电气传动课程的设计.docVIP

第1篇 直流电动机调速系统的设计 第1章 直流调速系统的方案确定 1.1 系统技术数据及要求 电动机 型号 PN(KW) UN(V) IN(A) NN(r/min) Ra(Ω) GDa2（Nm2） P极对数 Z2-81 26 230 113 1450 0.5 27.44 1 设计要求：系统调速范围D=10,S≤ 5%，电流脉动系数Si≤10%。 1.2 调速系统的方案选择 计算电动机电动势系数： 由 v min/r, 当电流连续时， 系统额定速降为: r/min, . 开环系统机械特性连续段在额定转速时的静差率: ，大大超过了S≤5%. 若D=10，S≤5%.，则，可知开环调速系统的额定速降是941.7，而工艺要求的是7.6，故开环调速系统无能为力，需采用反馈控制的闭环调速系统。 因调速要求较高，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，出现故障电流时由过流继电器切断主电路电源。为使线路简单，工作可靠，装载体积小，宜用KJ004组成的六脉冲集成触发器该系统采用减压调速方案，故励磁应保持恒定。采用三相全控桥式整流电路供电。 调速系统的结构框图如图2-1所示。 与电动机同轴 安装一台测速发电机TG，从而引出与被调量转速成正比的负反馈电压，与给定电压相比较后，得到转速偏差电压，经转速调节器放大后，作为电流调节器的给定，与电流反馈信号相减后得到电流偏差，经电流调节器放大后，去控制触发器的导通角，从而改变输出电压，达到变压调速的目的。 1.3 主电路的选择 一般说来，对晶闸管整流装置在整流器功率很小时（4KW以下），用单相整流电路，功率较大时用三相整流电路。这样可以减小负载电流的脉动。由于所提供的电动机为10KW。故主电路采用三相整流电路。 在三相整流电路中，主要有三相零式整流电路、三相全控桥式整流电路和三相半控桥式整流电路。三相零式电路突出的优点是电路简单，用的晶闸管少，触发器也少，对需要220V电压的用电压的用电设计直接用380V电网供电，而不需要另设整流变压器。但缺点是要求晶闸管耐压高，整流输出电压脉动大，需要平波电抗器容量大，电源变压器二次电流中有直流分量，增加了发热和损耗。因零线流过负载电流，在零线截面小时压降大。而三相全控桥式整流电路，在输出电流和电压相同时，电源相电压可较三相零式整流电路小一半。因此显著减轻了变压器和晶闸管的耐压要求。变压器二次绕组电流中没有直流分量，种用率高。输出整流电压脉动小，所以平波电抗器容量就可以小一些。三相全控桥式整流电路的缺点是整流器件用得多，需要六个触发电路，需要220V电压的设备也不能用380电网直接供电，而要用整流变压器。三相半控桥式整流电路，虽然只用三只晶闸管、三个触发电路，但整流输出电压脉动大，且不能用于需要有源逆变的场合。 综合上述三种三相整流电路，及根据系统设计要求，主电路选用三相全控桥式整流电路。又由于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。 1.4 触发电路的选择 目前触发电路主要有阻容移相触发电路、单结晶体触发电路、正弦波同步触发电路、锯齿波同步触发电路，以及集成触发电路等。对常见的几种触电发电路进行综合考虑，集成触发电路具有明显的优点，因而选用集成触发电路。触发集成芯片采用目前比较常用的KC系列。第2章 主电路的设计与计算 电动机的额定电压为230V，为保证供电质量，应采用三相降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 --整流电路输出电压最大值； nUT --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； Ush --变压器的短路比，对10～100KVA，Ush =0.05～0.1； I2/I2N--变压器二次实际工作电流与额定之比，应取最大值。 在要求不高场合或近似估算时，可用下式计算，即： 2-2） 式中A--理想情况下，α=0°时整流电压与二次电压之比, 即A=/；B--延迟角为α时输出电压与之比，即B= /； ε——电网波动系数； 根据设计要求，采用公式：