10KW直流电动机不可逆调速系统

1、课程设计题目：10KW直流电动机不可逆调速系统 课程： 电力拖动自动控制系统 专业： 电气工程及其自动化 指导老师： 华* 组员：郑* 李* 张* 江*日期： 2007年12月 24日星期一课题：10KWt流电动机不可逆调速系统一、技术数据：直流电动机：型号：Z3 71、额定功率Pn =10KW、Un =220V、额定电流In=55A nN=1000r/min、极数 2P=4、电枢电阻 RN=0.5Q、电枢电感 LD=7mH 励磁电压Ul=220V、励磁电流Il=1.6A。二、要求调速范围D=10、S<=15%、电流脉动系数S三10%、设计中几个重点说明三、主电路选择与参数计算1、主电路

2、选择原则：一般整流器功率在 4KW 以下采用单向整流电路， 4KW 以上采用三相整流。2、参数计算包括整流变压器的参数计算、 整流晶闸管的型号选择、 保护电路的说明， 参数计算与元件选择，平波电抗器电感量计算。设计方案1.1直流电动机型号：Z3 71、额定功率Pn=10KW、额定电压Un=220V、额定电流g=55A转速nN=1000r/min、极数2P=4、电枢电阻Rn=0.5Q、电枢电感LD =7mH励磁电压Ul=220V、S<=15%、励磁电流Il=1.6A。1.2电动机供电方案据题意采用晶闸管可控整流装置供电。本设计选用的是中直流电动机，可选用三相整流电路。又因本系统设计是不 可

3、逆系统，所以可选用三相半控桥整流电路。电动机的额定电压为220V，若用电网直接供电，会造成导通角小，电流脉动大，并且功率因数抵，因此，还是用 整流变压器供电方式为宜。题中对电流的脉动提出要求，故使用增加电抗器。反馈方式选择原则应是满足调速指标要求的前提下，选择最简单的反馈方 案。1.3反馈方式的选择负载要求D = 10, S< 15%，则系统应满足的转速降-QnS1000 0.15 r/min = 17.647r / minD(1s) 10 (10.15)电动系数：Ce N二220 5 °5 71925nN1000该直流电动机固有转速降55 0.5r /minCe nO'

4、;925= 142.857 r/minL 17.647r/min故采用电压闭环控制系统，控制系统电压放大倍数沁十十7.09617.6471.4直流调速系统框架图系统框架图如图1所示:图1直流调速系统框架图1.5主电路计算的计算| 2 =(112)山其中：A =0.9,B =1,取；=0.9 则U 2A；BA :电路参数 B :电网电压波动系数 0.91.05E:安全裕量220I I =(11.2)V = 271.6 325.925V，取 U 2= 300V20.9 1 0.9U2电压比：k 二山二220 =0.733U 2 3001.5.2 一次电流11和二次电流I2的计算 已知全波整流电路中

5、Ki广Kf 九11，".11I 1 =1.05k d . K =1.05 1.11 55/0.733A =87.45AI K I I d =1.11 55A =60.05A变压器容量的计算S=U1|1=220 87.45/A=19239VA, SU 2I 300 60.05VA =18015/A1 1S(SS2)(19239 18015)VA =18.627kVA晶闸管整流电路如图2所示：T 300Vwv L>wv1r2V/Afu=c r*-FU丰cFUC RTl-O-RV7C RRVC R41nRV5rjR ZS2S 工 C i-FUFUR 寺FU图2晶闸管电路1.6晶闸管元

6、件的选择 晶闸管的额定电压U tn =(23)U m=(23) '、2 300V =848.528 1272.79V，取U Tn = 1200V。晶闸管的额定电流I T(AV) =(1.5 2)1 57T W.52)二珂1.52)匕 AM7.15649.542A1.571.57取 |t(av)=50A整流二极管同上1.7晶闸管保护环节的计算 交流侧过电压保护 阻容保护C-6|em*=6 55 18627-68.29lFU 2300-1.5U m =1.5 ' 2 300V =636.5V，选70F、耐压 700V矽3&"3 汇 30°2em18627

7、=15.7181，取 R = 20Ic=2兀 fu c汉 10* =2兀汉50汉2.2汉300汉 10°A = 0.21A22pR-(34) CR=(34) 0.2120W =2.646 3.528W压敏电阻RV1的选择U ImA=1.3迈U =1.3 汉 2 汉 300V = 551.5V直流侧过电压保护U ImA_(1.82)U dc =(182) 220V =39644CM选用MY31 820/3的压敏电阻作直流侧过电压保护。晶闸管及整流二极管两端的过电压保护由参考文献上获得晶闸管过电压保护参数估计值如下:元件容量(A)5102050100200500C （卩 F ）0.050

8、.100.150.200.250.501.00R (。)10 20依据上面表格可以初步确定 C=0.2F、R = 20pRfCU； 10 =50 0.2 G，2 300)2 10(W =4.242W过电流保护1.721交流侧快速熔断器的选择因为I =l2 =60.5A,考虑到电动机启动瞬间电流较大，熔断器的选取依据Irn -(1.52.5)IfN原则可以选用额定电压为300V，额定电流为120A熔断器。1.722元件端快速熔断器的选择因为lT =12 =60.05 -3a=42.461A,为了减少元件的多样性便于设计和 安装，本设计将元件端快速熔断器的规格定为额定电压为300V，额定电流为85A熔断器。1.8平波电抗器1. 81平波电抗器电阻计算R =0.01E2N m/3I2N =0.024Q按电流连续要求的电感量：Ld二k1皿 -2(LD0 Lt) =17.2mHI d min式中，Idmin =5°°ldN =5.34A ;对于三相桥式全控电路 K； =0.6931.82平波电抗器电感量计算法一、L=rl=0.5x7mh=17.2 mH法二、Ld =(Udm Ut2)2 10【2:fd Ut22