南京工业大学

自动化与电气工程学院

生产实习报告

（2012—2013第2学期）

题 目： 十机架连轧机分部传动直流调速系统

系（院）： 自动化学院

班 级： 自动化

姓 名：

学 号：

第一章 调速技术部分

1.1 设计要求

(1)电枢回路总电阻取R=2Ra; 总分轮力矩GD2=2.5GD2=2.5*31.36 N M2，极对数

P=1。

（2）其它未尽参数可参阅教材中“双闭环调速系统调节器的工程设计举例”的

有关数据。

（3）要求：调速范围D=10,静差率S<=5%,稳态无静差，电流超调量δI%<=5%,电

流脉动系数SI<=10%;启动到额定转速时的转速退饱和超调量δN<=10%.

(4)要求系统具有过流，过压，过载和缺相保护。

（5）要求触发脉冲有故障封锁能力。

(6)要求对拖动系统设置给定积分器。

1.2 调速的方案选择

1.2.1 直流电动机的选择

根据设计要求，本次课程设计采用Z2-91型直流电动机。

1.2.2 电动机供电方案的选择

三相全控桥式整流器电路采用共阴极接法的三相半波和共阳极接法的三相

半波的串联组合，由于共阴极组在正半周导电，流经变压器的是正向电流；共阳

极组在负半周导电，流经变压器的是反向电流，因此变压器绕组中没有直流磁通，

且每相绕组正负半周都有电流流过，提高了变压器的利用率，且直流侧脉动较小，

元件利用率较好，无直流磁化同时波形畸变较小，故选择三相全控桥式整流电路

可用来给直流电机供电。

1.2.3 系统的结构选择

工业上，为了提高生产效率和加工质量，充分利用晶闸管元件及电动机的过

载能力，要求实现理想启动，即要求在启动过程中，是启动电流一直保持最大允

许值，此时电动机以最大转矩启动，转速迅速以直线规律上升，以缩短启动时间；

启动结束后，电流从最大值迅速下降为负载电流值且保持不变，转速维持给定转

速不变。又因调速精度要求较高，故采用转速电流双闭环负反馈调速系统。启动

时，让转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节启动电流一直保持最

大允许值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起

主要作用，使转速随转速给定器的变化而变化，电流内环跟随转速外环调节电动

机的电枢电流以平衡负载电流。

1.2.4 直流调速系统的总体结构框图

图1.1 直流调速系统的总体结构框图

采用双闭环调速系统，可以近似在电机最大电流（转矩）受限的条件下，充

分利用电机的允许过载能力，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动，到达

稳态转速后，又可以让电流迅速降低下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入

稳态运行，此时起动电流近似呈方形波，而转速近似是线性增长的，这是在最大

电流（转矩）受到限制的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程。采用转速

电流双闭环调速系统，在系统中设置了两个调节器，分别调节转速和电流，二者

之间实行串级联接，这样就可以实现在起动过程中只有电流负反馈，而它和转速

负反馈不同时加到一个调节器的输入端，到达稳态转速后，只靠转速负反馈，不

靠电流负反馈发挥主要的作用，这样就能够获得良好的静、动态性能。

双闭环调速系统的静特性在负载电流小于IdN时表现为转速无静差，这时，

转速负反馈起主调作用，系统表现为电流无静差。得到过电流的自动保护。显然

静特性优于单闭环系统。在动态性能方面，

双闭环系统在起动和升速过程中表现

出很快的动态跟随性，在动态抗扰性能上，表现在具有较强的抗负载扰动，抗电

网电压扰动。

1.3 主电路的计算

1.3.1 整流变压器的计算

（1）整流变压器二次侧电压计算

整流变压器二次侧电压计算公式：U2=（1~1.2）UN 查表知，三KUVbcos min

相全控桥式整流电压的计算系数KUV=2.34，电网电压波动系数b=0.90~0.95，查

表知α角，考虑10°裕量，故cosα

式计算出U2

U2=(1~1.2)min=0.985,由电机参数可知UN=230V,代入公230V=110.9~133.08V 2.34*0.9*0.985

取U2=120V,变比K=U12==1.83

(2) 一次、二次侧电流计算

一次侧电流：I1=KILIN 考虑变压器自身的励磁电流时，I1应乘以1.05左右的K

系数，查表知，一次相电流计算系数KIL=0.816，由电机参数可知IN=209A,代入

公式计算出I1

I1=1.05*0.816*209/1.83=97.85A

二次侧电流：I2=KIVIdN 查表知，二次相电流计算系数KIV=0.816，一般取整

流器额定直流电流ID=IN，由电机参数知IN=209A,代入公式算出I2

I2=0.816*209=170.544A

(3)变压器容量的计算

变压器一次、二次绕组相数m1=m2=3

一次容量：S1=m1U1I1 =3*220*97.85=64.58KVA

二次容量：S2=m2U2I2=3*120*170.54=61.39KVA

平均电容：S=(64.58+61.39)/2=62.99KVA

1.3.2 晶闸管元件的选择

晶闸管的选择主要是根据整流器的运行条件，计算晶闸管电压、电流值，选

出晶闸管的型号规格，在工频整流装置中一般选择KP型普通晶闸管，其主要参

数为额定电压、额定电流值。

(1)额定电压UTN的选择，应考虑下列因素。

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