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直流電動機無級調(diào)速畢業(yè)設(shè)計(存儲版)

2025-07-17 01:00上一頁面

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【正文】 參考文獻 [1] 唐介 .電機與拖動 . 北京 :高等教育出版社 ,2021 年 [2] 趙影 .電機與電力拖動 . 北京 :國防工業(yè)出版社 ,2021 年 [3] 孟憲芳 .電機及拖動基礎(chǔ) . 西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 ,2021 年 [4] 許翏 . 電機與電氣控制技術(shù) . 機械工業(yè)出版社, 2021 年 [5] 張家生 .電機原理與拖動基礎(chǔ) .北京郵電學(xué)院出版社, 2021 年 [6] 鄭立平 .電機與拖動技術(shù) .大連理工大學(xué)出版社, 2021 年 [7] 陳世元 .電機學(xué) .中國電力出版社, 2021 年 [8] 陳世元 .電機學(xué) .中國電力出版社, 2021 年 [9] 徐邦荃 .直流調(diào)速系統(tǒng)與交流調(diào)速系統(tǒng) .華中科技大學(xué)出版社 ,2021 年 北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 35 致 謝 在本次設(shè)計過程中, 感謝導(dǎo) 師對該 設(shè)計 從選題,構(gòu)思到最后定稿的各個環(huán)節(jié)給予細心指引與教導(dǎo) ,使我得以最終完成畢業(yè)設(shè)計。北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 33 總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )工作是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的綜合性實踐教學(xué)環(huán)節(jié) ,是本科學(xué)生開始從事科學(xué)研究和工程設(shè)計的初步嘗試 ,是培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)的基本理論、基本知識和基本技能解決實際問題能力、獨立工作能力和創(chuàng)新能力的重要途徑,是學(xué)生將所學(xué)知識深化和升華的重要過程,也是對學(xué)生四年的學(xué)習(xí)成果、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的全面檢驗。出現(xiàn)這種情形的,本人認為是首先雖然各個單元已經(jīng)調(diào)試好,但不等于整個系統(tǒng)參數(shù)就已經(jīng)很好這是不同的。 2. 電流調(diào)節(jié)器的作用 ( 1) .作為內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)器,在外環(huán)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)過程中,它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓(即外環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出量)變化; ( 2) .對電網(wǎng)電壓的波 動起及時抗擾的作用; ( 3) .在轉(zhuǎn)速動態(tài)過程中,保證獲得電機允許的最大電流,從而加快動態(tài)過程; ( 4) .當電機過載甚至堵轉(zhuǎn)時,限制電樞電流的最大值,起快速的自動保護作用。這樣,采用 PI 調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速響應(yīng)必然有超調(diào)。 第 Ⅲ 階段轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段( 2t 以后) 北京化工大學(xué) 繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 28 當轉(zhuǎn)速上升到給定值時 0nn?? ,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 的輸入偏差減少到零,但其輸出卻由于積分作用還維持在限幅值 imU? ,所以電機仍在加速 ,使轉(zhuǎn)速超調(diào)。由于機電慣性的作用,轉(zhuǎn)速的增長不會很快,因而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 的輸入偏差電壓 n n nU U U?? ? ? 數(shù)值較大,其輸出很快達到限幅值imU? ,強迫電流 dI 迅速上升。圖中兩個調(diào)節(jié)器 ASR 和ACR 分別為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器,二者串級連接,即把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的輸入,再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā) 裝置。本設(shè)計中采用了 7815 和 7915 穩(wěn)壓器組成的穩(wěn)壓電源。 1. 觸發(fā)電路的分析 北京化工大學(xué) 繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 22 在此設(shè)計中采用雙脈沖形成環(huán)節(jié)與三相整流電路相聯(lián)接。 IGBT 的工作原理: 溝道,為晶體管提供基極電流, IGBT 導(dǎo)通。 2. 對觸發(fā)脈沖的要求: ( 1)按 VT1VT2VT3VT4VT5VT6 的順序,相位依次差 60。 4. 晶閘管參數(shù)計算: 由電機的過載倍數(shù),我們可以電動機的過載電流,即最大電流: 9 6 0 ???? II M A X ? AIIAIIIIVTAVVTMAXMAXVT)(2???????? 又由 整流輸出電壓 VUU N O Md 220?? ,進線的線電壓是 120V。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(shè)計。這類人為機械特性是一組通過 0n ,而不同斜率的直線。復(fù)勵電動機的運行特性介并勵于串勵之間。一般直流電動機的勵磁電流均可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 位置傳感器有磁敏式、光電式和電磁式三種類型。 電刷是連接電源與轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)電部件,具備導(dǎo)電與耐磨兩種性能。 轉(zhuǎn)子的鐵心采用硅鋼片疊壓而成,一般為 12 槽, 內(nèi)嵌 12 組電樞繞組,各繞組間串聯(lián)連接后,再分別與 12 片換向片連接。可以通過削弱磁場恒功率來提高轉(zhuǎn)速或通過降低轉(zhuǎn)子繞組的電壓來使轉(zhuǎn)速 降低。其起動轉(zhuǎn)矩可達額定轉(zhuǎn)矩的 5 倍以上,短時間過載轉(zhuǎn)矩可達額定轉(zhuǎn)矩的 4 倍以上,轉(zhuǎn)速變化率較大,空載轉(zhuǎn)速甚高 (一般不允許其在空載下運行 )。這樣的結(jié)構(gòu),就可使電動機能連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。若電樞轉(zhuǎn)動,線圈兩邊的位置互換,而線圈中通過的還是直流電流,則所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的方向卻變?yōu)轫槙r針方向了,因此電樞受到一種方向交變的電磁轉(zhuǎn)矩。槽口用槽契壓緊,再用鋼絲或玻璃絲帶扎緊,大型電機中,繞組伸出槽外的端接部分應(yīng)扎緊在支架上。 ( 3)機座 : 機座分磁軛和底腳兩部分。北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 5 第 2 章 直流電動機的概述第 節(jié) 直流電動機的基本知識 直流電動機的基本結(jié)構(gòu) 直流電機的結(jié)構(gòu)是多種多樣的,但任何直流電機都包括定 子部分和轉(zhuǎn)子部分,這兩部分間存在著一定大小的氣隙,使電機中電路和磁場發(fā)生相對運動。為了發(fā)展電機產(chǎn)品,滿足客戶需求,擴大國內(nèi)、國際市場,電機產(chǎn)品必須向多用途、多品種方向發(fā)展,向高效、節(jié)能方向發(fā)展。電動機出口量約為 12021MW。現(xiàn)將我國目前生產(chǎn)的幾個主要系列直流電機簡要的介紹如下。在生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)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(xué)之間相互滲透、交叉融合,迅速改變著傳統(tǒng)電氣設(shè)備制造業(yè)的面貌,從而使得產(chǎn)品頻繁的更新?lián)Q代,這就使得電機成為社會生產(chǎn)和生活中必不可少的工具。 2. 設(shè)計(論文)的基本要求和內(nèi)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(shè)計 3.主要參考文獻 [1] 張家生 .電機原理與拖動基礎(chǔ) .北京郵電學(xué)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(xué) .中國電力出版社, 2021 年 [4] 徐邦荃 .直流調(diào)速系統(tǒng)與交流調(diào)速系統(tǒng) .華中科技大學(xué)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(shè)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(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) II 直流電動機無極調(diào)速 摘 要 本設(shè)計主要是運用調(diào)速系統(tǒng)對直流電動機進行調(diào)速,使其實現(xiàn)無級的效果。系統(tǒng)采用調(diào)壓調(diào)速的調(diào)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(diào)速方向是基速以下,只要輸出的電壓是連續(xù)可調(diào)的,即可實現(xiàn)電動機的無級調(diào)速。特別是大型的鋼鐵行業(yè)和材料生產(chǎn)行業(yè),為達到很高的控制精度,速度的穩(wěn)定性,調(diào)速范圍等要求,又由于交流調(diào)速在當時尚未解決好調(diào)速控制問題,調(diào)速范圍不大,控制精度低,快速性差等性能指標不滿足生產(chǎn)工藝的要求,所以當時大量使用的是直流電動機調(diào)速系統(tǒng),尤其是直流無級調(diào)速系統(tǒng),它具有調(diào)速性能好,范圍寬,動態(tài)性能好等優(yōu)點,特別是設(shè)計簡單方便,雖然隨著控制技術(shù)以及電力電子技術(shù)的的發(fā)展,制造工藝技術(shù)的提高,大量出現(xiàn)交流調(diào)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(diào) 速。 Z2 系列普通用途的中型直流電動機,容量從 40KW 到370KW。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。 2. 可靠性高、壽命長、噪聲低、重量輕、外形美觀 改革的不斷深入,市場的全面開放,市場競爭的日漸激烈,用戶對產(chǎn)品高性能的要求,使得產(chǎn) 品的生產(chǎn)者為了適應(yīng)市場及用戶的需求,不斷地改進工藝,提高技術(shù)水平,采用新材料,設(shè)計出符合市場需求的電機產(chǎn)品。 圖 21 直流電機結(jié)構(gòu)圖 1電刷; 2磁軛; 3永久磁鋼; 4極靴; 5電樞繞組; 6內(nèi)磁軛 1. 定子部分 ( 1)主磁極 : 其作用是產(chǎn)生磁場。機座一般式用鑄鋼鐵制造或鋼板焊接而成。電動機結(jié)構(gòu)主要包括兩部分:轉(zhuǎn)子和定子。為此必須增添一個叫做換向器的裝置,換向器由互相絕緣的銅質(zhì)換向片構(gòu)成,裝在軸上,也和電樞絕緣,且和電樞一起旋轉(zhuǎn)。 1. 電磁式直流電動機: 電磁式 直流電動機由定子磁極、轉(zhuǎn)子 (電樞 )、換向器 (俗稱整流子 )、電刷、機殼、軸承等構(gòu)成。轉(zhuǎn)速則隨電流及轉(zhuǎn)矩的增大而略有下降,短時過載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的 倍。轉(zhuǎn)速變化率為 25% ~30% (與串聯(lián)繞組有關(guān) )。按其結(jié)構(gòu)形式可分為圓筒型和瓦塊型等幾種。 北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 9 3. 無刷直流電動機: 無刷直流電動機是采用半導(dǎo)體永磁體轉(zhuǎn)子 多極繞組定子 位置傳感器定子開關(guān)器件來實現(xiàn)電子換向的,即用電子開關(guān)器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸式換向器和電刷。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,由于遮光板的作用,定子上的光敏元器件將會按一定頻率間歇產(chǎn)生脈沖信號。 1. 他勵電動機 此類電動機的勵磁繞組 F 和 電樞繞組 S 由兩個不同的直流電源供電 , 勵磁回路與電樞回路相對獨立,采用永久磁鐵作為主極的永磁直流電動機亦屬于此類。 直流電動機的基本方程 1. 電動勢平衡方程式: 根據(jù)基爾霍夫第二定律,對任一有源的閉合回路,所有電動勢之和等于所有壓降和,有: ( 21) ( 22) 2. 轉(zhuǎn)矩平衡方程式: ffffaaa RIrrIU RIUE ??? ??? )(北京化工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 11 直流發(fā)電機在穩(wěn)態(tài)運行時,電機的轉(zhuǎn)速為 n,作用在電樞上的轉(zhuǎn)矩共有三個:一個是原動機輸入給發(fā)電機轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 1T ;一個是電磁轉(zhuǎn)矩 T;還有一個是電機的機械摩擦、風(fēng)阻以及鐵損耗引起的轉(zhuǎn)矩,叫空載轉(zhuǎn)矩,用0T表示 ,空載轉(zhuǎn)矩是一個制動性轉(zhuǎn)矩 ,永遠與轉(zhuǎn)速 n 的方向相反。由于受到絕緣強度的限制,電動機的額定電壓是工作電壓的上限,因此改變電壓時,只能在低于額定電壓的范圍內(nèi)變化。 第 節(jié) 設(shè)計要求與性
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