三李玉平03050445.docx

1、三李玉平030504452011年度本科生交直流调速课程设计 10KW直流电动机不可逆调速系统院 系： 工 学 院 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 08电气（3）班 学生姓名： 李 玉 平 学 号： 200803050445 导师及职称：韩 青 2011年6月2011 annual undergraduate curriculum design of ac/dc speed control 10KW speed system for dc irreversible Department: engineering collegeMajor: Electrical engineering

2、and automation Grade:08 electrical class 3Students Name:liyupingStudent No.:200803050445Tutor:hanqing June, 2011目 录 前言4一、课程设计的基本内容51.1 技术数据51.2 要求51.3主电路选择与参数计算5二、课程设计的具体内容52.1直流电动机的选型52.2直流电动机的供电选择52.3反馈的基本计算52.4直流调速系统的结构框图的设计62.5整流变压器的参数计算62.6整流晶闸管的型号选择72.7晶闸管保护电路的计算82.8 平波电抗器电感量计算9三、课程设计总结10参考文献

3、11前言 电力拖动自动控制系统 是一门实践性很强的课程，所以做好该书所涉及的试实验与设计是学好本门课程的关键。做一个好的课程设计是必须的，因为在做课程设计的同时不仅能使我们巩固该门课程的理论知识，另一方面还充分调动思维的积极性，是我们的动手能力大幅度的提高。从而我们能在设计中让理论知识充分的融入到实际问题中。下面做的是一个10KW直流电动机不可逆调速系统，旨在巩固理论知识和提高自己运用所学知识进行独立思考和综合分析、解决实际问题的能力。从中掌握正确的思维方法和利用相关软件解决实际问题的基本技能！一、课程设计的基本内容1.1 技术数据直流电动机：型号：71 、额定功率=10KW 、=220V、

4、额定电流=55A=1000r/min、极数2P=4、电枢电阻=0.5、电枢电感=7mH励磁电压=220V、励磁电流=1.6A。1.2 要求调速范围D=10、 S=15%、电流脉动系数10% 。1.3主电路选择与参数计算1.3.1主电路选择原则：一般整流器功率在4KW以下采用单向整流电路，4KW以上采用三相整流。1.3.2参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、保护电路的说明，参数计算与元件选择，平波电抗器电感量计算。二、课程设计的具体内容2.1直流电动机的选型型号：71 、额定功率=10KW、额定电压=220V、额定电流=55A转速=1000r/min 、极数2P=4、电枢电阻

5、=0.5、电枢电感=7mH励磁电压=220V、S17.65 r/min所以该系统采用电压闭环控制系统，控制系统电压放大倍数为：Ku= / 1-1=144.74/17.65-1=7.202.4直流调速系统的结构框图的设计直流调速系统的结构框图如下图所示：直流调速系统的结构框图2.5整流变压器的参数计算2.5.1 整流变压器二次侧电压U2为：U2=(11.2)Ud/ABA理想情况下， =0时整流电压Ud0与二次电压U2之比，即A= Ud0/U2;B控制角为时，输出电压Ud与Ud0之比，即Ud/ Ud0;电网波动系数，通常取0.9.其中：A=1,B=1, =0.9.U2=(11.2)*220/(1*

6、1*0.9)V=244293V取U2=300V电压比例系数K=U1/U2=220/300=0.732.5.2整流变压器一次电流I1和二次电流I2的计算已知全波整流电路中KI1=KI2=1I1=1.05KI1Id/K=1.05*1*55/0.73=79AI2=KI2Id=1.1*55A=60.5A2.5.3整流变压器容量选择S1=U1I1=220*79VA=17380VAS2=U2I2=300*60.5VA=18150VAS=(S1+S2)/2=(17380+18150)/2VA=17765VA晶闸管整流电路如图下图所示：晶闸管整流电路图2.6整流晶闸管的型号选择2.6.1整流晶闸管额定电压的计

7、算UTN=(23)Um=(23)*2*300V=848.41272.6V,取UTN=1200V2.6.2整流晶闸管额定电流的计算选择晶闸管额定电流的标准是必须是管子允许通过的额定电流有效值ITN大于实际流过管子电流的最大有效值IT，即IT(AV)=(1.52) IT/1.57=(1.52)IN/2*1.57=(1.52)*55/2*1.57A=37.1649.55A取IT(AV)=50A 2.7晶闸管保护环节的计算1.7.1交流侧过电压保护1.7.1.1阻容保护在变压器二次侧并联电阻R（）和电容C（uF）进行保护（如下图所示）阻容保护接线图其中C6IemS/U2*U2=6*55*17765/3

8、00*300 uF =65.14 uFU1.5Um=1.5*2*300V=636.3V，取70 uF，耐压700VR2.3U2U2(Ush/Iem)/S =2.3*300*300*(27.5/55)/17765=15.3取R=20Ic=2fUc* =2*3.14*50*2.2*300* A=0.21APR(34)Ic*IcR=(34)*0.21*0.21*20W=2.653.53W2.7.1.2压敏电阻的选择UImA=1.32U=1.3*2*300V=551.46V2.7.1.3直流侧过电压保护UImA(1.82)UDC=(1.82)*220V=396440V选用的压敏电阻作直流侧过电压保护。

9、2.7.1.4晶闸管及整流二极管两端的过电压保护由参考文献上获得晶闸管过电压保护参数估计值如下：元件容量（A）5102050100200500C（）0.050.100.150.200.250.501.00R（）1020依据上面表格可以初步确定C=0.2uF、R=20PR=fCUmUm*=50*0.2*（2*300）*(2*300) *W=1.8W2.7.2过电流保护2.7.2.1交流侧快速熔断器的选择由于I=I2=60.5A,考虑到电动机启动瞬间电流较大，熔断器的选取依据Irn(1.52.5)IfN=(1.52.5)*60.5A=90.75151.25A原则可以选用额定电压为300V，额定电流

10、为150A熔断器。2.7.2.2元件端快速熔断器的选择由于IT=I/2=60.5/2A=42.786A为了减少元件的多样性便于设计和安装，本设计将元件端快速熔断器的规格定为额定电压为300V，额定电流为85A熔断器。2.8 平波电抗器电感量计算2.8.1电抗器电阻计算RL=0.01E2N/3I2N=0.024 按电流连续要求的电感量：Ld= KIUT2/Idmin-2(LD0+LT)=17.2mH式中，Idmin=5%IdN=5.3A;对于三相桥式全控电路 KI=0.692.8.2波电抗器电感量计算法一、L =rl =0.5x7mh=17.2mH 法二、式中，为最低次谐波电压幅值；为最低次谐波

11、电流频率，对于三相桥式电路=6=300；为电流脉动系数，要求=0.05；三相桥式电路=0.45。故平波电抗器电感选为18mH。三、设计总结在本次设计中，充分运用到电力电子技术、电力拖动自动控制系统、电机与拖动等书的知识，同时让自己巩固了所学的理论知识并将所学的知识运用到实际中。通过这次课程设计我深刻了解到理论和实际结合是非常重要的，而且我们应该不断的努力学习相关知识，才能够在设计中得心应手。此次课程设计还暴露出我的种种不足，所以我们应该做到温故而知新！四、参考文献1 陈伯时（上海大学）.电力拖动自动控制系统.北京：机械工业出版社，20102 石新春，杨京燕，王毅.电力电子技术.北京：中国电力出版社，20103 唐介.电机与拖动.北京：高等教育出版社.20084 卢京潮.自动控制原理.西安：西北工业大学出版社.2009