《交直流调速系统系统课程设计》

《交直流调速系统》课程设计一、性质和目的自动化专业、电气工程及其自动化专业的专业课，在学完本课程理论部分之后，通过课程设计使学生巩固本课程所学的理论知识，提高学生的综合运用所学知识，获取工程设计技能的能力；综合计算及编写报告的能力。

二、设计内容1.根据指导教师所下达的《课程设计任务书》课程设计。

2.主要内容包括：（１）根据任务书要求确定总体设计方案（２）主电路设计：主电路结构设计（结构选择、器件选型、考虑器件的保护）、变压器的选型设计；（３）控制回路设计：控制方案的选择、控制器设计（４）保护电路的选择和设计（５）调速系统的设计原理图，调速性能分析、调速特点3.编写详细的课程设计说明书一份。

三、设计内容与要求1.熟练掌握主电路结构选择方法、主电路元器件的选型计算方法。

2.熟练掌握保护方式的配置及其整定计算。

3.掌握触发控制电路的设计选型方法。

４.掌握速度调节器、电流调节器的典型设计方法。

５.掌握绘制系统电路图绘制方法。

６.掌握说明书的书写方法。

四、对设计成品的要求1.图纸的要求：1）图纸要符合国家电气工程制图标准；2）图纸大小规格化（例如：1＃图，2＃图）；3）布局合理、美观。

2.对设计说明书的要求1）说明书中应包括如下内容①目录②课题设计任务书；③调速方案的论证分析（至少有两种方案，从经济性能和技术性能方面进行分析论证）和选择；④所要完成的设计内容⑤变压器的接线方式确定和选型；⑥主电路元器件的选型计算过程及结果；⑦控制电路、保护电路的选型和设计；⑧调速系统的总结线图系统电路设计及结果。

2）说明书的书写要求①文字简明扼要，理论正确，程序功能完备，框图清楚明了。

②字迹工整；书写整齐，使用统一规定的说明书用纸。

③图和表格不能徒手绘制。

④附参考资料说明。

《交直流调速系统》课程设计任务书一、课程设计的主要任务（一）系统各环节选型 1、主回路方案确定。

2、控制回路选择：变频器、给定器、调节放大器、触发器、稳压电源、电流截止环节，调节器的限幅值路、电流、电压检测环节（须对以上环节画出线路图，说明其原理）。

（二）主要电气设备的计算和选择1、变压器计算：变压器原副边电压、电流、容量以及联接组别选择。

2、电力电子器件：电压定额、电流定额计算及定额选择。

3、系统各主要保护环节的设计：快速熔断器计算选择、阻容保护计算选择计算。

4、平波电抗器选择计算或滤波电路的选择。

（三）系统参数计算1、电流调节器ACR 中i i R C 、 计算。

2、转速调节器ASR 中n n R C 、计算。

输入电阻均为40K Ω。

3、动态性能指标计算（包括空载起动到额定转速超调量的计算和过渡过程的时间的计算以及空载起动到额定转速所需时间的计算）。

（四）画出调速系统电气原理图。

1组：直流他励电动机：功率P N ＝1.1KW ，额定电流I N =6.7A ，磁极对数P=1，n N =1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻R a =2.34Ω,主电路总电阻R ＝7Ω，L ∑＝246.25Mh(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，K s =58.4，机电时间常数T m =116.2ms ，滤波时间常数T on =T oi =0.00235s ，过载倍数λ＝1.5，电流给定最大值 10V U im=*，速度给定最大值 10V U n =*2组：直流他励电动机：功率P N ＝22KW ，额定电压U N =220V ，额定电流I N =116A,磁极对数P=2，n N =1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻R a =0.112Ω,主电路总电阻R ＝0.32Ω，L ∑＝37.22mH(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，电磁系数C e =0.138 Vmin ／r ，K s =22，电磁时间常数T L =0.116ms ，机电时间常数T m =0.157ms ，滤波时间常数T on =T oi =0.00235s ，过载倍数λ＝1.5，电流给定最大值 10V U im=*，速度给定最大值 10V U n =*3组：直流他励电动机：功率P N ＝145KW ，额定电压U N =220V ，额定电流I N =733A,磁极对数P=2，n N =430r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=0.0015Ω,主电路总电阻R ＝0.036Ω，Ks=41.5，电磁时间常数TL=0.0734ms ，机电时间常数Tm=0.0926ms ，滤波时间常数Ton=Toi=0.01s ，过载倍数λ＝1.2，电流给定最大值8V U im =*，速度给定最大值10V U n =*4组：直流他励电动机：功率P N ＝145KW ，额定电压U N =220V ，额定电流I N =6.5A,磁极对数P=1，n N =1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=3.7Ω,主电路总电阻R ＝7.4Ω，Ks=27，电磁时间常数T L =0.033ms ，机电时间常数Tm=0.26ms ，滤波时间常数Toi=0.0031s ，Ton=0.01s ，过载倍数λ＝1.5，电流给定最大值8V U im =*，速度给定最大值10V U n =*，β＝0.77V/A ，α＝0.007 Vmin ／r5组：直流他励电动机：功率P N ＝60KW ，额定电压U N =220V ，额定电流I N =308A,磁极对数P=2，n N =1000r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=0.09Ω,主电路总电阻R ＝0.18Ω，Ks=35，电磁时间常数T L =0.012ms ，机电时间常数Tm=0.12ms ，滤波时间常数Toi=0.0025s ，Ton=0.015s ，过载倍数λ＝1.1，电流给定最大值8V U im =*，速度给定最大值10V U n =*。

6组：直流电动机：功率P N ＝555KW ，额定电压U N =750V ，额定电流I N =760A, n N =375r/min,电枢绕组电阻Ra=0.09Ω,主电路总电阻R ＝0.14Ω，Ks=75，电磁时间常数T L =0.031ms ，机电时间常数Tm=0.112ms ，滤波时间常数Toi=0.002s ，Ton=0.02s ，过载倍数λ＝1.5，电流给定最大值V Uim10*=，速度给定最大值10V U n =*。

7组：直流电动机：功率P N ＝200W ，额定电压U N =48V ，额定电流I N =3.7A, n N =200r/min,电枢绕组电阻Ra=6.5Ω,主电路总电阻R ＝8Ω，Ks=4.8，电磁时间常数T L =0.015ms ，机电时间常数Tm=0. 2ms ，滤波时间常数Toi=0.001s ，Ton=0.005s ，过载倍数λ＝2，电流给定最大值V Uim10*=，速度给定最大值10V U n =*。

8组：直流他励电动机：功率P N ＝1.5KW ，额定电压U N =110V ，额定电流I N =7A ，磁极对数P=1，n N =1500r/min,励磁电压110V, 励磁电流0.8A ，电枢绕组电阻R a =1Ω,要求调速范围D=10，静差率s ≤10%，制动迅速平稳。

，9组：直流他励电动机：功率P N ＝11KW ，额定电压U N =220V ，额定电流I N =55A ，磁极对数P=2，n N =1000r/min,励磁电压220V, 励磁电流1.6A ，电枢绕组电阻R a =0.8Ω,电枢电感L D =7mH 要求调速范围D=10，静差率s ≤5%，电流脉动系数S i ≤10%。

，以上是直流调速1组：绕线式转子三相异步电动机：P N ＝42kW ， n N =1400r/min ，U 1N =380V ，I 1N =80A ，f N =50Hz ，η=90%，cos φ=0.85，E 2N =345V ，I 2N =80A ，Δ/Υ联结，λm =3，J=2.465kg.m 2。

给定电压*n U 、转速调节器和电流调节器的输出限幅值均为10V ，转速滤波时间常数T on =0.01s 。

要求：最大负载功率为30kW ，电机不可逆转，传动系统能实现无级平滑调速，调速范围D=3，生产过程中有较高的调速精度，低速时静差率S ≤0.01，系统动态指标要求电流超调量小，转速抗干扰性能及跟随性能好。

2组：电机额定数据：P N =630kW,N N =370r/min ，定子额定电压U 1N =6000V ，定子额定电流I 1N =84A ，转子开路线电压V E 943320=,转子额定电流I 2N =413A ，允许电流过载倍数λ=1.5，系统运动部分的总飞轮惯量GD2=7848N.m2，转子回路整流器和逆变器均采用三相桥式电路。

给定电压*nU、转速调节器和电流调节器的输出限幅值均为8V，转速滤波时间常数T on=0.01s。

要求：电机不可逆转，传动系统能实现无级平滑调速，调速范围D=2，生产过程中有较高的调速精度，低速时静差率S≤0.05，系统动态指标要求电流超调量小，转速抗干扰性能及跟随性能好。

3组：绕线式转子三相异步电动机：PN ＝125kW， nN=525r/min，U1N=380V，I1N=266A，fN=50Hz，E 2N =445V，I2N=180A，Δ/Υ联结，λ=2，GD2=2325N.m2。

给定电压*nU、转速调节器和电流调节器的输出限幅值均为分别为10V和8V，转速滤波时间常数Ton=0.02s。

要求：电机不可逆转，传动系统能实现无级平滑调速，调速范围D=4，生产过程中有较高的调速精度，低速时静差率S≤0.01，系统动态指标要求电流超调量小，转速抗干扰性能及跟随性能好。

4组：绕线式转子三相异步电动机：PN ＝120kW， nN=525r/min，U1N=380V，I1N=266A，fN=50Hz，E 2N =445V，I2N=180A，Δ/Υ联结，λ=1.5，GD2=2536N.m2。

给定电压*nU、转速调节器和电流调节器的输出限幅值均为分别为12V，转速滤波时间常数Ton=0.02s。

要求：电机不可逆转，传动系统能实现无级平滑调速，调速范围D=2，生产过程中有较高的调速精度，低速时静差率S≤0.01，系统动态指标要求电流超调量小，转速抗干扰性能及跟随性能好。

5组：绕线式转子三相异步电动机：PN ＝480kW， nN=592r/min，U1N=6000V，I1N=60A，fN=50Hz，E 2N =754V，I2N=397A，λ=2，GD2=4875N.m2。

给定电压*nU、转速调节器和电流调节器的输出限幅值均为分别为10V，转速滤波时间常数Ton=0.01s。

要求：电机不可逆转，传动系统能实现无级平滑调速，调速范围D=3，生产过程中有较高的调速精度，低速时静差率S≤0.05，系统动态指标要求电流超调量小，转速抗干扰性能及跟随性能好。