直流电动机无级调速

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1、毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目： 直流电动机无级调速 学院：北京化工大学 专业： 机电一体化 班级： 华电专 111学生： 范一玮 指导教师： 陈慧荣 1设计（论文）的主要任务及目标(1) 本次的设计任务就是直流电动机无级调速的设计，使其能更好的为我们的生产和生活服务。(2) 本次的设计目的就是要求设计要使得电动机转速可以由零平滑调至额定转速，能实现高速起动，具有较高的调速精度。2设计（论文）的基本要求和内容(1) 直流电动机的基本知识(2) 直流电动机的运行原理(3) 主电路以及控制电路的设计3主要参考文献1 张家生.电机原理与拖动基础.北京邮电学院出版社，20

2、06 年2 唐介.电机与拖动 . 北京:高等教育出版社,2003 年3 陈世元.电机学.中国电力出版社，2004 年4 徐邦荃.直流调速系统与交流调速系统.华中科技大学出版社,2008 年5 赵影.电机与电力拖动. 北京:国防工业出版社,2006 年4进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1论文初稿2012 年 12 月 27 日2第一次修改2012 年 12 月 30 日3第二次修改2013 年 01 月 08 日4第三次修改2013 年 02 月 17 日5论文终稿2013 年 03 月 16 日直流电动机无极调速直流电动机无极调速摘摘 要要本设计主要是运用调速系统对直流电动机进行调

3、速，使其实现无级的效果。此调速系统由主电路和控制电路两部分组成：主电路是采用晶闸管可控整流装置进行调速;控制电路是采用双闭环速度电流调节方法进行反馈。系统采用调压调速的调速方法可以获得与电动机固有机械特性相互平行的人为机械特性，调速方向是基速以下，只要输出的电压是连续可调的，即可实现电动机的无级调速。双闭环速度电流调节这种方法虽然初次头次成本相对而言较高，但它保证了系统的性能，保证了对生产工艺要求的满足，它既兼顾了启动时的电流的动态过程，又保证稳态后速度的稳定性，在起动过程的主要阶段，只有电流负反馈，没有转速负反馈。达到稳态后，只要转速负反馈，不让电流负反馈发挥主要作用很好地满足了生产需要。关

4、键词关键词：无级调速；双闭环；晶闸管目录目录第 1 章 前 言.1第 1 节 问题提出的意义.1 第 1.2 节 国产直流电机简介.2 第 1.3 节 直流电动机的发展现状及趋势.2第 2 章 直流电动机的概述.5第 2.1 节 直流电动机的基本知识.5 2.1.1 直流电动机的基本结构.5 2.1.2 直流电动机的工作原理.6 2.1.3 直流电动机的组成及分类.7 第 2.2 节 直流电动机运行原理.9 2.2.1 直流电动机的励磁方式.9 2.2.2 直流电动机的基本方程.10 2.2.3 直流电动机的机械特性.11第 3 章 设计任务与要求.16第 3.1 节 设计任务.16 第 3.

5、2 节 设计要求与性能指标.16第 4 章 电路设计.18第 4.1 节 主电路设计.18 4.1.1 电机参数计算和晶闸管容量参数计算.18 4.1.2 整流电路的选择.20 4.1.3 整流器件的选择.21 4.1.4 触发电路的选择 .21 4.1.5 稳压电源的选择.22 4.1.6 主电路保护器件选择.23 第 4.2 节 控制电路设计.23 4.2.1 双闭环调速系统的组成.25 4.2.2 双闭环直流调速系统的启动过程分析 .26 4.2.4 转速和电流两个调节器的作用.29 第 4.3 节 调速系统主、控电路图.30第 4.4 节 调试过程.31总 结.33参考文献.34致 谢

6、.35第第 1 章章 前前 言言第第 1 节节 问题提出的意义问题提出的意义随着科学技术的迅猛发展，电气设备发展日新月异。尤其以计算机、信息技术为代表的高新技术的发展，使制造技术的内涵和外延发生了革命性的变化，传统的电气设备设计、制造技术不断吸收信息控制、材料、能量及管理等领域的现代成果，综合应用于产品设计、制造、检测、生产管理和售后服务。在生产技术和生产模式等方面，许多新的思想和概念不断涌现，而且，不同科学之间相互渗透、交叉融合，迅速改变着传统电气设备制造业的面貌，从而使得产品频繁的更新换代，这就使得电机成为社会生产和生活中必不可少的工具。随着科学技术的不断发展，人类社会的不断进步，人们对生

7、活产品的需求要不断趋向多样化，这就要求生产设备必须具有良好的动态性能，在不同的时候进行不同的操作，完成不同的任务。为了使系统具有良好的动态性能必须对系统进行设计。特别是大型的钢铁行业和材料生产行业，为达到很高的控制精度，速度的稳定性，调速范围等要求，又由于交流调速在当时尚未解决好调速控制问题，调速范围不大，控制精度低，快速性差等性能指标不满足生产工艺的要求，所以当时大量使用的是直流电动机调速系统，尤其是直流无级调速系统，它具有调速性能好，范围宽，动态性能好等优点，特别是设计简单方便，虽然随着控制技术以及电力电子技术的的发展，制造工艺技术的提高，大量出现交流调速的传动系统，但直流传动所具有的优点

8、特征，至今仍大量广泛地使用直流调速。因此实现直流无级调速对我们社会生产和生活有着重大的意义。第第 1.2 节节 国产直流电机简介国产直流电机简介为了满足各行业按不同运行条件对电动机提出的要求，将直流电机制造成不同型号的系列。所谓系列就是指结构形状基本相似，而容量按一定比例递增的一系列电机。它们的电压、转速、机座型号和铁心长度都是一定的等级。现将我国目前生产的几个主要系列直流电机简要的介绍如下。Z2 系列为普通用途的中、小型电机。它的容量从 400W 到 200KW，电动机的额定电压有 200V 和 110V 两种，额定转速有 3000、1500、1000、750及 600r/min 五个等级。

9、Z2 系列普通用途的中型直流电动机，容量从 40KW到 370KW。ZJD 系列为大型直流电动机，容量从 150KW 到 6500KW，主要用于驱动大型轧钢机及卷扬机。第第 1.3 节节 直流电动机的发展现状及趋势直流电动机的发展现状及趋势随着电力半导体交流技术的日益发展成熟，直流电机在许多领域已被整流装置代替，但直流电动机具有良好的启动、调速和正反转特性，能满足生产过程中的各种特殊要求，因而在需要宽广调速的场合及特殊要求的自动化控制系统中占有一定得应用地位。目前，我国电机有一定生产规模的企业有 500 多家，生产的电机产品有500 多个系列，近 1500 个品种。1997 年我国电机产量约为

10、 55288MW，1998年约为 72505MW，1999 年约为 62000MW。电动机出口量约为 12000MW。可以看出 1998 年较 1997 年电机产量有较大的提高，到 1999 年电机产量略有下降，企业负债持续攀升，效益不断下滑，行业整体形势有所下降。745918但随着改革开放的深入，国家宏观政策的调整以及市场需求的推动，我国电机产品由劳动密集型、资源密集型向高附加值和高技术含量的产品转移，出口产品结构也逐步趋向于市场化和合理化。我国 500 多个电机企业大多集中在沿海地区，西部地区的企业寥寥无几，在国家开发西部的大好机遇里，对电机行业的发展提供了一个发展的机会。另外，我国加入

11、WTO 后，可将国内一部分富裕的电机生产能力转移到国外去，也是发展的一条出路。在国际市场上，电机是机电产品的重要组成部分之一，每年的贸易额约35 亿美元。电机行业单机出口产品主要为交流电动机、交流发电机及直流电动机。由上述可以看到电机的发展还是有很大发展空间的。为了发展电机产品，满足客户需求，扩大国内、国际市场，电机产品必须向多用途、多品种方向发展，向高效、节能方向发展。要开拓市场、扩大出口，今后电机行业的发展必须向以下几方面努力：1电机的多用途、多品种随着电机行业的不断发展，电机产品的外延和内涵也不断拓展，电机产品也广泛应用于能源、交通、石油、化工、建筑等各个领域，并且电机的通用性逐渐向专用

12、性方向发展，打破了过去同一类电机分别用于不同性质、场合的局面。电机正向专用性、特殊性、个性化方向发展，充分发挥电机的效率，这也是国外电机发展的最新观点。2可靠性高、寿命长、噪声低、重量轻、外形美观改革的不断深入，市场的全面开放，市场竞争的日渐激烈，用户对产品高性能的要求，使得产品的生产者为了适应市场及用户的需求，不断地改进工艺，提高技术水平，采用新材料，设计出符合市场需求的电机产品。3高效、节能为了提高电机效率，实现节能的目的，我们采用了许多办法，如采用降低起动转矩、电容补偿、阻尼槽等，但这都是在频率不变的条件下实现的。自从有了逆变器之后，电源的变频变压变得更加容易，从而可以调节异步电机在最佳工作点上运行，保证出力不变的情况下，可用最大效率和高功率因数代替额定效率和额定功率因数，减小了电机尺寸，减轻其重量和降低成本。4机电一体化、智能化随着科学技术的发展，高新技术对电机产品注入了新的活力，计算机辅助设计的运用、国家政策的鼓励、各企业对科技的重视使新产品开发的周期逐