Разработка грузового лифта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Лифтом называется подъемное устройство, предназначенное для перемещения людей или груза в кабине (или на платформе), движущейся в неподвижных вертикальных направляющих. Современные лифты имеют сложную механическую конструкцию и системы электропривода, обеспечивающие высокую надежность и безопасность обслуживания пассажиров.

Все оборудование лифта размещается в шахте и в машинном отделении, место расположения которого зависит от кинематической схемы лифта и особенностей его работы.

Грузовые с проводником, предназначенные для подъема и спуска грузов в сопровождении проводника и специально выделенных рабочих;

Грузовые без проводника, предназначенные исключительно для подъёма и спуска грузов.

Малые грузовые, предназначенные исключительно для подъема и спуска грузов весом до 160 кг.

Грузовые лифты в зависимости от скорости движения подразделяются на тихоходные, нормальные и быстроходные (скоростные). К тихоходным относятся все виды лифтов со скоростью до 0,5 м/сек. Скорость движения кабин нормальных лифтов находится в пределах от 0,75 м/сек до 1,5 м/сек.

Быстроходные подъемники используются на многоэтажных зданиях (16 и более этажей) и движутся со скоростью 2,5 / 3,5 м/сек.

1. Общая часть

1.1 Исходные данные

Для заданного механизма в курсовом проекте требуется выполнить:

выбор типа электропривода;

выбор электродвигателя и его проверку по нагреву; расчет передаточного числа редуктора;

выбор тиристорного преобразователя, силового трансформатора (токоограничивающего реактора), сглаживающего реактора (при необходимости);

расчет элементов системы автоматического управления электроприводом - регулятора тока, звеньев цепи компенсации ЭДС, регулятора скорости, задатчика интенсивности.

Грузовой лифт установлен в четырехэтажном производственном здании и служит для опускания готовой продукции в контейнерах, закатываемых в кабину, а также для транспортировки полуфабрикатов в контейнерах между этажами и подачи порожних контейнеров. Полуфабрикаты изделий не допускают чрезмерных динамических нагрузок при транспортировании, из-за чего должно быть ограничено максимальное ускорение кабины. Работу лифта и его конструктивное исполнение поясняет кинематическая схема (рис). Кабина лифта уравновешивается противовесом через канат на канатоведущем шкиве трения, который приводится в движение через редуктор от одного или двух двигателей. Электропривод лифта работает в повторно-кратковременном режиме с переменной нагрузкой.

Работа лифта осуществляется по следующему циклу:

¦ опускание кабины с четвертого этажа на первый этаж;

¦ стоянка на первом этаже (двигатель отключен),

¦ подъем кабины с первого этажа на второй этаж;

¦ стоянка на втором этаже (двигатель отключен);

¦ подъем кабины со второго этажа на третий этаж;

¦ стоянка на третьем этаже (двигатель отключен);

¦ подъем кабины с третьего этажа на четвертый этаж; стоянка на четвертом этаже (двигатель отключен).

1.2 Выбор типа электропривода

В данном курсовом проекте принимаем следующие решения:

выбираем электропривод постоянного тока с тиристорным преобразователем электрической энергии;

выбираем реверсивный двухкомплектный тиристорный преобразователь для цепи якоря с раздельным управлением комплектами;

принимаем однозонное регулирование скорости (скорость двигателя не превышает номинального значения, ослабление магнитного потока двигателя не требуется).

2. Специальная часть

2.1 Расчет мощности двигателя

Для выбора двигателя рассчитаем его требуемую номинальную мощность, исходя из нагрузочной диаграммы механизма (т.е. временной диаграммы моментов или сил статического сопротивления механизма на его рабочем органе).

По рассчитанной мощности затем выполняется предварительный выбор двух двигателей привода. Рассмотрим расчет мощности двигателя.

Определим массу противовеса и построим нагрузочную диаграмму лифта (график статических моментов на канатоведущем шкиве).

Расчет времени участков цикла на этапе предварительного выбора двигателя выполняем приблизительно, т.к. пока нельзя определить время разгона и замедления (суммарный момент инерции привода до выбора двигателя неизвестен). канатоведущий шкив лифт

Масса противовеса выбирается таким образом, чтобы противовес уравновешивал кабину и половину массы номинального груза:

Активные составляющие момента статического сопротивления на канатоведущем шкиве определяются силами тяжести кабины с грузом и противовеса:

Реактивные составляющие момента статического сопротивления на канатоведущем шкиве определяются силами трения кабины и противовеса о направляющие:

Моменты статического сопротивления на канатоведущем шкиве представляют собой сумму активной и реактивной составляющей:

Угловая скорость канатоведущего шкива:

W(ш)

Расстояние между этажами:

Время движения при перемещении на максимальное расстояние - три этажа (приблизительно):

Время движения при перемещении на один этаж (приблизительно):

Время работы в цикле (приблизительно):

Время стоянки на этаже (приблизительно):

Эквивалентный статический момент на канатоведущем шкиве за время работы в цикле (с учетом влияния потерь в редукторе) составит:

Учет влияния потерь в редукторе выполняется подстановкой следующих значений в формулу:

¦ в тормозном режиме:

Мс(ш) hп

¦ в двигательном режиме:

Мс(ш)/ hп = 2,168/0,6 = 3,613

Двигательный режим имеет место, если знаки электромагнитного момента двигателя и его скорости одинаковы, тормозной режим - если различны. Скорость двигателя считается положительной при подъеме кабины, отрицательной - при опускании кабины. Положительное направление момента двигателя совпадает с положительным направлением его скорости. При расчете требуемой номинальной мощности двигателя предполагаем, что будет выбран двигатель, номинальные данные которого определены для повторно-кратковременного режима работы и стандартного значения продолжительности включения ПВN=40%.

Расчетная номинальная мощность двигателя:

W(ш)

где К3 - коэффициент запаса (примем К3 = 1,1).

Предварительный выбор двигателя и расчет его параметров

Для лифта выбираем два двигателя серии Д21 с естественным охлаждением, номинальные данные которого определены для повторнократковременного режима работы с продолжительностью включения 40%.

Так как проектируется двухдвигательный привод, то выбираем два однотипных двигателя, так чтобы их суммарная номинальная мощность была не меньше расчетной номинальной мощности и была наиболее близка к ней.

Данные для двухдвигательного привода сведём в таблицу (табл.). В таблицу следует занести эквивалентные параметры двух двигателей. Выбираем параллельное соединение якорных обмоток.

Эквивалентные параметры двух двигателей

Параметр	Обозначение	Значение
Мощность номинальная, кВт	Pн	7,2
Номинальное напряжение якоря, В	Uян	220
Номинальный ток якоря, А	Iян	42
Номинальная частота вращения, об/мин	nн	1080
Максимально допустимый момент, Нм	Mmax	180
Сопротивление обмотки якоря (Т=20 ), Ом	Rяо	0,33
Сопротивление обмотки добавочных полюсов (Т=20 °С), Ом	Rдп	0,14
Момент инерции якоря двигателя, кг м2	Jд	0,25
Число пар полюсов	Р	2
Максимально допустимый коэффициент пульсаций тока якоря	kI(доп)	0,15

Эквивалентные параметры двух двигателей, не зависящие от способа соединения их обмоток, определяются по следующим формулам:

номинальная мощность: Pн = 2 Pн(1) =2 3,6 = 7,2 кВт

момент инерции: Jд =2 Jд(1) =2 0,125= 0,25 кг м2

число пар полюсов: Р = Р(1) =2

номинальная частота вращения: nн= nн(1)= 1080 об/мин

максимально допустимый момент: Mmax=2 Mmax(1)= 2 90=180 Н м

максимально допустимый коэффициент пульсаций тока якоря: kI(доп) = 0,15

Другие эквивалентные параметры зависят от способа соединения обмоток двигателей. Для случая параллельного соединения обмоток эквивалентные параметры определяются по следующим формулам:

номинальное напряжение якоря: Uян = Uян(1) = 220 В

номинальный ток якоря: I ян = 2 I ян(1) = 2 21 =42 А

сопротивление якорной обмотки: Rяо= 0,5Rяо=0,5 0,66= 0,33 Ом

сопротивление обмотки добавочных полюсов: Rдп =0,5Rдп =0,5 0,28= 0,14 Ом

В дальнейших расчетных формулах для двухдвигательного привода подразумеваются эквивалентные параметры двух двигателей.

Сопротивление цепи якоря двигателя, приведенное к рабочей температуре:

Rя =kт (Rяо +Rдп) =1,38 (0,33 +0,14) =0,6486 Ом

где kT - коэффициент увеличения сопротивления при нагреве до рабочей температуры (кт = 1,38 для изоляции класса Н при пересчете от 20°С). Номинальная ЭДС якоря:

Еян =Uян -Iян Rя=220-42*0,6486 =192,76 В

Номинальная угловая скорость:

Конструктивная постоянная двигателя, умноженная на номинальный магнитный поток:

Номинальный момент двигателя:

Мн=сФн Iян=1,7 42=71,6 Н м

Момент холостого хода двигателя:

Индуктивность цепи якоря двигателя:

В формуле коэффициент С принимается равным 0,6 для некомпенсированного (двигатель серии Д - некомпенсированный).

2.2 Расчет передаточного числа редуктора

Расчет передаточного числа редуктора выполняется так, чтобы максимальной скорости рабочего органа механизма соответствовала номинальная скорость двигателя. Для привода грузового лифта:

2.3 Расчёт и построение нагрузочной диаграммы

Для проверки предварительно выбранного двигателя по нагреву выполним построение упрощенной нагрузочной диаграммы двигателя (т.е. временной диаграммы момента двигателя без учета электромагнитных переходных процессов). Для ее построения произведем приведение моментов статического сопротивления и рабочих скоростей к валу двигателя, определим суммарный момент инерции привода и зададимся динамическим моментом при разгоне и замедлении привода. Рассмотрим расчет нагрузочной диаграммы двигателя отдельно для каждого производственного механизма, предложенного в курсовом проекте. По результатам расчета строится нагрузочная диаграмма, а также тахограмма двигателя.

Момент статического сопротивления, приведенный к валу двигателя:

где X,Y- индексы, которые применяют значения 41,12,23,34 (т.е. данная формула используется четыре раза); sign(W) - функция знака скорости.

Суммарный момент инерции механической части привода:

где -- коэффициент, учитывающий моменты инерции полумуфт и редуктора (принимаем =1,2).

Модуль динамического момента двигателя определяем по условию максимального использования двигателя по перегрузочной способности:

где к - коэффициент, учитывающий увеличение максимального момента на уточненной нагрузочной диаграмме, к=0,95. ; - максимальный по модулю статический момент, приведенный к валу двигателя.

Ускорение вала двигателя в переходных режимах:

Ускорение кабины лифта:

Ускорение кабины лифта не должно превышать максимально допустимого по исходным данным.

Продолжительность интервалов разгона-замедления:

WN/ с

Путь кабины при разгоне-замедлении:

Путь кабины при перемещении на три этажа, пройденный на постоянной скорости:

Путь кабины при перемещении на один этаж, пройденный на постоянной скорости:

Время движения с постоянной скоростью при перемещении на три этажа:

Время движения с постоянной скоростью при перемещении на один этаж:

Время работы в цикле:

Время стоянки на этаже:

Моменты двигателя на интервалах разгона:

Моменты двигателя на интервалах замедления:

Моменты двигателя на интервалах движения с постоянной скоростью:

2.4 Проверка двигателя по нагреву

Используя нагрузочную диаграмму двигателя, определяем эквивалентный по нагреву момент за время работы в цикле.

где n - число интервалов нагрузочной диаграммы, на которых двигатель находится в работе (интервалы пауз не учитываются).

Для лифта, работающего в повторно-кратковременном режиме, продолжительность включения в рабочем цикле отличается от номинальной продолжительности включения двигателя. Поэтому для этих приводов необходимо выполнить приведение эквивалентного момента к номинальной продолжительности включения двигателя.

Проверка теплового состояния двигателя осуществляется сравнением приведенного эквивалентного момента с номинальным моментом двигателя. Двигатель проходит по нагреву, если выполняется неравенство:

2.5 Выбор тиристорного преобразователя

Для обеспечения реверса двигателя и рекуперации энергии в тормозных режимах выбираем двухкомплектный реверсивный преобразователь для питания цепи якоря. Принимаем встречно-параллельную схему соединения комплектов и раздельное управление комплектами. Выбираем трехфазную мостовую схему тиристорного преобразователя. Т.к. проектирование самого тиристорного преобразователя не входит в задачи курсового проекта, то выбираем стандартный преобразователь, входящий в состав комплектного тиристорного электропривода КТЭУ.

Номинальное напряжение Uдн преобразователя выбирается так, чтобы оно соответствовало номинальному напряжению якоря двигателя (Uдн должно быть больше номинального напряжения якоря двигателя на 5-15%).

Номинальный ток преобразователя Iдн выбирается из ряда стандартных значений. Его значение должно быть равным или ближайшим большим по отношению к номинальному току якоря двигателя.

Uян=220 В, Uдн=230 В, Iдн=25 А.

Выберем способ связи тиристорного преобразователя с сетью. Питание силовых цепей в электроприводах КТЭУ с номинальными токами до 1000 А осуществляется от трехфазной сети переменного тока с линейным напряжением Uc=380 В через токоограничивающий реактор. Для связи тиристорного преобразователя с сетью применяем понижающий трансформатор.

Питание цепи возбуждения в электроприводе КТЭУ выполняется от однофазной сети переменного тока с напряжением 380 В через мостовой выпрямитель. Обмотки возбуждения двигателей соединяются параллельно.

2.6 Выбор силового трансформатора

Выбираем трансформатор типа ТСП - трехфазный двухобмоточный сухой с естественным воздушным охлаждением открытого исполнения. Номинальный вторичный ток трансформатора I2н должен соответствовать номинальному току тиристорного преобразователя Idн=25 А. Эти токи для трехфазной мостовой схемы преобразователя связаны по формуле:

I2н=0,816*Idn=0,816 25=20,4 А

Выпишем данные выбранного трансформатора:

Тип трансформатора - ТСП -10/0,7-УХЛ4;

схема соединения первичных и вторичных обмоток - Y/D;

номинальная мощность Sm=7,3 кВА;

номинальное линейное напряжение первичных обмоток U1н =380 В;

номинальное линейное напряжение вторичных обмоток U2н=205 В;

номинальный линейный ток вторичных обмоток I2н=20,5 А;

мощность потерь короткого замыкания Рк=320 Вт;

относительное напряжение короткого замыкания uк=4,7%.

Рассчитаем параметры трансформатора:

Коэффициент трансформации:

Номинальный линейный ток первичных обмоток:

Активное сопротивление обмоток одной фазы трансформатора:

Активная составляющая напряжения короткого замыкания:

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания:

Индуктивное сопротивление обмоток фазы трансформатора:

Индуктивность обмоток одной фазы трансформатора:

где Wс-угловая частота сети (при частоте питающей сети 50Гц Wс=314 рад/с).

2.7 Разработка принципиальной электрической схемы

Принимаем комплектный тиристорный электропривод унифицированной серии КТЭУ мощностью до 2000 кВт:

КТЭУ-42/220-2321-УХЛ4.

Цифры типообразования имеют следующие значения:

42 - номинальный ток электропривода;

220 - номинальное напряжение электропривода;

2 - электропривод двухдвигательный;

3- режим работы: реверсивный с изменением полярности напряжения на якоре;

2 - исполнение ТП по способу связи с сетью: через трансформатор;

1 - основной регулируемый параметр: скорость, однозонное регулирование;

УХЛ4 - исполнение для районов с умеренным и холодным климатом.

Принципиальная электрическая схема силовой части электропривода составлена в соответствии с функциональными схемами электроприводов КТЭУ, выбранными способами соединения обмоток двигателя и связи преобразователя с сетью. На принципиальной схеме, в отличие от функциональной, подробно показаны схемы преобразователей.

Преобразовательная часть электропривода состоит из силовых тиристоров, число и схема соединения которых определяются параметрами электропривода и примененных тиристоров, системы их охлаждения, защитных RС-цепей, системы гальванического разделения и преобразования уровня управляющих импульсов, СИФУ, системы защиты и сигнализации.

К преобразовательной части относят также трансформатор, автоматические выключатели на стороне постоянного и переменного тока, сглаживающий реактор.

Система импульсно-фазового управления предназначена для преобразования выходного напряжения системы управления в последовательность подаваемых на тиристоры отпирающих импульсов, момент формирования которых смещен относительно моментов естественного отпирания тиристоров на угол а, зависящий от значения. В современных электроприводах СИФУ выполняют как синхронные многоканальные, т. е. в них выполняется отсчет угла, а от моментов естественного отпирания для каждого плеча моста (или для каждой пары противофазных плеч). Системы импульсно-фазового управления ТП электроприводов серий КТЭУ имеют следующие особенности: косинусоидальное опорное напряжение, шестиканальное устройство фазосмещения, использование одного устройства фазосмещения для обоих выпрямительных мостов в реверсивных электроприводах, высокочастотное заполнение узких отпирающих импульсов, использование сигналов с трансформаторов переменного тока для работы логического переключающего устройства.

Узел формирования опорных напряжений включает в себя трехфазный трансформатор с двумя группами вторичных обмоток, которые можно включать по схемам звезды или треугольника, и ячейку фильтра типа ЯФУ0176 с тремя каналами апериодических фильтров, обеспечивающих фазовый сдвиг на 60 (240 при учете инвертирования напряжения усилителями).

2.8 Выбор типа системы управления

В курсовом проекте проектируется аналоговая система управления электроприводом. Система управления строится по принципу подчиненного регулирования координат.

Каждый электропривод снабжается системой автоматического регулирования (САР), предназначенной для изменения по заданному закону основной координаты электропривода, регулирования и ограничения промежуточных координат. В системе регулирования скорости основной координатой является скорость двигателя, а промежуточной -- ток якоря. В САР основной координатой является положение исполнительного органа механизма, а скорость и ток -- промежуточными.

Система регулирования замкнутая (с обратной связью), т.е. заданное значение координаты сравнивается с фактическим и их разность, усиленная и преобразованная в регуляторе, в конечном счете, воздействует на вход СИФУ тиристорного преобразователя якоря или возбуждения электродвигателя. Системы построены по принципу подчиненного регулирования, в соответствии с которым САР разбивается на несколько контуров, один из этих контуров является внешним, на его входе сравниваются задание и фактическое значение основной координаты. Выход внешнего контура является задающим сигналом для промежуточного контура, на входе которого сравниваются выходной сигнал внешнего контура и фактическое значение промежуточной координаты, и т.д., а выход внутреннего контура воздействует на вход СИФУ.

Выбор структуры системы управления электропривода производится с учетом требований технического задания на электропривод. Основными требованиями к электроприводу являются: поддержание заданной скорости вращения электропривода (с учетом требуемых диапазона регулирования скорости, допустимой статической погрешности поддержания скорости), величина токоограничения при упоре, ускорение электропривода при пуске.

В качестве внутреннего контура принимаем контур регулирования тока якоря. Он применяется, если требуется обеспечить:

-ограничение тока якоря допустимым значением при перегрузках электропривода;

- пуск или торможение электропривода с максимально возможным темпом;

- дополнительную коррекцию во внешнем контуре регулирования скорости.

В качестве внешнего контура принимаем контур регулирования скорости.

Рассмотрим функциональную схему системы управления электроприводом. Система управления электроприводом представляет собой двухконтурную систему автоматического регулирования (САР) скорости.

Внутренним контуром системы является контур регулирования тока якоря, внешним и главным контуром - контур регулирования скорости.

Для проектируемого электропривода выбираем однократную систему регулирования скорости. Однократная САР скорости по сравнению с двукратной не обладает астатизмом по возмущающему воздействию (моменту сопротивления), однако для проектируемой системы обеспечение такого астатизма не требуется. Однократная САР скорости обладает лучшими динамическими свойствами по сравнению с двукратной САР. Для контуров регулирования тока якоря и скорости применяется настройка на модульный оптимум. Данную настройку обеспечивают пропорционально интегральный регулятор тока (РТ) и пропорциональный регулятор скорости (PC). Плавное ускорение и замедление привода обеспечиваются с помощью задатчика интенсивности (ЗИ). Для разгона или торможения привода задатчик интенсивности формирует линейно изменяющийся во времени сигнал задания на скорость.

Сигналы обратных связей поступают в систему регулирования от датчиков тока якоря (ДТ), напряжения якоря (ДН) и скорости (ДС). Датчики состоят из измерительного элемента и устройства согласования. Измерительным элементом для датчика тока якоря является шунт в цепи якоря Rш, для датчика напряжения - делитель напряжения Rд, для датчика скорости - тахогенератор (ТГ). Устройство согласования обеспечивает необходимый коэффициент передачи датчика и гальваническую развязку силовых цепей от цепей управления. Косвенный датчик ЭДС (ДЭ) вычисляет ЭДС якоря по сигналам датчиков тока и напряжения. Сигнал ЭДС через звено компенсации (ЗК) подается на вход регулятора тока, что требуется для компенсации отрицательного влияния ЭДС якоря на процессы в контуре тока.

Функциональная схема системы управления электроприводом.

Некомпенсируемая постоянная времени Тµ закладывается в фильтрах Ф1 и Ф2. Эти фильтры обеспечивают защиту объекта управления от высокочастотных помех. Величина Тµ, принятая при проектировании системы, определяет быстродействие контура регулирования тока и всей системы в целом.

Управляющим воздействием на объект управления (силовую часть электропривода) является напряжение управления Uy. Напряжение управления подается на вход системы импульсно-фазового управления тиристорного преобразователя, которая регулирует угол управления, т.е. фазу подачи управляющих импульсов на тиристоры.

Нелинейные элементы НЭ1 и НЭ2 предназначены для ограничения координат системы. Элемент НЭ1 ограничивает выходной сигнал регулятора тока, а следовательно, напряжение управления преобразователя и его выходную ЭДС. Элемент НЭ2 ограничивает выходной сигнал регулятора скорости, тем самым ограничивается сигнал задания тока и сам ток якоря.

3. Организация производства

3.1 Ремонт двигателей постоянного тока

Для проверки состояния двигателя, устранения неисправностей и повышения надежности периодически проводят текущий и капитальный ремонт.

Текущий ремонт предусматривает замену масла и измерение зазоров в подшипниках скольжения, замену или добавление смазки и осмотр сепараторов в подшипниках качения, чистку и обдувку статора и ротора при снятой задней крышке, осмотр обмоток в доступных местах.

Капитальный ремонт включает полную разборку двигателя с выемкой ротора, чистку, осмотр и проверку статора и ротора, устранение выявленных дефектов (например, перебандажировка схемной части обмотки статора, переклиновка ослабленных клиньев, покраска лобовых частей обмотки и расточки статора), промывку и проверку подшипников скольжения, замену подшипников качения, проведение профилактических испытаний.

Периодичность капитального и текущего ремонта электродвигателей устанавливается по местным условиям. Она должна быть не только обоснована для каждой группы двигателей по температуре и загрязненности окружающего воздуха, но и учитывать требования завода-изготовителя, выявившуюся недостаточную надежность отдельных узлов.

Капитальный ремонт электродвигателей, работающих нормально, целесообразно проводить во время капитального ремонта основных агрегатов (котлов, турбин), на которых электродвигатели установлены, т.е. один раз в 3... 5 лет, но не реже. При этом будут обеспечены одинаковые уровни надежности электродвигателей и основного агрегата. Текущий ремонт электродвигателей обычно проводят один-два раза в год. В целях сокращения трудозатрат на работы по центровке и подготовке рабочего места ремонт электродвигателя целесообразно совмещать с ремонтом механизма, на котором он установлен.

При проведении частичной ревизии без разборки двигателя выполняют следующие работы: внешний осмотр общего состояния; осмотр выводов, щеточного механизма, коллекторов или контактных колец, подшипников и других частей; промывка подшипников скольжения и заполнение их маслом; вскрытие подшипников качения и проверка наличия и качества в них консистентной смазки; проверка состояния изоляции обмоток статора и ротора мегомметром; проверка свободного вращения ротора; устранение незначительных дефектов, выявленных при ревизии.

Ревизия двигателя с полной разборкой должна производиться в сухом отапливаемом помещении, оборудованном подъемными средствами.

Разборку электродвигателя начинают со снятия полумуфты, шкива или шестерни с конца вала. После этого подвешивают и удерживают на весу подшипниковые щиты, отворачивают болты торцевых крышек, щиты выводят из заточки статора, а ротор опускают на расточку статора.

При необходимости после снятия щитов производится выемка ротора. При осмотре обмотки статора необходимо обратить внимание на исправность крепления отдельных узлов и лобовых частей, а также на отсутствие трещин и повреждений изоляции и состояние расклиновки обмоток. При обнаружении ослабленных клиньев следует установить между клиньями и обмоткой дополнительные изоляционные прокладки При осмотре активной стали статора и ротора проверяют плотность опрессовки, надежность крепления и отсутствие коррозии. Выявленные дефекты устраняют, а расточку статора при необходимости покрывают изоляционным лаком.

После устранения дефектов двигатель собирают, проверяют щупом воздушные зазоры через отверстия в щитах с обоих торцов статора. У машин постоянного тока мощностью более 3 кВт проверяют качество паек в «петушках», измеряют падение напряжения между коллекторными пластинами, выясняя причины падения напряжения выше нормы. Для машин серийного производства расхождение значений падения напряжения допускается не более чем на 10% от нормальной, а у машин с уравнительными соединениями расхождение не должно превышать 20...30%.

Съемник для снятия полумуфт

Этот вид ремонта выполняют с полной их разборкой. Для разборки двигатель стропят на крюк подъемного устройства за рымы и перемещают на свободное место или разворачивают на фундаменте.

Для надежной работы полумуфты в большинстве случаев устанавливаются с напряженной посадкой. Для этого диаметр отверстия в полумуфте должен быть равен номинальному диаметру выступающего конца вала или превышать его не более чем на 0,03...0,04 мм. Снятие полумуфт удобнее всего производить съемниками, показанными на рис. Установка полумуфты на вал крупных двигателей, как правило, производится с подогревом ее до температуры 250'С, когда пруток из олова начинает

При наличии над двигателем крана или монорельса выемку и ввод ротора в статор удобней всего выполнять при помощи скобы (рис.). Скоба 2 ступицей 4 надевается на конец вала ротора и стропится на крюк подъемного устройства. Затем ротор выводят из статора и укладывают в удобном для ремонта месте.

Вывод ротора двигателя из статора: а - с помощью удлинителя; б - с помощью скобы и подъемного механизма; в - вид сбоку; 1 - передвижная серьга; 2 - скоба; 3 - хвостовик; 4 - ступица скобы.

При отсутствии крана или монорельса выемку и ввод ротора в статор выполняют при помощи переносной балки (рис.), закрепляемой на корпус двигателя при помощи прижима (рис.). Балка укладывается на опорные скобы 1, укрепленные над рымами двигателя. Затем устанавливаются прижимные скобы 2 и через отверстия в опорных, прижимных скобах и рымах пропускаются штифты 3. Ввертыванием винтов 4, упирающихся в балку, прижимные скобы вместе со штифтами приподнимают кверху до тех

пор, пока штифты не упрутся в верхнюю часть рымов, а балка и опорные скобы не прижмутся к статору. Выемка ротора производится с помощью двух катков с тальрепами.

При осмотре активной стали статора следует убедиться в плотности прессовки ее, как это показано для генераторов, и проверить прочность крепления распорок в каналах. При слабой прессовке возникает вибрация листов, которая приводит к разрушению межлистовой изоляции стали и затем к местному нагреву ее и обмотки (рис.). Вибрирующими листами стали зубцов истирается изоляция обмотки статора 2. Наконец, листы зубцов 4 от длительной вибрации могут обломиться у основания и при выпадании задеть ротор 1, врезаться в пазовую изоляцию обмотки статора до меди 3.

Балка для выемки ротора

Уплотнение листов стали производится закладкой листочков слюды с лаком или забивкой гетинаксовых клиньев. При осмотре лобовых частей обмотки статора следует проверить их крепление, а также состояние изоляции в местах выхода секции из пазов, межкатушечных соединений. При необходимости лобовые части покрывают лаком воздушной сушки № 462 и 316 или серой эмалью № 1495.

Прижим: 1 - опорная скоба; 2 - прижимная скоба; 3 - штифт; 4 - винт

При осмотре выводной коробки следует проверить, нет ли трещин на изоляторах и надежно ли они закреплены, не сорвана ли резьба на шпильках.

При осмотре ротора проверяют состояние вентиляторов и их крепления, плотность посадки стержней обмотки в пазах, отсутствие трещин, обрыва стержней, следов нагрева и нарушения пайки в местах выхода их из короткозамыкающих колец.

Повреждение изоляции обмотки статора из-за неплотной прессовки стали: 1 -ротор; 2- статор; 3 - медь обмотки статора; 4 -обломившийся лист зубца

При осмотре подшипников скольжения обращают внимание на то, как работает вкладыш, а также на отсутствие торцевой выработки, трещин, отставания, подплавления или натаскивания баббита.

В правильно пришабренном вкладыше зона касания вала поверхности вкладыша (рабочая зона) располагается по всей его нижней поверхности примерно на 1/6 части окружности (рис.). Карман для масла должен переходить на рабочую зону вкладыша плавно, без излома. При этом создаются хорошие условия для затягивания масла под шейку вала.

При осмотре подшипников качения после их промывки бензином проверяют легкость и плавность вращения, отсутствие заседаний, притормаживания и ненормального шума. Также следует убедиться, нет ли обрыва заклепок, трещин в сепараторе, не имеет ли он чрезмерного люфта, не касается ли колец, нет ли недопустимого радиального или осевого люфта наружного кольца.

При обнаружении дефектов в деталях подшипника, в том числе малейших раковин, точечных подплавлений от электросварки, этот подшипник должен быть заменен Подшипники, работающие в особо тяжелых условиях, например в крупных двигателях с частотой вращения 3000 об/мин, следует заменить независимо от их состояния по истечении 5000...8000 ч работы.

В подшипниках качения двигателей применяют мазеподобные (консистентные) смазки, представляющие собой смесь минерального масла (80...90%) и мыла, играющего роль загустителя. Наиболее подходящими смазками для подшипников качения двигателей являются высококачественные смазки ЛИТОЛ-24, ЦИАТИМ-201 и другие, обеспечивающие нормальную работу как при низких (до - 40'С), так и при высоких (до +120 С) температурах.

Шабровка вкладыша: а - правильная шабровка; б - неправильная шабровка; 1 - поверхность касания; 2 - карманы

Для электродвигатели, установленных в помещении, наряду с указанными смазками широко применяют универсальную тугоплавкую водостойкую смазку марки УТВ (1... 13).

Сравнительно частой причиной преждевременного выхода из строя подшипников качения является их неправильная посадка на вал.

В двигателях с частотой вращения 1500 об/мин и ниже чаще всего применяется напряженная посадка подшипников на вал и плотная в торцевой крышке. В двигателях с частотой вращения 3000 об/мин и менее применяются посадки с меньшим натягом: плотная посадка на вал и посадка скольжения - в торцевой крышке.

Двигатели, имеющие пониженное значение сопротивления изоляции, подвергаются сушке. В условиях эксплуатации чаще всего сушка проводится путем их внешнего нагревания, т.е. подачей горячего воздуха в двигатель через имеющиеся проемы или люки от воздуходувки либо путем включения обмотки статора на пониженное напряжение. Лучших результатов можно добиться при одновременном применении обоих способов.

3.2 Эксплуатация двигателей постоянного тока

Надзор за нагрузкой двигателей, температурой подшипников и охлаждающего воздуха, поддержанием уровня масла в подшипниках, а также пуск и остановка двигателей осуществляется персоналом, обслуживающим механизмы. Персонал электроцеха обязан периодически осматривать двигатели и контролировать режим их работы по всем показателям, а также производить ремонт и испытания.

Надзор и уход состоит в контроле за температурой и отсутствием ненормального шума. В подшипниках скольжения, кроме того, следят за уровнем и чистотой масла, нормальным вращением смазочных колец. При низком уровне масла его доливают. Обычно подливают масло в подшипники один раз в месяц и реже. Чаще доливают масло только при наличии его утечки из подшипников.

Любая утечка масла, особенно утечка внутрь двигателя, - это серьезный дефект. Попадая на обмотку, масло разрушает изоляцию, резко снижает её электрическую прочность, что может привести к КЗ в обмотке.

Смена масла в подшипниках скольжения и смазки в подшипниках качения производится, как правило, один раз в год.

Возгорание мелких двигателей можно тушить и углекислотными огнетушителями. Применение углекислотных огнетушителей для тушения возгорания крупных двигателей чаще всего результата не дает.

Коллектор чистят на холостом ходу сухой неволокнистой тряпкой. Если на коллекторе есть жир, тряпку смачивают спиртом.

Царапины и почернения на коллекторе во избежание усиления искрения должны устраняться по мере их возникновения. Это достигается полировкой коллектора мелкой стеклянной бумагой, закрепленной на деревянной колодке при нормальной частоте вращения двигателя.

Смазочные кольца подшипников скольжения должны вращаться с заданной частотой. При замедленном вращении колец происходит недостаточная подача масла и перегрев подшипника. Необходимый уровень масла в подшипниках отмечен чертой на маслоуказателе.

Плавкие вставки применяют ограничено.

В этом случае они должны быть калиброваны с указанием их номинального тока. Применять некалиброванные вставки запрещается.

4. Техника безопасности

4.1 Электробезопасность при обслуживаний электроустановок до 1000В

При работе на двигателе постоянного тока допускается установка заземления на любом участке кабельной линии, соединяющей электродвигателе секцией РУ, щитом, сборкой.

Если работы на двигателе постоянного тока рассчитаны на длительный срок, не выполняются или прерваны на несколько дней, то отсоединенная от него кабельная линия должно быть заземлена так же со стороны электродвигателя.

В тех случаях когда сечение жил кабеля не позволяет применять переносное заземление, у электродвигателей напряжением до 1000В допускается заземлять кабельную линию медным проводником сечение не менее сечения жил кабелей либо соединять между собой жилы кабеля и изолировать их такое заземление или соединение жил кабеля должно учитываться в оперативной документации на равнее с переносным заземлением.

Порядок включения двигателя для опробования должен быть следующим:

1. производитель работ удаляет бригаду с места работы, оформляет окончание работы и сдает наряд оперативному персоналу; оперативный персонал снимает установленное заземление, плакаты, выполняет сборку схемы:

после опробования при необходимости продолжения работы на электродвигателе оперативный персонал вновь подготавливает рабочее место, и бригада по наряду повторно допускается к работе на электродвигателе.

Работа на вращающемся двигателе без соприкосновения с токоведущими и вращающимися частями может проводится по распоряжению.

Обслуживание щеточного аппарата на работающем двигателе допускается выполнять по распоряжению для этой цели работнику, имеющему групп 3-ю, при соблюдении следующих мер предосторожности:

1. работать с использованием средств защиты лица и глаз, в застегнутой спецодежде остерегаясь захвата ее вращающимися частями электродвигателя;

2. пользоваться диэлектрическими галошами, ковриками;

3. не касаться руками одновременно токоведущих частей двух полисов или токоведущих и заземляющих частей.

Кольца ротора допускаются шлифовать на вращающемся двигателе лишь с помощью колодок из изоляционного материала.

5. Спецвопрос

5.1 Расчет параметров силовой части электропривода в абсолютных единицах

Главную цепь системы «тиристорный преобразователь - двигатель» можно представить в виде схемы замещения (рис.13.1). В главной цепи действуют ЭДС преобразователя Ed и ЭДС якоря двигателя ЕЯ. На схеме замещения показаны:

Rя,- активные сопротивления якорной цепи двигателя;

2RT - активные сопротивления двух фаз трансформатора;

Rg - фиктивное сопротивление обусловленное коммутацией тиристоров;

LЯ - индуктивность якорной цепи двигателя;

2LT - индуктивность двух фаз трансформатора.

Направления тока и ЭДС соответствуют двигательному режиму электропривода.

Схема замещения главной цепи системы

От исходной схемы замещения переходим к эквивалентной схеме (рис.), где все индуктивности объединяются в одну эквивалентную индуктивность Lэ, а все активные сопротивления - в одно эквивалентное сопротивление RЭ.

Эквивалентная схема замещения главной цепи

Определим параметры силовой части в абсолютных (т.е. физических) единицах.

Фиктивное сопротивление преобразователя, обусловленное коммутацией тиристоров:

Эквивалентное сопротивление главной цепи:

Rэ=Rя+Rg+2Rт=0,65+0,03+2 0,25=1,18Ом

Эквивалентная индуктивность главной цепи:

Lэ=Lя+2lт=0,014+2 3,12 10-4=0.015Гн

Электромагнитная постоянная времени главной цепи:

Электромагнитная постоянная времени цепи якоря двигателя:

Коэффициент передачи преобразователя:

где Uy max - напряжение на входе системы импульсно-фазового управления тиристорного преобразователя (напряжение управления), при котором угол управления равен нулю и ЭДС преобразователя в режиме непрерывного тока максимальна. В проекте примем U y max=10 В.

5.2 Конструктивный расчет регулятора тока

На рис. показана принципиальная схема регулятора тока и его входных цепей. Регулятор тока выполнен на операционном усилителе DA1. Последовательное включение в цепь обратной связи усилителя DA1 сопротивления R1 и емкости С1 обеспечивает пропорционально-интегральный тип регулятора. На входе усилителя DA1 суммируются три сигнала, приходящие по каналам задания на ток, обратной связи по току и по каналу компенсации ЭДС, путем суммирования токов I1, I2 и I3. В цепи задания на ток и в цепи обратной связи по току установлены фильтры на элементах R2, Rз, С2 и R4, R5, Сз соответственно. Нелинейный элемент НЭ1 реализуется на стабилитронах VD1 и VD2.

Принципиальная схема регулятора тока и его входных цепей

На рис. представлена структурная схема для абсолютных величин токов и напряжений, которая соответствует принципиальной схеме, показанной на рис. При составлении структурной схемы предполагалось, что сопротивления R2 и R3, а также R4 и R5 одинаковы. От структурной схемы для абсолютных величин перейдем к структурной схеме для относительных величин.

Структурная схема регулятора тока и его входных цепей для абсолютных величин

Структурная схема регулятора тока и его входных цепей для относительных величин

Сопоставляя структурные схемы, получим соотношения между параметрами математической модели регулирующей части контура тока в относительных единицах и параметрами принципиальной схемы.

Для обеспечения единичных коэффициентов передачи в каналах задания тока, обратной связи по току и компенсации ЭДС должны выполняться условия

Требуемые значения постоянных времени обеспечиваются при выполнении условий:

0,5R2C2=0,5R4C3=Tµ

RбрC1=Ti2

R1C1=Ti1

Из записанных соотношений выразим и рассчитаем параметры элементов принципиальной схемы (сопротивления и ёмкости).

R6 = Rбр = 20 кОм;

R2 = R3 = 0,5Rбр = 10 кОм;

R4= R5 = =20*0,39/2= 3,9 кОм;

С2 = = 0,007/(0,5*10000) = 0,0000014 Ф=1,4 мкФ;

С3 = = 0,007/(0,5*3900) = 3,6 мкФ;

С1 = = 0,078/20000 = 0,0000039 Ф= 3,9 мкФ;

R1 = = 0,013/0,0000039 = 3333 = 3,3 кОм.

Литература

1. Е.Н. Зимин, В.И. Преоображенский, И.И. Чувашов “Электрооборудование промышленных предприятий и установок” Москва Энергоиздат 1981-552с.

2. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода: Учебник. для вузов.- 6-е изд., доп. и перераб,- М.: Энергоиздат, 1981- 576 с.,ил.

3. Комплектные тиристорные электроприводы :Cправочник/ И.Х. Евзеров, А.С. Горбец, Б.И. Мошкович и др.; / Под. ред.кан.техн.наук В.М. Перельмутера..-М.: Энергоатомиздат, 1988. - 319с.

4. Е.Н. Зюзин ; Н.З. Поконов ; М.В. Антонов “Монтаж эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок” Москва “Высшая школа” 1986-414 с.

5. ПТЭ и ПТБ

Размещено на Allbest.ru

...