【正文】 北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） I 畢業(yè)設計（論文）任務書 設計（論文）題目： 直流電動機無級調速 學院： 北京化工大學 專業(yè)： 機電一體化 班級： 華電專 111 學生： 范一瑋 指導教師： 陳慧榮 1． 設計（論文）的主要任務及目標 (1) 本次的設計任務就是直流電動機無級調速的設計，使其能更好的為我們的生產和生活服務。 (2) 本次的設計目的就是 要求設計要使得電動機轉速可 以由零平滑調至額定轉速，能實現(xiàn)高速起動，具有較高的調速精度。 2． 設計（論文）的基本要求和內容 (1) 直流電動機的基本知識 (2) 直流電動機的運行原理 (3) 主電路以及控制電路的設計 3．主要參考文獻 [1] 張家生 .電機原理與拖動基礎 .北京郵電學院出版社， 2021 年 [2] 唐介 .電機與拖動 . 北京 :高等教育出版社 ,2021 年 [3] 陳世元 .電機學 .中國電力出版社， 2021 年 [4] 徐邦荃 .直流調速系統(tǒng)與交流調速系統(tǒng) .華中科技大學出版社 ,2021 年 [5] 趙影 .電機與電力 拖動 . 北京 :國防工業(yè)出版社 ,2021 年 4． 進度安排 設計（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 論文初稿 2021 年 12 月 27 日 2 第一次修改 2021 年 12 月 30 日 3 第二次修改 2021 年 01 月 08 日 4 第三次修改 2021 年 02 月 17 日 5 論文終稿 2021 年 03 月 16 日 北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） II 直流電動機無極調速 摘 要 本設計主要是運用調速系統(tǒng)對直流電動機進行調速，使其實現(xiàn)無級的效果。此調速系統(tǒng)由主電路和控制電路兩部分組成：主電路是采用晶閘管可控整流裝置進行調速 ?？刂齐娐肥遣捎秒p閉環(huán)速度電 流調節(jié)方法進行反饋。系統(tǒng)采用調壓調速的調速方法可以獲得與電動機固有機械特性相互平行的人為機械特性，調速方向是基速以下，只要輸出的電壓是連續(xù)可調的，即可實現(xiàn)電動機的無級調速。雙閉環(huán)速度電流調節(jié)這種方法雖然初次頭次成本相對而言較高，但它保證了系統(tǒng)的性能，保證了對生產工藝要求的滿足，它既兼顧了啟動時的電流的動態(tài)過程，又保證穩(wěn)態(tài)后速度的穩(wěn)定性，在起動過程的主要階段，只有電流負反饋，沒有轉速負反饋。達到穩(wěn)態(tài)后，只要轉速負反饋，不讓電流負反饋發(fā)揮主要作用很好地滿足了生產需要。 關鍵詞 ：無級調速；雙閉環(huán)；晶閘管 北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） i 目錄 第 1 章 前 言 ................................................... 1 第 1節(jié) 問題提出的意義 ........................................ 1 第 國產直流電機簡介 .................................... 2 第 直流電動機的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 .......................... 2 第 2 章 直流電動機的概述 ....................................... 5 第 直流電動機的基本知識 ................................ 5 直流電動機的基本結構 ............................. 5 直流電動機的工作原理 ............................. 6 直流電動機的組成及分類 ........................... 7 第 直流電動機運行原理 .................................. 9 直流電動機的勵磁方式 ............................. 9 直流電動機的基本方程 ............................ 10 直流電動機的機械特性 ............................ 11 第 3 章 設計任務與要求 ........................................ 16 第 設計任務 ........................................... 16 第 設計要求與性能指標 ................................. 16 第 4 章 電路設計 ............................................... 18 第 主電路設計 ......................................... 18 電機參數(shù)計算和晶閘管容量參數(shù)計算 ................ 18 整流電路的選擇 .................................. 20 整流器件的選擇 .................................. 21 觸發(fā)電路的選擇 .................................. 21 穩(wěn)壓電源的選擇 .................................. 22 主電路保護器件選擇 .............................. 23 第 控制電路設計 ....................................... 23 雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的組成 ............................ 25 雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的啟動過程分析 ................ 26 轉速和電流兩 個調節(jié)器的作用 ...................... 29 北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） 2 第 調速系統(tǒng)主、控電路圖 ............................... 30 第 調試過程 ........................................... 31 總 結 ........................................................... 33 參考文獻 ....................................................... 34 致 謝 ........................................................... 35 北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） 1 第 1 章 前 言 第 1 節(jié) 問題提出的意義 隨著科學技術的迅猛發(fā)展，電氣設備發(fā)展日新月異。尤其以計算機、信息技術為代表的高新技術的發(fā)展，使制造技術的內涵和外延發(fā)生了革命性的變化， 傳統(tǒng)的電氣設備設計、制造技術不斷吸收信息控制、材料、能量及管理等領域的現(xiàn)代成果，綜合應用于產品設計、制造、檢測、生產管理和售后服務。在生產技術和生產模式等方面，許多新的思想和概念不斷涌現(xiàn)，而且，不同科學之間相互滲透、交叉融合，迅速改變著傳統(tǒng)電氣設備制造業(yè)的面貌，從而使得產品頻繁的更新?lián)Q代，這就使得電機成為社會生產和生活中必不可少的工具。 隨著科學技術的不斷發(fā)展，人類社會的不斷進步，人們對生活產品的需求要不斷趨向多樣化，這就要求生產設備必須具有良好的動態(tài)性能，在不同的時候進行不同的操作，完成不同的任務。為了使 系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能必須對系統(tǒng)進行設計。特別是大型的鋼鐵行業(yè)和材料生產行業(yè)，為達到很高的控制精度，速度的穩(wěn)定性，調速范圍等要求，又由于交流調速在當時尚未解決好調速控制問題，調速范圍不大，控制精度低，快速性差等性能指標不滿足生產工藝的要求，所以當時大量使用的是直流電動機調速系統(tǒng)，尤其是直流無級調速系統(tǒng)，它具有調速性能好，范圍寬，動態(tài)性能好等優(yōu)點，特別是設計簡單方便，雖然隨著控制技術以及電力電子技術的的發(fā)展，制造工藝技術的提高，大量出現(xiàn)交流調速的傳動系統(tǒng)，但直流傳動所具有的優(yōu)點特征，至今仍大量廣泛地使用直流調 速。因此實現(xiàn)直流無級調速對我們社會生產和生活有著重大的意義。 北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） 2 第 節(jié) 國產直流電機簡介 為了滿足各行業(yè)按不同運行條件對電動機提出的要求，將直流電機制造 成不同型號的系列。所謂系列就是指結構形狀基本相似，而容量按一定比例遞增的一系列電機。它們的電壓、轉速、機座型號和鐵心長度都是一定的等級?，F(xiàn)將我國目前生產的幾個主要系列直流電機簡要的介紹如下。 Z2 系列為普通用途的中、小型電機。它的容量從 400W 到 200KW，電動機的額定電壓有 200V和 110V兩種，額定轉速有 3000、 1500、 1000、 750 及600r/min 五個等級。 Z2 系列普通用途的中型直流電動機，容量從 40KW 到370KW。 ZJD 系列為大型直流電動機，容量從 150KW 到 6500KW，主要用于驅動大型軋鋼機及卷揚機。 第 節(jié) 直流電動機的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 隨著電力半導體交流技術的日益發(fā)展成熟，直流電機在許多領域已被整流裝置代替，但直流電動機具有良好的啟動、調速和正反轉特性，能滿足生產過程中的各種特殊要求，因而在需要寬廣調速的場合及特殊要求的自動化控制系統(tǒng)中占有一定得應用地位。 目前，我國電機有一定生產規(guī)模的企業(yè)有 500 多家，生產的電機產品有500 多個系列，近 1500 個品種。 1997 年我國電機產量約為 55288MW， 1998年約為 72505MW， 1999 年約為 62021MW。電動機出口量約為 12021MW?？梢钥闯?1998 年較 1997 年電機產量有較大的提高，到 1999 年電機產量略有下降，企業(yè)負債持續(xù)攀升，效益不斷下滑，行業(yè)整體形勢有所下降。 745918 但隨著改革開放的深入，國家宏觀政策的調整以及市場需求的推動，我國電機產品由勞動密集型、資源密集型向高附加值和高技術含量的產品轉移，北京化工大學繼續(xù)教育學院畢業(yè)設計（論文） 3 出口產品結構也逐步趨向于市場化和合理化。我國 500 多個電機企業(yè)大 多集中在沿海地區(qū)，西部地區(qū)的企業(yè)寥寥無幾，在國家開發(fā)西部的大好機遇里，對電機行業(yè)的發(fā)展提供了一個發(fā)展的機會。另外，我國加入 WTO 后，可將國內一部分富裕的電機生產能力轉移到國外去，也是發(fā)展的一條出路。 在國際市場上，電機是機電產品的重要組成部分之一，