课程设计
题目 直流电动机调速系统设计
专 业： 电气工程动化
班 级：
学 号：
学生姓名：
指导教师：
2010 年 X 月 X日
摘
电动机电转换机械驱动种途生产机械装置满足需求电力设备作动力设备千万瓦电动机瓦微电动机种动力机械中电动机容量已超总容量60部分工程中求速变化变化调速系统变重设计简单设计反应调速程运逆调速设计相关简易数进行简单元件确定运相关软件绘制相关图片达次设计目熟悉电力运作相关知识
关键词：电动机 调速系统 逆 元件确定
目录
课程设计 1
摘 1
关键词 2
Abstract 2
1 务提出方案证 3
11务提出 3
12方案证 3
2 总体设计 6
21系统框架图 6
22控制电路简图 7
3详细设计 8
31 定环节 8
32放器 9
33电路 10
331整流变压器计算 11
332晶闸元件选择 12
333励磁电路选择 15
34触发电路 16
35反馈电路 19
351电流反馈电阻选择 19
352电流截止反馈环节参数选择 22
353电压负反馈电阻选择 23
4 总结 24
参考文献 25
Abstract
Motor is converted to a mechanical electrical energy can be used to run the use of machinery and equipment to meet different needs of power facilities it is powered equipment and large to millions of motors small to several of the motor in all power in the volume of motor mechanical more than the total capacity of 60 most of the project for the speed with the changes machinery velocity modulation system also become important This design is from a simple design to respond to the use of machinery velocity modulation is not reversible machinery velocity modulation the design of the relevant summary data that a simple components and related software to draw the picture to achieve the design Familiar with the operation of the relevant knowledge
Key word motor speed control system irreversible component
1 务提出方案证
11务提出
生产机械负载功率击负载功率高转速系统求调速范围静差率现直流电动机拖动设计套晶闸电动机逆调速系统满足生产机械需求
12方案证
设计选直流电动机相较交流电动机调节方法简单济优点应设计选直流电动机更方便课程设计
外电路选逆电路
直流电动机调速三种方法：1调节电枢供电电压
2调节电枢电路中电阻
3调节励磁电流
般调速第二调速方法舍设备简单操作方便进行极调速调速滑性差机械特性较软空载时没什调速作电阻消耗量电特外少课程设计追求实际普遍放弃
第第三调速方法均外电路关
电枢电路方法种样生产机械求设计简单复杂常变换工作时间长寿命较短优点极调速调速滑性
励磁电路改变电枢电压极性改变励磁磁通方调节速外电路较复杂容量电动机效果较容量电动机必须添加更元件设备更加复杂优点极调速调速滑性需电源容量
设计运第调速方法第调速方法电动机机械特性成线性第三方法机械特性成非线性应选第调速方法
电路中元件方案选择：
交流机组（控制电路通接触器控制）相晶闸控整流装置噪声磨损响应快体积重量轻投资省工作功耗效率高采晶闸控整流装置供电
设计选中型直流电动机功率低选单相整流电路系统设计逆系统选单相半控桥整流电路样仅控制电路简化控制电路安排合理减少电子元件数应桥式电路中整流二极代续流二极求整流二极晶闸分放侧电路没触发时候整流二极做续流作
直流电动机额定电压440V直接电网供电难达求时防止电动机启动制动电网干扰需电压升高够电网隔离提高功率数选设计采整流变压器供电方式
系统没输出电流脉动提出求增加电抗器
功率直流电动机直流调速系统般采减压调整方案保持磁通变励磁绕组采单相控整流电路供电保证直流电动机正常工作采先加励磁电源加电枢电压原防止电动机运行程中励磁造成转速高电流现象常励磁回路中设弱磁保护环节增加欠电流继电器
设计选直流电动机容量较通晶闸电流会超50A采电路简单成低单结晶体触发电路实现 动控制时触发两阴极接起晶闸采晶体代变电阻单结晶体触发电路具两二次绕组脉变压器输出脉
反馈方式选择原应满足调速指标求前提选择简单反馈方案
负载求D＝10S≤5％系统应满足转速降
电动系数
该直流电动机固转速降
采电压闭环控制系统
控制系统电压放倍数
2 总体设计
21系统框架图
图示：
传入电动机电流电压相应反馈电路调节传入定信号调节放器传入触发器触发器电路电流截止反馈调节逆环节电路传出进入电动机进行控制转速
22控制电路简图
控制电路图图示：
3详细设计
31 定环节
定环节电路图图示：
定电压取15V选CW7815集成稳压器考虑稳压器正常工作散热功耗选取稳压器输入电压18V
交流断输入电压
定电位器RP1取RP2取串联里RP2调整低定电压防失控
32放器
放器输入电路图示：
防止强输入信号损坏晶体V1常采二极钳位作输入信号幅值保持定范围设计正输入电压超14V反电压超07V正两二极串联正电压稳定高14V状态反仅二极联放器输入端设计利二极正导通压降作实现限位二极正导通压降07V实现更高电压求适改变二极数
整流输出电压脉动反馈信号中含脉动分量样会造成放器正常工作放器输入端需添加滤波元件电容C起滤波作选
33电路
晶闸整流电路图示：
331整流变压器计算
U2计算
中：
取
电压
次电流I1二次电流I2计算
已知全波整流电路中
变压器容量计算
332晶闸元件选择
晶闸额定电压
取
晶闸额定电流
未接电抗器电动机负载性质介电阻电感负荷间晶闸正常工作采公式：
取 选晶闸元件
整流二极导通时间长整流作续流作考虑晶闸电流裕量整流二极电流选30A选型号初步定
晶闸保护环节计算
交流侧电压保护
阻容保护：
查询相关电容器分类等级标称容量获信息：
纸质电容器般两条铝箔作电极中间厚度0008～0012mm电容器纸隔开重叠卷绕成制造工艺简单价格便宜较电容量般低频电路通常高3～4MHz频率运油浸电容器耐压普通纸质电容器高稳定性适高压电路
选耐压1000V纸介电容器
取
选35W金属膜功率电阻
压敏电阻选择：
通查询相关产品参数目录取电压1200V通流量5kA选压敏电阻作交流侧浪涌电压保护
直流侧电压保护
选压敏电阻作直流侧电压保护
晶闸整流二极两端电压保护
参考文献获晶闸电压保护参数估计值：
元件容量（A）
5
10
20
50
100
200
500
C（）
005
010
015
020
025
050
100
R（）
10～20
面表格初步确定
确定电容器选1000V纸介电容器
电阻选10W金属膜电阻
电流保护
交流侧快速熔断器选择
考虑电动机启动瞬间电流较熔断器选取原选额定电压600V额定电流32A型号RM10填充密闭式熔断器
元件端快速熔断器选择
减少元件样性便设计安装设计元件端快速熔断器规格定额定电压600V额定电流25A型号RM10填充密闭式熔断器
333励磁电路选择
励磁电路额定电压：180V额定电流：18A额定功率：320W
励磁电路图示：
设计系统采减压调速励磁变励磁绕组采单相桥式控整流电路供电励磁额定电压电枢电压需外寻找电源满足励磁电路需
整流变压器计算
取
计算电枢供电变压器容量方法计算励磁变压器容量
励磁电路需变压器容量600VA
励磁电路整流二极元件选择：
取取型号二极桥式整流元件
图3中RPL电动机配套磁场变阻器调节励磁电流
实现弱磁保护励磁回路中串入欠电流继电器KA通RPI调整动作电流根额定励磁电流选吸引线圈电流2A型直流欠电流继电器
34触发电路
选单结晶体触发电路图示：
该系统选晶闸元件30A2400V单结晶体触发电路需时触发两30A晶闸元件产品目录解晶闸门极触发电流触发电压二次绕组输出脉电压35V电流150mA满足求
削波电压选15V稳压二极选功率15W单结晶体分压脉电压次电压约9V选匝数2：1脉变压器二次电压45V次电流150mH单结晶体选BT35D瞬间发射极电流2A采单结晶体直接输出时触发两组晶闸
单结晶体触发电路削波电源降会出现触发时会造成单相半控桥式电路失控现象应RP边串固定电阻脉会超移相范围保证触发电路性缺点转速调零
步变压器选：
触发电路需容量
定电压需容量
指示装置需容量
两1W指示灯容量约2VA
脉步变压器容量选10VA较合适
步变压器相关参数图示：
35反馈电路
351电流反馈电阻选择
电流截止负反馈环节图示：
放器输入电压10～20V取定电源电压15V
电压反馈系数：
电流反馈系数：
选取
初步确定整流装置阻
取电流反馈电阻消耗功率满足
取阻值
电压反馈系数确定
电压较反馈原理图示：
电压负反馈系统运算放器放倍数R3R1值决定设计系统运算放倍数10
取控制电压3～6V系统45V：
出放器晶闸装置开环放倍数：
终确定系统参数：
电流反馈系数：
电压反馈系数：
电流反馈信号电阻：取三电阻联
电压负反馈环节系统开环放倍数：R联电流正反馈信号电位器阻值远R前提量取较值里取电位器满足求
352电流截止反馈环节参数选择
电流截止负反馈电路图6示电流截止负反馈信号通R联电流截止负反馈电位器（）取出较电压公式算出
采11V稳压型号2CW50稳压二极代较电压电流截负反馈信号通电位器RP3心调整
电路电流Id超截电流时V4导通C1旁路脉移电流截止环节起作电路电流截电流时V4截止系统动恢复正常工作
电路电流脉电流截止反馈工作正常电流截止反馈信号必须滤波电容C2起作C2般取十～百微法设计取
353电压负反馈电阻选择
电压负反馈环节原理图图示：
考虑反馈电阻功率应太验式子：
取
现取固定电阻电位器串联固定电阻防止输出电压高设置
4 总结
通次综合设计更加清楚解电力系统中相应环节应相应书籍相应期刊报告文电力方面相应认识未工作生活相重意义毕业毕业文奠定定基础
参考文献
[1]王兆安黄 俊电力电子技术（第四版）北京：机械工业出版社2000
[2]汤蕴璆罗应立梁艳萍电机学（第三版）北京：机械工业出版社2008
[3]金代中新编电工常查算手册北京：中国标准出版社2004
[4]莫正康电力电子应技术北京：机械工业出版社20018
[5]朱耀忠刘景林电机电力拖动北京：北京航空航天学出版社20059
[6]闫宋军方常低压电器电气控制技术问答北京：机械工业出版社20062
[7]孙余凯常集成电路实手册北京：电子工业出版社20051
[8]王宁会电气工程常数速查手册北京：中国建材工业出版社2006
[9]郭温玉新编实电子电工手册北京：科学普出版社2006
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课程设计
题目 直流电动机调速系统设计
专 业： 电气工程动化
班 级：
学 号：
学生姓名：
指导教师：
2010 年 X 月 X日
摘
电动机电转换机械驱动种途生产机械装置满足需求电力设备作动力设备千万瓦电动机瓦微电动机种动力机械中电动机容量已超总容量60部分工程中求速变化变化调速系统变重设计简单设计反应调速程运逆调速设计相关简易数进行简单元件确定运相关软件绘制相关图片达次设计目熟悉电力运作相关知识
关键词：电动机 调速系统 逆 元件确定
目录
课程设计 1
摘 1
关键词 2
Abstract 2
1 务提出方案证 3
11务提出 3
12方案证 3
2 总体设计 6
21系统框架图 6
22控制电路简图 7
3详细设计 8
31 定环节 8
32放器 9
33电路 10
331整流变压器计算 11
332晶闸元件选择 12
333励磁电路选择 15
34触发电路 16
35反馈电路 19
351电流反馈电阻选择 19
352电流截止反馈环节参数选择 22
353电压负反馈电阻选择 23
4 总结 24
参考文献 25
Abstract
Motor is converted to a mechanical electrical energy can be used to run the use of machinery and equipment to meet different needs of power facilities it is powered equipment and large to millions of motors small to several of the motor in all power in the volume of motor mechanical more than the total capacity of 60 most of the project for the speed with the changes machinery velocity modulation system also become important This design is from a simple design to respond to the use of machinery velocity modulation is not reversible machinery velocity modulation the design of the relevant summary data that a simple components and related software to draw the picture to achieve the design Familiar with the operation of the relevant knowledge
Key word motor speed control system irreversible component
1 务提出方案证
11务提出
生产机械负载功率击负载功率高转速系统求调速范围静差率现直流电动机拖动设计套晶闸电动机逆调速系统满足生产机械需求
12方案证
设计选直流电动机相较交流电动机调节方法简单济优点应设计选直流电动机更方便课程设计
外电路选逆电路
直流电动机调速三种方法：1调节电枢供电电压
2调节电枢电路中电阻
3调节励磁电流
般调速第二调速方法舍设备简单操作方便进行极调速调速滑性差机械特性较软空载时没什调速作电阻消耗量电特外少课程设计追求实际普遍放弃
第第三调速方法均外电路关
电枢电路方法种样生产机械求设计简单复杂常变换工作时间长寿命较短优点极调速调速滑性
励磁电路改变电枢电压极性改变励磁磁通方调节速外电路较复杂容量电动机效果较容量电动机必须添加更元件设备更加复杂优点极调速调速滑性需电源容量
设计运第调速方法第调速方法电动机机械特性成线性第三方法机械特性成非线性应选第调速方法
电路中元件方案选择：
交流机组（控制电路通接触器控制）相晶闸控整流装置噪声磨损响应快体积重量轻投资省工作功耗效率高采晶闸控整流装置供电
设计选中型直流电动机功率低选单相整流电路系统设计逆系统选单相半控桥整流电路样仅控制电路简化控制电路安排合理减少电子元件数应桥式电路中整流二极代续流二极求整流二极晶闸分放侧电路没触发时候整流二极做续流作
直流电动机额定电压440V直接电网供电难达求时防止电动机启动制动电网干扰需电压升高够电网隔离提高功率数选设计采整流变压器供电方式
系统没输出电流脉动提出求增加电抗器
功率直流电动机直流调速系统般采减压调整方案保持磁通变励磁绕组采单相控整流电路供电保证直流电动机正常工作采先加励磁电源加电枢电压原防止电动机运行程中励磁造成转速高电流现象常励磁回路中设弱磁保护环节增加欠电流继电器
设计选直流电动机容量较通晶闸电流会超50A采电路简单成低单结晶体触发电路实现 动控制时触发两阴极接起晶闸采晶体代变电阻单结晶体触发电路具两二次绕组脉变压器输出脉
反馈方式选择原应满足调速指标求前提选择简单反馈方案
负载求D＝10S≤5％系统应满足转速降
电动系数
该直流电动机固转速降
采电压闭环控制系统
控制系统电压放倍数
2 总体设计
21系统框架图
图示：
传入电动机电流电压相应反馈电路调节传入定信号调节放器传入触发器触发器电路电流截止反馈调节逆环节电路传出进入电动机进行控制转速
22控制电路简图
控制电路图图示：
3详细设计
31 定环节
定环节电路图图示：
定电压取15V选CW7815集成稳压器考虑稳压器正常工作散热功耗选取稳压器输入电压18V
交流断输入电压
定电位器RP1取RP2取串联里RP2调整低定电压防失控
32放器
放器输入电路图示：
防止强输入信号损坏晶体V1常采二极钳位作输入信号幅值保持定范围设计正输入电压超14V反电压超07V正两二极串联正电压稳定高14V状态反仅二极联放器输入端设计利二极正导通压降作实现限位二极正导通压降07V实现更高电压求适改变二极数
整流输出电压脉动反馈信号中含脉动分量样会造成放器正常工作放器输入端需添加滤波元件电容C起滤波作选
33电路
晶闸整流电路图示：
331整流变压器计算
U2计算
中：
取
电压
次电流I1二次电流I2计算
已知全波整流电路中
变压器容量计算
332晶闸元件选择
晶闸额定电压
取
晶闸额定电流
未接电抗器电动机负载性质介电阻电感负荷间晶闸正常工作采公式：
取 选晶闸元件
整流二极导通时间长整流作续流作考虑晶闸电流裕量整流二极电流选30A选型号初步定
晶闸保护环节计算
交流侧电压保护
阻容保护：
查询相关电容器分类等级标称容量获信息：
纸质电容器般两条铝箔作电极中间厚度0008～0012mm电容器纸隔开重叠卷绕成制造工艺简单价格便宜较电容量般低频电路通常高3～4MHz频率运油浸电容器耐压普通纸质电容器高稳定性适高压电路
选耐压1000V纸介电容器
取
选35W金属膜功率电阻
压敏电阻选择：
通查询相关产品参数目录取电压1200V通流量5kA选压敏电阻作交流侧浪涌电压保护
直流侧电压保护
选压敏电阻作直流侧电压保护
晶闸整流二极两端电压保护
参考文献获晶闸电压保护参数估计值：
元件容量（A）
5
10
20
50
100
200
500
C（）
005
010
015
020
025
050
100
R（）
10～20
面表格初步确定
确定电容器选1000V纸介电容器
电阻选10W金属膜电阻
电流保护
交流侧快速熔断器选择
考虑电动机启动瞬间电流较熔断器选取原选额定电压600V额定电流32A型号RM10填充密闭式熔断器
元件端快速熔断器选择
减少元件样性便设计安装设计元件端快速熔断器规格定额定电压600V额定电流25A型号RM10填充密闭式熔断器
333励磁电路选择
励磁电路额定电压：180V额定电流：18A额定功率：320W
励磁电路图示：
设计系统采减压调速励磁变励磁绕组采单相桥式控整流电路供电励磁额定电压电枢电压需外寻找电源满足励磁电路需
整流变压器计算
取
计算电枢供电变压器容量方法计算励磁变压器容量
励磁电路需变压器容量600VA
励磁电路整流二极元件选择：
取取型号二极桥式整流元件
图3中RPL电动机配套磁场变阻器调节励磁电流
实现弱磁保护励磁回路中串入欠电流继电器KA通RPI调整动作电流根额定励磁电流选吸引线圈电流2A型直流欠电流继电器
34触发电路
选单结晶体触发电路图示：
该系统选晶闸元件30A2400V单结晶体触发电路需时触发两30A晶闸元件产品目录解晶闸门极触发电流触发电压二次绕组输出脉电压35V电流150mA满足求
削波电压选15V稳压二极选功率15W单结晶体分压脉电压次电压约9V选匝数2：1脉变压器二次电压45V次电流150mH单结晶体选BT35D瞬间发射极电流2A采单结晶体直接输出时触发两组晶闸
单结晶体触发电路削波电源降会出现触发时会造成单相半控桥式电路失控现象应RP边串固定电阻脉会超移相范围保证触发电路性缺点转速调零
步变压器选：
触发电路需容量
定电压需容量
指示装置需容量
两1W指示灯容量约2VA
脉步变压器容量选10VA较合适
步变压器相关参数图示：
35反馈电路
351电流反馈电阻选择
电流截止负反馈环节图示：
放器输入电压10～20V取定电源电压15V
电压反馈系数：
电流反馈系数：
选取
初步确定整流装置阻
取电流反馈电阻消耗功率满足
取阻值
电压反馈系数确定
电压较反馈原理图示：
电压负反馈系统运算放器放倍数R3R1值决定设计系统运算放倍数10
取控制电压3～6V系统45V：
出放器晶闸装置开环放倍数：
终确定系统参数：
电流反馈系数：
电压反馈系数：
电流反馈信号电阻：取三电阻联
电压负反馈环节系统开环放倍数：R联电流正反馈信号电位器阻值远R前提量取较值里取电位器满足求
352电流截止反馈环节参数选择
电流截止负反馈电路图6示电流截止负反馈信号通R联电流截止负反馈电位器（）取出较电压公式算出
采11V稳压型号2CW50稳压二极代较电压电流截负反馈信号通电位器RP3心调整
电路电流Id超截电流时V4导通C1旁路脉移电流截止环节起作电路电流截电流时V4截止系统动恢复正常工作
电路电流脉电流截止反馈工作正常电流截止反馈信号必须滤波电容C2起作C2般取十～百微法设计取
353电压负反馈电阻选择
电压负反馈环节原理图图示：
考虑反馈电阻功率应太验式子：
取
现取固定电阻电位器串联固定电阻防止输出电压高设置
4 总结
通次综合设计更加清楚解电力系统中相应环节应相应书籍相应期刊报告文电力方面相应认识未工作生活相重意义毕业毕业文奠定定基础
参考文献
[1]王兆安黄 俊电力电子技术（第四版）北京：机械工业出版社2000
[2]汤蕴璆罗应立梁艳萍电机学（第三版）北京：机械工业出版社2008
[3]金代中新编电工常查算手册北京：中国标准出版社2004
[4]莫正康电力电子应技术北京：机械工业出版社20018
[5]朱耀忠刘景林电机电力拖动北京：北京航空航天学出版社20059
[6]闫宋军方常低压电器电气控制技术问答北京：机械工业出版社20062
[7]孙余凯常集成电路实手册北京：电子工业出版社20051
[8]王宁会电气工程常数速查手册北京：中国建材工业出版社2006
[9]郭温玉新编实电子电工手册北京：科学普出版社2006
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