如何利用所学专业知识进行综合开发与应用Word文档格式.doc

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调速

[正文]:

技工学校的学生由于自身的特点，毕业了往往总感到自己不知学了什么东西，到底有没有用，针对这种情况，自去年开始我校对部分专业班级进行教学方法改革──产、学、研三位一体的实践，即毕业前由专业教师指导学生利用所学专业知识对某一课题进行综合设计，取得了意想不到的效果。

下面谈一谈我是怎样指导自动化专业学生对某企业沸腾锅炉引风机进行《交流异步电动机调压调速装置》课题设计的。

一、课题调研与提出

课题设计前，组织学生到某企业沸腾锅炉机房进行考察，现场了解沸腾锅工作程序。

通过了解我们清楚了，沸腾锅炉引风机的风量大小是直接影响沸腾质量、炉温高低及锅炉效率的重要因素，沸腾锅炉原设计中，引风机风量是改变风叶叶片角度来调节，如需要把风量调小时，等于人为增加风道阻力，从而使能耗增大，即不经济、也不利于远距离集中自控制。

那么能否调节引用风机的转速来自动调节风量呢─即通过对炉膛温度的检测达到自动控制，为此课题也出来了--交流异步电动机调压调速装置。

二、控制方案的确定

1、可行性分析

首先要让学生知道《电力拖动控制线路与技能训练》、《电机与变压器》中我们学习了直流电动机调速装置，而交流异步电动机电气调速有降低电源电压、电机转子串电阻、变频、变极、串极等一些方法，对于恒转矩类负载则不能采用降低电源电压这种调速方法，而对泵类、风机类因负载随转速降低而减少，电功率及输入功率、铜损比恒转矩小很多，且调速范围广等突出优点，故采用双向可控硅（晶闸管）来控制电动机电源电压，从而达到自动控制电动机转速的目的，这是完全可行的。

2、调压电路和控制方案的确定

采用不带零线的三相交流双向可控硅“Y”型调压电路（见图1）

图1

为保证系统的静态精度、稳定性和抗干扰性，本系统采用双闭环调速结构──电流负反馈闭环（内闭环）、速度（电压）负反馈（外闭环），以使异步电动机具有较硬机械特性。

（见图2）

图2

3、采用双闭环控制的作用

内闭环的作用：

为了使起动、制动电流限制在最大允许的极限范围内，以获得良好的稳态精度和动态特性。

外闭环的作用：

为了改善负载转矩变化、电源电压波动时转速随之波动的影响。

三、具体设计思路启发与步骤

（一）主电路设计

为了保证设备正常工作，不影响企业生产，在考虑自动控制前提下，需要考虑一旦该装置出现故障需要检修时，手动控制（全压运行）能投入使用。

（见图3）

图3

通过主电路的设计，使学生对《电力拖动控制线路与技能训练》、《电机与变压》、《半导体交流技术》专业知识得到进一步巩固。

（二）控制电路设计

本设计要求学生在掌握二极管单相、三相整流电路的基础上要向单向可控硅、双向可控硅控制技术更深层次的拓展，要让学生懂得，第一，主电路中电动机提供的电源是交流电（不是直流电），所以必须选择双向可控硅（或两个单向可控硅并联）；

第二，电源是三相不是单相，三相电源L1L2L3是按120°

相序排列的，（《电工基础》讲述），所以触发电路中触发脉冲必须与电源同步；

第三，设计脉冲变压器的作用主要为提高带负载能力和强电与弱电隔离。

1、触发电路设计

（1）采用KC09集成触发电路，各管脚和外围电路设计见图4。

图4

（2）同步变压器选择（市场有售）见图5

图5

（3）脉冲变压器选择（市场有售或自制）见图6

图6

2、电流调节器（内闭环）、速度调节器（外闭环）电路设计（见图7）

本电路利用我们所学过的《电子电路基础》中集成运放（BG305）中非线性应用───即比较器加一些外围电路组成。

图7

3、直流电源设计

该电路在《电子技术基础》第四章第六节讲得很详细，设计一个正负15V直流输出就行，见图8

图8

4、保护电路设计

可控硅（晶闸管）虽有很多优点，但同时有承受过电压和过电流能力较差的缺点，所以必须采取有效措施进行保护。

（1）过电流保护：

采用快速熔断器进行保护，选择RS3系列。

（2）过电压保护：

采用阻容保护和非线性电阻保护，主要防止操作过电压和雷击过电压（见主电路）。

5、总电路图

因篇幅所限，只要引导学生将各分电路按编号连接起来就可以。

四、简单工作原理

合上主回路QS，按下起动按钮SB2，电动机开始起动，刚起动瞬间，由于转速n=0,此时速度调节器ST暂不起作用，但由于起动电流较大，使得电流反馈电压Ufi较大，即ΔVk=Vn-Vfi差值较小，在电流调节器LT输出电压作用下，使双向可控硅的控制角а后移，其输出交流电压变小，立回路中电流不会增加很快，从而起到限制起动电流的目的。

起动后，n≠0,但此时n<

n要求值，主回路中电流还是较大，ΔVn=Vg-Vfn>

0,

ΔVk=Vn-Vfi>

0,ΔVn差值较大，ΔVk差值较小，但ΔVk比起动瞬间大，使电流调节器LT输出变大，使控制角а前移，双向可控硅输出电压增大，只要反馈与给题值（Vg）有偏差，速度电流调节器的输出就进行比例积分，直到偏差为0。

起动完毕后，电动机的转速达到所要求的转速（由用户根据炉膛温度给定），此时：

ΔVn=Vg-Vfn=0，电动机的定子电流达到某一固定值，此时：

ΔVk=Vn-Vfi=0，从而电动机在双向可控硅的某一控制角а下以某一转速稳定运行，若要改变电动机的转速，可通过改变Vg、Vfn、Vfi的大小来改变，同时负载变动或电源电压变动时也能起到自动调节作用。

为确保生产的连续性，一旦本套设备出现故障，可按下起动按钮SB3，使电动机全压下运行。

五、结束语

学生充分利用所学专业知识进行综合开发与应用，让学生真正体会到了掌握好专业知识重要性、实用性，而且要让学生亲自动手试制、安装、调试，只有这样才能真正培养出高技能人才。

也使我们真正体会到技工学校产、学、研三位一体教学方法改革的必要性，值得推广。

[参考文献]

《电工基础》………………………………………中国劳动出版社

《电子技术基础》…………………………………中国劳动出版社

《电力拖动控制线路与技能训练》………………中国劳动出版社

《电机与变压器》…………………………………中国劳动出版社

《半导体变流技术》………………………………吕家元主编天津出版社

《毕业设计指导书》………………………………学苑出版社

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