直流调速系统设计实训报告 - 图文

实 训 报 告

课程名称： 专业实训

专 业： 自动化

学 号：10303104

指导教师： 王艳秋 完成日期： 2014 年 1月 9 日

班 级： 103031 姓 名： 徐红颖成 绩：

任 务 书

题目：直流调速系统的设计 设计内容及要求： 单闭环直流调速系统和双闭环直流调速系统的设计 （一）主回路方案确定 主要电气设备的计算和选择： 1、整流变压器的计算 2、晶闸管整流元件：电压定额、电流定额计算。 3、系统各主要保护环节的设计：快速熔断器计算选择、阻容保护计算选择计算。 （二）控制回路选择 反馈元件的选择，调节器的设计 （三）画出闭环调速系统电气原理图 （四）撰写设计说明书（报告） 设计环境： 主要由主电路和控制电路组成，主电路由开关，交流接触器，晶闸管整流装置，保护器件，直流电动机和测速装置组成，控制电路主要由运算放大器构成的控制器组成。 实现目标： 1、使学生进一步熟悉和掌握闭环直流调速系统工作原理，了解工程设计的基本方法和步骤。 2、熟练掌握主电路结构选择方法，主电路元器件的选型计算方法。 3、熟练掌握过电压、过电流保护方式的配置及其计算。 4、掌握电流、速度调节器的典型设计方法。 5、掌握电气系统线路图绘制方法。 6、掌握撰写实训报告的方法。 1 单闭环直流调速系统

对于单闭环直流调速系统来说，转速是输出量，一般我们引入的是转速负反馈构成闭环调速系统。转速负反馈系统是在电动机上安装一台测速电机TG，引出和输出量转速成正比的负反馈电压Un，和转速给定电压Ua*进行比较，得到偏差电压ΔUa，经过放大器A,产生驱动或触发装置的控制电压Uct，与控制电动机的转速，组成了反馈控制的闭环调速系统。在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。而一般采用的比例调节器的调速系统还是有静差，为了消除静差，可用积分调节器替代比例调节器。

反馈控制系统的规律是如果要想维持系统中的某个物理量基本不变，就要引用该量的负反馈信号去与恒量给定相比较，组成一个闭环系统。对于调速系统来说，如果想提高静态指标，就得提高静特性硬度，也就是希望转速在负载电流变化时或受到扰动时基本不变。要想维持转速这一物理量不变化，最有效和最直接的方法就是采用转速负反馈构成转速闭环调节系统。 1.1 主电路设计

直流调速系统电路的组成主要由主电路和控制电路两大部分组成，知道了电路组成的两大部分后，就应该确定主电路的接线方式和系统的控制方案。整流变压器由变压部分和整流部分组成，其变压部分将电网电压降压并变成稳定的交流电，整流部分将变压后的交流电整流为恒定40V的直流电压供给直流电动机的励磁回路，整流变压器变压后的交流电两端另接一个单相桥式全控整流电路，输出的可调直流电加在直流电动机的电枢回路。保护环节采用的是过电压保护的一种--阻容吸收，将其并联在整流变压器二次侧起到保护电路的作用。

主电路的设计需要准备的资料： 1 单相整流模块：MZKD-ZL-50

了解其功能，技术参数，电路内部结构，外部接法，控制线管脚接法，安装说明

2电机参数：直流电机，额定电压24V，额定电流6A，励磁电压24V，最大允许电流50A，了解电机不同的接线形式，重点掌握电机他激（并激）方式的接线方法。

3 电机转速测量的检测器：光电编码器（E6B2-C）

了解输出方式，接线方式。

主电路的参数计算包括：整流变压器额定参数的计算，晶闸管整流元件参数计算机器件选择，保护环节的设计与计算。 1.1.1 整流变压器额定参数的计算

第一，在进行变压器的参数计算之前，应要先确定负载电气的直流电压和电流，确定交流设备的主电路接线形式和电网电压。再计算次级电压U2，U2数值的选择不可用过高也不可过小。

第二，在进行整流变压器的参数计算时，首先根据整流电路的型式和负载所需要的整流电压Ud和整流电流Id，计算二次电压U2，二次电流I2和一次电流I1，接着计算其一次，二次容量S1和S2及平均计算容量S。 1 二次侧相电压U2：变压器二次侧相电压U2的计算公式为：

U2?(1.2~1.5)Udmax/A

其中，Udmax为最大整流输出电压（V），R为整流变压器内阻和电抗器之

和（Ω），A为α=0时Ud与U2的比，见表1.1。

表1.1 几种整流线路变压器计算系统

电路型式 单相全波 单相桥式

A 0.9 0.9

C 0.707 0.707

电路型式 三相半波 三相桥式

A 1.17 2.34

C 0.866 0.5

2 二次侧相电流I2和一次侧相电流I1

对于不通型式的整流线路，变压器二次，一次电流的有效值I2、I1和负载电流Id的关系见表1.2。n为变压器匝数比。 二次侧相电流I2：

I一次侧相电流I1：

d/I2?1，d?II2?8A

U1/U2?n?I2/I1 I1?I2/n?8?53.3/220?1.94A

3 变压器容量计算

变压器二次容量，一次容量，平均计算容量的公式为：

S2?m2U2I2

S1?m1U1I1

S?1(S1?S2)2

4 我组单闭环调速系统设计参数：直流电机，额定电压20V,额定电流7A，励磁电压20V，最大许电流40A。 带入计算公式得：

Id/I2?1，d?II2?8A，

U1/U2?n?I2/I1 I1?I2/n?8?53.3/220?1.94A S1?m1U1I1?220?1.94?426.8W S2?m2U2I2?53.3?8?426.4W

S?(S1?S2)/2?426.6W

1.1.2 晶闸管整流元件参数计算机器件选择

晶闸管整流元件计算公式：

ITN?(1.5~2)KfbId(Id最大负载电流)

UTN?(2~3)UTM

PTN?UTNITN

Utn和Kfb的值，见表1.1.2。

表1.2 几种晶闸管整流元件计算系统

A/UTM A/UTM 0.9/2U2 2.34/6U2 单相 三相 Kfb：0.45 Kfb：0.368 UTN?（2~3）UTM?2?2?53.3?150.73V ITN?（1.5~2）KfbIdmax?2?0.4?60?48A P.73?48?7235.04W TN?UTN?ITN?1501.1.3 保护环节的设计与计算

1 阻容保护电路

为了防止系统内部瞬间过电压冲击（主要为断路器、接触器开断产生的操作

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