生产过程自动化实训

1、任 务 书题目：直流调速系统的设计设计内容及要求：单闭环直流调速系统和双闭环直流调速系统的设计（一）主回路方案确定主要电气设备的计算和选择：1、整流变压器的计算2、晶闸管整流元件：电压定额、电流定额计算。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。（二）控制回路选择反馈元件的选择，调节器的设计（三）画出闭环调速系统电气原理图（四）撰写设计说明书（报告）设计环境： 主要由主电路和控制电路组成，主电路由开关，交流接触器，晶闸管整流装置，保护器件，直流电动机和测速装置组成，控制电路主要由运算放大器构成的控制器组成。实现目标：1、使学生进一步熟悉和掌握闭环直流调速系统工作原

2、理，了解工程设计的基本方法和步骤。 2、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。 3、熟练掌握过电压、过电流保护方式的配置及其计算。 4、掌握电流、速度调节器的典型设计方法。 5、掌握电气系统线路图绘制方法。 6、掌握撰写实训报告的方法。实训工作安排本次课设主要进行两大部分的工作。第一部分主要是单闭环直流调速系统的设计一、主电路的设计需要准备的资料：1）单相整流模块：MZKD-ZL-50了解其功能，技术参数，电路内部结构，外部接法，控制线管脚接法，安装说明2）电机参数：直流电机，额定电压24V，额定电流6A，励磁电压24V，最大允许电流50A。了解电机不同的接线形式，重点掌握电

3、机他激（并激）方式的接线3）电机转速测量的检测器：光电编码器（E6B2-C）了解输出方式，接线。设计主电路，绘制主电路原理图，结合主电路做以下几个方面的工作：1）变压器的选择与计算2）晶闸管元件的计算和选择3）主电路保护环节的选择和计算二、控制电路的设计需要准备的资料：控制电路采用以运算放大器为核心实现比例积分控制。运算放大器：LM324压频转换器: LM331了解和掌握以上芯片管脚的接法和控制电路的设计，绘制控制电路原理图第二部分主要是双闭环直流调速系统的设计一、主电路的设计需要准备的资料：1）三相整流电路2）电机参数参照指导书了解电机不同的接线形式，重点掌握电机他激（并激）方式的接线3）电

4、机转速测量采用测速发电机了解其接线形式。设计主电路，绘制主电路原理图，结合主电路做以下几个方面的工作：1）变压器的选择与计算2）晶闸管元件的计算和选择3）主电路保护环节的选择和计算二、控制电路采用带转速调节器和电流调节器的双闭环控制，其结构图如下掌握电流、速度调节器的典型设计方法。第三部分 实训原始数据单闭环调速系统设计参数：1、直流电机，额定电压24V，额定电流6A，励磁电压24V，最大允许电流50A。2、直流电机，额定电压40V，额定电流10A，励磁电压40V，最大允许电流80A。3、直流电机，额定电压12V，额定电流4A，励磁电压12V，最大允许电流30A。4、直流电机，额定电压20V，

5、额定电流7A，励磁电压20V，最大允许电流40A。5、直流电机，额定电压30V，额定电流8A，励磁电压30V，最大允许电流60A。6、直流电机，额定电压50V，额定电流12A，励磁电压50V，最大允许电流12A。7、直流电机，额定电压25V，额定电流7A，励磁电压25V，最大允许电流55A。8、直流电机，额定电压35V，额定电流8A，励磁电压30V，最大允许电流60A。9、直流电机，额定电压45V，额定电流12A，励磁电压45V，最大允许电流90A。10、直流电机，额定电压42V，额定电流10A，励磁电压42V，最大允许电流80A。11、直流电机，额定电压18V，额定电流5A，励磁电压18V，

6、最大允许电流40A。12、直流电机，额定电压32V，额定电流8A，励磁电压32V，最大允许电流60A。13、直流电机，额定电压38V，额定电流10A，励磁电压38V，最大允许电流80A。14、直流电机，额定电压15V，额定电流6A，励磁电压15V，最大允许电流40A。15、直流电机，额定电压12V，额定电流3A，励磁电压12V，最大允许电流30A。16、直流电机，额定电压28V，额定电流8A，励磁电压28V，最大允许电流60A。准备的资料：1）主电路器件的选择与分析2）光电编码器型号选择及主要技术参数3）晶闸管整流模块型号（单相整流模块）及主要技术参数4）变压器的选择与计算5）晶闸管元件的计算

7、和选择6）主电路保护环节的选择和计算7）控制电路器件的选择与分析：运算放大器LM324，电压-频率变换器LM331双闭环调速系统参数：1组：直流他励电动机：功率Pe1.1KW，额定电流Ie=6.7A，额定电压Ue=220V磁极对数P=1，ne=1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=2.34,主电路总电阻R7，L246.25Mh(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，Ks=58.4，电磁时间常数TL=0.012s，机电时间常数Tm=0.12s，滤波时间常数Ton=Toi=0.00235s，过载倍数1.5，电流给定最大值，速度给定最大值2组：直流他励电动机：功率Pe22KW，额定

8、电压Ue=220V，额定电流Ie=116A,磁极对数P=2，ne=1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=0.112,主电路总电阻R0.32，L37.22mH(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，电磁系数Ce=0.138 Vminr，Ks=22，电磁时间常数TL=0.025s，机电时间常数Tm=0.157s，滤波时间常数Ton=Toi=0.00235s，过载倍数1.5，电流给定最大值，速度给定最大值3组：直流他励电动机：功率Pe145KW，额定电压Ue=220V，额定电流Ie=733A,磁极对数P=2，ne=430r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=0.0015,

9、主电路总电阻R0.036，Ks=41.5，电磁时间常数TL=0.031s，机电时间常数Tm=0.112s，滤波时间常数Ton=Toi=0.01s，过载倍数1.2，电流给定最大值，速度给定最大值4组：直流他励电动机：功率Pe1.45KW，额定电压Ue=220V，额定电流Ie=6.5A,磁极对数P=1，ne=1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=3.7,主电路总电阻R7.4，Ks=27，电磁时间常数TL=0.033s，机电时间常数Tm=0.26s，滤波时间常数Toi=0.0031s，Ton=0.01s，过载倍数1.5，电流给定最大值，速度给定最大值，0.77V/A，0.007 V

10、min5组：直流他励电动机：功率Pe1.1KW，额定电流Ie=5A，额定电压Ue=220V，磁极对数P=2，ne=1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=2.8,主电路总电阻R7，L200.25Mh(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，Ks=50，电磁时间常数TL=0.033s，机电时间常数Tm=100.2ms，滤波时间常数Ton=Toi=0.00025s，过载倍数1.5，电流给定最大值，速度给定最大值6组：直流他励电动机：功率Pe1KW，额定电流Ie=4A，额定电压Ue=220V，磁极对数P=1，ne=1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=1.8,主电路总

11、电阻R5，L180.25Mh(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，Ks=55，电磁时间常数TL=0.012s，机电时间常数Tm=100.2ms，滤波时间常数Ton=Toi=0.0021s，过载倍数1.5，电流给定最大值，速度给定最大值7组：直流他励电动机：功率Pe1.5KW，额定电流Ie=7.7A，额定电压Ue=220V，磁极对数P=1，ne=1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=2.5,主电路总电阻R8，L260.25Mh(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，Ks=68.4，电磁时间常数TL=0.023s，机电时间常数Tm=126.2ms，滤波时间常数Ton=Toi=0

12、.0026s，过载倍数1.3，电流给定最大值，速度给定最大值8组：直流他励电动机：功率Pe28KW，额定电压Ue=220V，额定电流Ie=150A,磁极对数P=2，ne=1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=0.212,主电路总电阻R0.52，L47.22mH(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，电磁系数Ce=0.238 Vminr，Ks=32，电磁时间常数TL=0.0216s，机电时间常数Tm=0.257s，滤波时间常数Ton=Toi=0.00335s，过载倍数1.6，电流给定最大值，速度给定最大值9组：直流他励电动机：功率Pe24KW，额定电压Ue=220V，额定电流I

13、e=140A,磁极对数P=1，ne=1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=0.192,主电路总电阻R0.42，L39.22mH(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，电磁系数Ce=0.208 Vminr，Ks=30，电磁时间常数TL=0.046s，机电时间常数Tm=0.207s，滤波时间常数Ton=Toi=0.00205s，过载倍数1.5，电流给定最大值，速度给定最大值10组：直流他励电动机：功率Pe20KW，额定电压Ue=220V，额定电流Ie=106A,磁极对数P=2，ne=1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=0.102,主电路总电阻R0.22，L30

14、.22mH(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，电磁系数Ce=0.108 Vminr，Ks=20，电磁时间常数TL=0.0306s，机电时间常数Tm=0.127s，滤波时间常数Ton=Toi=0.00205s，过载倍数1.5，电流给定最大值，速度给定最大值11组：直流他励电动机：功率Pe18KW，额定电压Ue=220V，额定电流Ie=80A,磁极对数P=2，ne=1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=0.092,主电路总电阻R0.12，L17.22mH(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，电磁系数Ce=0.098 Vminr，Ks=17，电磁时间常数TL=0.0206s，

15、机电时间常数Tm=0.107s，滤波时间常数Ton=Toi=0.00185s，过载倍数1.5，电流给定最大值，速度给定最大值12组：直流他励电动机：功率Pe145KW，额定电压Ue=220V，额定电流Ie=733A,磁极对数P=2，ne=1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=0.015,主电路总电阻R0.36，Ks=41.5，电磁时间常数TL=0.0124s，机电时间常数Tm=0.126s，滤波时间常数Ton=Toi=0.001s，过载倍数1.2，电流给定最大值，速度给定最大值13组：直流他励电动机：功率Pe3.1KW，额定电流Ie=16.7A，磁极对数P=2，ne=1500

16、r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=4.34,主电路总电阻R10，L346.25Mh(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，Ks=68.4，电磁时间常数TL=0.0224s，机电时间常数Tm=216.2ms，滤波时间常数Ton=Toi=0.00335s，过载倍数1.5，电流给定最大值，速度给定最大值14组：直流他励电动机：功率Pe2.1KW，额定电流Ie=11.7A，磁极对数P=2，ne=1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=23.34,主电路总电阻R10，L346.25Mh(电枢电感、平波电感和变压器电感之和)，Ks=68.4，电磁时间常数TL=0.0124s，

17、机电时间常数Tm=216.2ms，滤波时间常数Ton=Toi=0.00435s，过载倍数1.4，电流给定最大值，速度给定最大值15组：直流他励电动机：功率Pe1.8KW，额定电压Ue=220V，额定电流Ie=9.5A,磁极对数P=2，ne=1500r/min,励磁电压220V,电枢绕组电阻Ra=6.7,主电路总电阻R10.4，Ks=32，电磁时间常数TL=0.053s，机电时间常数Tm=0.46s，滤波时间常数Toi=0.0051s，Ton=0.01s，过载倍数1.3，电流给定最大值，速度给定最大值，0.77V/A，0.007 Vmin16组：直流他励电动机：功率Pe1.65KW，额定电压Ue=220V，额定电流Ie=7.5A,磁极对数P=1，ne=1500r/min,励磁电压220V,电