【正文】 態(tài)性能上看，希望穩(wěn)態(tài)運(yùn)行范圍足夠大，截止電流應(yīng)大于電機(jī)的額定電流，一般取 ? ?db ? (28) n Kp Ks ? 1/Ce U*n Uc ?Un Id E Ud0 Un + + R Rs U Id Rs U 17 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 晶閘管整流主電路如圖 所示。若整流回路中串聯(lián)整流元件數(shù)為 ns 時(shí)，產(chǎn)生電壓降為ns UT。 變壓器變比 1221380 3 .4 5110UIK ? ? ? ? （ 36） （ 2）變壓器一次側(cè)和二次測相電流 1I 和 2I 的計(jì)算。 （ 1）限制負(fù)載電流脈動(dòng)的電感量 mL 。設(shè)電感量為 mL 時(shí)，交流電流分量中最低次諧波頻率的幅值為 2 amam dmUI fL?? （ 38） 于是，將 m am dII? ? 代入（ 38）得 33221 0 1 022amammd a m d m dUU UULf I f I? ? ?? ? ? ? （ 39） 式中， df 為輸出電壓或電流交流成分中最低次諧波頻率值，常見電路 df 值見表31。 23 整流變壓器折算到次級的電感量為 332dN1 1 0 81 0 1 . 2 2 1 0 0 . 6 2 m H1 0 0 2 5 0 5 5 1 0 0kT T L uULK I??? ? ? ? ? ? ??? （ 314） 式中， TL 為整流變壓器折算到次級的電感量， mH； TLK 為整流變壓器漏抗計(jì)算系數(shù)，三相全控整流橋取 ?【 4】 ； dNI 為整流器輸出額定電流， A； ? 為電源頻率， 2 sf??? ， rad/s。 過電壓保護(hù) 過電壓保護(hù)的設(shè)置 按 過電壓保護(hù)的部位來分，有交流保護(hù)、直流保護(hù)和器件保護(hù)。 （ 2）直流側(cè)阻容保護(hù)及參數(shù)計(jì)算。當(dāng)阻斷能力恢復(fù)時(shí)，因反向恢復(fù)電流很快截止，通過恢復(fù)電流的電感會(huì)因高電流變化率產(chǎn)生過電壓，即換相過電壓。 壓敏電阻主要參數(shù)有： 標(biāo)稱電壓 1mAU ：漏電流為 1mA 時(shí)對應(yīng)的端電壓值， V； 殘壓 yU ：放電電流達(dá)到規(guī)定值 yI 時(shí)的電壓值， V， y 1 mAUU 叫做殘壓比； 允許通流量：在規(guī)定的波形下允許通過的浪涌電流， kA。 27 交流側(cè)應(yīng)設(shè)置作用于電源開關(guān)自動(dòng) 跳閘的過電流繼電器，用于保護(hù)整體電路；為保護(hù)晶閘管，應(yīng)設(shè)進(jìn)線電抗器并設(shè)快速熔斷器；在比較重要或易發(fā)生故障的裝置中，交流或直流側(cè)設(shè)電子過電流保護(hù)，作用于觸發(fā)脈沖快速移相或封鎖脈沖。 接有電抗器的三相全控橋電路，通過晶閘管電流的有效值為 VT 55 3 1 .8 A33dII ??? （ 324） 快速熔斷器的額定電流 RNI 應(yīng)滿足以下條件 ? ?V T R N V T T a1 .5 2 1 .5 7I I I I? ? ? （ 325） 即 ? ?RN3 1 .8 A 4 7 .7A 6 3 .6 AI?? 故選用 RLS－ 50 的熔斷器，熔體電流為 50A。 30 4 觸發(fā)電路的選擇與校驗(yàn) 這里選用集成六脈沖觸發(fā)器實(shí)用電路 ，如圖 41 所示。按電路要求，同步電壓取 30V，因一次側(cè)直接與電網(wǎng)相接，每相繞組電壓為 380V，考慮制造方便，功率的裕量留大一些，最后確定單相變壓器參數(shù)為：容量為 3VA ，電壓為 380V/30V，數(shù)量 3 只。 負(fù)載電流為 時(shí)， LA 的輸出電流為 （ 55/1000）mA=66mA，輸出電壓為 ，考慮一定調(diào)節(jié)裕量，可選 2CW9 穩(wěn)壓管作為電流調(diào)節(jié)器飽和輸入電壓， Uim=2V。 （ 7）計(jì)算放大器的放大倍數(shù)。 給定環(huán)節(jié) 的 選擇 由于放大器 輸入電壓和輸出電壓極性相反，而觸發(fā)器的移相控制電 壓 UC 又為正電壓，故 可使用一個(gè)增益為 1 反相比例電路， 給定電壓 Ugn 就取 正 電壓， 而一切反饋均取正電壓，可參看圖 21 中 電壓的極性。 設(shè)有電源指示燈，選用 XDX2 型紅色指示燈。柜子底腳應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場需要，可設(shè)計(jì)成走輪式（便于移動(dòng)）、固定底腳式或用螺栓直接固定式，電氣柜的外形圖可參見圖 81。相序器如圖 91 所示， U、 V、 W 分別接電源的三相 ，假設(shè)電容所接的一相為 U 相，則燈泡亮的一相為 V 相 ，暗的一相為 W 相 。首先把調(diào)放大倍數(shù)電位器滑動(dòng)端調(diào)到 m點(diǎn)（即 ρ=1），加一定 Ugn，測輸出電壓 UC 是否等于 10 gnRUR ，若比例關(guān)系正常，再調(diào)電位器使 ρ減小，看放大倍數(shù)是否上升，若能增大，再調(diào)電位器，看放大倍 時(shí)能否達(dá)到設(shè)計(jì)值，如果能達(dá)到，說明放大器正常。然后緩慢移動(dòng)偏置電位器， 使 Ub 減?。ń^對值），直至有輸出電壓波形，再調(diào)偏置電位器使輸出電壓 Ud 為零，然后調(diào)給定電位器，使輸出電壓緩慢增加，燈泡由暗變亮，示波器上出現(xiàn)的波形若與理論一致，說明電路工作正常。然后接通電源，給定電壓由零慢慢上升，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由零逐漸上升，并且有一定調(diào)速范圍。如果電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速上 40 升，就說明是正反饋，必須把它改接過來，否則轉(zhuǎn)速將迅速上升，可能產(chǎn)生嚴(yán)重事故。改變 Ugn，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，即可得到另一條機(jī)械曲線，一般只要做出高、中、低三條靜特性即可。反之，若給定電壓已經(jīng)加到最高轉(zhuǎn)速 Ugnmax，而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速還未達(dá)到最高轉(zhuǎn)速，則說明反饋強(qiáng)了，則應(yīng)減小反饋量來減小反饋強(qiáng)度。在調(diào)試時(shí)要特別注意反饋極性不能接錯(cuò)。如果主電路接線及其他均正常，而晶閘管不開放，則說明晶閘管要求的觸發(fā)功率太大或晶閘管損壞。 電阻性負(fù)載的調(diào)試 觸發(fā)電路正常后，就可以進(jìn)行帶負(fù)載試驗(yàn)了。即用同步電壓 uU 與觸發(fā) Us 端相連， uV與 Vs、 uW 與 Ws 相連即可。 相序檢查 對于三相系統(tǒng)，相位關(guān)系要求很嚴(yán)格，因此，在調(diào)試之前，必須對電源的 相 38 序進(jìn)行檢查，下面介紹兩種方法。 7 10kW 直流調(diào)速系統(tǒng)電氣原理總圖 10kW 直流調(diào)速系統(tǒng)電氣原理總圖如圖 71 所示。 用交流接觸器控制主電路通斷，由于 I2=46A，故選用 CJ1060、線圈電壓為220V 的交流接觸器。若該電路電位器取 、 1W，固定小電阻取 470 Ω、 1/4W，則m i n 0 .4 7 14 .7 0 .4 7 1 1? ???，故最多能把放大器從 R1/R0 提高 11 倍。 ? ? ? ?1 0 0 0 0 . 0 5 5 . 2 6 r / m i n1 1 0 1 0 . 0 5NN nsn Ds ?? ? ? ??? （ 54） 33 （ 4）求閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù) 【 2】 。額定參數(shù)為：ETG=40V， nTG=20xxr/min，負(fù)載電阻 RTG是 2kΩ， 2W 的電位器，測速發(fā)電機(jī)與主電動(dòng)機(jī)同軸聯(lián)接。 脈沖變壓器實(shí)際上不用計(jì)算，只要在市場上買一只觸發(fā) 50A 晶閘管的脈沖變壓器即可。 29 勵(lì)磁電路元件的選擇 如圖 31 所示， 勵(lì)磁電路 是為直流電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁繞組提供勵(lì)磁電流 三 相橋式整流短路 ，耐壓與主電路晶閘管相同。 快速熔斷器在電路中的接法有三種，（ 1）交流電源進(jìn)線側(cè)串聯(lián)快速熔斷器的接線方法，熔斷器用量較少，對整流器的內(nèi)部、外部故障引起的短路電流均有保護(hù)作用，但對元件保護(hù)的可靠性較差；（ 2）直流輸出側(cè)串聯(lián)快速熔斷器的方法，對外部故障引起的短路電流起保護(hù)作用，熔斷器用量少，但該方法對整流器的內(nèi)部故障引起的短路電流不起保護(hù)作用，對元件保護(hù)可靠性較差；（ 3）每只晶閘管都與一個(gè)快速熔斷器相串聯(lián)，該方法對所有短路故障均有保護(hù)作用，但所用的快速熔斷器數(shù)量較多。產(chǎn)生過電流的原因有：電動(dòng)機(jī)負(fù)載的過載，負(fù)載側(cè)短路，逆變電路的逆變失敗，器件因性能變壞而損壞等。 取 b ? 、 b 20R ??、 bRP ?。 如 圖 32 中 G 處。 如 圖 32 中 C 處。電力電子裝置的過電壓和過電流，是由于外部或內(nèi)部的狀態(tài)突變造成的，例如雷擊，線路開關(guān)（斷路器）的分合，電力電子器件的通斷都引起 了電路狀態(tài)的變化，電路狀態(tài)的變化將引起電磁能量的變化，從而激發(fā)產(chǎn)生很高的過電壓。 根據(jù)公式（ 310）有 2m i n1100 . 6 9 3 2 7 . 7 2 m H5 5 5 %LLdULK I? ? ? ?? （ 312） 式中， mindI 取 5%Id。 輸出脈動(dòng)電流中最低頻率的交流分量幅值 Iam 與輸出脈動(dòng)電流平均值 Id 之比，稱為電流脈動(dòng)系數(shù) m? ，即 m am dII? ? 。 晶閘管正、反向重復(fù)峰值電壓為 26U ，即 26 2 6 9 . 4 4 VmUU? ? ? 取 ? ?2 3 5 3 8 . 8 V 8 0 8 . 3 VT N mUU? ?? （ 2）晶閘管通態(tài)平均電流 TaI 。對 3 相橋式電路而言 d 2 2%%1 0 0 2 1 0 0kkg g xuunnU K U K K U?? ? ? （ 32） 式中， gK 為負(fù)載系數(shù)； %ku 為變壓器的短路電壓百分比； xK 為換相壓降計(jì)算系數(shù)，當(dāng)為 n 相橋式整流電路時(shí)， 2x nnK ??。 整流器主電路采用三相全控橋式整流電路，在理想情況下其輸出直流電壓Ud 與變壓器次級相電壓 U2 之間的關(guān)系可用下式表示 【 3】 c osdUU ?? （ 31） 式中， ? 為整流器的控制角。 電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)的輸入輸出特性如圖 23 所示。那么，引入電流負(fù)反饋，應(yīng)該能夠保持電 流基本不變，使它不超過允許值 。這時(shí)，由于放大器和變換器的慣性都很小，電樞電壓一下子就達(dá)到它的最高值，對電動(dòng)機(jī)來說，相當(dāng)于全壓起動(dòng) ，當(dāng)然是不允許的。 為使線路簡單，工作可靠，裝置體積小，宜選用 KJ004 組成六脈沖集成觸發(fā)電路。 （ 1） 技術(shù)數(shù)據(jù) 。 一個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍，是指在最低速時(shí)還能滿足所需靜差率的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍。 當(dāng) 系統(tǒng)在某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載由理想空載增加到額定值時(shí)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落 ?nN，與理想空載轉(zhuǎn)速 n0 之比，稱作靜差率 s ，即 N0ns n?? （ 14） 式中 ?nN = n0 nN。 本設(shè)計(jì)涉及 主要 性 能 技術(shù)指標(biāo) 轉(zhuǎn)速控制要求 任何 一臺(tái)需要控制轉(zhuǎn)速的設(shè)備，其生產(chǎn)工藝對調(diào)速性能都有一定的要求。當(dāng) VT 導(dǎo)通時(shí)，直流電源電壓 US加到電動(dòng)機(jī)上；當(dāng) VT 關(guān)斷時(shí)，直流電源與電機(jī)脫 開，電動(dòng)機(jī)電樞經(jīng) VD 續(xù)流，兩端電壓接近于零。 在控制作用的快速性上，變流機(jī)組是秒級，而晶閘管整流器是毫秒級，這將大大提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。這樣的調(diào)速系統(tǒng)簡稱 GM 系統(tǒng)，國際上通稱 WardLeonard 系統(tǒng)。所以只適用于小功率有級調(diào)速的場合。 （ 2）弱磁調(diào)速。 由于直流電動(dòng)機(jī)本身結(jié)構(gòu)上存在機(jī)械式換向器和電刷這一致命弱點(diǎn)， 以及 近年來 隨著 電力電子技術(shù)、控制技術(shù) 和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，交流可調(diào)傳動(dòng)已逐步普及， 其應(yīng)用現(xiàn)在已經(jīng)超過了直流調(diào)速傳動(dòng)。 電動(dòng)機(jī)作為把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的主 要設(shè)備，在實(shí)際應(yīng)用中，一是要使電動(dòng)機(jī)具有較高的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換效率；二是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求控制和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。 1 附件一 封面 本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 題目： 10kW 直流電動(dòng)機(jī) 不可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)院： 班級： 姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱： 完成日期： 年 月 日 2