交流电机的调压调速论文.docx
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交流电机的调压调速论文
交流电机的调压调速论文
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天津工程师范学院成人教育专科毕业设计开题报告
论文题目
交流电机的调压调速(普通车床的主轴调速)
学院名称
天津工程师范学院重庆函授站
班级
2007级
开题日期
2008年9月
专业名称
电气自动化技术
学号
20071302117
姓名
夏万宇
指导教师
1.本课题研究意义:
随着科学技术的不断发展,机床的电气控制装置亦不断更新。
在控制功能上,是从简单到复杂;而在操作上,是由笨重到轻巧。
生产工艺上不断提出新要求,是促使电气控制技术发展的动力,而新型电器、电子器件的出现,又为电气控制技术的发展开拓了新的途径。
车床是应较用广泛的一种机床,车床的主运动是主轴的旋转运动,车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。
此车床经过一些改造之后,使它拥有适应性强的特点,具有使用单一、操作简便、振动和噪音较小、设备购置及维修费用较低、购买价格便宜,由于价格便宜在中小型企业及个体小批生产的形式中较受欢迎。
2.研究内容:
(1)、交流电动机主要参数:
额定功率:
6.5KW额定转速:
1430r/min
额定电压:
380V电源频率:
50HZ
额定电流:
19.7A
(2)、电动机的过载能力为连续额定电流的1.5倍。
(3)、在调速范围较大的时候速度应该稳定。
(4)、在断续负载下电动机转速波动小。
(5)、加减速时间短。
(6)、电机的可靠性较高,容易维修。
(7)、体积小,重量轻,与机械联机容易。
(8)、编制设计说明书。
3.技术路线、研究方法和研究进度:
(1)、根据要求确定框架图。
(2)、根据每个框图的需要在进行每个环节的研究。
(3)、确定参数在再分别研究每个参数。
(4)、根据需要选择具体型号。
4.导师意见:
指导教师(签名):
年月日
5.函授部意见:
函授部主任(签字):
年月日
天津工程师范学院成人教育专科毕业设计进度计划表
序号
毕业设计阶段性工作及成果
时间安排
1
毕业设计动员,介绍课题分类
对毕业设计相关知识进行解释
08-09
(一)第3周
2
启动毕业设计,正式分组分课题
08-09
(一)第3周
3
补电气制图相关专业知识
08-09
(一)第4—5周
4
补课题相关知识
08-09
(一)第6—7周
5
课题分析,启动设计辅导
08-09
(一)第6—8周
6
进行资料解说,收集资料
针对相关课题进行指导
08-09
(一)第9—10周
7
对各组收集的相关资料进行检查
08-09
(一)第11—12周
8
督导各组同学写出设计书初稿及画出设计初图
08-09
(一)第13—16周
9
提出第一次审改意见
08-09
(一)第17—18周
10
学生在假期自己对设计书.图的修改
08-09
(一)放假
11
交毕业设计正式图稿,提出第二次整改意见,并退回更改
08-09
(二)第1-2周
12
启动答辩自述书的安排并开展整改后交稿审查
08-09
(二)第3周
13
启动培优补差(个别辅导),对各组进行课题设计交流,为答辩做准备
08-09
(二)第4周
14
未按时交卷的同学的整改和审稿
08-09
(二)第5周
15
个别辅导,完成复审,做答辩前准备
08-09
(二)第6周
16
模拟答辩
08-09
(二)第9周
17
正式答辩
08-09
(二)第9周
天津工程师范学院成人教育专科毕业设计任务书
设计题目交流电机的调压调速(普通车床的主轴调速)
学生姓名夏万宇系别自动化专业电气自动化技术班级2007级
指导教师姓名职称高级教师课题来源教师自拟任务书下达时间2008年9月
函授部主任签字成教部主管主任签字
一、车床的情况介绍
车床的应用比较广泛,它主要是用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。
在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工,它的主运动是主轴的旋转运动,由主轴电动机通过传动带主轴箱带动主轴旋转的,刀架是由溜板箱带这作纵向合横向移动,称为进给运动,进给运动也是由主轴电动机经过主轴箱输出轴传给进给箱,在通过光杆将运动传入溜板箱,溜板箱就带动刀架作纵,横两个方向的进给运动,刀架由快速电动机带动还可作快速移动,是机械制造和修配工厂中不可缺少的。
原有的主轴调速是靠齿轮箱进行调速,调速范围窄为改变对原来的调速较窄和电压动波,对电机转速的影响,本设计提出了对它的主轴变速改进采用变频器控制。
对它的主轴电机驱动一些性能来控制的要求。
二、拖动方案的确定
为了满足上面所说的要求,交流主轴电机采用6.5KW交流电机,型号Y132M—4—B3主轴电机驱动控制采用的是PWM逆变器转差频率控制系统进行调压调速,实现系统的稳定调速,并配合由PI调节器组成的双闭环系统来抑制系统在运行过程中的扰动量。
三、设计要求
1、毕业设计的主要内容:
(1)、交流电动的主要参数:
额定功率:
6.5KW额定转速:
1430r/min额定电压:
380V
(2)、由PWM逆变器转差频率调速,并且具有双闭环。
(3)、在断续负载下电机转速波动要较小。
(4)、振动,噪声不要太大。
(5)、电机可靠性能要高,容易维护。
(6)、体积要小,重量较轻,与机械连接容易。
(7)、应设计电气原理图及相关控制软件。
(8)、完成设计说明书及相关附图。
(9)、完成主电路计算并选择电器元器件,编制元件清单表。
(10)、译文。
2、毕业设计的主要性能指标
电源电压:
380V额定功率:
6.5KW电源频率:
50HZ
驱动系统工作稳定,抗干扰能力强,振动噪音小。
3、毕业设计的基本要求
(1)、按进度要求完成毕业设计任务书。
(2)、提交符合标准要求的毕业设计论文。
天津工程师范学院成人教育专科毕业设计计算书
一、电动机的选择
根据车床对主轴性能的要求和电机的工作环境,选择防护式、交流电动机型号为:
Y132M-4-B3
主要技术参数为:
额定功率:
输入功率:
P1=8.23KW
额定转速:
额定电压:
额定电流:
效率:
励磁电流:
=1.76A
二、导线截面积的选择
因为不考虑损耗,导线截面积
选择按公式I/J选择,其中J为电流密度取4A/
I为负载电流。
1、电枢回路导线的选择
(1)、电枢回路出线选择,按额定电流
=17.1A考虑导线截面积为S=
/J=17.1/4=4.28
,选择5
的导线。
(2)、电枢回路进线选择,由于采用了三相桥式整流电路,流过每相的电流为
=1/3
=1/3*17.1=5.7A
导线截面积为:
S=
/J=5.7/4=1.43
选择导线截面积为2
2、励磁回路导线选择
(1)、励磁回路出线选择,按电动机励磁电流
=1.76A
导线截面积为:
S=
/J=1.76/4=0.44
考虑机械强度,选择导线截面积为:
1
(2)、励磁回路进线选择,由于励磁回路与主电路为同一组导线,只要主导线确定励磁回路也就确定。
3、主导线的选择
流过主导线的负载电流
=
+
=17.1+1.76=18.86A
导线截面积为18.86/(3*6)=1.05
。
选择导线截面积为:
2
三、变压器的选择
1、同步变压器
(1)、15V电源电路容量计算
1)、电路电压U3=15V电流I3=1A
2)、电路容量P3=1.23*U3*I3=1.23*15*1=18.45VA
(2)、24V整流电路容量计算
1)、电路电压U5=24V电流I5=1A
2)、电路容量P5=1.23*U5*I5=1.23*24*1=29.52VA
由于同步变压器只用于了六路脉冲
所以同步变压器总容量大约为66VA
选择容量为70VA的同步变压器
2、整流变压器
(1)、5V整流电路容量计算
1)、电路电压U1=5V电流I1=1A
2)、电路容量P1=1.23*U1*I1=1.23*5*1=6.15VA
(2)、12V电源整流电路容量计算
1)、电路电压U2=12V电流I2=1A
2)、电路容量P2=1.23*U2*I2=1.23*12*1=14.76VA
(3)、15V电源电路容量计算
1)、电路电压U3=15V电流I3=1A
2)、电路容量P3=1.23*U3*I3=1.23*15*1=18.45VA
(4)、20V整流电路容量计算
1)、电路电压U4=20V电流I4=1A
2)、电路容量P4=1.23*U4*I4=1.23*20*1=24.6VA
(5)、24V整流电路容量计算
1)、电路电压U5=24V电流I5=1A
2)、电路容量P5=1.23*U5*I5=1.23*24*1=29.52VA
由于同一个图用了多次不通的直流电源
所以整流变压器的总容量大约是280VA
选择容量为300A的整流变压器
四、测速发电机(TG)的选择
根据系统对扰动量的要求,必须将负载转速限制在额定转速内。
所以选择作为转速反馈元件的测速发电机,最大线性工作转速应大于电动机的额定转速。
电动机额定转速
=1420r/min,测速发电机最大线性工作转速应在0~3000r/min范围内。
选择型号为:
ZYS—6A
五、晶闸管的选择
1、额定电压UTn:
UTn=(2~3)UTM=(2~3)U2*1.414=1075~1612V
2、最大正反向电压URM:
URM=2.45×380≈931V
3、额定电流IT(AV):
IT(AV)=Im/π=12×1.414/3.14=5.66A
4、有效电流ITn:
ITn=Im/2=12×1.414/2=8.49A
六、IGBT的计算
最大反向电压:
URM=(2~3)UN/2=(2~3)×380/2=380V~570V
电流平均值:
IF=(1.5~2)IN(1.5~2)×12=18~24A
选择IGBT的型号为:
BSM50GD60DN2
七、空气断路器的选择
1、额定电压:
380V
2、额定电流:
根据电动机的额定总电流
=
+
=17.1+1.76=18.86A
取
=20A
3、热脱扣器的额定电流
根据电动机的额定电流20A,查表得,热脱扣器的额定电流为27A,整定电流调节范围为14~27A。
4、电磁脱扣器的瞬时动作整定电流。
电磁脱扣器的瞬时动作整定电流为10*27=270A,根据公式:
>KIst(k-安全系数,取1.8可得)。
>1.8*10*18.86=339.5A因此可用。
选择空气断路器型号为:
DZ10-100/330
八、熔断器的选择
1、变压器进线熔断器的选择
变压器负载的短路保护,熔体的额定电流应稍大于线路负载的额定电流。
额定电流为:
18.86A
额定电压为:
380V
选择变压器进线的熔断器型号为:
RC1A-30
前言
如何评价交流调速技术的优劣,不同的需求有不同的标准。
但普遍的共识是:
⑴效率高;⑵调速平滑即无级调速;⑶调速范围宽;⑷调速产生的负面影响(如谐波、功率因数等)小;⑸成本低廉。
如果把高压型变频调速和串级调速应用作以对比,就会发现变频调速并非如我们期望的那样理想,而串级调速也不象我们评价的那样逊色。
理论是指导实践的基础。
之所以产生上述情况,主要原因是调速理论误导所致,当然,也和调速当时技术上存在缺陷有关。
调速理论界大多认为,串级调速的理论问题已经彻底弄清楚了,实际未必尽然。
例如,为什么串级调速的同步转速不变而理想空载转速却改变?
为什么转子串电阻的机械特性是汇交于理想空载转速的软特性曲线,而串级调速却是平行的硬特性曲线?
转差功率回馈为什么会导致理想空载转速的改变?
诸多问题,无论是传统还是近代的调速理论,都没有对此做出完整、科学的解释,串级调速一直局限在变转差率原理的束缚中,被结论为是区别而且逊色于变频的调速。
具有相同结果的不同方法,必然遵循共同的规律。
既然串级调速和变频调速有一致的调速特性,调速原理就不应该是对立而是统一的。
在事实与理论发生碰撞的情况下,我们只有尊重事实反思理论。
本设计主电路主要采用交—直—交电压源型变频器,控制电路主要采用双闭环进行控制,
由于本人水平有限,不当之处在所难免,非常欢迎各位读者批评和指正。
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