位控制直流调速系统和发电机- 电动机(G-M) 调速系统相比,具有放大倍数大、快速性好、效率高、经济性好、体积小、控制方便、运行噪声小等优点; 而直流斩波器调速系统和晶闸管相位控制直流调速系统相比, 又具有功率器件少、线路简单、调速范围宽、快速响应好、效率和功率因数高等优点, 但因受器件容量等因素的限制, 目前主要用于中小功率的调速系统。在工业生产上, 早期应用的是发电机- 电动机(G-M) 调速系统, 随着电子技术的发展, 晶闸管相位控制直流调速系统获得越来越广泛的应用。 第2章 主电路设计与参数计算 调速系统方案的选择： 由于电机上网容量较大，又要求电流的脉动小，故选用三相全控桥式整流电路供电方案。电动机额定电压为220V，为保证供电质量，应采用三相减压变压器将电源电压降低。为避免三次谐波电动势的不良影响，三次谐波电流对电源的干扰。主变压器采用A/D联结。 因调速精度要求较高，故选用转速负反馈调速系统。采用电流截止负反馈进行限流保护。出现故障电流时过电流继电器切断主电路电源。 为使线路简单，工作可靠，装置体积小，宜采用KJ004组成的六脉冲集成触发电路。 该系统采用减压调速方案，故励磁应保持恒定，励磁绕组采用三相不控桥式整流电路供电，电源可从主变压器二次侧引入。为保证先加励磁后加电枢电压，主接触器主触点应在励磁绕组通电后方可闭合，同时设有弱磁保护环节 电动机的额定电压为220V，为保证供电质量，应采用三相减压变压器将电源电压降低；为避免三次谐波电动势的不良影响，三次谐波电流对电源的干扰，主变压器采用D/Y联结。 2.1整流变压器的设计 2.1.1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： （2-1） 式中A--理想情况下，α=0°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； 1～1.2——考虑各种因数的安全系数； 根据设计要求，采用公式： (2-3) 由表查得 A=2.34；取ε=0.9；α角考虑10°裕量，则 B=cosα=0.985 ，取U2=120V。 电压比 K=U1/U2=380/120=3.2。 2.1.2 一次、二次相电流I1、I2的计算 由表查得 KI1=0.816, KI2=0.816 考虑变压器励磁电流得： ,取14A 2.1.3变压器容量的计算 S1=m1U1I1； （2-4） S2=m2U2I2； （2-5） S=1/2(S1+S2)； （2-6） 式中m1、m2 --一次侧与二次侧绕组的相数； 由表查得m1=3，m2=3 S1=m1U1I1=3×380×14=15.6KVA S2=m2U2I2=3×110×44.9=14.85 KVA S=1/2(S1+S2)=1/2（15.6+14.85）=15.3KVA 考虑励磁功率=220×1.6=0.352kW，取S=15.6kvA 2.2晶闸管元件的选择 2.2.1晶闸管的额定电压 晶闸管实际承受的最大峰值电压，乘以（2～3）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，即 =（2～3） 整流电路形式为三相全控桥，查表得，则