双闭环直流调速系统设计

.

为使线路简单，工作可靠，装置体积小，宜采用KJ004组成的六脉冲集成触发电路。

该系统采用减压调速方案，故励磁应保持恒定，励磁绕组采用三相不控桥式整流电路供电，电源可从主变压器二次侧引入。为保证先加励磁后加电枢电压，主接触器主触点应在励磁绕组通电后方可闭合，同时设有弱磁保护环节 电动机的额定电压为220V，为保证供电质量，应采用三相减压变压器将电源电压降低；为避免三次谐波电动势的不良影响，三次谐波电流对电源的干扰，主变压器采用D/Y联结。

2.4 设计要求

直流电动机设计双闭环直流晶闸管调速系统，技术要求如下：

1. 直流电动机的额定参数PN=264W、UN=220V、IN=1.2A、nN=1600 r/min，电枢电阻Ra=5.2Ω，电枢绕组电感La=6.6mH，电机飞轮矩GDd2=6.39N·m2，电流过载倍数λ=1.5，电枢回路总电阻可取为

R=2Ra=10.4Ω，系统总飞轮矩GD2=2.5 GDd2。

2. 设计要求：稳态无静差，电流超调量σi％≤5%；空载起动到额定转速时的转速超调量 σn％≤10％。

2.5整流变压器的设计

2.5.1变压器二次侧电压U2的计算

U2是一个重要的参数，选择过低就会无法保证输出额定电压。选择过大又会造成延迟角α加大，功率因数变坏，整流元件的耐压升高，增加了装置的成

可编辑

.

本。一般可按下式计算，即：

U2??1~1.2?Ud （2-1） A?B式中A--理想情况下，α=0°时整流电压Ud0与二次电压U2之比，即A=Ud0/U2；B--延迟角为α时输出电压Ud与Ud0之比，即B=Ud/Ud0；

ε——电网波动系数；

1～1.2——考虑各种因数的安全系数；

根据设计要求，采用公式：

U2??1~1.2?Ud (2-2) A?B由表查得 A=2.34；取ε=0.9；α角考虑10°裕量，则 B=cosα=0.985取 U2=120VU1/U2=380/120=3.2

U2??1~1.2?220?106~127V

2.34?0.9?0.985

2.5.2 一次、二次相电流的计算 由表查得 KI1=0.816, KI2=0.816 考虑变压器励磁电流得：

I1?1.05KI1Id0.816?55??14A,取14A K3.2I2?KI2Id?0.816?55?44.9A

2.5.3变压器容量的计算

S1=m1U1I1

（2-3）

S2=m2U2I2；

可编辑

；

.

（2-4）

S=1/2(S1+S2)； （2-5） 式中m1、m2 --一次侧与二次侧绕组的相数； 由表查得m1=3，m2=3

S1=m1U1I1=3×380×14=15.6KVA S2=m2U2I2=3×110×44.9=14.85 KVA S=1/2(S1+S2)=1/2（15.6+14.85）=15.3KVA

考虑励磁功率PL=220×1.6=0.352kW，取S=15.6kvA

2.6晶闸管元件的选择 2.6.1晶闸管的额定电压

晶闸管实际承受的最大峰值电压UTN，乘以（2～2）倍的安全裕量，参照标准电压等级，即可确定晶闸管的额定电压UTN，即UTN =（2～2）Um整流电路形式为三相全控桥，查表得Um?6U2，则

UTN??2~3?Um??2~2?6U2??2~2??6?110?539~808V （2-6） 取UTN?700V

2.6.2晶闸管的额定电流

选择晶闸管额定电流的原则是使管子允许通过的额定电流有效值ITN大于实际流过管子电流最大有效值IT[8]

，即ITN =1.57IT(AV)>IT或

IdIdIT(AV)>

IT1.57=

IT1.57可编辑

=K

Id

.

（2-7）

考虑（1.5～2）倍的裕量

IT(AV)?(1.5~2)KId （2-8）

式中K=IT/（1.57Id）--电流计算系数。 此外，还需注意以下几点：

①当周围环境温度超过+40℃时，应降低元件的额定电流值。 ②当元件的冷却条件低于标准要求时，也应降低元件的额定电流值。 由表查得 K=0.368，考虑1.5～2倍的裕量

IT?AV???1.5~2?KId??1.5~2??0.368?1.2?55?36.4~48.4A （2-9）取IT?AV??50A。故选晶闸管的型号为KP50-7晶闸管元件。(可用3CT107替换)。

可编辑

.

3单元模块设计

根据设计要求，本文所设计的双闭环直流晶闸管调速系统主要包含转速给定电路、转速检测电路、电流检测电路、控制电路、触发脉冲输出电路、整流及晶闸管保护电路、电源等几个部分。

3.1 转速给定电路设计

转速给定电路主要由滑动变阻器构成，调节滑动变阻器即可获得相应大小的给定信号。转速给定电路可以产生幅值可调和极性可变的阶跃给定电压或可平滑调节的给定电压。其电路原理图如图3.1所示。

图3.1 转速给定电路原理图 3.2 转速检测电路设计

转速检测电路的主要作用是将转速信号变换为与转速称正比的电压信号，滤除交流分量，为系统提供满足要求的转速反馈信号。转速检测电路主要由测速发电机组成，将测速发电机与直流电动机同轴连接，测速发电机输出端即可获

可编辑