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天津工程师范学院成人教育专科毕业设计开题报告论文题目交流电机的调压调速(普通车床的主轴调速)学院名称天津工程师范学院重庆函授站班级2007级开题日期2008年9月专业名称电气自动化技术学 号20071302117姓名夏万宇指导教师1.本课题研究意义：随着科学技术的不断发展，机床的电气控制装置亦不断更新。在控制功能上，是从简单到复杂；而在操作上，是由笨重到轻巧。生产工艺上不断提出新要求，是促使电气控制技术发展的动力，而新型电器、电子器件的出现，又为电气控制技术的发展开拓了新的途径。车床是应较用广泛的一种机床，车床的主运动是主轴的旋转运动，车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。此车床经过一些改造之后，使它拥有适应性强的特点，具有使用单一、操作简便、振动和噪音较小、设备购置及维修费用较低、购买价格便宜， 由于价格便宜在中小型企业及个体小批生产的形式中较受欢迎。2.研究内容： (1)、交流电动机主要参数： 额定功率：6.5KW 额定转速：1430r/min 额定电压：380V 电源频率：50HZ 额定电流：19.7A(2)、电动机的过载能力为连续额定电流的1.5倍。（3）、在调速范围较大的时候速度应该稳定。（4）、在断续负载下电动机转速波动小。（5）、加减速时间短。（6）、电机的可靠性较高，容易维修。（7）、体积小，重量轻，与机械联机容易。（8）、编制设计说明书。3.技术路线、研究方法和研究进度：（1）、根据要求确定框架图。（2）、根据每个框图的需要在进行每个环节的研究。（3）、确定参数在再分别研究每个参数。（4）、根据需要选择具体型号。4.导师意见： 指导教师（签名）： 年 月 日5. 函授部意见：函授部主任(签字)： 年 月 日天津工程师范学院成人教育专科毕业设计进度计划表序号毕业设计阶段性工作及成果时间安排1毕业设计动员，介绍课题分类对毕业设计相关知识进行解释08-09（一）第3周2启动毕业设计，正式分组分课题08-09（一）第3周3补电气制图相关专业知识08-09（一）第45周4补课题相关知识08-09（一）第67周5课题分析，启动设计辅导08-09（一）第68周6进行资料解说，收集资料针对相关课题进行指导08-09（一）第910周7对各组收集的相关资料进行检查08-09（一）第1112周8督导各组同学写出设计书初稿及画出设计初图08-09（一）第1316周9提出第一次审改意见08-09（一）第1718周10学生在假期自己对设计书.图的修改08-09（一）放假11交毕业设计正式图稿，提出第二次整改意见，并退回更改08-09（二）第1-2周12启动答辩自述书的安排并开展整改后交稿审查08-09（二）第3周13启动培优补差（个别辅导），对各组进行课题设计交流，为答辩做准备08-09（二）第4周14未按时交卷的同学的整改和审稿08-09（二）第5周15个别辅导，完成复审，做答辩前准备08-09（二）第6周16模拟答辩08-09（二）第9周17正式答辩08-09（二）第9周天津工程师范学院成人教育专科毕业设计任务书设计题目 交流电机的调压调速（普通车床的主轴调速） 学生姓名 夏万宇 系别 自动化 专业 电气自动化技术 班级 2007级 指导教师姓名 职称 高级教师 课题来源 教师自拟 任务书下达时间 2008年9月 函授部主任签字 成教部主管主任签字 一、车床的情况介绍车床的应用比较广泛，它主要是用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工，它的主运动是主轴的旋转运动，由主轴电动机通过传动带主轴箱带动主轴旋转的，刀架是由溜板箱带这作纵向合横向移动，称为进给运动，进给运动也是由主轴电动机经过主轴箱输出轴传给进给箱，在通过光杆将运动传入溜板箱，溜板箱就带动刀架作纵，横两个方向的进给运动，刀架由快速电动机带动还可作快速移动，是机械制造和修配工厂中不可缺少的。原有的主轴调速是靠齿轮箱进行调速，调速范围窄为改变对原来的调速较窄和电压动波，对电机转速的影响，本设计提出了对它的主轴变速改进采用变频器控制。对它的主轴电机驱动一些性能来控制的要求。二、拖动方案的确定为了满足上面所说的要求，交流主轴电机采用6.5KW交流电机，型号Y132M 4B3主轴电机驱动控制采用的是PWM逆变器转差频率控制系统进行调压调速，实现系统的稳定调速，并配合由PI调节器组成的双闭环系统来抑制系统在运行过程中的扰动量。三、设计要求1、毕业设计的主要内容：（1）、交流电动的主要参数：额定功率：6.5KW 额定转速：1430r/min 额定电压：380V（2）、由PWM逆变器转差频率调速，并且具有双闭环。（3）、在断续负载下电机转速波动要较小。（4）、振动，噪声不要太大。（5）、电机可靠性能要高，容易维护。（6）、体积要小，重量较轻，与机械连接容易。（7）、应设计电气原理图及相关控制软件。（8）、完成设计说明书及相关附图。（9）、完成主电路计算并选择电器元器件，编制元件清单表。（10）、译文。2、毕业设计的主要性能指标电源电压：380V 额定功率：6.5KW 电源频率：50HZ驱动系统工作稳定，抗干扰能力强，振动噪音小。3、 毕业设计的基本要求 （1）、按进度要求完成毕业设计任务书。（2）、提交符合标准要求的毕业设计论文 。天津工程师范学院成人教育专科毕业设计计算书一、电动机的选择根据车床对主轴性能的要求和电机的工作环境，选择防护式、交流电动机型号为：Y132M-4-B3主要技术参数为：额定功率: 输入功率：P1=8.23KW额定转速: 额定电压: 额定电流: 效率： 励磁电流：=1.76A 二、导线截面积的选择因为不考虑损耗，导线截面积选择按公式I/J选择，其中J为电流密度取4A/,I为负载电流。1、电枢回路导线的选择（1）、电枢回路出线选择，按额定电流=17.1A考虑导线截面积为S=/J=17.1/4=4.28，选择5的导线。（2）、电枢回路进线选择，由于采用了三相桥式整流电路，流过每相的电流为=1/3=1/3*17.1=5.7A导线截面积为:S=/J=5.7/4=1.43选择导线截面积为22、励磁回路导线选择（1）、励磁回路出线选择，按电动机励磁电流=1.76A导线截面积为：S=/J=1.76/4=0.44考虑机械强度，选择导线截面积为：1（2）、励磁回路进线选择，由于励磁回路与主电路为同一组导线，只要主导线确定励磁回路也就确定。3、主导线的选择流过主导线的负载电流=+=17.1+1.76=18.86A导线截面积为18.86/（3*6）=1.05。选择导线截面积为：2三、变压器的选择 1、同步变压器 （1）、15V电源电路容量计算 1)、 电路电压U3=15V 电流I3=1A 2)、 电路容量P3=1.23*U3*I3=1.23*15*1=18.45VA（2）、24V整流电路容量计算1）、电路电压U5=24V 电流I5=1A2)、 电路容量P5=1.23*U5*I5=1.23*24*1=29.52VA由于同步变压器只用于了六路脉冲所以同步变压器总容量大约为66VA选择容量为70VA的同步变压器2、整流变压器（1）、5V整流电路容量计算1）、电路电压U1=5V 电流I1=1A2)、电路容量P1=1.23*U1*I1=1.23*5*1=6.15VA（2）、12V电源整流电路容量计算1）、电路电压U2=12V 电流I2=1A2）、电路容量P2=1.23*U2*I2=1.23*12*1=14.76VA（3）、15V电源电路容量计算 1)、 电路电压U3=15V 电流I3=1A 2)、 电路容量P3=1.23*U3*I3=1.23*15*1=18.45VA（4）、20V整流电路容量计算1）、电路电压U4=20V 电流I4=1A2) 、电路容量P4=1.23*U4*I4=1.23*20*1=24.6VA（5）、24V整流电路容量计算1）、电路电压U5=24V 电流I5=1A2) 、电路容量P5=1.23*U5*I5=1.23*24*1=29.52VA由于同一个图用了多次不通的直流电源所以整流变压器的总容量大约是280VA选择容量为300A的整流变压器四、测速发电机(TG)的选择根据系统对扰动量的要求，必须将负载转速限制在额定转速内。所以选择作为转速反馈元件的测速发电机，最大线性工作转速应大于电动机的额定转速。电动机额定转速=1420 r/min,测速发电机最大线性工作转速应在03000 r/min 范围内。选择型号为：ZYS6A五、晶闸管的选择 1、额定电压UTn：UTn=（23）UTM=（23）U2*1.414=10751612V2、最大正反向电压URM：URM=2.45380931V3、额定电流IT（AV）：IT（AV）=Im/=121.414/3.14=5.66A4、有效电流ITn：ITn= Im/2=121.414/2=8.49A六、IGBT的计算最大反向电压：URM=（23）UN/2=（23）380/2=380V570V电流平均值：IF=（1.52）IN（1.52）12=1824A选择IGBT的型号为：BSM50GD60DN2七、空气断路器的选择1、额定电压：380V2、额定电流：根据电动机的额定总电流=+=17.1+1.76=18.86A 取=20A3、热脱扣器的额定电流 根据电动机的额定电流20A，查表得，热脱扣器的额定电流为27A，整定电流调节范围为1427A。4、电磁脱扣器的瞬时动作整定电流。电磁脱扣器的瞬时动作整定电流为10*27=270A，根据公式： KIst(k-安全系数，取1.8可得）。1.8*10*18.86=339.5A因此可用。选择空气断路器型号为：DZ10-100/330八、熔断器的选择1、变压器进线熔断器的选择变压器负载的短路保护，熔体的额定电流应稍大于线路负载的额定电流。额定电流为：18.86A 额定电压为：380V选择变压器进线的熔断器型号为：RC1A-30前 言如何评价交流调速技术的优劣，不同的需求有不同的标准。但普遍的共识是： 效率高； 调速平滑即无级调速； 调速范围宽；调速产生的负面影响（如谐波、功率因数等）小；成本低廉。如果把高压型变频调速和串级调速应用作以对比，就会发现变频调速并非如我们期望的那样理想，而串级调速也不象我们评价的那样逊色。理论是指导实践的基础。之所以产生上述情况，主要原因是调速理论误导所致，当然，也和调速当时技术上存在缺陷有关。调速理论界大多认为，串级调速的理论问题已经彻底弄清楚了，实际未必尽然。例如，为什么串级调速的同步转速不变而理想空载转速却改变？为什么转子串电阻的机械特性是汇交于理想空载转速的软特性曲线，而串级调速却是平行的硬特性曲线？转差功率回馈为什么会导致理想空载转速