十机架连轧机分部传动直流调速系统的设计

十机架连轧机分部传动直流调速系统的设计

第一部分：调速的方案选择

1.1直流电动机的选择

在此次课程设计中，我选择的直流电动机参数如下：

电动机型号：Z2-51 PN(KW)=6KW UN(V)=230V IN(A)= 26.1A

2nN(r/min)=1450 r/min Ra(Ω)=1.1Ω GDa(N?m2)=3.92N?m2

p极对数=1

1.2电动机供电方案的选择

由于电动机的容量较大，又要求电流的脉动较小，所以选用三相桥式全控整流电路供电方案。其原理如图1-1所示，习惯将其中阴极连接在一起的三个晶闸管（VT1 、VT2、 VT3）称为共阴极组；习惯将其中阳极连接在一起的三个晶闸管（VT1 、VT2、 VT3）称为共阳极组。此外，习惯上希望晶闸管按从1至6的顺序导通。为此将晶闸管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a、b、c三相电源相接的三个晶闸管分别是VT1 、VT3、 VT5，共阳极组中与a、b、c三相电源相接的三个晶闸管分别是VT4 、VT6 、VT2。按此编号，晶闸管的导通顺序是VT1 -VT2- VT3- VT4 –VT5 –VT6。

图1-1

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1.3系统的结构选择

对于经常正、反转运行的调速系统十机架连轧机，缩短起、制动 过程的时间是提高生产率的重要因素。为此，在起动（或制动）过渡过程中，希望始终保持电流（电磁转矩）最大值不变，使调速系统以最大的加（减）速度运行。当到达稳态转速时，最好使电流立即降下来，使电磁转矩和负载转矩相平衡，从而迅速转入稳态运行。应该在启动过程中只有电流负反馈，没有转速负反馈，在达到稳态转速后又希望只有转速负反馈，没有电流负反馈。为了使转速和电流两种负反馈分别起作用，可在系统中设置两个调节器，分别引入转速负反馈和电流负反馈以调节转速和电流，二者之间实行嵌套连接，形成转速、电流反馈控制直流调速系统。 1.4直流调速系统的总体结构框图

转速、电流反馈控制直流调速系统原理图如下图1-2所示。

图1-2

第二部分：主电路的计算

2.1整流变压器计算。

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根据电动机的参数：PN(KW)=6KW UN(V)=230V IN(A)= 26.1A

2nN(r/min)=1450 r/min Ra(Ω)=1.1Ω GDa(N?m2)=3.92N?m2

主回路总电阻R=2Ω 取α=30°,则

Ce = ( UN - IN*Ra )/nN=(230-26.1*1.1)/1450 = 0.319 v·n/min Cm = ( 30/π)*Ce=(30/3.14)*0.319 = 3.05 v·n/min Tm = GD2R/375CeCm = 0.02s 整流电压Ud = 整理的Ud = 253.49V

根据变压器公式Ud=2.34U2 cosα得 变压器二次电压U2 = 125.09V

为了预留20%的沉余，不然接触的冲击会导致无故障跳闸，因此 变压器二次电流I2 =0.816IN =0.816*26.1 = 21.3A 变压器的容量计算：S=3* U2 *I2=7993.25W 所以选择容量为10KVA的变压器。 2.2晶闸管元件的选择。

根据上学期所学的《电子电力技术》一书可知道，对于三相桥式全控电路来说，晶闸管承受的最大反向电压为变压器二次线电压峰值，即URm = √6 U2 = 2.45*125.09=306.47V 晶闸管的额定电压应为2-3倍的URm

则UT=(2-3) URm=(2-3)*306.47=612.94-919.41V 取900V Id=Ud/R=253.49/2=126.75A Kfb取0.37

3

IT=(1.5-2)*Kfb* Id=70.35-93.80A 取90A 在网上查找晶闸管型号如下图：

所以晶闸管的型号为KK100-9。 2.3晶闸管保护环节的计算。 2.3.1交流侧过电压保护

交流侧过电压保护可以分为阻容保护和非线性电阻保护（压敏保护）。(1)阻容保护

在变压器二次侧并入电阻和电容，如下图所示：

（2）非线性电阻保护

非线性电阻保护方式主要硒堆和压敏电阻的过电压保护。

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2.3.2阻容保护、压敏电阻保护计算； 根据2.3.1中（1）方式保护有：

C>=2i0%S/ U2=2*(4-10)*7993.25/(125.09*125.09)=4.09-10.22μf 故取8μf 。

注：i0%指的是变压器励磁电流百分数，对于10KVA的三相变压器一般取4-10 。

根据2.3.1中（2）方式保护有：

R>=6.9 U2 √uk%/io% =9.55-21.35Ω 故取15Ω。

S

2 2

对于10KVA的三相变压器一般取uk%=5-10 。

压敏电阻的标称电压U1Ma=1.3√2*U2=229.94V。 2.3.3直流侧过电压保护

直流侧过电压保护可以用阻容或压敏电阻保护，但采用阻容保护容易影响系统的快速性，并造成di/dt加大，一般只用压敏电阻作过压保护。如下图所示。

压敏电阻的标称电压Uma>=2UDC=2*2.34U2=585.42V 2.3.4晶闸管及整流二极管两端的过电压保护 根据下表

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