【正文】 （313）由式（313）得出的電感量是電路中的總電感量，其中包括平波電抗器電感量、電動(dòng)機(jī)電樞電感量、整流變壓器折算到次級(jí)的電感量。當(dāng)負(fù)載最小連續(xù)電流為時(shí)，為保證電流連續(xù)所需的回路總電感量為 （311）式中，為回路總電感量，mH；為臨界電感計(jì)算系數(shù)，各種整流電路的值見表31。由表31可查得常見整流電路最大的。串聯(lián)平波電抗器可以減小電流中的交流分量，使負(fù)載獲得較為平穩(wěn)的直流電流。這兩方面的技術(shù)要求就是設(shè)計(jì)平波電抗器電感量的依據(jù)。變壓器參數(shù)歸納如下：初級(jí)繞組三角形接法，U1=380V，I1=14A；次級(jí)繞組星形接法，U2=110V，I2=46A；等值容量ST= 晶閘管的選擇（1）晶閘管的電壓定額。將上述數(shù)據(jù)代入式（35）可得 可取。4）交流電源系統(tǒng)電抗引起的換向過程電壓損失：計(jì)算中，可用整流變壓器漏抗xs近似表示電源系統(tǒng)的電抗。2）整流元件正向壓降UT：整流元件為非線性元件，導(dǎo)通時(shí)兩端門檻電壓UT使輸出平均電壓下降。 （1）次級(jí)相電壓U2的計(jì)算。 （1）當(dāng)時(shí)，電流負(fù)反饋被截止，靜特性和只有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)的靜特性式相同【1】 (23)（2）當(dāng) 時(shí)，引入了電流負(fù)反饋，靜特性變成 (24)nKpKsa 1/CeU*nUc?UnIdEUd0Un++ RRsUId Rs U圖24 帶電流截止負(fù)反饋的閉環(huán)直流調(diào)速穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖這樣的兩段式靜特性常稱作下垂特性或挖土機(jī)特性。后者線路更為簡(jiǎn)單。這種方法叫做電流截止負(fù)反饋，簡(jiǎn)稱截流反饋。根據(jù)反饋控制原理，要維持哪一個(gè)物理量基本不變，就應(yīng)該引入那個(gè)物理量的負(fù)反饋。例如，由于故障、機(jī)械軸被卡住或挖土機(jī)運(yùn)行時(shí)碰到堅(jiān)硬的石塊等等。采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)突然加上給定電壓時(shí)，由于慣性，轉(zhuǎn)速不可能立即建立起來，反饋電壓仍為零，相當(dāng)于偏差電壓，差不多是其穩(wěn)態(tài)工作值的 1+K 倍。為保證先加勵(lì)磁后加電樞電壓，主接觸器主觸頭應(yīng)在勵(lì)磁繞組通電后方可閉合，同時(shí)設(shè)有弱磁保護(hù)環(huán)節(jié)。采用電流截止負(fù)反饋進(jìn)行限流保護(hù)，出現(xiàn)故障電流時(shí)由過流繼電器切斷主電路電源。2 調(diào)速系統(tǒng)方案的選擇及其工作原理 調(diào)速系統(tǒng)方案的確定 由于電動(dòng)機(jī)的容量較大，又要求電流的脈動(dòng)小，故選用三相全控橋式整流電路供電方案。采用控制電樞電壓改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，電樞電壓由三相橋式整流電路提供。脈動(dòng)系數(shù)可表示為 （19） 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求為了進(jìn)一步提高對(duì)所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用能力，以及對(duì)《自動(dòng)控制原理》、《電力電子技術(shù)》和《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》等課程內(nèi)容的深入了解，會(huì)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來設(shè)計(jì)一般的控制系統(tǒng)。對(duì)于同一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)， DnN 值一定，由式（18）可見，如果對(duì)靜差率要求越嚴(yán)，即要求s值越小時(shí)，系統(tǒng)能夠允許的調(diào)速范圍也越小。對(duì)于同樣硬度的特性，理想空載轉(zhuǎn)速越低時(shí)，靜差率越大，轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定度也就越差。（2）靜差率s。以一定的精度在所需轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運(yùn)行，在各種干擾下不允許有過大的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量；（3）加、減速。 直流PWM調(diào)速系統(tǒng)作為一種新技術(shù)，發(fā)展迅速，應(yīng)用日益廣泛，特別在中、小容量的系統(tǒng)中，已取代VM系統(tǒng)成為主要的直流調(diào)速方式。為了節(jié)能，并實(shí)行無觸點(diǎn)控制，現(xiàn)在多用電力電子開關(guān)器件，如快速晶閘管、GTO、IGBT等。在原理圖中，VT 表示電力電子開關(guān)器件，VD 表示續(xù)流二極管。由諧波與無功功率引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近的用電設(shè)備，造成“電力公害”。晶閘管可控整流器的功率放大倍數(shù)在10 4以上，其門極電流可以直接用晶體管來控制，不再像直流發(fā)電機(jī)那樣需要較大功率的放大器。（2）晶閘管可控整流器（VM系統(tǒng)）。 圖11 直流發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)組由原動(dòng)機(jī)M（柴油機(jī)、交流異步或同步電動(dòng)機(jī)）拖動(dòng)直流發(fā)電機(jī)G實(shí)現(xiàn)變流，由G給需要調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī) M 供電，調(diào)節(jié)G的勵(lì)磁電流if即可改變其輸出電壓U，從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n。因此，自動(dòng)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以調(diào)壓調(diào)速為主。由于串電阻要消耗功率，機(jī)械特性變差（軟）。適用于額定轉(zhuǎn)速以上的小范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)速場(chǎng)合。降壓調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。就本課題而言，10kW及其以下直流調(diào)速系統(tǒng)是目前廣泛采用的一種電力控制系統(tǒng)，掌握其工程設(shè)計(jì)方法，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、選型設(shè)計(jì)、維護(hù)運(yùn)行工作都有重要意義。因此，長(zhǎng)期以來（20世紀(jì)80年代以前）在變速傳動(dòng)領(lǐng)域中，直流調(diào)速一直占據(jù)主導(dǎo)地位。電動(dòng)機(jī)+控制裝置=電力傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)負(fù)荷約占總發(fā)電量的60%～70%，成為用電量最多的電氣設(shè)備。本課題對(duì)在工業(yè)生產(chǎn)中使用較多的10kW直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容有：調(diào)速系統(tǒng)方案的選擇及其工作原理；調(diào)速系統(tǒng)主電路（包括整流變壓器、三相橋式整流電路及平波電抗器）工程設(shè)計(jì)；整流設(shè)備過電壓、過電流保護(hù)電路計(jì)算選擇；觸發(fā)電路的選擇與校驗(yàn)；反饋電路參數(shù)的選擇與計(jì)算；繼電器接觸器控制電路設(shè)計(jì)；整體電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；并給出了10kW直流調(diào)速系統(tǒng)電氣原理總圖。而直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速范圍廣、靜差率小、穩(wěn)定性好以及具有良好的動(dòng)態(tài)性能，在高性能的電力拖動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域中，今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)仍將采用直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)。目錄1 緒論 課題現(xiàn)狀、目的和意義 直流調(diào)速方法及發(fā)展歷史 直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法 直流調(diào)速發(fā)展過程 本設(shè)計(jì)涉及主要性能技術(shù)指標(biāo) 轉(zhuǎn)速控制要求 主要性能指標(biāo) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求2 調(diào)速系統(tǒng)方案的選擇及其工作原理 調(diào)速系統(tǒng)方案的確定 調(diào)速系統(tǒng)的工作原理 問題的提出 解決方法 帶截流反饋的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)速系統(tǒng)工作原理3 調(diào)速系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 主電路計(jì)算 整流變壓器額定參數(shù)計(jì)算 晶閘管的選擇 平波電抗器參數(shù)計(jì)算 整流設(shè)備保護(hù)電路計(jì)算 過電壓保護(hù) 過電壓保護(hù)的設(shè)置 阻容保護(hù)及參數(shù)計(jì)算 換相過電壓保護(hù)及參數(shù)計(jì)算 非線性元件保護(hù)及參數(shù)計(jì)算 過電流保護(hù) 過電流保護(hù)裝置 快速熔斷器的選擇及參數(shù)計(jì)算 過電流繼電器的選擇 勵(lì)磁電路元件的選擇4 觸發(fā)電路的選擇與校驗(yàn)5 反饋電路參數(shù)的選擇與計(jì)算 測(cè)速發(fā)電機(jī)的選擇 電流反饋環(huán)節(jié)的選擇 調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)精度的計(jì)算 給定環(huán)節(jié)的選擇 控制電路的直流電源6 繼電器接觸器控制電路設(shè)計(jì)7 10kW直流調(diào)速系統(tǒng)電氣原理總圖8 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9 調(diào)試、修改電路參數(shù) 首先檢查接線是否正確，布線是否合理 相序檢查 檢查同步電壓與主電路電壓的相位關(guān)系 放大器的檢查 觸發(fā)電路的調(diào)整 電阻性負(fù)載的調(diào)試 電動(dòng)機(jī)負(fù)載調(diào)試1 緒論 課題現(xiàn)狀、目的和意義在用電系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)作為主要的動(dòng)力設(shè)備而廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科技及社會(huì)生活等各個(gè)方面。為了控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，就要為電動(dòng)機(jī)配上控制裝置。采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可獲得優(yōu)良的靜、動(dòng)態(tài)調(diào)速特性。有理由相信在未來高性能的拖動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域中，特別是在微特功率控制電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)仍將采用直流可調(diào)傳動(dòng)系統(tǒng)。使電樞供電電壓下降，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，由于電動(dòng)機(jī)繞組絕緣有限，電動(dòng)機(jī)電樞電壓不能高于額定電壓，所以是降壓調(diào)速，適用于額定轉(zhuǎn)速以下一定范圍內(nèi)的無級(jí)調(diào)速的場(chǎng)合。由于磁通超過額定值易飽和，所以只能弱磁調(diào)速。使增大（串電阻R），則下降。改變電阻只能有級(jí)調(diào)速；減弱磁通雖然能夠平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍不大，往往只是配合調(diào)壓方案，在基速（即電機(jī)額定轉(zhuǎn)速）以上作小范圍的弱磁升速。直流發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)組的結(jié)構(gòu)原理圖，如圖11所示。 此系統(tǒng)設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低；但運(yùn)行可靠、維護(hù)方便，在目前的生產(chǎn)設(shè)備中尚有應(yīng)用。VM系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：與GM系統(tǒng)相比較，晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上都有很大提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出較大的優(yōu)越性。晶閘管對(duì)過電壓、過電流和過高的dV/dt與di/dt 都十分敏感，若超過允許值會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)損壞器件。直流斬波器的基本結(jié)構(gòu)圖，如圖13（a）所示。tOuUsUdTtonM++__VDVTUs控制電路（a）原理圖 （b）電壓波形圖圖13 直流斬波器的基本結(jié)構(gòu)圖這樣，電動(dòng)機(jī)得到的平均電壓為 （12）式中 T—晶閘管的開關(guān)周期； —開通時(shí)間； r —占空比， r =/ T = f ；其中， f為開關(guān)頻率。綜上所述，三種可控直流電源，VM系統(tǒng)在上世紀(jì)60~70年代得到廣泛應(yīng)用，目前主要用于大容量系統(tǒng)。在一定的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，分擋地（有級(jí)）或 平滑地（無級(jí)）調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速；（2）穩(wěn)速。生產(chǎn)機(jī)械要求電動(dòng)機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比叫做調(diào)速范圍，用字母D表示，即 （13）其中和一般都指電機(jī)額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速，對(duì)于少數(shù)負(fù)載很輕的機(jī)械，例如精密磨床，也可用實(shí)際負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速。一般