卷纸机不可逆调速系统的直控电流课程设计-电气自动化毕业论文.docx

课 程 设 计题 目：卷纸机不可逆调速系统的 可控直流电源设计学生姓名：陈景晓学 号：20091531系部名称：电气与信息工程学院 专业班级：电气工程及其自动化09-2班指导教师：葛洪军职 称：老师二一二年十二月二十六日 课 程 设 计 任 务 书组内学生姓名陈景晓 金志勋 纪乃尹人数3系部名称电气与信息工程学院专业电气工程及其自动化09-2班班级、学号20091531指导教师姓名葛洪军职称老师从事专业教育题目名称卷纸机不可逆调速系统的可控直流电源设计一、课程设计的目的、意义本次课程设计是总觉大学四年来所学的知识，总体锻炼我们的设计能力，让我们能够更熟练的掌握所学到的知识。专业方向课程设计师电气工程及其自动化专业重要的实践环节，通过对大学四年基础课与专业课的学习，本课程设计的任务是培养学生综合运用电源技术、电机控制技术等学科方面的知识，分析、解决工程实践中的一些实际问题，其目的是巩固学生所学知识的同时，提高学生的专业素质，对学生工程思想的概念以及实际工程能力的培养具有十分重要的意义。二、课程设计的主要内容、技术要求（包括技术参数、设计要求、工作量要求等）技术参数：p=7.5kw，ued=220v，ied=40.8a，n=1480r/min，ra=0.25，lm=14mh，=1.5。技术要求：b 设计内容及要求：1、 设计整流电路主电路2、 设计变压器参数3、 整流元件参数的计算及选择4、 触发电路设计及主要参数计算5、 保护电路设计及参数计算6、 续流电感计算设计 三、课程设计完成后应提交的成果 设计出卷纸机不可逆调速系统的可控直流电源设计四、课程设计的工作进度安排第一周查找资料 第二周设计电源 答辩五、主要参考资料1 王兆安，黄俊主编.电力电子技术（第4版）.北京:机械工业出版社， 20042 黄俊，王兆安.电力电子变流技术（第3版）.北京:机械工业出版社， 19943 佟纯厚.电力电子学.南京：东南大学出版社，20004 黄俊主编.半导体变流技术试验与习题.北京:机械工业出版社，19895 石玉，栗书贤，王文郁编.电力电子技术题解与电路设计指导.北京:机 械工业出版社，2000六、备注指导教师签字：年 月 日教研室主任签字： 年 月 日 目 录1. 设计的目的12. 设计的任务及要求13. 具体的计算及选择过程1 3.1主电路的选择1 3.2整流变压器的设计及计算2 3.3晶闸管的选择43.4触发电路的设计53.5保护电流的设计及计算63.6电抗器的选择114. 总结115. 参考文献126. 附录13一：设计目的本次课程设计是总觉大学四年来所学的知识，总体锻炼我们的设计能力，让我们能够更熟练的掌握所学到的知识。专业方向课程设计师电气工程及其自动化专业重要的实践环节，通过对大学四年基础课与专业课的学习，本课程设计的任务是培养学生综合运用电源技术、电机控制技术等学科方面的知识，分析、解决工程实践中的一些实际问题，其目的是巩固学生所学知识的同时，提高学生的专业素质，对学生简历工程思想的概念以及实际工程能力的培养具有十分重要的意义。通过此设计的完成，充分锻炼学生的思维能力，使学生可以将所学的专业课程进行穿线的学习，对电源技术有了更深层次的了解。二：设计的任务及要求卷纸机不可逆调速系统的可控直流电源设计a 原始数据：p=7.5kw，ued=220v，ied=40.8a，n=1480r/min，ra=0.25，lm=14mh，=1.5。b 设计内容及要求：a) 设计整流电路主电路。b) 设计变压器参数：u1，i1，u2，i2。c) 整流元件参数的计算及选择：依据参数计算，正确选择器件型号，并附主要参数。d) 触发电路设计及主要参数的计算，同步电压的选择。e) 设计保护电路：正确选择电压、过流保护电路，简要说明选择依据，计算保护元件参数并选择保护元件型号。三：具体的计算和选择过程 一.主电路的选择根据实验要求的原始数据，电机的功率，属于较大功率的电机，同时此电机为直流电机，电流的脉动比较小的整流系统，单相整流的最大值为，达不到电机的额定电压，所以选择三相桥式整流电路，通过三相桥式全控整流电路的得到的表达式为，较大，使，而，这样的调节范围太窄，而的调节范围越宽，精度越高，应加整流变压器。设计主电路图如图所示.整流变压器的设计及计算1) 变压器二次侧相电压有效值的计算 在不考虑最小控制角，电网电压波动，晶闸管管压降和变压器漏感等因素的理想情况时，直流端输出电压为： ()所以2) 然而，考虑最小控制角min、电网电压波动、晶闸管管压降和变压器漏抗等因素时，的表达式应改为：系数，=0.4274电网波动系数，一般取=1.12与最小导通角有关的系数=为了在额定负载下仍然能进行电压调节，不能按控制角=进行计算，一般规定不可逆，此主电路中取。为考虑其他因素影响的安全系数，取1112，当桥臂上串联的元件数较多时，可取大数值，由于主电路的桥臂上串联的元件较少，故取=1.1。整流器额定输出电压。相当于额定电流是负载的电压。晶闸管导通时的管压降，一般取=1v。变压器漏感而产生的压降，其计算方法为：为整流器输出端的电流，为变压器的漏抗，一般按=0.3。三相桥式全控整流电路 ，根据以上分析与公式，将电机原始数据代人以上公式得：= 128.28v3） 变压器相电流有效值的计算。不考虑过载倍数 变压器二次侧相电流有效值的计算因为整流器的负载输出端串联有电抗器，一次变压器的二次侧电流可视为大小不变的电流，因此其有效值为：因为故：考虑过载倍数 则变压器的容量计算 变压器一次侧电流有效值综上所述：变压器的主要参数 为380v128v29.1a50a19.17kva19.17kva 晶闸管的选择1）额定电流的确定 不考虑过载倍数本电路采用的是三相全控桥整流电路，所以晶闸管电流有效值与负载电流有效值关系为 求出晶闸管的额定电流为考虑安全裕量，取额定值的倍，因此晶闸管的额定电流的计算公式为晶闸管的额定电流为 考虑过载倍数 2） 额定电压的计算根据三相全控整流电路的特点晶闸管可能所承受的最大反向电压为考虑一定的安全裕量 ，在380v整流电路中k取2.2所以晶闸管的额定电压为 触发电路的设计触发电路的原理图三相全控桥式整流电路的集成触发电路此电路用三个集成块和一个集成块，即可形成六路双脉冲，再由六个晶体管进行脉冲放大，即可构成完整的三相全控桥式整流电路的集成触发电路。变压器采取dy11 连接方式，来达到触发电路的定相保护电路的设计及计算电力电子器件以及主电路的保护大致分为两种：过流保护和过压保护。（）过流保护过流保护电路的选择电力电子电路运行不正常或发生故障时，可能发生过电流，其中采用快速熔断器是一种常用的措施，其快速性与有效性都可以满足对电子线路保护的要求。快速熔断器的保护方式可以分为全保护和短路保护。全保护是指不论过载还是短路均由快熔进行保护。此方式只适用于小功率装置或器件裕量较大的场合。短路保护方式是指只在短路电流较大的区域起保护的作用。晶闸管过电流保护为了安全可靠的保护电子线路，故此过流保护电路选择全保护方式过电流保护电路过流保护电流参数的计算除了与普通熔断器一样要考虑熔断器电压必须大于线路工作电压、熔断器的电流等级应大于或等于内部焙体的额定电流外，还需特别注意熔体的额定电流是有效值，而晶闸管的额定电流是正弦半波的平均值，其有效值为，通常熔体的额定电流以下式选取：1.57为了保证可靠与方便起见，可取所以保护电路中的快熔额定电流变压器过电流保护保护电路的快熔额定电流(2)过电压保护1 交流侧过电压一般都是外因过电压，在抑制外因过电压的措施中，采用rc过电压抑制电路是最常见的。通常在变压器次级（元件侧）并联rc电路，以吸收变压器铁心的磁场释放的能量，并把它转化为电容器的电场能而储存起来。串联电阻是为了在能量转换过程中可以消耗一部分能量并且抑制lc回路可能产生的振荡。当整流器容量较大时，rc电路也可以接在变压器的电源侧，其电路图如图所示阻容电压保护电路rc参数的计算公式为电容c的耐压电阻的计算公式电阻的功率式中 -变压器每相平均计算容量 （va）-变压器二次相电压有效值 （v）-励磁电流百分数 一般去8-变压器的短路比，当变压器容量为101000kva时，。 ，-当正常工作时电流电压的有效值 （a，v）rc 参数计算变压器每相平均计算容量为电容器的计算取电容的耐压值取500v故取参数为 的电容电阻值的计算 取正常工作时，rc支路始终有交流电流通过，过电压总是短暂的，所以按长期发热来确定电阻的功率。rc支路电流可计算的的电阻功率的计算直流侧的过电压保护也可以采用阻容电路进行保护，其计算参数同交流侧过电压保护。 晶闸管换相过电压的保护由于晶闸管在实际应用中一般只承受换相过电压，没有关断过电压问题，关断时也没有较大的，所以晶闸管的缓冲电路就是简化为了晶闸管的换相过电压保护，即采用rc吸收电路即可。其电路如图所示电容c的选择为取电容 电阻一般取（2）过电压保护1 过电流侧过电压保护1） 过电压保护电路的选择压敏电阻的最大特点是当加在它上面的电压低于它的阀值un时，流过它的电流极小，相当于一只关死的阀门，当电压超过un时，流过它的电流激增，相当于阀门打开。利用这一功能，可以抑制电路中经常出现的异常过电压，保护电路免受过电压的损害。在其阀门打开后，相当与负载短路，电流瞬间增大，由于过流电路的保护，在其电流增大的瞬间会使快熔熔断从而使电流得到保护。其保护特点可以满足主电路的要求，并且其结构简单时效性强。因此此过压保护电路选用压敏电阻保护电路。过压保护电路的参数计算压敏电阻的选用主要考虑额定电压和通流容量。额定电压的下限是线路工作电压的峰值，考虑到电网电熨斗额波动以及多次承受冲击电流以后的数值肯会下降，因此的电压的取值应适当加大，通常建议以30%的裕量计算，即式中压敏电阻两端正常工作电压的有效值，即最大连续电压。压敏电压：128v=407v最大连续电压：=流通容量的选择原则是压敏电阻允许通过的最大电流应大于泄放浪涌电压时流过压敏电阻的实际浪涌峰值电流。实际浪涌电流很难计算，一般情况在变压器容量大、距外线路近且缺少避雷器的场合应选用流通容量较大的压敏电阻。通过以上分析，压敏电阻的主要参数为：压敏电压：=最大连续电压： 电抗器的选择 1 使输出电流连续的临界电感量式中，常数0.693与整流电路的形式和电源频率有关，对于三相桥式电流为0.693，（0.050.1）是所要求的最小临界电流根据以上的分析和公式推导可得出：2 限制输出电流脉动的电感量由 查表得 取 0.13 变压器的漏感量 查表得 所以串入电抗器的电感量 电动机的电枢电感则则 取其中较大的 则：四 ：总结通过几天的查询资料，思考计算，以及书写课程设计，完成了此次课程设计报告，在这其中我觉得收获的不仅是这份课程设计报告，在书写的过程中，我遇到了许多理想情况下不会出现的问题，比如电网波动和最小导通角对整流电路输出电压的影响，平波电抗器的实际的计算，这些工程上的思想都是我们平时在书本的题目中很少见到的，了解这些工程上的思想有利于我们以后对于这门课程的应用。同时，在书写课程设计的过程中，以使我学会了怎么迅速的从网上图书馆查找相关资料，怎么用word和其中的公示编译器进行课程设计的书写。总之，在完成这份课程设计报告的同时，我学会了很多与电力电子这门课程相关的知识，也锻炼了许多需要的能力。五 ：参考文献1