双闭环直流调速系统设计(1).

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1 直流调速系统设计

第一章 主电路设计与参数计算

调速系统方案的选择：

由于电机上网容量较大，又要求电流的脉动小，故选用三相全控桥式整流电路供电方案。

电动机额定电压为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A/D 联结。

因调速精度要求较高，故选用转速负反馈调速系统。采用电流截止负反馈进行限流保护。出现故障电流时过电流继电器切断主电路电源。

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。

1.1整流变压器的设计

1.1.1变压器二次侧电压U 2的计算

U 2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，增加了装置的成本。一般可按下式计算，即：

()B

A U U d ε2.1~12= （1-1） 式中A--理想情况下，α=0°时整流电压U d0与二次电压U 2之比，即A=U d0/U2；B--延迟角为α时输出电压U d 与U d0之比，即B=U d /U d0；

ε——电网波动系数；

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2 1～1.2——考虑各种因数的安全系数；

根据设计要求，采用公式：

()B

A U U d ε2.1~12= (1-3) 由表查得 A=2.34；取ε=0.9；α角考虑10°裕量，则 B=cos α=0.985 ()22201~1.2106~1272.340.90.985

U V ==??，取U 2=120V 。 电压比 K=U 1/U 2=380/120=3.2。

1.1.2 一次、二次相电流I 1、I 2的计算

由表查得 K I1=0.816, K I2=0.816

考虑变压器励磁电流得：

110.816551.05143.2

I d K I I A K ?===,取14A 220.8165544.9I d I K I A ==?=

1.1.3变压器容量的计算

S 1=m 1U 1I 1； （1-4）

S 2=m 2U 2I 2； （1-5） S=1/2(S 1+S 2)； （1-6） 式中m 1、m 2 --一次侧与二次侧绕组的相数；

由表查得m 1=3，m 2=3

S 1=m 1U 1I 1=3×380×14=15.6KVA

S 2=m 2U 2I 2=3×110×44.9=14.85 KVA

S=1/2(S 1+S 2)=1/2（15.6+14.85）=15.3KVA

考虑励磁功率L P =220×1.6=0.352kW ，取S=15.6kvA

1.2晶闸管元件的选择

1.2.1晶闸管的额定电压

晶闸管实际承受的最大峰值电压TN U ，乘以（2～3）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TN U ，即TN U =（2～3）m U 整流电路形式为三相全控桥，查表得26U U m =

，则

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3 ()(

(

)22~32~32~3110539~808TN m U U V ==== （3-7）

取700TN U V =

1.2.2晶闸管的额定电流

选择晶闸管额定电流的原则是必须使管子允许通过的额定电流有效值TN I 大于实际流过管子电流最大有效值T I [8]，即

TN I =1.57)(AV T I >T I 或 )(AV T I >

57.1T I =57.1T I d

d I I =K d I （1-8） 考虑（1.5～2）倍的裕量 )(AV T I =（1.5～2）K d I （1-9）

式中K=T I /（1.57d I ）--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。

③关键、重大设备，电流裕量可适当选大些。

由表查得 K=0.368，考虑1.5～2倍的裕量

()()d AV T KI I 2~5.1= （1-10）

()1.5~20.368

1.25536.4~48.4A =???= 取()A I AV T 50=。故选晶闸管的型号为KP50-7晶闸管元件。(可用3CT107替换)。

1.3直流调速系统的保护

晶闸管有换相方便，无噪音的优点。设计晶闸管电路除了正确的选择晶闸管的额定电压、额定电流等参数外，还必须采取必要的过电压、过电流保护措施。正确的保护是晶闸管装置能否可靠地正常运行的关键。

1.3.1过电压保护

以过电压保护的部位来分，有交流侧过压保护、直流侧过电压保护和器件两端的过电压保护三种。

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1） 交流侧过电压保护

① 阻容保护

C ≥S/U 22

=6×10×5200/1102

=25µF 耐压≥1.5U m =1.5×110×

2=233V

由公式计算出电容量一般偏大，实际选用时还可参照过去已使用装置情况来确定保护电压的容量，这里选CZJD-2型金属化纸介电容器，电容量20uF ，耐压250V 。 取sh U =5，

R ≥2.3 U 22

/S

em

sh I U =2.3×1102

/5200×105=2.2Ω，取2.2Ω I C =2πfCU C ×10-6

=2π×50×20×10-6

×110=0.69A P R ≥(3～4)I C 2

R=(3～4) ×（0.69）2

×2.2=3.1～4.2W

选取2.2Ω，5W 的金属氧化膜电阻。 ② 压敏电阻的计算 U 1MA =1.3

2U 2=1.3×2×110=202V

流通量取5KA 。选MY31-220/5型压敏电阻。允许偏差+10％（242V ）。 2） 直流侧过电压保护

直流侧保护可采用与交流侧保护相同保护相同的方法，可采用阻容保护和压敏电阻保护。但采用阻容保护易影响系统的快速性，并且会造成dt di /加大。因此，一般不采用阻容保护，而只用压敏电阻作过电压保护。

U 1MA =（1.8-2.2）U DC =(1.8～2.2) ×220=396～440V

选MY31-430/5型压敏电阻。允许偏差+10％（484V ）。 3） 闸管及整流二极管两端的过电压保护 查下表：

表1-1 阻容保护的数值一般根据经验选定

抑制晶闸管关断过电压一般采用在晶闸管两端并联阻容保护电路方法。电容耐压可选加在晶闸管两端工作电压峰值m U 的1.1～1.15倍。

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5 由上表得C=0.5µF，R=10Ω，

电容耐压≥1.5m U =1.5×62U =1.5×6×110=566V

选C 为0.5µF 的CZJD-2型金属化纸介质电容器,电容量0.22µF，耐压为400V 。

R P =fCUm 2×10-6=50×0.5×10-6×(3×110)2=0.8W

选R 为10Ω普通金属膜电阻器，RJ-0.5。

1.3.2 过电流保护

快速熔断器的断流时间短，保护性能较好，是目前应用最普遍的保护措施。快速熔断器可以安装在直流侧、交流侧和直接与晶闸管串联。

（1）晶闸管串连的快速熔断器的选择

接有电抗器的三相全控桥电路，通过晶闸管的有效值T I =

3d I

选取RLS-35快速熔断器，熔体额定电流35A 。…… 此处隐藏：7258字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……