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O74运动控制课程设计与综合实验报告

O

74

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2015年1月19日

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《运动控制课程设计》

第一章四辊压延机主传动直流调速系统设计要求

四辊压延机主传动直流调速系统的设计

压延机生产线主要是生产飞机轮胎生产线，四辊压延机是飞机轮胎生产家最关键

的生产设备。

(一)生产工艺流程及控制要求

1、生产工艺流程：

帘布放布机→接头硫化机→前三辊电机→贮布架→前四辊电机→干燥辊→四辊延压

主机(主机1和主机2)→后四辊电机→2台卷取机→仓库

放布机

接头疏化机

前辊电动机

储布架

前四辊电机

干燥辊

套卷取机

套卷取机

辊电

四辊压延主

四

机

机

图1压延机的生产工艺流程

2、控制要求：

(1)在压延前，必须给干燥辊加热60℃~80℃(使帘布烘干水分),给主辊加热至

70℃左右(不至于橡胶冷却硬化)。

(2)所有的直流电机可单动也可联动，并均要求电枢可逆。

(3)联动时，前四主机和后四主机不允许单动，而前三机可单独停(便于帘布的硫化接头，因有贮布架，也不影响后面的正常工作),卷取机也可单独停(便于2台卷

取机换卷)。

(4)两台延压主机必须同时起、停或加减速，且控制要求和技术指标完全相同。

(5)前张力区的张力(最大为1000kg)通过前四电机来控制，后张力区的张力(1500kg)

由后四电机来控制。

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《运动控制课程设计》(6)在给定压延张力情况下，其压延速度由操作人员通过改变主机速度来达到。例如压延速度升高，使前张力升高，通过控制器使前四电机升速，使前张力维持不变；同理后张力降低，使后四电机升速，使后张力维持不变。从而在联动时，使主机前、

后电机的速度达到协调。

(二)设计要求：

四辊压延机主传动机1和2的电机参数相同，要求相同，只设计其中一台即可。稳态

无静差，σ,≤5%,空载起动至额定转速时的转速超调量σ,≤10%,且起动时尽量避

免电流的过大冲击。

(三)主机1和2的直流电动机参数：

P=125kW,U=220V,I=640A,nm=750r/min,R?=0.08Q,,电枢电路总

电阻R=0.152,GD2=120.5N.m2,允许电流过载倍数λ=1.5。

第二章调速方案选择

2.1直流调速的一般原理

理想化直流电动机，直流电动机转速方程可表示为：

式中n——转速(r/min);U——输入电压(V);I?——电枢电流(A);R——

电枢回路总电阻(Ω);①——励磁磁通(Wb);K。——由电机结构决定的电动势

常数；

在上式中，K。是常数，电流I?是由负载决定的，因此调节电动机的转速可以有

三种方法：

1)调节电枢供电电压U4

2)减弱励磁磁通φ;

3)改变电枢回路电阻R。

调压调速的特点：在保持他励直流电动机的磁通为额定值的情况下，电枢回路不

串入电阻，将输入电压降低为不同值时，可以获得与电动机固有机械特性相互平行的

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A

ABC

《运动控制课程设计》人为机械特性，调速方向为急速以下，属于恒转矩调速方法。只要输入的电压是连续

可调的，即可实现电机的无级调速。

弱磁调速的特点：保持输入电压不变，改变励磁线圈的励磁电流，从而调节电机的励磁能力，进而实现调速。这种方法属于基速以上调速，调节范围小，是一种近似

恒功率调速方法。而且可以实现无级调速。

串电阻调速的特点：在保持输入电压的气隙磁通不变的前提下，通过在电枢回路串入电阻，使电机的机械特性变软，从而改变电机的转速。这种方法属于基速以下调速，虽然这种方法简单，容易实现，成本低，但只能有级调速，而且功率损耗大，低

速运行时转速稳定性差。

对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能实现有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但是调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速(额定转速)以上小范围的弱磁升速。因此，自动控

制的直流调速系统往往以变压调速为主。

2.2主电路的方案论证

调压调速的实现目前主要有两种方法：一种是采用晶闸管可控整流装置调速，另

一种是采用PWM调压调速控制方法。

1、采用晶闸管可控整流装置调速

通过移相电路的移相，改变晶闸管的触发角，从而改变整流器的平均输出电压，

进而实现调速的目的。电路如下所示：

图2晶闸管可控整流装置调速电路图

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《运动控制课程设计》

电路的特点：采用晶闸管整流，由于SRC可承受的阻断电压和导通电流都相对较大，所以其传