電機(jī)調(diào)速課程設(shè)計(jì)模板

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告（20162017學(xué)年 第2學(xué)期）題 目 直流電機(jī)調(diào)速、制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)系 別 信息與控制工程系 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí)學(xué)號(hào) 姓 名 王澤沛 組 員 崔濤 李博 蒲正伊 指導(dǎo)教師 顧波 完成時(shí)間 2017.6.15 評(píng)定成績(jī) 目錄TOC o 1-3 h u 9第一章 課程設(shè)計(jì)的意義本次課程設(shè)計(jì)是電氣及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)了電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)專業(yè)必修課程及電力電子技術(shù)、電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)、單片機(jī)原理及應(yīng)用、無(wú)線通信技術(shù)等相關(guān)專業(yè)選修課程之

2、后進(jìn)行的一次全面的綜合訓(xùn)練，其主要目的是加深學(xué)生對(duì)電機(jī)拖動(dòng)及plc控制技術(shù)相關(guān)理論和知識(shí)的理解，進(jìn)一步熟悉plc與電機(jī)拖動(dòng)的基本理論、方法和技能；掌握工程應(yīng)用的基本內(nèi)容和要求，整合各專業(yè)課程的理論知識(shí)和方法，做到理論與實(shí)際的統(tǒng)一；由于測(cè)速采用數(shù)字化，能夠在很寬的范圍內(nèi)高精度測(cè)速，所以擴(kuò)大了調(diào)速范圍，提高了速度控制的精度。另一方面，一些模擬電路難以實(shí)現(xiàn)的控制規(guī)律和控制方法，例如各種最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、復(fù)合控制等都變得十分容易了，從而使系統(tǒng)的控制性能得到提高。由于硬件高度集成化，所以零部件數(shù)量和觸點(diǎn)大大減少;很多功能都是由軟件(即程序)來(lái)完成的，使硬件得以簡(jiǎn)化，所以采用單片機(jī)控制的電力拖動(dòng)系統(tǒng)的

3、故障率比模擬系統(tǒng)小。另外，數(shù)字電路的抗干擾性能強(qiáng)，不易受溫度等外界條件變化的影響，沒有工作點(diǎn)的溫漂等問(wèn)題，所以運(yùn)行的可靠性高。由于單片機(jī)可以與計(jì)算機(jī)相連，而計(jì)算機(jī)具有存儲(chǔ)、顯示、記錄等功能，可以對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)、診斷、顯示和記錄，并對(duì)發(fā)生故障的時(shí)間、性質(zhì)和原因進(jìn)行分析和記錄，所以維修很方便，維修周期變短。由于單片機(jī)以數(shù)字信號(hào)工作，控制手段靈活方便，抗干擾能力強(qiáng)。所以，數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的控制精度和可靠性比模擬直流調(diào)速系統(tǒng)大大提高。而且通過(guò)系統(tǒng)總線，數(shù)字控制系統(tǒng)能與管理計(jì)算機(jī)、過(guò)程計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程電控裝置進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的分級(jí)自動(dòng)化控制。所以，直流傳動(dòng)控制采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，使直流

4、調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)嶄新階段。直流電動(dòng)機(jī)是將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電動(dòng)機(jī)，其原理是電磁驅(qū)動(dòng)。因其良好的調(diào)速性能而在電力拖動(dòng)中得到廣泛應(yīng)用。 發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的直流電機(jī)工作模型如下圖所示，圖中的電刷A和B間外接的是直流負(fù)載，電機(jī)由一原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)以逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。在圖示瞬間，元件邊ab的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)閎端到a端，元件邊cd的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向?yàn)閐端到c端，元件中的電流ia的方向?yàn)锽刷dcbaA刷，元件邊ab、cd產(chǎn)生電磁力f，作用在電樞圓周切線方向的電磁力f將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩Tem，方向?yàn)轫槙r(shí)針，與電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反、轉(zhuǎn)過(guò)180的位置后，元件內(nèi)的電流ia的方向?yàn)閺腂刷abcdA刷，外電路中的電流的方向仍不變，產(chǎn)生的

5、電磁轉(zhuǎn)矩Tem的方向仍為順時(shí)針。1.1直流電機(jī)調(diào)速控制的傳遞函數(shù)在直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中通常是以他勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象,其等效控制電路如圖1-1所示。圖1-1他勵(lì)直流電機(jī)等效控制電路1.2.1 電流與電壓的傳遞函數(shù)由上述電路圖，得出其相應(yīng)的動(dòng)態(tài)方程： 式(1.4)式中：L為電樞回路電感；為，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。公式變換后得： 式(1.5)式中：,為電機(jī)電樞回路的電磁時(shí)間常數(shù)。對(duì)兩邊同時(shí)拉氏變換后，整理可得電流與電壓的傳遞函數(shù)： 式(1.6)第二章 實(shí)驗(yàn)臺(tái)模塊及原理介紹2.1.1反接制動(dòng)切換極性相反的電源電壓，使電樞回路內(nèi)產(chǎn)生反相電流；反接制動(dòng)時(shí)。從電源輸入的電功率和從軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成的電功率一

6、起消耗在電樞回路制動(dòng)電阻上。直流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的情況，此時(shí)出現(xiàn)nn0、EaU、Ia反向，電機(jī)有驅(qū)動(dòng)變?yōu)橹苿?dòng)。在電動(dòng)機(jī)切斷正常運(yùn)轉(zhuǎn)電源的同時(shí)改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的電源相序，使之有反轉(zhuǎn)趨勢(shì)而產(chǎn)生較大的制動(dòng)力矩的方法。反接制動(dòng)的實(shí)質(zhì):使電動(dòng)機(jī)欲反轉(zhuǎn)而制動(dòng)，因此當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，應(yīng)立即切斷反接轉(zhuǎn)制動(dòng)電源，否則電動(dòng)機(jī)會(huì)反轉(zhuǎn)。實(shí)際控制中采用來(lái)自動(dòng)切除制動(dòng)電源。反接制動(dòng)控制電路如圖所示。其主電路和正反轉(zhuǎn)電路相同。由于反接制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)轉(zhuǎn)速較高，約為啟動(dòng)時(shí)的2倍，致使定子、轉(zhuǎn)子中的電流會(huì)很大，大約是額定值的10倍。因此反接制動(dòng)電路增加了限流電阻R。KM1為運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器，KM2為反接制動(dòng)接觸器，KV為

7、速度繼電器，其與電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速上升到約為100轉(zhuǎn)/分的動(dòng)作值時(shí).KV常開觸頭閉合為制動(dòng)作好準(zhǔn)備。反接制動(dòng)分析:停車時(shí)按下停止按鈕SB2，復(fù)合按鈕SB2的常閉先斷開切斷KM1線圈，KM1主、輔觸頭恢復(fù)無(wú)電狀態(tài)，結(jié)束正常運(yùn)行并為反接制動(dòng)作好準(zhǔn)備，后接通KM2線圈(KV常開觸頭在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)已經(jīng)閉合)，其主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)改變相序進(jìn)入反接制動(dòng)狀態(tài)，輔助觸頭閉合自鎖持續(xù)制動(dòng)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降到設(shè)定的釋放值時(shí)，KV觸頭釋放，切斷KM2線圈，反接制動(dòng)結(jié)束。一般地，速度繼電器的釋放值調(diào)整到90轉(zhuǎn)/分左右，如釋放值調(diào)整得太大，反接制動(dòng)不充分;調(diào)整得太小，又不能及時(shí)斷開電源而造成短時(shí)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。反接制

8、動(dòng)制動(dòng)力強(qiáng)，制動(dòng)迅速，控制電路簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少，但制動(dòng)準(zhǔn)確性差，制動(dòng)過(guò)程中沖擊力強(qiáng)烈，易損壞傳動(dòng)部件。因此適用于l0kw以下小容量的電動(dòng)機(jī)制動(dòng)要求迅速、系統(tǒng)慣性大，不經(jīng)常啟動(dòng)與制動(dòng)的設(shè)備，如銑床、鏜床、中型車床等主軸的制動(dòng)控制。2.1.2 直流調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)速方法降壓調(diào)速根據(jù)直流電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)可知，直流電動(dòng)機(jī)的電樞電壓的平衡方程為： 式(1.1)公式中：為電樞電壓；為電樞電動(dòng)勢(shì)；為電樞電流與電阻乘積。由于電樞反電勢(shì)為電路感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故： 式(1.2)式中：為電動(dòng)勢(shì)常數(shù)；為磁通勢(shì)；為轉(zhuǎn)速。由此得到轉(zhuǎn)速特性方程如下： 式(1.3) 由式（1.3）可以看出,調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有以下三種方法：1

9、.改變電樞回路的電阻R電樞回路串電阻調(diào)速。屬于有級(jí)調(diào)速，且不易構(gòu)成自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)，當(dāng)電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)，電樞外串電阻上的功耗大，系統(tǒng)效率低，故一般不予采用。2.減弱勵(lì)磁磁通弱磁調(diào)速?？梢詷?gòu)成無(wú)極調(diào)速，但只能在電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速以上做小范圍的升速，不能作為主導(dǎo)調(diào)速方法。3.調(diào)節(jié)電樞電壓降壓調(diào)速。可以構(gòu)成無(wú)極調(diào)速，且調(diào)速范圍大、控制性能好。而且，現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，使得直流電源輸出電壓能夠非常容易地實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)。因此，降壓調(diào)速是直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的主導(dǎo)調(diào)速方法。降低供電電壓的幅值，保持電源的頻率不變，一般稱作調(diào)壓調(diào)速，降壓恒頻調(diào)速的特點(diǎn)是同步轉(zhuǎn)速保持不變，每極氣隙磁通將隨定子電壓的降低而減小，最大轉(zhuǎn)矩將隨

10、定子電壓的降低而成平方的減小，臨界靜差保持不變。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒定時(shí)，電磁功率隨著轉(zhuǎn)速的降低而增加，而機(jī)械功率卻隨之減小。因此，降壓恒頻調(diào)速屬于轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速方式。2.1.3 能耗制動(dòng)指運(yùn)行中的直流電機(jī)突然斷開電樞電源，然后在電樞回路串入制動(dòng)電阻，使電樞繞組的能量消耗在電阻上，使電機(jī)快速制動(dòng)。由于電壓和輸入公率都為零，所以制動(dòng)平衡，線路簡(jiǎn)單；直流調(diào)速器就是調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)速度的設(shè)備，上端和交流電源連接，下端和直流電動(dòng)機(jī)連接。直流調(diào)速器將交流電轉(zhuǎn)化成兩路輸出直流電源，一路輸入給直流電機(jī)礪磁（定子），一路輸入給直流電機(jī)電樞（轉(zhuǎn)子）直流調(diào)速器通過(guò)控制電樞直流電壓來(lái)調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。同時(shí)直流電動(dòng)機(jī)給調(diào)

11、速器一個(gè)反饋電流，調(diào)速器根據(jù)反饋電流來(lái)判斷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速情況，必要時(shí)修正電樞電壓輸出，以此來(lái)再次調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。直流電機(jī)的調(diào)速方案一般有下列3種方式：1、改變電樞電壓；2、改變激磁繞組電壓；3、改變電樞回路電阻。電動(dòng)機(jī)脫離三相交流電源后，定子繞組加一直流電壓，即定子繞組通以直流電流，利用轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與靜止磁場(chǎng)的作用達(dá)到制動(dòng)目的。能耗制動(dòng)控制方式又分：時(shí)間原則控制利用時(shí)間繼電器控制速度原則控制利用速度繼電器控制識(shí)圖：（見圖）（1）電路組成：主電路、控制電路（2）主要元器件：轉(zhuǎn)換開關(guān)、熔斷器、交流接觸器、熱繼電器、電源變壓器、按鈕、時(shí)間繼電器、二極管整流橋（3）原理分析：主回路：合上QS主電路和控

12、制線路接通電源變壓器需經(jīng)KM2的主觸頭接入電源（原邊）和定子線圈（副邊）控制回路：起動(dòng)：按下SB2KM1得電電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行能耗制動(dòng)：按下SB1KM1失電電動(dòng)機(jī)脫離三相電源，KM1常閉觸頭復(fù)原KM2得電并自鎖，（通電延時(shí)）時(shí)間繼電器KT得電，KT瞬動(dòng)常開觸點(diǎn)閉合。KM2主觸頭閉合電動(dòng)機(jī)進(jìn)入能耗制動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降KT整定時(shí)間到KT延時(shí)斷開常閉觸點(diǎn)斷開KM2線圈失電能耗制動(dòng)結(jié)束。注：KT瞬動(dòng)常開觸點(diǎn)的作用：如果KT線圈斷線或機(jī)械卡住故障時(shí)，在按下SB1后電動(dòng)機(jī)能迅速制動(dòng)，兩相的定子繞組不致長(zhǎng)期接入能耗制動(dòng)的直流電流第三章 模塊的測(cè)試及數(shù)據(jù)分析3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表一 反接制動(dòng)正常T17.547.28

13、6.686.275.153.07反接T25.914.184.452.381.471.37表二 降壓調(diào)速電壓(V)5.033.803.733.523.292.121.351.20轉(zhuǎn)速(r/min)18551378127312571170652283199表三 能耗制動(dòng)電阻轉(zhuǎn)速r/min一5.23578二14.43082三22.82554四38.42010五46.418633.2 數(shù)據(jù)分析所測(cè)得的數(shù)據(jù)之間存在著比例關(guān)系，在數(shù)據(jù)表可以看出轉(zhuǎn)速與電阻之間存在著反比關(guān)系，隨著阻值增大，轉(zhuǎn)速降低。而電壓與轉(zhuǎn)速之間存在著正比關(guān)系；隨著電壓的增大，轉(zhuǎn)速升高。當(dāng)然也存在的誤差，外在因素的影響實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的結(jié)果。第

14、四章 總結(jié) 通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我學(xué)會(huì)如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。創(chuàng)新，是要我們學(xué)會(huì)將理論很好地聯(lián)系實(shí)際，并不斷地去開動(dòng)自己的大腦，從為人類造福的意愿出發(fā)，做自己力所能及的，別人卻沒想到的事。使之不斷地戰(zhàn)勝別人，超越前人。這次電力拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)讓我受益匪淺，無(wú)論從知識(shí)還是其他的各個(gè)方面。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我不僅能夠理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)。而且提高了對(duì)電力拖動(dòng)的理解水平。在這次課程設(shè)計(jì)中讓我體會(huì)到了合作與團(tuán)結(jié)的力量，當(dāng)遇到困難的時(shí)候，我們就會(huì)一起討論解決問(wèn)題。這次的課程設(shè)計(jì)是以教材為主，參考書為輔，進(jìn)行構(gòu)思設(shè)計(jì)，最后對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)估，尋找提高成績(jī)的途徑，終于完成本次設(shè)計(jì)。此次課程設(shè)

15、計(jì)基本按照設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求進(jìn)行，其方案功能比較合理，應(yīng)用也比較方便。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、直流電動(dòng)機(jī)方法有了更深一層的認(rèn)知。可以說(shuō)，在整個(gè)設(shè)計(jì)中讓我開拓視野，讓我受益匪淺。通過(guò)本課程設(shè)計(jì)的操作，我進(jìn)一步學(xué)習(xí)掌握了他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的工作原理和調(diào)速原理，了解了直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。在接下來(lái)的學(xué)習(xí)生活中，我會(huì)盡量的充實(shí)自己，為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，不僅培養(yǎng)了我的創(chuàng)新思維能力，更提高了我的實(shí)際操作能力，為以后成為社會(huì)需要型人才打下良好的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1姜學(xué)軍.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)M.北京：清華大學(xué)出版社,2005.2 范立南.單片微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)設(shè)計(jì)M.北京：人民郵電出版社，2007.3張世銘.電力拖動(dòng)直流調(diào)速系統(tǒng)M 華中科技大學(xué)出版社, 19944石玉等.電力電子技術(shù)題例與電路設(shè)計(jì)指.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19985王兆安.電力電子技術(shù). 第4版北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20006王離九等. 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng). 武漢：華中科技大學(xué)出版社，19917胡壽松.自動(dòng)控制原理：第4版.北京：國(guó)防工業(yè)出版社8 D.Ibrahim. Microcontroller Based A