造纸机直流电机调速系统设计

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1、 毕业设计（论文）毕业设计（论文）题目：题目： 直流电机调速系统设计直流电机调速系统设计 姓姓 名：名： 专专 业：业： 自动化自动化 学学 院：院： 继继 续续 教教 育育 学学 院院 学习形式：学习形式： 自考自考 助学单位：助学单位： 石化职业技术学院石化职业技术学院 指导教师：指导教师： 20122012 年年 8 8 月月 造纸机传动直流调速系统设计辽宁石化职业技术学院班级：电气 1031 姓名：史顺泽 指导老师：王秀丽毕业设计（论文） 说 明 书题目 造纸机传动直流调速系统设计助学单位：辽宁石化职业技术学院专 业： 电气自动化 班 级： 电气 1031 准考证号： 设 计 人： 史

2、顺泽 指导老师： 王秀丽 毕业设计毕业设计（ （论论文）任文）任务书务书学生姓 名史顺泽准考证号自考班级题目： 造纸机传动直流调速系统设计设计 (论文) 题 目基础数据：根据造纸机传动系统的生产工艺要求，提出系统性能指标如下： 1）系统为无级调速 D=10 S|时出现，不需改变电路接线，实现容易0n回馈制动时，电动机变成发电机向电网回馈电能，节约能源，经济性好。造纸机不要求反转不会经常制动，单用回馈制动的经济意义不大，而且使系统 设计复杂化。其要求减速平稳，准确停车，我们采用能耗制动为系统的制动方案。图 1-11 双闭环调速系统的原理框图第二章第二章 主电路设计主电路设计主电路是在控制电路的控

3、制下，向传动电动机提供电能的重要环节，它由三相 交流电源，整流装置，传动电机以及保护环节，附属元件构成，下面，将对主电 路 参数作以计算，并对个别环节做简单的结构设计。 21 整流变压器的设计整流变压器的设计在晶闸管装置所要求的交流供电电压与电网电压相差不多的情况下，采自耦 变压器或由晶闸管装置经过进线电抗器与电网直接连接，但为了满足系统的技术 性 能指标，已经选择了三相全控桥式整流，并且电机的额定电压选为 220V，这就要求交流供电电压为 100V 左右. ，与电网电压相差较大，为了使电cos34. 22UUd机 正常工作，尽可能减小电网与晶闸管装置的相互干扰，为此采用整流变压器供电 方 案

4、。1变压器的接法为了保证供电质量，应尽可能减少整流装置，供电电流中的三次谐波(其它态次谐波所占比重很小)。 接法的三相变压器，因原绕组为三角形连接， 三0/Y次谐辽宁石油化工大学继续教育学院论文16波电流可以在原绕组中流通，于是励磁电流有三次谐波分量存在。主磁通波形与 原 付绕组中感应电势的波形都接近正弦波，系统整流变压器采用厶，吖”ll 接法， 以减 小高次谐波对系统的影响2。参数计算电动机的额定参数WPN31040VUN220AIN210mrnN/100005. 0aRAIJN17. 3其中 %)(1 max0maxaTD ePDNaIId WCUBAnUrIIdrrU DU 总电阻的标幺

5、值(中枢电路)048. 0/NanDURIr34. 2/2UUAdo00 min0201504. 020/CosCosUUBdoda窄脉冲取值。 C=O5 (A，B，C 查表 71)电网电压波形系数9 . 0对电机额定电流和额定电压的穴厂的标幺值0/ePNPCRI除外，其他电阻很小，忽略不计0PRaR过载倍数(负载较均匀)5 . 1/maxNdII变压器短路比，100kVA 以下的变压器取 5 5% KUn=2 三相全控桥 L 流过两只可控硅则每个可控硅上的正向压降是 25U， 因为品闸管的导通角为VUr101205 . 110055 . 094. 09 . 034. 2) 15 . 2(20

6、48. 05 . 1)0048. 0(1 2202 U=121.84 V 取 122V2)次级相电流和初级相电流2I1I辽宁石油化工大学继续教育学院论文17取 k=311. 312238021UUk因整流变压器供电的主电路采用三相全控桥式整流，其负载是调速电机，属 于 大电感负载，所以初级和次级电流波形为矩肜波，二次电流AKIKIAIIIdnldd12.573210816. 036.171210816. 0816. 032123）次级容量，初级容量和平均计算容量变压器初，次级相数321 mmkVASSSkVAIUmSkVAIUmS9 .63)7 .6265(21)(217 .624 .1711

7、223655738032122221111考虑到变压器的过载，要留有一定裕量，取 100kVA。22 整流元件的选择整流元件的选择合理地选择元件的额定电压和额定电流能够使晶闸管装置在保证可靠运行的 前提下降低成本，整流元件的选择与负载的性质，整流电压平均值，整流电流平 均值，整流电路形式，晶闸管控制角的大小有关，为简化计算，这里取选择00晶闸管电流额定。1.整流元件的额定电压kedU取VUUVUUmkesm )5 .8967 .597()32(8 .298122662 VUked10002整流元件的额定电流TI负载的额定电流为 210A，过载倍数取 l.5AIkkIkIdfbfbdfT )23

8、17 .138()5 . 1210(367. 0)25 . 1 ()25 . 1 (57. 1/)25 . 1 (取 200A选六只晶闸管(型号，组成三相全控桥）GKP10200辽宁石油化工大学继续教育学院论文182.3 可控硅保护元件的选择可控硅保护元件的选择晶闸管虽然有很多优点，但它承受过电压和过电流的能力较差，因此，要针对 过电流和过电压的产生原因采取相应的保护措施。l，过电压保护图 2-1 通常采用的过电压保护措施过电压是指超过正常工作时晶闸管应该承受的最大电压。当正向电压超过晶闸 管的正向转折电压时，会使晶闸管硬开通，不仅会使电路工作失常，且多次硬开通会使晶0BU闸管的正向转折电压降

9、低甚至损坏；当反向电压超过晶闸管的反向击穿电压时， 晶闸管会因反向击穿而损坏。所以采取相应的抑制过电压的保护措施是必要的。 保护电路形式如图 21 所示。(一)关断过电压及保护由了晶闸管关断过程引起的过电压，称为关断过电压。 1)交流侧阻容保护装置在正常工作时，三相整流桥把电容的电压充到三相线电压的峰值，过71C电压时， 电容的电压被进一步提高(储能)，过电压过去之后， 电容通过71C71C电阻放电(耗能)，再回到线压的峰值。71C耐压VU31712235 . 135 . 12取，耐压 400VFC6017SCRc5因此，的范围应是CR6 74105111031CRC即：)3 .33331 (

10、6 .557 R辽宁石油化工大学继续教育学院论文19由于工艺对传动系统快速性要求不高，取 2k并应使电阻的功率71C72 1)2()43(CL RU(是变压器次级电压有效值)= 取 200WLU2W)6 .178134(200012232)43(400V 选三只 CD-1G-200F-400V 并联fC601200W 选一只， 200A kRc21nZG1R=1 50W 选一只 RXY 型线绕电阻2)压敏电阻保护(非线性电阻保护)对于三相电路有 Y、两种压敏电阻的接法该系统电压较低，采用接当过电压过来后，电压被抑制到残压，由于通过较大的放电电流，所以VUI能 将浪涌的能量消耗掉，浪涌以后，一切

11、又恢复正常，压敏电阻受到低于额定电压、的电压mAU1压敏电阻的计算方法还不成熟，通常可以按下式计算压敏电阻的额定电压LmAUU212)9 . 08 . 0(取 400AVUULmA3971223233. 1233. 121故选三只一 4400.5 的压敏电阻31MY3)直流侧(压敏电阻保护)同上VUUUUUUmAddNmA9 .5365 .285233. 15 .28512234. 234. 2233. 1233. 11221取 800V选一只一 83005 的压敏电阻31MY为防止压敏电阻长期过流烧坏，在压敏电阻支路串联一只 RS-500/50 快速熔断器 2换相过电压保护 电容 C 也可按

12、经验公式得出辽宁石油化工大学继续教育学院论文20取 1.0FFICT)2 . 16 . 0(10)42(3F耐压 取 500VVUmA8 .29812261)3010(R取 7.5W选六只%0 . 10 . 150012JJC六只 RXY-75-20 一5% 组成阻容保护3过电流保护(保护晶闸管和压敏电阻)产生过电流的原因1) 由于电网电压波动太大，拖动的负载超过允许值，使得流过晶闸管的 电流随之增加而超过额定值。2)由于电路中晶闸管误导通或器件故障(反向击穿或正向阻断能力丧少） ，使 得相邻桥臂的晶闸管导通引起两相电源短路，形成过电流。3)整流电路直流输出端短路：逆变电路发生换流失败引起逆变

13、颠覆都会产生 较大的短路电流。元件选择1)每个晶闸管支路均串联一只快速熔断器额定电压 取 500VVUUrNrN4 .2112/12245. 2:额定电流：rNI取 300AAIrN5 .18111/2105 . 1367. 02/选六只 300/5003RS2)保护压敏电阻的快速熔断器己选完。24 励磁回路的设计励磁回路的设计系统选用的调速电机是他磁直流电动机，额定激磁电流为 3.17A，激磁电压为 220V。1常用的激磁电源有两种。一种是采用三相整流电路。但整流电压高于=220(电网电压 380V)可用一个分压器进行分压，而分压器长期在电路中消耗JNU电能，很不经济，另一种方案是采用单相整流电路。其输出电压低于220VJNU的要求，为了满足200V 的要求，可用一自耦变压器与电网直接相连，其输JNU出电压约为 250V 左右，然后通过整流桥式整流器输出 220V 的直流电压，考虑到 自耦变压器调节输出电压方便，消耗电能很少，虽初投资很多，但运行经济， ，故 采用第二种方案较为合理。辽宁石油化工大学继续教育学院论文212系统所用的电源是从车间配电所而来的， 自耦变压器容量又小，可以不 加保 护，由于整流管承受过电压能力较低，因此在交流