直流电动机不可逆调速系统设计报告

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1、. . . .电力电子技术课程设计报告题 目:10kw直流电动机不可逆调速系统 院 (系): 专业班级: 学生姓名: 学 号: 指导教师: 2013年6月8日至2013年 6 月21日华中科技大学武昌分校制.下载可编辑.电力电子技术课程设计任务书一、设计题目10kw直流电动机不可逆调速系统二、设计主要内容完成10kw直流电动机不可逆调速系统的设计,电机的具体技术数据为: 直流电动机:型号:371 额定功率PN=10KW 额定电压UN=220V 额定电流IN =55A 转速nN =1000r/min 极数2P=4 电枢电阻RN =0.5 电枢电感LD =7mH 励磁电压UL=220V 励磁电流I

2、L=1.6A主要设计内容:(1)确定总体调速方案;(2)选择主电路并进行参数计算;(3)励磁电路确定及参数计算;(4)触发电路选择与分析;(5)绘制系统电路图;(6)编写设计说明书。.下载可编辑.三、原始资料主电路选择与参数计算(1)主电路选择原则(2)参数计算包括: 整流变压器的参数计算 整流晶闸管的型号选择 保护电路元件参数计算 平波电抗器电感量计算励磁电路设计重点说明(1)励磁电路选择原则.(2)励磁电路设计时要遵循先加励磁后加电枢电压的原则,同时要设有弱磁保护。(3)参数计算包括: 整流二极管的参数计算 弱磁保护元件选择触发电路设计重点说明(1)为使线路简单,工作可靠,装置体积小,要求

3、选用KJ004组成的六脉冲集成触发电路。(2)设计说明包括: 芯片关键引脚的作用 KJ041输入输出脉冲关系图 触发电路输出端与主电路晶闸管联接图系统总体设计框架.下载可编辑.系统电路图四、要求的设计成果1、根据控制要求,设计主电路及控制电路,实现电路及设备的保护,选定所需的电气元件,并对系统(或类似系统)进行仿真得到正确的仿真结果;2、提交设计说明书和一份控制系统原理图。 五、进程安排课程设计内容学时分配下达设计任务;查阅资料;与指导老师讨论拟定设计方案1天计算、设计,将编制好的电路图交给指导老师检查,并按照老师要求进行修改。5天撰写课程设计说明书、提交说明书2天答辩1天合计9天六、主要参考

4、资料1 黄俊电力电子技术北京:机械工业出版社,20102 郝用兴机电传动控制武汉:华中科技大学出版社,20103 陈伯时电力拖动自动控制系统北京:机械工业出版社,20104 王忠礼Matlab 应用技术在电气工程与自动化专业中的应用北京:清华出版社,20085 陈定明电机与控制北京:高等教育出版社,2009指导教师(签名): 20 年 月 日.下载可编辑.目 录1. 课程设计目的12. 课程设计要求1 2.1技术数据与要求1 2.2设计内容13. 设计内容2 3.1调速系统方案的选择 2 3.2主电路计算3 3.2.1整流变压器计算3 3.2.2晶闸管元件的额定电压4 3.2.3晶闸管保护环节

5、的计算5 3.2.4电抗器的参数计算7 3.2.5 励磁电路元件的选择8 3.3触发电路的选择与校正84. 设计总结95. 参考文献10附录11.下载可编辑.1. 课程设计目的通过对直流电动机不可逆调速系统的设计,巩固和提高学过的电力电子技术、电机学的基础知识和专业知识,提高运用所学的知识进行独立思考和综合分析、解决实际问题的能力,培养掌握正确的思维方法和利用软件和硬件解决实际问题的基本技能。2. 课程设计要求2.1技术数据与要求技术数据:直流电动机:型号:;额定功率;额定电压;额定电流;转速;极数;电枢电阻;电枢电感;励磁电压;励磁电流。要求:调速范围,静态率,电流脉动系统。2.2设计内容(

6、1)确定总体调速方案;(2)选择主电路并进行参数计算;(3)励磁电路确定及参数计算;(4)触发电路选择与分析;(5)绘制系统电路图;(6)编写设计说明书。3. 设计内容3.1 调速系统方案的选择由于电机的容量较大,又要求电流的脉动小,故选用三相全控制整流电路供电方案。电动机额定电压为,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,主变压器采用联接。因调速精度要求较高,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,装置体积小,宜选用KJ004组成的六脉冲集

7、成触发电路。该系统采用减压调速方案,故励磁应保持恒定。励磁绕组采用三相不控桥式整流电路供电,电源可从主变压器二次侧引入。为保证先加励磁后电枢电压,主接触器主触点应在励磁绕组通电后方可闭合,同时设有弱磁保护环节。直流调速系统框图如图1所示。图1 直流调速系统框图3.2 主电路计算3.2.1 整流变压器计算的计算是一个重要参数,现在过低,无法保证输出额定电压。选择过高,又会造成延迟角加大,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 (3-1)式中,理想情况下,时整流电压与二次电压之比,即; 控制角为时,输出电压与之比,即; 线路连接方式系数; 电网波动系数,通常取;整流

8、电路输出电压最大值; 主电路电流回路n个晶闸管正向压降; 变压器的短路比,变压器; 变压器二次侧实际工作电流与额定电流之比,应取最大值。在要求不高的场合或近似估算时,用下式计算则更加方便 (3-2)其中, 取角考虑的裕量: ,取电压比 (3-3)一次和二次相电流和的计算考虑变压器的励磁历次电流时,应乘以1.05左右的系数,所以 (3-5) (3-6)变压器的容量计算 (3-7) 式中:、一次侧、二次侧绕组的相数 考虑励磁功率,取,。3.2.2 晶闸管元件的额定电压晶闸管和整流管的选择主要指合理的选择器件的额定电压和额定电流。晶闸管的额定电压,取晶闸管的额定电流选择晶闸管额定电流的原则是必须使管

9、子允许通过的额定电流有效值大于实际流过管子电流最大有效值,即 (3-8) 或 (3-9)考虑倍的裕量,取。故选用型号为晶闸管元件。3.2.3 晶闸管保护环节的计算交流侧过电压保护阻容保护即在变压器二次侧并联电阻和电容进行保护,接线方式如图2所示。电容的耐压故选用型金属化纸介电容器,电容量,耐压。因此,可选、的金属膜电阻。图2 阻容保护接线方式压敏电阻的选择通过查询相关产品参数目录,取电压为,通流量为,由此选用的压敏电阻作交流侧浪涌过电压保护。直流侧过电压保护故选用压敏电阻作为直流侧过电压保护晶闸管两端的过电压保护晶闸管过电压保护参数估计值如表1所示。表1 晶闸管过电压保护参数书估计值晶闸管额定

10、电流/(A)1020501002005001000电容0.10.150.20.250.512电阻100840201052依据上面表格可以初步确定、。电容耐压。选型金属化纸介电容,电容量,耐压。 取,金属膜电阻。过电流保护本系统除采用电流截止反馈环节做限流保护外,还设有与元件串联的快速熔断器作过载和短路保护,用过流继电器切断故障电流。快速熔断器的选择熔断器是同它保护的电路串联的,当该电路中发生过载或短路故障时,如果通过熔体的电流达到或超过某一定值,则熔体上产生的热量就会使其温度上升到熔体金属的熔点。于是,熔体自行熔断,并以此切断故障电流,对电路实行保护,快速熔断器的断流时间短,保护性能较好,是目前应用最普遍的保护措施。接有电抗器的三相全控桥电路,通过晶闸管电流有效值为故选用的熔断器,容体电流为。过电流继电器的选择根据负载电流为,可选用吸引线圈电流为的型手动复位直流过电流继电器,整定电流可取。3.2.4 电抗器的参数计算使电流连续的临界电感量,取,则 限制电流脉动的电感量,取,则变压器漏电感量,取,则实际串入电抗器电感量已知电动机电感量为,则 3.2.5 励磁电路元件的选择图3 励磁电路接线方式励磁电压;励磁电流,电路接线方式如图3所示整流二极管耐压值与主电路晶闸管相同,故取,额定电流取查得,则可选用型,二极管。

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