交流電機(jī)的調(diào)壓調(diào)速論文

1、論文題目交流電機(jī)的調(diào)壓調(diào)速（普通車床的主軸調(diào)速）學(xué)院名稱天津工程師范學(xué)院重慶函授站班級(jí)2007 級(jí)開題日期2008年9月專業(yè)名稱電氣自動(dòng)化技術(shù)學(xué)號(hào)20071302117姓名夏萬(wàn)宇指導(dǎo)教師1.本課題研究意義：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)床的電氣控制裝置亦不斷更新。在控制功能上，是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜；而在操作上，是由笨重到輕巧。生產(chǎn)工藝上不斷提出新要求，是促使電氣控制技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力，而新型電 器、電子器件的出現(xiàn)，又為電氣控制技術(shù)的發(fā)展開拓了新的途徑。車床是應(yīng)較用廣泛的一種機(jī)床，車床的主運(yùn)動(dòng)是主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，車床是主要用車刀對(duì)旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車削加工的機(jī)床。此車床經(jīng)過(guò)一些改 造之后，使它擁有適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，具

2、有使用單一、操作簡(jiǎn)便、振動(dòng)和噪音較小、設(shè)備購(gòu)置及維修費(fèi)用 較低、購(gòu)買價(jià)格便宜，由于價(jià)格便宜在中小型企業(yè)及個(gè)體小批生產(chǎn)的形式中較受歡迎。2.研究?jī)?nèi)容：（1）、交流電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)：額定功率：6.5KW額定轉(zhuǎn)速：1430r/mi n額定電壓：380V電源頻率：50HZ額定電流：19.7A（2）、電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力為連續(xù)額定電流的1.5倍。（3）、在調(diào)速范圍較大的時(shí)候速度應(yīng)該穩(wěn)定。（4）、在斷續(xù)負(fù)載下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)小。（5）、加減速時(shí)間短。（6）、電機(jī)的可靠性較咼，容易維修。（7）、體積小，重量輕，與機(jī)械聯(lián)機(jī)容易。（8）、編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書。3.技術(shù)路線、研究方法和研究進(jìn)度：（1）、根據(jù)要求確定框架圖。（2

3、）、根據(jù)每個(gè)框圖的需要在進(jìn)行每個(gè)環(huán)節(jié)的研究。（3）、確定參數(shù)在再分別研究每個(gè)參數(shù)。（4）、根據(jù)需要選擇具體型號(hào)。4.導(dǎo)師意見：指導(dǎo)教師（簽名）：年月日5.函授部意見：函授部主任（簽字）：年月日序號(hào)畢業(yè)設(shè)計(jì)階段性工作及成果時(shí)間安排1畢業(yè)設(shè)計(jì)動(dòng)員，介紹課題分類 對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行解釋08-09 （）第 3 周2啟動(dòng)畢業(yè)設(shè)計(jì)，正式分組分課題08-09 （）第 3 周3補(bǔ)電氣制圖相關(guān)專業(yè)知識(shí)08-09 （一）第 4 5 周4補(bǔ)課題相關(guān)知識(shí)08-09 （一）第 6 7 周5課題分析，啟動(dòng)設(shè)計(jì)輔導(dǎo)08-09 （一）第 6 8 周6進(jìn)行資料解說(shuō)，收集資料 針對(duì)相關(guān)課題進(jìn)行指導(dǎo)08-09 （一）第 910

4、 周7對(duì)各組收集的相關(guān)資料進(jìn)行檢查08-09 （一）第 11 12 周8督導(dǎo)各組同學(xué)寫出設(shè)計(jì)書初稿及畫出設(shè)計(jì)初圖08-09 （一）第 1316 周9提出第一次審改意見08-09 （一）第 1718 周10學(xué)生在假期自己對(duì)設(shè)計(jì)書圖的修改08-09 （一）放假11交畢業(yè)設(shè)計(jì)正式圖稿，提出第二次整改意見，并退回更改08-09 （二）第 1-2 周12啟動(dòng)答辯自述書的安排并開展整改后交稿審查08-09 （二）第 3 周13啟動(dòng)培優(yōu)補(bǔ)差（個(gè)別輔導(dǎo)），對(duì)各組進(jìn)行課題設(shè)計(jì) 交流，為答辯做準(zhǔn)備08-09 （二）第 4 周14未按時(shí)交卷的冋學(xué)的整改和審稿08-09 （二）第 5 周15個(gè)別輔導(dǎo)，完成復(fù)審，做答辯

5、前準(zhǔn)備08-09 （二）第 6 周16模擬答辯08-09 （二）第 9 周17正式答辯08-09 （二）第 9 周設(shè)計(jì)題目交流電機(jī)的調(diào)壓調(diào)速（普通車床的主軸調(diào)速）學(xué)生姓名 夏萬(wàn)宇 系別 自動(dòng)化 專業(yè) 電氣自動(dòng)化技術(shù) 班級(jí) 2007 級(jí)指導(dǎo)教師姓名 _職稱 高級(jí)教師 課題來(lái)源 教師自擬 任務(wù)書下達(dá)時(shí)間 2008 年9月 函授部主任簽字 成教部主管主任簽字 一、車床的情況介紹車床的應(yīng)用比較廣泛，它主要是用車刀對(duì)旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車削加工的機(jī)床。在車床上還可用 鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進(jìn)行相應(yīng)的加工，它的主運(yùn)動(dòng)是主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 由主軸電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)帶主軸箱帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的，刀架是由溜板

6、箱帶這作縱向合橫向移動(dòng)，稱為 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)也是由主軸電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)主軸箱輸出軸傳給進(jìn)給箱，在通過(guò)光桿將運(yùn)動(dòng)傳入溜 板箱，溜板箱就帶動(dòng)刀架作縱，橫兩個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，刀架由快速電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)還可作快速移動(dòng)， 是機(jī)械制造和修配工廠中不可缺少的。原有的主軸調(diào)速是靠齒輪箱進(jìn)行調(diào)速，調(diào)速范圍窄為改變對(duì)原來(lái)的調(diào)速較窄和電壓動(dòng)波，對(duì) 電機(jī)轉(zhuǎn)速的影響，本設(shè)計(jì)提出了對(duì)它的主軸變速改進(jìn)采用變頻器控制。對(duì)它的主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)一些 性能來(lái)控制的要求。二、拖動(dòng)方案的確定為了滿足上面所說(shuō)的要求，交流主軸電機(jī)采用 6.5KW交流電機(jī)，型號(hào)Y132M4 B3主軸電 機(jī)驅(qū)動(dòng)控制采用的是PWM逆變器轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速，實(shí)現(xiàn)系

7、統(tǒng)的穩(wěn)定調(diào)速，并配合 由PI調(diào)節(jié)器組成的雙閉環(huán)系統(tǒng)來(lái)抑制系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的擾動(dòng)量。三、設(shè)計(jì)要求1、畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：（1）、交流電動(dòng)的主要參數(shù)：額定電壓：380V額定功率：6.5KW額定轉(zhuǎn)速：1430r/mi n（2）、由PWM逆變器轉(zhuǎn)差頻率調(diào)速，并且具有雙閉環(huán)。（3）、在斷續(xù)負(fù)載下電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)要較小。（4）、振動(dòng)，噪聲不要太大。（5）、電機(jī)可靠性能要高，容易維護(hù)。（6）、體積要小，重量較輕，與機(jī)械連接容易。（7）、應(yīng)設(shè)計(jì)電氣原理圖及相關(guān)控制軟件。（8）、完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書及相關(guān)附圖。（9）、完成主電路計(jì)算并選擇電器元器件，編制元件清單表。（10）、譯文。2、畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要性能指標(biāo)電源電壓：38

8、0V 額定功率：6.5KW電源頻率：50HZ驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，振動(dòng)噪音小。3、畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求（1）、按進(jìn)度要求完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書。（2）、提交符合標(biāo)準(zhǔn)要求的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 。一、電動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)車床對(duì)主軸性能的要求和電機(jī)的工作環(huán)境，選擇防護(hù)式、交流電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：Y132M-4-B3主要技術(shù)參數(shù)為：額定功率：Pn =6.5KW輸入功率:P1=8.23KW額定轉(zhuǎn)速：Nn =1430r/mi額定電壓:Un -380V額定電流:In =17.1A效率：= 79%勵(lì)磁電流：l n 2 =1.76A、導(dǎo)線截面積的選擇因?yàn)椴豢紤]損耗，導(dǎo)線截面積選擇按公式I/J選擇，其中J為電流密度取24A/

9、mm ,l為負(fù)載電流。1、電樞回路導(dǎo)線的選擇（1 ）、電樞回路出線選擇，按額定電流In =17.1A考慮導(dǎo)線截面積為2 2S=In J=l7.1/4=4.28 mm，選擇 5mm 的導(dǎo)線。（2 ）、電樞回路 進(jìn)線選擇，由于采用 了三相橋式整流電路， 流過(guò)每相的電 流為Ivi=1/3 Ini =1/3*17.1=5.7A導(dǎo)線截面積為：S= IV1/j=5.7/4=1.43 mm2選擇導(dǎo)線截面積為2 mm22、勵(lì)磁回路導(dǎo)線選擇（1） 、勵(lì)磁回路出線選擇，按電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流IN2=1.76A導(dǎo)線截面積為：S=In2/J=1.76/4=0.44 mm2考慮機(jī)械強(qiáng)度，選擇導(dǎo)線截面積為：1mm2（2）、勵(lì)磁

10、回路進(jìn)線選擇，由于勵(lì)磁回路與主電路為同一組導(dǎo)線，只要主導(dǎo)線確定勵(lì)磁回路 也就確定。3、主導(dǎo)線的選擇流過(guò)主導(dǎo)線的負(fù)載電流l1 = | N1 + IN2=17.1 + 1.76=18.86A導(dǎo)線截面積為 18.86/ （ 3*6）=1.05 mm2。選擇導(dǎo)線截面積為：2mm2三、變壓器的選擇1、同步變壓器（1）、15V電源電路容量計(jì)算1）、 電路電壓U3=15V 電流I3=1A2）、 電路容量 P3=1.23*U3*I3=1.23*15*1=18.45VA（2）、24V整流電路容量計(jì)算1 ）、電路電壓U5=24V 電流I5=1A2) 、 電路容量 P5=1.23*U5*I5=1.23*24*1=2

11、9.52VA 由于同步變壓器只用于了六路脈沖 所以同步變壓器總?cè)萘看蠹s為 66VA選擇容量為70VA的同步變壓器2、整流變壓器(1) 、5V整流電路容量計(jì)算1 )、電路電壓 U1=5V 電流 I1=1A2)、電路容量 P1=1.23*U1*I1=1.23*5*1=6.15VA(2) 、12V電源整流電路容量計(jì)算1) 、電路電壓 U2=12V 電流 I2=1A2) 、電路容量 P2=1.23*U2*I2=1.23*12*1=14.76VA(3) 、15V電源電路容量計(jì)算1) 、電路電壓 U3=15V 電流 I3=1A2) 、電路容量 P3=1.23*U3*I3=1.23*15*1=18.45VA

12、(4) 、20V整流電路容量計(jì)算1) 、電路電壓 U4=20V 電流 I4=1A2) 、電路容量 P4=1.23*U4*I4=1.23*20*1=24.6VA(5) 、24V整流電路容量計(jì)算1) 、電路電壓 U5=24V 電流 I5=1A2) 、電路容量 P5=1.23*U5*I5=1.23*24*1=29.52VA 由于同一個(gè)圖用了多次不通的直流電源 所以整流變壓器的總?cè)萘看蠹s是 280VA選擇容量為300A的整流變壓器四、測(cè)速發(fā)電機(jī)(TG)的選擇根據(jù)系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)量的要求， 必須將負(fù)載轉(zhuǎn)速限制在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)。 所以選擇作為轉(zhuǎn)速反饋元件 的測(cè)速發(fā)電機(jī)，最大線性工作轉(zhuǎn)速應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)

13、額定轉(zhuǎn)速 nN =1420 r/min, 測(cè)速發(fā)電機(jī)最大線性工作轉(zhuǎn)速應(yīng)在 03000 r/min 范圍內(nèi)。 選擇型號(hào)為： ZYS6A五、晶閘管的選擇1 、額定電壓 Urn： Un= （23） UTmf （23） 12*1.414=1075 1612V2、最大正反向電壓 Um "=2.45 X 380 931V3、額定電流 It （av: It （av =Im/ n =12X 1.414/3.14=5.66A4、有效電流 ITn： ITn= Im/2=12X1.414/2=8.49A六、IGBT的計(jì)算最大反向電壓：URM（23） UN/2=（23）X 380/2=380V570V電流平

14、均值：IF= （1.5 2） IN （1.5 2）X 12=1824A選擇IGBT的型號(hào)為：BSM50GD60DN2七、空氣斷路器的選擇1、額定電壓： 380V2、額定電流：根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定總電流 IN=IN1+I N2=17.1+1.76=18.86A取 I n =20A3、熱脫扣器的額定電流根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電流20A,查表得，熱脫扣器的額定電流為27A,整定電流調(diào)節(jié)范圍為1427A4、電磁脫扣器的瞬時(shí)動(dòng)作整定電流。電磁脫扣器的瞬時(shí)動(dòng)作整定電流為10*27=270A根據(jù)公式：I Z >Klst（k-安全系數(shù)，取1.8可得）。I Z 因此可用。選擇空氣斷路器型號(hào)為： DZ10-100/3

15、30八、熔斷器的選擇1、變壓器進(jìn)線熔斷器的選擇 變壓器負(fù)載的短路保護(hù)，熔體的額定電流應(yīng)稍大于線路負(fù)載的額定電流。額定電流為： 18.86A額定電壓為： 380V選擇變壓器進(jìn)線的熔斷器型號(hào)為： RC1A-30、/. 前言如何評(píng)價(jià)交流調(diào)速技術(shù)的優(yōu)劣，不同的需求有不同的標(biāo)準(zhǔn)。但普遍的共識(shí)是：效率高； 調(diào)速平滑即無(wú)級(jí)調(diào)速； 調(diào)速范圍寬；調(diào)速產(chǎn)生的負(fù)面影響（如諧波、功率因數(shù)等）小； 成本低廉。如果把高壓型變頻調(diào)速和串級(jí)調(diào)速應(yīng)用作以對(duì)比，就會(huì)發(fā)現(xiàn)變頻調(diào)速并非如我們期 望的那樣理想，而串級(jí)調(diào)速也不象我們?cè)u(píng)價(jià)的那樣遜色。理論是指導(dǎo)實(shí)踐的基礎(chǔ)。之所以產(chǎn)生上述情況，主要原因是調(diào)速理論誤導(dǎo)所致，當(dāng)然，也和 調(diào)速當(dāng)時(shí)技術(shù)上存在缺陷有關(guān)。調(diào)速理論界大多認(rèn)為，串級(jí)調(diào)速的理論問(wèn)題已經(jīng)徹底弄清楚了， 實(shí)際未必盡然。例如，為什么串級(jí)調(diào)速的同步轉(zhuǎn)速不變而理想空載轉(zhuǎn)速卻改變？為什么轉(zhuǎn)子串電 阻的機(jī)械特性是匯交于理想空載轉(zhuǎn)速的軟特性曲線，而串級(jí)調(diào)速卻是平行的硬特性曲線？轉(zhuǎn)差功 率回饋為什么會(huì)導(dǎo)致理想空載轉(zhuǎn)速