龙门刨床的可控硅调速系统控制电路的设计

1、龙门刨床的可控硅调速系统控制电路的设计摘 要调压调速是现代飞速发展的电力电子技术和控制理论基础上发展起来的。其思想是改变直流电动机的电枢电流来进行调速，以能达到直流电机的控制效果。本文根据调压调速和自动控制的理论基础，设计出了一套，适用于龙门刨的调速系统。之中对调速系统的控制电路，逻辑环节都作了比较详细的介绍，同时也提供了调速系统的静、动态性能的分析，最后还给出了基本的系统调试方法。关键字： 调压调速 直流电动机 龙门刨床 静态特性 动态性能 AbstractIs it transfer speed modern electric and electronic technology of development at full speed and control theoretical foundation develop to keep to transfer. Its thought is that armature electric current which changes the direct current motor adjusts the speed , by reac

2、hing the control result of the direct current machine.This text foundation suits well and presses and transfers the speed and automatically controlled theoretical foundation, design one, it is systematic to be suitable for the speed of adjusting planed in Longmen. In exchange jobs speed systematic control circuit ,that link make comparisons detailed introduction of , is it transfer speed systematic quiet , dynamic analysis of performance to offer too at the same time , provide basic system debug

3、 the method also finally.Key word: Adjust and press the speed of adjusting Direct current motor Longmen planing Static characteristic Dynamic performance目 录一、 绪论11 电气传动技术的发展112 可控硅电动机系统113 本课题研究的目的和主要内容214 本设计的基本要求2二、 龙门刨床调速系统的方案选择21 总述322 龙门刨床的工艺特点及其对自动控制系统的要求323 龙门刨的动力源选择524 选择调压调速的原因525 主拖动电动机供电方式的选择726 双闭环控制系统的选择原因727 触发电路的选择828 调压调速控制系统的主回路选择929 可控硅电动机直流调速的介绍10三、 调速系统主回路的设计31 主回路的电气原理图1232 主电路的过电压和过电流保护1233 主电路的参数计算13四、 调速系统的控制电路设计41 逻辑无环流系统1742 逻辑装置的组成与分析20五、 调速系统的静态计算51 系统的静态结构图3052 系统的静特

4、性32六、 调速系统的动态计算61 电流环中电流调节器的设计3362 速度调节器的设计35七、系统的调试71 系统的安装与检查 3872 系统的调试 3873 小结 42八、总结43九、主要元器件的明细表44十、参考资料45十一、致谢461. 绪论11电气传动技术的发展 电气传动技术以电动机为控制对象，以微电子装置为控制核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成电气传动控制系统，以达到控制电机转速或位置的目的。按照电动机的种类不同，电力拖动分为直流拖动和交流拖动两类。采用直流电动机拖动称为直流拖动，采用交流电动机拖动的称为交流拖动。交流电动机具有结构简单、价格便宜、维护方便、运行可靠、单机容量大等优点，但直流电动机则具有较好的起动性能和调速性能，因此，直流拖动在对起动、制动、正反转、调速等有较高要求的场合应用都很广泛。尽管直流电动机也存在着结构复杂、价格较贵、维修方便、安装受到一定的限制等缺点，但随着现代调速控制理论和电力电子技术的飞速发展，使直流拖动在现在的电气自动化中也占据了很重要的地位。 12可控硅电动机系统121系统的组成以可控硅整流装置作可调电源的直流

5、电动机调速系统叫做可控硅电动机系统，简称KZD系统。系统由可控硅整流装置、滤波电抗器和直流电动机组成。可控硅装置又由可控硅整流电路、触发电路及移相控制单元组成。122系统的评价目前，可控硅调压调速已经成为了直流电动机最主要的调速方式，而且随着新的控制理论和电力电子技术的等相关技术的发展，在很多领域都还得到了广泛的应用。优点：调速范围大，调速平滑，可获得无级调速；设备的体积、重量小，投资少；运行时噪声小、能耗小、效率高；控制方便；容易安装及维护；缺点：主要表现在：（1）、目前可控硅的制造容量不大；（2）、采用可控硅整流装置也会带来一些不利：如电动机损耗增加，低速时功率因数低，可能会产生所谓的“电力公害”等。但是，从整体上来讲，无论在经济性能和技术性能上，KZD系统都优越于发电机电动机系统，至于可控硅整流装置的缺点，随着科学技术的不断发展，已不断采取新的措施去克服，因此，KZD系统将在实际生产中越来越被广泛地采用。 13本课题研究的目的和主要内容龙门刨床是一种要求调速范围很广的设备，但如何有效、经济的控制其速度的调整，就成为了本设计系统要达到的目的。因此本设计课题主要涉及的是研究如何正确合

6、理地选择普通电压电器来控制龙门刨床电机的准确运行。同时也要熟悉和掌握龙门刨床的工艺特点及其对自动控制系统的要求，主拖动电机的容量的选择，主供电方式的选择，确定控制系统的组成与工作原理，进行主回路的设计，并对系统的静态、动态特性进行正确计算。 14本设计的基本要求：1、 可递性：电机正转时进行切削，反转时空载返回。2、 调速范围：高速90m/min，低速4.5m/min。3、 静差度：S0.14、 恒转矩负载：采用调压调速。5、 起动、制动过程要快。6、 实行联锁保护。2.龙门刨床调速系统的方案选择 21总述龙门刨是机械制造业中的主要工作机床。常用它来加工大型机械零件，如导轨、立柱、箱体和机床的床身等部件。龙门刨的结构示意图如图2-1所示。工作台1放在床身2上，工作台由直流电动机拖动可在床身上作往复运动。当工作台带动工件运动时，刨刀8对工件进行刨削加工。刨刀装在垂直刀架4或侧刀架3上。侧刀架可上下移动并横向进给，它又分为左侧刀架和右侧刀架。垂直刀架装在横梁5上，它可作横向移动和垂直进给，它又分为左垂直刀架与右垂直刀架。横梁可沿着立柱6作上下移动。7为龙门顶。龙门刨床的运动可分为主运动、进

7、给运动与辅助运动。主运动是指工作台的往复运动，进给运动是指刀架的进给，辅助运动是为了调整刀具而设（如横梁的夹紧与放松、横梁的上升与下降、刀架的快速移动与抬刀等）。本系统所控制的龙门刨要求最大刨削宽度为1000mm。故选用龙门刨的型号为B2010A。2. 2龙门刨床的工艺特点及其对自动控制系统的要求自动控制系统一定要满足生产机械的工艺要求。龙门刨床的工艺特点及其对自动控制系统的要求如下：（1）、可逆性：龙门刨的工作台在加工过程中作反复运动，在工作行程（工作台前进，电机正转） 时进行刨削加工，返回行程（工作台后退，电机反转）时空载返回原地。（2）、调速范围：龙门刨的切削速度决定于下列三个因素：第一，切削条件（吃刀深度、走刀量）；第二，刀具（刀具的几何形状、刀具的材料）；第三，工件材料。对于每一个具体情况，有一最佳切削速度。空载返回时要求提高生产率采用高速。为了调整与磨削要求低速。因此，工作台在不同情况下工作时，应有不同速度。所以，龙门刨要求调速范围广。A系列龙门刨为20，高速90m/min,低速4.5m/min。（3）、静差度：由于工件表面不平和材料的不均匀而使切削力发生波动。如果拖动工作

8、台的电动机转速随负载波动而波动很大，将降低生产能力，还会影响加工精度和表面光洁度。因此，A系列的龙门刨静差度的要求为0.1。（4）、作台往返循环中的速度图：工作台的速度图如图(2-2)示。在工作行程中，为避免刀具切入工件时的冲击而使工件崩裂，或损坏刀具，要求切入速度低；在切削结束时，为避免刀具将工件剥落，要求切出速度低；在返回行程中，为了提高生产率采用高速返回；由于返回速度高，工作台的惯性大，为了减小停车时的超程（又称越位），要求返回行程结束前先减速，然后停车。（5）、工作台的负载性质：金属切削机床的切削速度、切削量与刀具的强度有一定的关系。当刀具的强度一定时，切削量与切削速度成反比。如(2-3)中的曲线1所示。但是，机床工作时所允许的切削力是有限制的，不能超过机床所允许的最大切削力Fmax。对最大切削力时的速度称为计算速度VJB。B2010A的VJB=25m/min。因此，实际切削力与切削速度的关系如图(2-3)中的曲线2所示。龙门刨的实际切削功率P=FV。在计算速度以下，切削力一定，功率与速度成正比；达到计算速度时，实际切削功率最大，其值为Pmax=FmaxVJB。因此计算速度以下是恒转矩负载，采用调压调速比较合理；在计算速度以上为恒功率负载。其实际功率与速度的关系如图中曲线3所示。（6）、快速性：为了提高生产率，要求工作台正反向的起动与制动过程要快。而且停车要迅速，越位不能超过允许

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