【正文】 《交直流調(diào)速系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說明書 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) I 目 錄 交直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 ....................................... III 一、課程設(shè)計(jì)大綱 ................................................ III 二、 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 .............................................. IV 摘要 ................................................................. 4 1 緒論 ............................................................... 6 2 直流調(diào)速系統(tǒng)的方案確定 .............................................. 7 系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù)及要求 ............................................... 7 調(diào)速系統(tǒng)的方案選擇 ............................................ 7 主電路的選擇 ............................................ 8 觸發(fā)電路的選擇 .......................................... 8 3 主電路設(shè)計(jì)與計(jì)算 .................................................... 9 主電路的設(shè)計(jì) .................................................. 9 整流變壓器的設(shè)計(jì) ............................................. 10 變壓器二次側(cè)電壓 U2的計(jì)算 ............................... 10 一次、二次相電流 I I2的計(jì)算 ........................... 10 變壓器容量的計(jì)算 ........................................ 11 晶閘管元件的選擇 ............................................. 11 晶閘管的額定電壓 ........................................ 11 晶閘管的額定電流 ........................................ 11 主電路的保護(hù)設(shè)計(jì)與計(jì)算 ....................................... 12 過電壓保護(hù) ............................................. 12 過電流保護(hù) ............................................. 14 缺相與無勵(lì)磁或弱磁保護(hù) ................................. 15 平波電抗器的計(jì)算 ......................................... 15 勵(lì)磁電路元件的選擇 ........................................... 17 II 4 觸發(fā)電路的設(shè)計(jì) ................................................... 18 觸發(fā)電路的選擇 ............................................... 18 同步變壓器設(shè)計(jì) ............................................... 19 控制電路的直流電源 ........................................... 19 5 雙閉環(huán)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和校驗(yàn) ............................................ 20 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)和校驗(yàn) ....................................... 20 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)和校驗(yàn) ....................................... 22 6 系統(tǒng) MATLAB 仿真 .................................................. 24 系統(tǒng)的建模與參數(shù)設(shè)置 ......................................... 24 系統(tǒng)的建模 ............................................. 24 模型參數(shù)設(shè)置 ........................................... 25 系統(tǒng)仿真結(jié)果的輸出及結(jié)果分析 ................................. 25 7 設(shè)計(jì)心得 ......................................................... 27 參考文獻(xiàn) ............................................................ 27 III 交直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 一、課程設(shè)計(jì)大綱 適用專業(yè)：電氣自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化 總學(xué)時(shí)： 2周 課程設(shè)計(jì)室本課程教學(xué)中極為重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，它不但起著提高本課程教學(xué)質(zhì)量、水平和檢驗(yàn)學(xué)生對課程內(nèi)容掌握程度的作用，而且還將起到從理論過度到實(shí)踐的橋梁作用。因此，必須認(rèn)真組織，周密布置，積極實(shí)施，以期達(dá)到下述教學(xué)目的： （ 1）通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)充在交直流調(diào)速及相關(guān)課程設(shè)計(jì)方面的基本知識(shí)、基礎(chǔ)理論和基 本技能，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析和解決實(shí)際問題的能力。 （ 2）通過課程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生獨(dú)立完成一項(xiàng)直流或交流調(diào)速系統(tǒng)課題的基本設(shè)計(jì)工作，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)和實(shí)際查閱相關(guān)設(shè)計(jì)資料能力的目的。 （ 3）通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生熟悉設(shè)計(jì)過程，了解設(shè)計(jì)步驟，掌握設(shè)計(jì)內(nèi)容，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生工程繪圖和編寫設(shè)計(jì)說明書能力的目的，為學(xué)生今后從事相關(guān)方面的實(shí)際工作打下良好基礎(chǔ)。 （ 1）根據(jù)設(shè)計(jì)課題的技術(shù)指標(biāo)和給定條件，在教師指導(dǎo)下，能夠獨(dú)立而正確地進(jìn)行方案論證和設(shè)計(jì)計(jì)算，要求概念清楚、方案合理 、方法正確、步驟完整。 （ 2）要求掌握交直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容、方法和步驟。 （ 3）要求會(huì)查閱有關(guān)參考資料和手冊等。 （ 4）要求學(xué)會(huì)選擇有關(guān)元件和參數(shù)。 （ 5）要求學(xué)會(huì)繪制有關(guān)電氣系統(tǒng)圖和編制元件明細(xì)表。 （ 6）要求學(xué)會(huì)編寫設(shè)計(jì)說明書。 （ 1）學(xué)生分組、布置題目。首先將學(xué)生按學(xué)習(xí)成績、工作能力和平時(shí)表現(xiàn)分成若干小組，每小組按優(yōu)、中、差合理搭配，然后下達(dá)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，原則上每小 IV 組一個(gè)題目。 （ 2）熟悉題目、收集資料。設(shè)計(jì)開始，每個(gè)學(xué)生應(yīng)按教 師下達(dá)的具體題目，充分了解技術(shù)要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，收集相關(guān)資料，包括參考書、手冊和圖表等，為設(shè)計(jì)工作做好準(zhǔn)備。 （ 3）總體設(shè)計(jì)。正確選定系統(tǒng)方案，認(rèn)真畫出系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖。 （ 4）主電路設(shè)計(jì)。按選定的系統(tǒng)方案，確定系統(tǒng)主電路形式，畫出主電路及相關(guān)保護(hù)、操作電路原理圖，并完成主電路的元件計(jì)算和選擇任務(wù)。 （ 5）控制電路設(shè)計(jì)。按規(guī)定的技術(shù)要求，確定系統(tǒng)閉環(huán)結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)器形式，畫出系統(tǒng)控制電路原理圖，選定檢測元件和反饋系數(shù)，計(jì)算調(diào)節(jié)器參數(shù)并選擇相關(guān)元件。 （ 6）校核整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，編制元件明細(xì) 表。 （ 7）繪制正規(guī)系統(tǒng)原理圖，整理編寫課程設(shè)計(jì)說明書。 （ 1）題目及技術(shù)要求； （ 2）系統(tǒng)方案和總體結(jié)構(gòu)； （ 3）系統(tǒng)工作原理簡介； （ 4）具體設(shè)計(jì)說明：包括主電路和控制電路等； （ 5）設(shè)計(jì)評述； （ 6）元件明細(xì)表； （ 7）系統(tǒng)原理圖： A1或 A2圖紙一張。 教師通過課程設(shè)計(jì)答辯、審閱課程設(shè)計(jì)說明書和學(xué)生平時(shí)課程設(shè)計(jì)的工作表現(xiàn)評定每個(gè)學(xué)生的課程設(shè)計(jì)成績，一般可分為優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五等，也可采用百分 制相應(yīng)記分。 二、 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 為了便于教師組織課程設(shè)計(jì)，下面給出一個(gè)交直流調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)參考課題，各校也可以根據(jù)實(shí)際情況自行選題。 （一）設(shè)計(jì)題目和設(shè)計(jì)要求 ：十機(jī)架連軋機(jī)分部傳動(dòng)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 在冶金工業(yè)中，軋制過程是金屬壓力加工的一個(gè)主要工藝過程，連軋是一種可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和軋制質(zhì)量的先進(jìn)方法，連軋機(jī)則是冶金行業(yè)的大型設(shè)備。其主 V 要特點(diǎn)是被軋金屬同時(shí)處于若干機(jī)架之中，并沿著同一方向進(jìn)行軋制，最終形成一定的斷面形狀。每個(gè)機(jī)架的上下軋輥共用一臺(tái)電機(jī)實(shí)行集中拖動(dòng)，不同機(jī)架采用不同電機(jī)實(shí) 行部分傳動(dòng)，各機(jī)架軋輥之間的速度實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制。 本課題的十機(jī)架連軋機(jī)的每個(gè)機(jī)架對應(yīng)一套直流調(diào)速系統(tǒng)，由此形成的 10個(gè)部分，各部分電動(dòng)機(jī)參數(shù)如表： （ 1）電 樞回路總電阻取 aRR 2? ；總飛輪力矩 22 aGDGD ? 。 （ 2）其他參數(shù)可參閱教材中“雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計(jì)舉例”的有關(guān)數(shù)據(jù)。 （ 3）要求：調(diào)速范圍 10?D ,靜差率 %5?S ；穩(wěn)態(tài)無靜差，電流超調(diào)量%10%?n? ，電流脈動(dòng)系數(shù) %10?iS ；啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)速退飽和超調(diào)量%10%?n? 。 （ 4）要求系統(tǒng)具有過流、過壓、過載和缺相保護(hù)。 （ 5）要求觸發(fā)脈沖有故障封鎖能力。 （ 6）要求對拖動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)給定積分器。 （二）設(shè)計(jì)的內(nèi)容 （ 1）直流電動(dòng)機(jī)的選 擇（根據(jù)上表按小組順序選擇電動(dòng)機(jī)型號）。 （ 2）電動(dòng)機(jī)供電方案選擇（要求通過方案比較后，采用晶閘管三相全控橋變流器供電方案）。 （ 3）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選擇（要求通過方案比較后，采用轉(zhuǎn)速電流雙閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）。 （ 4）確定直流調(diào)速系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖。 機(jī)架序號 電機(jī)型號 Pn(kW) Un(V) In(A) nn(r/min) Ra(Ω) P極對數(shù) 1 Z292 62 230 291 1450 1 2 Z291 48 230 209 1450 1 3 Z282 35 230 152 1450 1 4 Z281 26 230 113 1450 1 5 Z272 19 230 1450 1 6 Z271 14 230 61 1450 1 7 Z262 11 230 1450 1 8 Z261 230 37 1450 1 9 Z252 6 23