晶闸管不可逆直流调速系统设计毕业设计（论文）word格式.doc

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1、1综合课程设计设 计 报 告 院（系、部）：信息工程学院姓 名：学 号：年 级：专 业：任课教师： 2009 年 1月 20日北京目 录1、设计任务32、设计内容33、调速系统的方案选择3.1、直流电动机的选择33.2、电动机供电方案的选择33.3、触发电路的选择44、主电路计算4.1、整流变压器计算54.2、晶闸管元件选择64.3、晶闸管保护环节的计算64.4、电抗器参数的计算85、参考文献106、设计体会111. 设计任务设计一个晶闸管不可逆直流调速系统的主电路。直流电机：额定功率,额定电压,额定电流,额定转速，极数，电枢电阻，电网电压，要求整流电路脉动小。2. 设计内容1) 确定调速系统

2、控制方案2) 主电路的选择与计算3. 调速系统方案的选择3.1 直流电动机的选择根据负载功率和额定转速的要求，查产品目录，依据原则及过载要求，选取：型号：Z332额定功率：0.75KW额定电压：110V额定电流：9.40A额定转速：1000r/min励磁电压：180V电枢回路电阻：1电枢电感：41.48mH飞轮矩：0.553.2 电动机供电方案的选择与交流机组（主控制电路主要是通过接触器来控制的）相比，晶闸管可控整流装置无噪声、无磨损、响应快、体积小、重量轻、投资省；而且工作可靠、功耗小、效率高，因此采用晶闸管可控整流装置供电。本设计选用的是小型直流电动机，功率低，故可选用单相整流电路。又因本

3、系统设计是不可逆系统，所以可选用单相半控桥整流电路，这样不仅使控制电路大大简化，而且若控制电路安排合理可以减少电子元件的个数，即应用桥式电路中整流二极管代替续流二极管。这就要求将整流二极管和晶闸管分别放在一侧，当电路没有触发的时候整流二极管做续流作用。直流电动机的额定电压为110V，直接用电网供电是很难达到要求，同时为了防止电动机启动与制动对电网的干扰，需要将电压降低并且能够和电网隔离提高功率因数，因此选用本设计采用整流变压器供电方式。本系统要求整流电流脉动小，故电路中需要串联电抗器。对于小功率的直流电动机直流调速系统一般采用减压调整方案，保持磁通不变，因此励磁绕组可采用单相不控整流电路供电。

4、为保证直流电动机正常工作采用先加励磁电源，后加电枢电压的原则。为了防止电动机在运行过程中因励磁过小而造成转速过高或电流过大的现象，常在励磁回路中设有弱磁保护环节，即增加欠电流继电器。由于本设计只是主电路的设计，故励磁电路在以下不做具体说明。3.3 触发电路的选择本设计所选用的直流电动机容量较小，通过晶闸管的电流不会超过50A，故可采用电路简单，成本低的单结晶体管触发电路。为实现自动控制，且要同时触发两只阴极不接在一起的晶闸管，可采用由晶体管代替可变电阻的单结晶体管触发电路，用具有两个二次绕组的脉冲变压器输出的脉冲。出发电路只在这里做简单介绍，以后不做具体说明。4. 主电路计算晶闸管整流电路如图

5、4-1所示：4.1 整流变压器计算4.1.1 U2的计算其中：A为理想情况下，控制角时整流电压与二次侧电压之比，即，这里A取0.9；B为控制角为时，输出电压与之比，即，这里B取1；为电网波动系数，取取电压比4.1.2 一次电流和二次电流的计算4.1.3 变压器容量的计算4.2 晶闸管元件的选择4.2.1 晶闸管的额定电压取4.2.2 晶闸管的额定电流串入电抗器的电动机负载性质介于电阻与电感负荷之间，为了晶闸管正常工作，可采用如下公式：取 故选晶闸管元件尽管整流二极管导通时间长，既有整流作用又有续流作用，但考虑到晶闸管电流裕量大，故而整流二极管电流也选10A，所选型号初步定为4.3 晶闸管保护环

6、节的计算4.3.1 交流侧过电压保护4.3.1.1 阻容保护因变压器容量为，因此保护电容可用，查询相关电容器分类等级以及标称容量获得如下信息：瓷片电容采用钛酸钡、钛酸锶等高介电常数的陶瓷材料作为电介质，在电介质表面印刷电极浆料，经低温烧结制成，陶瓷电容器的外形以片式居多，也有管形、圆片形等等形状。瓷片电容的损耗因子很小，谐振频率高，其特性接近理想电容，体积小、耐热性好、损耗小、绝缘电阻高。故而可以选用、耐压500V瓷片电容器。因所选保护电容较小，因此保护电阻可直接选用的金属膜电阻。取可选、金属膜大功率电阻4.3.1.2 压敏电阻的选择通过查询相关产品参数目录，取电压为300V，通流量为5kA,

7、由此选用的压敏电阻作交流侧浪涌过电压保护。4.3.2 直流侧过电压保护选用的压敏电阻作直流侧过电压保护。4.3.3 晶闸管及整流二极管两端的过电压保护由参考文献上获得晶闸管过电压保护参数估计值如下：晶闸管额定电流(A)1020501002005001000电容(F)0.10.150.20.250.512电阻()1008040201052依据上面表格可以初步确定、电容耐压:,取380V。电阻功率：由此可以确定电容器选用、380V的瓷片电容器。电阻选用、0.25W的金属膜电阻。4.3.4 过电流保护4.3.4.1 交流侧快速熔断器的选择由于,考虑到电动机启动瞬间电流较大，熔断器的选取依据原则可以选

8、用额定电压为250V，额定电流为20A型号为RS3系列快速熔断器。4.3.4.2 元件端快速熔断器的选择由于,为了减少元件的多样性便于设计和安装，本设计将元件端快速熔断器的规格定为额定电压为250V，额定电流为10A型号为RS3系列快速熔断器。4.4 电抗器参数的计算为了使直流负载得到平滑的直流电流，在整流输出电路中串入带有气隙的铁芯电抗器。4.4.1 使输出电流连续的临界电感量对于电动机负载的晶闸管可控整流电路，当负载电流小到一定程度，会出现输出电流断续的现象，这将使直流电动机机械特性变软。为了使输出电流在最小负载电流时仍能连续，所需的临界电感量为：取4.4.2 限制输出电流脉动的电感由于晶

9、闸管整流装置的输出电压是脉动的，因此输出电流波形也是脉动的。该脉动电流可以看成是一个恒定直流分量和一个交流分量组成。通常负载需要的只是直流分量，对电动机负载来说，过大的交流分量会使电动机换向恶化和铁耗增加，引起过热。因此，在直流侧串入平波电抗器，用来限制输出电流的脉动量。平波电抗器的电感为：取4.4.3 电动机电感量和变压器漏电感量电动机电感量：取变压器漏电感：取4.4.4 实际串入电抗器的电感考虑输出电流连续时的实际电感量：考虑限制电流脉动时的实际电感量：考虑到要求整流电流脉动小，实际串入的电抗器值取250mH参考文献：1黄俊.半导体变流技术（修订版）M.北京:机械工业出版社，19802莫正

10、康.半导体变流技术M.上海：上海机械高等专科学校，19923电工手册编写组编.电工手册M.上海:上海科学技术出版社，19784莫正康.电力电子技术应用（第3版）M.机械工业出版社，2000.55金代中.新编电工常用查算手册M.北京：中国标准出版社，2004.6郭温玉.新编实用电子电工手册M.北京：科学普及出版社，2006设 计 体 会晶闸管不可逆直流调速系统主要应用晶闸管的可控整流电路构成，采用改变出发角的方式对电动机负载进行调速控制。本设计内容简单，主要设计晶闸管不可逆直流调速系统的主电路，并未对出发电路和反馈电路进行具体的参数计算。通过本次设计，我进一步了解了晶闸管整流电路的有关知识，对晶闸管和电阻、电容等元器件的选择有了更多了解。通过查找电气手册和查询课本中的相关知识，我对电子电路的设计方法和设计过程的掌握有了进一步的提高。