4kw以下直流电动机的不可逆调速系统课程设计.doc

设计任务书
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4kw以下直流电动机不可逆调速系统设计
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直流电动机:额定功率Pn= 额定电压Un=110V
额定电流In=13A 转速Nn=1500r/min
电枢电阻Ra=1Ω极数2p=2
励磁电压Uex=110V 电流Iex=
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调速范围D=10,静差率s≤10%,制动迅速平稳
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。
,最好用计算机画图(号图纸)。
,并正确选择元器件。
,要求字迹工整,原理叙述正确。
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前言
电动机作为一种有利工具,在日常生活中得到了广泛的应用。而直流电动机具有很好的启动,制动性能,所以在一些可控电力拖动场所大部分都采用直流电动机。
而在直流电动机中,带电压截止负反馈直流调速系统应用也最为广泛,其广泛应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切割机床等很多领域的自动控制。他通常采用三相全桥整流电路对电机进行供电,从而控制电动机的转速,传统的控制系统采用模拟元件,比如:晶闸管、各种线性运算电路的等。虽在一定程度上满足了生产要求,但是元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响,并且线路复杂,通用性差,控制效果受到器件性能、温度等因素的影响,从而致使系统的运行特征也随着变化,所以系统的可靠性及准确性得不到保证,甚至出现事故。直流调速系统是由功率晶闸管、移相控制电路、转速电路、双闭环调速系统电路、积分电路、电流反馈电路、以及缺相和过流保护电路。通常指人为的或自动的改变电动机的转速,以满足工作机械的要求。机械特性上通过改变电动机的参数或外加电压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机的机械特性和工作特性的机械特性的交点,使电动机的稳定运转速度发生变化
由于本人和能力有限,错误或不当之处再所难免,期望批评和指正
学生:张洪海
2008年4月29日
目录
一、系统整体方案的确定
、开环控制系统
、闭环调速控制系统的确定
、带电流截止负反馈闭环控制系统
二、主电路方案的选择及计算
、调速系统方案的选择
、主电路的计算
三、触发电路的选择及计算
、触发电路的选择、设计
、触发电路的计算
四、继电器—接触器控制电路设计
、设计思路
、控制电路图
、电机制动的选择及其计算
、控制电器的选择
五、
六、元气件明细表
七、结论
八、致谢
九、参考文献
设计说明书
一、系统整体方案的确定
电动机是将电能转化为机械能的一种有利工具,根据电动机供电方式的不同,它可分为直流电动机和交流电动机。由于课题要求和技术需要,所以我选择直流电动机作为分析对象。
、开环控制系统
在开环控制系统中,控制信息只能单方向传递,没有反向作用,输入信号通过控制装置作用于被控对象,而被控对象的输出对输入没影响,也就是说:系统的输入量与输出量之间只有顺向作用,而没反向联系。
触发电路
整流电路
电机转速n
电源
给定
放大器
Ug
图1-1 开环系统框图
由上图可以看出,Ug通过放大器、触发装置和整流装置实现对电动机转速n的控制。要求一定的给定电压Ug对应于一定的装速n ,但由于电动机的转速n要受到
轴上负载、电动机磁场、整流装置的交流电源电压等的影响,故不可能完全达到Ug 的相对要求,因此可知,直流电动机开环控制系统极其不稳定,且控制精度差,抗干扰能力弱。所以,要求实现转速稳定,满足高精度的设计要求,必须采用闭环控制系统。
、闭环调速控制系统的确定
如果对上述开环系统改为单闭环转速负反馈调速系统,并采用PI调节器,就既保证了动态性,又能作到转速的无静差,较好的解决开环系统的不足,此闭环系统的工作原理是:将直流电动机转速变化信号反馈到触发环节,来自动增大或减小触发角α来自动调节整流输出电压Uds,即可达到稳定:
触发电路
整流电路
电机转速
转速反馈
电源
α
Uds
图1-2 单闭环转速负反馈系统框图
但我们知道,一是直流电动机全压启动时会产生很大的冲击电流。我们知道,采用转速负反馈的闭环调速系统突加给定电压时,由于系统机械惯性的作用,转速不可能立即建立起来,因此转速反馈电压仍为零,这时,加在调速器上的输入偏差电压ΔU=Ugn,差不多是其稳压工作值的(1+K)倍。由于调节器和触发整流装置的惯性都很小,因此,整流电压Ud立即达到它的最高值。这对于电机来讲,相当于全压启动,其启动电流高达