5kW直流电动机不可逆调速系统设计.doc

――电力电子课程设计 设计者：刘帅辉 班 级：自04—3 学 号： 11 指导老师：贾景贵 设计时间：2007-6-28 目录 1、设计任务………………………………………………...4 2、设计内容…………………………………………………4 3、调速系统的方案选择 3.1、直流电动机的选择…………………………………4 3.2、电动机供电方案的选择…………………………….5 3.3、触发电路的选择……………………………………6 3.4、反馈方式的选择………………………………………6 3.5、直流调速系统…………………………………………7 4、主电路计算 4.1、整流变压器计算……………………………………9 4.2、晶闸管元件选择…………………………………..10 4.3、晶闸管保护环节的计算…………………………..10 4.4、励磁电路的选择…………………………………...13 5、触发电路元件参数的选择…………………………….15 6、反馈电路参数的选择与计算 6.1、电流反馈电阻的选择……………………………...17 6.2、电流截止反馈环节的参数选择…………………..20 6.3、电压负反馈电阻的选择………………………….21 6.4、给定环节的计算………………………………….22 6.5、放大器的输入电路……………………………….23 7、继电器－接触器控制电路的设计 7.1、设计思路…………………………………………..24 7.2、控制电路图………………………………………...24 7.3、能耗制动电阻的计算……………………………...26 7.4、控制电路的选择…………………………………...26 8、5kW直流调速系统电气原理总图……………………28 9、参考资料……………………………………………….29 设计任务 某生产机械负载功率，最大冲击负载功率不大于，最高转速，系统要求调速范围，静差率，现用直流电动机拖动，设计一套晶闸管-电动机不可逆调速系统以满足生产机械的需求。 设计内容 确定调速系统控制方案 主电路选择与计算 控制电路选择与计算 调速系统静态精度计算 绘制电气系统原理图 绘制部件图 调速系统的方案选择 直流电动机的选择 根据负载功率和额定转速的要求，查产品目录，依据原则及过载要求，选取： 型号：Z4－112/2－1 额定功率：5KW 额定电压：440V 额定电流：15A 额定/弱磁转速：3000/3600 励磁电压：180V 励磁功率：320W 电枢回路电阻：2 电枢电感：20mH 磁场电感：27mH 效率：81.1％ 惯性矩：0.76 电动机供电方案的选择 与交流机组（主控制电路主要是通过接触器来控制的）相比，晶闸管可控整流装置无噪声、无磨损、响应快、体积小、重量轻、投资省；而且工作可靠、功耗小、效率高，因此采用晶闸管可控整流装置供电。 本设计选用的是中小型直流电动机，功率低，故可选用单相整流电路。又因本系统设计是不可逆系统，所以可选用单相半控桥整流电路，这样不仅使控制电路大大简化，而且若控制电路安排合理可以减少电子元件的个数，即应用桥式电路中整流二极管代替续流二极管。这就要求将整流二极管和晶闸管分别放在一侧，当电路没有触发的时候整流二极管做续流作用。 直流电动机的额定电压为440V，直接用电网供电是很难达到要求，同时为了防止电动机启动与制动对电网的干扰，需要将电压升高并且能够和电网隔离提高功率因数，因此选用本设计采用整流变压器供电方式。 本系统没有对输出电流的脉动提出要求，故不用增加电抗器。 对于小功率的直流电动机直流调速系统一般采用减压调整方案，保持磁通不变，因此励磁绕组可采用单相不控整流电路供电。为保证直流电动机正常工作采用先加励磁电源，后加电枢电压的原则。为了防止电动机在运行过程中因励磁过小而造成转速过高或电流过大的现象，常在励磁回路中设有弱磁保护环节，即增加欠电流继电器。 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。 反馈方式的选择 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≤5％，则系统应满足的转速降 电动系数 该直流电动机固有转速降 故采用电压闭环控制系统 控制系统电压放大倍数 直流调速系统框架图 系统框架图如图1所示： 主电路计算 晶闸管整流电路如图2所示： 整流变压器计算 U2的计算 其中：则 取 电压比 一次电流I1和二次电流I2的计算 已知全波整流电路中 变压器容