四辊冷轧机直流调速系统设计毕业论文

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1、第一章、设计概述1.1、设计目的运动控制系统是自动化专业的主干专业课，具有很强的系统性、实践性和工程背景，运动控制系统课程设计的目的在于培养学生综合运用运动控制系统的知识和理论分析和解决运动控制系统设计问题，使学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法，提高学生调查研究，查阅文献及正确使用技术资料、标准、手册等工具书的能力，理解分析、制定设计方案的能力，设计计算和绘图能力，实验研究及系统调试能力，编写设计说明书的能力。1.2、设计内容（1）根据工艺要求，论证、分析、设计主电路和控制电路方案，绘出该系统的原理图。（

2、2）设计组成该系统的各单元，分析说明。（3）选择主电路的主要设备，计算其参数（含整流变压器的容量S，电抗器的电感量L，晶闸管的电流、电压定额，快熔的容量等），并说明保护元件的作用（必须有电流和电压保护）。（4）设计电流环和转速环（或张力环），确定ASR和ACR（或张力调节器ZL）的结构，并计算其参数。（5）结合实验，论述该系统设计的正确性。1.3、课题设计要求四辊冷轧机直流调速系统设计（一）生产工艺和机械性能四辊冷轧机是供冷轧紫铜及其合金成卷带材之用。为提高生产效率，要求往返均要轧制，其轧机工艺参数如下：工作辊的最大和最小直径：

3、156/136毫米；支持辊的最大和最小直径：500/470毫米；辊身长：400毫米；轧制时轧件对轧辊的最大压力：60吨；压下时轧件对轧辊的最大压力：120吨；轧制速度：0.5~10米/秒；基速：7米/秒；带材宽度：<300毫米；带材坯料厚度：<1毫米；带卷内径（卷筒直径）：500毫米；轧制成成品：8道次以上；传动比：i=1；下附轧机原理简图：轧机（轧辊）作开卷机用作卷取机用作卷取机用作开卷机用V负V正带材辊机原理简图（一）设计要求：稳态无静差，电流超调量≤5%；空载启动至额定转速时转速超调量%≤10%，能实现快速制动。（二）直流

4、电动机参数：=120Kw，=230v，=780A，=1000r/min,=0.05Ω，电枢回路总电阻R=0.12Ω，电流过载倍数λ=2.25，=87.5第二章、调速方案选择在进行调速方案选择之前，先来简要介绍一下直流调速的一般原理。2.1直流调速的一般原理理想化直流电动机，直流电动机转速方程可表示为：式中n——转速（r/min）；U——电枢电压（V）；I——电枢电流（A）；R——电枢回路总电阻（）；——励磁磁通（Wb）；——由电机结构决定的电动势常数；在上式中，是常数，电流I是由负载决定的，因此调节电动机的转速可以有三种方法：1

5、）调节电枢供电电压U；2）减弱励磁磁通；3）改变电枢回路电阻R。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。改变电阻只能实现有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但是调速范围不大，往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以上小范围的弱磁升速。因此，自动控制的直流调速系统往往以变压调速为主。以下介绍在直流调速系统中比较常用的开环控制、转速负反馈控制、转速、电流双闭环控制等控制方法。2.2开环直流调速系统开环直流调速系统原理图如下图2-2-1：图2-2-1晶闸管——电动机调速系统(V——M系统)原理图图

6、2-2-1中VT是晶闸管可控整流器，通过调节触发装置GT的控制电压Uc来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压Ud，从而实现平滑调速。这里对晶闸管可控整流器的移相控制是关键。锯齿波同步移相触发电路将在第三章介绍。其整流原理为三相桥式全控整流，基本原理见下图2-2-2。通过改变触发角从而改变Ud以进行调速。图2-2-2三相桥式全控整流电路开环直流调速系统控制电路简单，有利于在实验室实现，并且能实现一定范围内的无级调速。如果负载的生产工艺对运行时的静差率要求不高，这样的开环调速系统是可以满住要求的。然而，开环直流调速系统没有控制结果的

7、反馈，控制精度不高，在需要调速的生产机械对静差率有一定的要求的场合往往不能满住要求。例如龙门刨床，由于毛坯表面粗糙不平，加工时负载大小常有波动，但是为了保证工件的加工精度和加工后的表面洁净度，加工过程中的速度却必须基本稳定，也就是说，静差率不能太大。这时就不能使用开环直流调速系统了。2.3转速负反馈直流调速系统为了提高直流调速系统的动静态性能指标，通常采用闭环控制系统(包括单闭环系统和多闭环系统)。对调速指标要求不高的场合，采用单闭环系统，而对调速指标较高的则采用多闭环系统。按反馈的方式不同可分为转速反馈，电流反馈，电压反馈等。

8、在单闭环系统中，转速单闭环使用较多。转速单闭环系统原理图如下图2-3-1：图2-3-1转速单闭环系统原理图图2-3-2转速单闭环系统结构框图可见转速单闭环系统实际上是开环直流调速系统的“闭环化”。转速单闭环系统将反映转速变化的电压信号作为反馈信号，经检测转化与给