Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Подъемные машины прерывистого режима работы в различных конструктивных исполнениях находят широкое применение во всех отраслях народного хозяйства. К числу наиболее распространённых разновидностей механизмов вертикального транспорта следует отнести лифты. В ПУЭБЛ дано такое определение лифта:

- лифт - стационарная грузоподъёмная машина периодического действия, предназначенная для подъема и спуска людей и (или) грузов в кабине, движущейся по жеским прямолинейным направляющим, у которых угол наклона к вертикали не более 15 градусов.

Основными характеристиками лифтов признаны: скорость движения, максимальная высота подъема кабины, грузоподъемность, кол-во остановок. Все эти характеристики являются Государственными Стандартами (ГоСТ) в странах СНГ.

- Грузоподъемность - наибольшая масса груза в кг, для транспортирования которой предназначен лифт;

- вместимость кабины - расчетное (максимальное) количество пассажиров в кабине лифта, зависящее от величины полезной площади ее пола. Вместимость кабины лифта (кроме больничного) определяется делением величины грузоподъемности (в кг) на 80 кг, принятую условно массу одного человека, с округлением результата до ближайшего целого;

- полезная площадь пола кабины - наибольшая площадь в (м), ограниченная внутренними поверхностями стен и дверями кабины;

- номинальная скорость лифта - скорость движения кабины, на которую рассчитан лифт (в м/с);

- высота подъема лифта - расстояние по вертикали в метрах (м) между уровнями нижней и верхней посадочных площадок;

- число остановок.

Стоит также отметить такой важный параметр, как предельная скорость лифта. - это наибольшая скорость, при которой обязательно должны срабатывать устройства безопасности (ловители). Диапазон скоростей, при которых срабатывают ловители, находится в пределах между скоростью, на 15 % превышающей номинальную скорость лифта, и предельной скоростью, назначаемой в зависимости от номинальной скорости лифта.

Лифты можно классифицировать по типу исполнения, по конструктивным особенностям, по грузоподъемности, типу привода, высоте подъема, скорости движения, особенностям кинематической передачи.

По типу исполнению пассажирские лифты подразделяются на:

- пассажирские лифты для административных зданий;

- пассажирские лифты для жилых зданий;

- пассажирские лифты для лечебно - профилактических зданий (больничные).

По конструктивным особенностям лифты могут быть подразделены на редукторные и безредукторные, с лебёдками барабанного и безбарабанного типа, с верхним и нижним расположением машинного помещения и т. д.

В зависимости от скорости перемещения кабин лифты делят:

- тихоходные ;

- быстроходные ;

- скоростные ;

- высокоскоростные .

Отклонение рабочей скорости движения кабины от номинальной не должно быть более 15 процентов.

В данной курсовой работе необходимо разработать автоматизированный электропривод скоростного пассажирского лифта, с типом привода ПЧИН АД КЗР с инверторным торможением грузоподъемностью с номинальной скоростью движения .

1. Технологическая часть

Несмотря на большое разнообразие конструктивных вариантов пассажирских и грузовых лифтов, основным оборудованием для них являются: кабина, подъемная лебедка, канаты, противовес, двигатель, элетромеханическое тормозное устройство и аппараты управления. Все оборудование лифта располагается в шахте и в помещениях выше и ниже неё.

На рисунке 1. приведен общий вид подъемной установки скоростного лифта, в верхней части которой расположено машинное помещение, ниже него - полуэтаж с отводным шкивом 2 и центробежным ограничителем скорости 4. Далее вниз идет шахта, где перемещается кабина лифта.

Обычно в лифтах тяговое усилие от двигателя 1 к кабине 5 подъемника передаётся посредством двухконцевой лебедки с канатоведущим шкивом трения, где канат 3 распологается в клиновидных или полукруглых дорожках на поверхности шкива в несколько заходов. Связь между шкивом и главными канатами осуществляется за счет трения, а не жестким креплением, как на барабанных лебёдках, которые не применяются на лифтах в связи с повышенными габаритами при большой длинне навиваемого каната. Для удобства подвески кабины и увеличения трения между шкивом и главными канатами применяетсяотводной шкив, через который канат навивается в несколько заходов. В нижней части шахты канатвы проходят через направляющие шкивы 9.

В процессе работы лифта кабина 5 перемещается в шахте вдоль направляющих 6, которые охватываются роликами. Противовес 7, уравновешивающий определенную часть веса груженной кабины, также движется вдоль своих направляющих. На верхней части кабины установлен электропривод дверей 12, который посредством системы рычагов раздвигает створки дверей. Питание к двигателю дверей подводится гибким кабелем 11. Так же осуществляется связь аппаратов управления и сигнализации с оборудованием, находящимся вне кабины, например на щитке управления.

К лифтам предъявляются высокие требования к безопасности, что приводит к необходимости применения специального механического оборудования, действующего при различного рода повреждениях и авариях:

- на валу двигателя имеется электромеханическое устройство, затормаживающее привод при снятии напряжения с двигателя как при нормальной работе, так и в аварийных режимах;

- масляные буфера 8 (рис 1.), на которые садятся кабина и противовес при отказе конечных выключателей, для предохранения удара об пол шахты кабины и противовеса.

- ловители, срабатывающие при превышении допустимой скорости движения кабины или обрыве канатов. При превышении кабиной допустимой скорости ограничитель заклинивает, останавливает трос, что приводит к срабатыванию ловителей, которые зажимают кабину в направляющих.

Особенностью работы двигателя лифта является существенное изменение нагрузки на его валу. Возможны следующие предельные варианты работы системы: подъем полностью загруженной кабины - при этом приводной двигатель работает в двигательном режиме, спуск полностью загруженной кабины - происходит работа в режиме спуска при торможении, подъем пустой кабины - рекуперативное торможение противовеса, спуск пустой кабины - силовой спуск кабины (подъем противовеса). Эти режимы требуют от привода обеспечения работы в четырех квадрантах.

В [4] сказано, что пассажирские лифты с номинальными скоростями от 1 до 1,5 м/с рекомендуется применять в административных зданиях от 9 до 16 этажей. По заданию необходимо номинальная скорость движения лифта 1,5 м/с. Поэтому предположим что лифт для которого проектируется электропривод, располагается в жилом здании высотой 16 этажей с расстоянием между этажами .

Кабина лифта по заданию рассчитана на перевозку 6 пассажиров общей массой 500 кг.

Рассмотрим три различных случая загрузки пассажирами кабины лифта.

1-ый случай:

кабина лифта полностью загружена пассажирами на 1-ом этаже и при движении вверх равномерно разгружается. Обратно кабина опускается без пассажиров.

2-ой случай:

кабина равномерно загружается пассажирами при движении с 16-го этажа до 6-го и далее следует до 1-го этажа полностью загруженной. На последний этаж кабина подымается без пассажиров.

3-ий случай:

в кабине постоянно находится шесть пассажиров при движении в обоих направлениях. При этом кабина не меняет направления движения, не достигнув крайнего этажа.

Определим статическую силу в зависимости от загрузки кабины чтобы произвести расчет нагрузочных диаграмм механизма.

Для расчета необходимо знать массу кабины лифта. Выбираем лифт модели ЛП0611. производства «Могилёвлифтмаш» (http://www.liftmach.by).

Параметры этого лифта в таблице 1.

Таблица 1. Параметры кабины лифта модели ЛП0611

модель лифта	ЛП0611
номинальная скорость, , м/с	1,6
номинальная грузоподъемность, , кг	500
внутренние размеры кабины (ШхГхВ мм)	1040х2160х2100

Т.к. масса кабины в каталоге не дана, то найдем её по приближенной зависимости (3.73) из [4]:

(1)

где, А, В-ширина и глубина кабины.

Массу противовеса находится по формуле (3.74) из [4]:

(2)

где =0,5 - коэффициент уравновешивания.

На данном этапе при расчете нагрузок не будем учитывать влияние веса канатов и сил трения о направляющие кабины и противовеса. Для расчета используем формулу стр. 38 из [1]:

(3)

электропривод резистор тормозной двигатель

где G - вес пассажиров,

G_НОМ - номинальный вес пассажиров.

Знак этих величин определяется приняв за положительное направление, направление скорости кабины на подъем, т. к. эти велечины псевдовекторные.

Рассчитаем силы при полной загрузке кабины лифта:

(4)

где n - число пассажиров,

m₀=80 кг - масса одного пассажира,

g=9.81 м/с² - ускорение свободного падения.

 (5)

Аналогично рассчитываются все остальные силы. Результаты расчетов сведены в таблице 2.

Таблица 2. Статические усилия на канатоведущем шкиву в зависимости от загрузки кабины

число пассажиров, , чел.	нагрузка со стороны механизма, , Н	статическая сила,
6	-
5	-1471,5	1471,5
4	-686,7	686,7
3	98,1	-98,1
2	882,9	-882,9
1	1667,7	-1667,7
0	2452,5	-2452,5

Основные требования к системе

Необходимо чтобы при перемещении пассажиров в лифте они не чувствовали дискомфорта, вызванного чрезмерно высоким ускорением, рывком при разгоне и торможении, но с другой стороны необходимо получить высокую производительность

При проектировании электропривода лифта необходимо учитывать все требования предъявляемые к лифтовым установкам и описанных в «правилах устройства и безопасной эксплуатации лифтов» (ПУБЭЛ). Особое внимание необходимо уделить точности остановки - совмещение по уровням пола кабины с полом этажа.

Так же проделов оценку результатов вычисления сведённых в таблице 2 _ видно что требуется привод для работы в четырех квадрантах.

Также ко всем перечисленным требованиям добавляются требования которые предъявляются ко всем современным электроприводам - это безопасность, быстродейсвие, снижение потребления электроэнергии, простота монтажа и обслуживания, малая стоимость, небольшие габариты и вес, а также работа лифта не должна сопровождаться высоким уровнем шума и вызывать радио помехи. Общие требования можно свести к следующим:

- плавность хода;

- работа в четырех квадрантах;

- точность остановки ;

- частота включений в час ;

- обеспечение надежной работы по указанным диаграммам загрузки;

2. Анализ и описание системы электропривода

В данном курсовом проекте техническим заданием определена система электропривода: ПЧИН АД КЗР с резистивным торможением. Широкое применение данная система нашла после развития силовой полупроводниковой техники и микроэлектронных систем управления. Для питания асинхронного двигателя в данном случае используется преобразователь частоты.

Изменение частоты напряжения, питающего двигатель, вызывает изменение синхронной скорости ЭД, которая при неизменном числе пар полюсов двигателя. определяется выражением:

При регулировании частоты, возникает также необходимость менять напряжение питания пропорционально изменению частоты, определяемая неизбежным изменением индуктивного сопротивления обмоток двигателя при изменении частоты. При законе регулирования с изменением частоты механическая характеристика двигателя перемещается вдоль оси ординат при сохранении постоянного значения критического момента .

Применение системы ПЧ-АД при включении её в замкнутую систему автоматического регулирования обеспечивает высокие динамические свойства электропривода.

Преимущества применения частотно-регулируемого электропривода:

- Экономия электроэнергии.

- Отсутствие больших пусковых токов, работа электродвигателей и пусковой аппаратуры с пониженной нагрузкой, что значительно увеличивает срок службы электродвигателей.

- снижается износ коммутационной аппаратуры;

- снижается износ подшипников двигателя и ДВ (ДС), а также крыльчатки за счет плавного изменения числа оборотов, отсутствия больших пусковых токов;

- обеспечивается одновременная защита двигателя от токов КЗ, замыкания на землю, токов перегрузки, неполнофазного режима, недопустимых перенапряжений;

- снижается уровень шума;

- упрощается дальнейшая комплексная автоматизация объектов

- возможность ограничить ускорения и рывки;

- повышается производительность лифта;

- применение значительно более простого, надёжного, и на данных относительно малых мощностях более дешёвого, чем двигатель постоянного тока, асинхронного двигателя

- возможность реализовывать различные законы.

Так же система ПЧИН-АДК-ЗР имеет и свои недостатки:

- сложность обслуживания и ремонта в случае поломки.

- закон управления основан на ряде допущений, где одним из основных является условие равенства нулю активного сопротивления статора , т. е. происходит некоторая ошибка регулирования.

Существуют также и другие варианты построения систем:

- система двухскоростной АД-КЗР с ТРН.;

- система безредукторный тихоходный двигатель;

- система УВ-ДПТ;

- система односкоростной АД-КЗР.

Безредукторные приводы постоянного тока применяются редко и при больших скоростях движения кабины. К их достоинствам можно отнести сравнительно небольшие потери энергии в переходных режимах, что объясняется малыми угловыми скоростями механизма. Тихоходные двигатели, применяемые в таких системах имеют большие весогабаритные показатели, что приводит к нежелательному увеличению нагрузки на несущие конструкции зданий.

Системы с односкоростным двигателем асинхронного типа применяются в тихоходных лифтах. Такие системы чрезвычайно просты и надежны, однако потери энергии, невысокая точность позиционирования кабины, низкая производительность делают их применение нецелесообразным.

ЭП постоянного тока с тиристорным преобразователем применяются в скоростных лифтах, поскольку обладают очень хорошими регулировочными характеристиками и могут обеспечить диаграмму движения кабины лифта, близкую к оптимальной, а также высокую точность остановки кабины, однако основным недостатком этих систем являются низкий коэффициент мощности.

Кроме системы привода заданием на курсовой проект определено также применение инверторного торможения.

Расчет тормозного резистора будет описан далее.

3. Расчетная часть

Выбор двигателя.

По заданию выданному преподавателем в качестве расчетной части курсового проекта необходимо произвести выбор двигателя лифтовой установки. А также произвести расчет контура инверторного торможения (выбор тормозного резистора).

Произведём выбор двигателя.

При расчете нагрузок необходим учитывать влияние веса канатов. Поэтому произведём определение параметров канатов в соответствии с методикой, изложенной в [4] и данных из ПУБЭЛ (п. 245). Канаты должны рассчитываться на статическое разрывное усилие:

где Р - разрывное усилие каната, кН;

S_расчетное статическое натяжение ветви каната, кН;

К - коэффициент запаса, определяемый согласно ПУБЭЛ (п. 245).

При грузоподъемности лифтов от500 до 1000 кг рекомендуется брать[4] от 4 до 6 канатов. Принимаем . Для числа тросов коэффициент запаса K=12.

Для нахождения S необходимо знать высоту шахты лифтовой установки. Найдём высоту по ранее принятым количеством этажей и высотой одного этажа:

где =16 - число этажей здания.

=3,2 - высота одного этажа здания.

В первом приближении найдём массу тяговых канатов:

где q=0.40.5 кг/м масса одного метра каната.

Найдём величину нагрузки на канат S:

В [4] рекомендуется при скорости движения кабины лифта, превышающей 1,4 м/с, для уравновешивания тяговых канатов применяются уравновешивающие канаты. В этом случае, в приямке шахты устанавливается специальное натяжное устройство с отклоняющими блоками, масса которого составляет около 200-350 кГ. Примем

Теперь можно найти разрывное усилие каната:

Из [5] выбираем канат ЛК_О 6x19 с параметрами:

- диаметр каната, d=10,5 мм,

- масса одного метра q=0,3875 кг/м,

- расчетное разрывное усилие Р=57731Н.

Теперь можно уточнить массу канатов:

Для дальнейшего расчёта приведем все усилия к валу двигателя. Для чего необходимо определить КПД редуктора. Чаще всего в рассматриваемом механизме применяются червячные редукторы с глобоидной передачей. Поэтому необходимо определить передаточное число и передаваемую мощность редуктора для его выбора.

Производить выбор оптимального передаточного числа редуктора в данном проекте не будем, а зададимся номинальной синхронной скоростью приводного двигателя т. к. именно такая скорость указана как оптимальная для подобных лифтов в большинстве литературных источников по проектированию лифтов

В соответствии с [4] определим диаметр канатоведущего шкива:

,

где E_соотношение диаметров каната и шкива, в ПУБЭЛ указывается значение.Примем

Определим угловую скорость вращения шкива:

рад/с.

Определим предварительно передаточное число редуктора:

.

Учтем трение в направляющих, считая, что сила трения неизменна по модулю и составляет 20 % от номинального статического усилия на шкиву:

Пересчитаем статическую силу с учётом трение в направляющих:

Передаваемая редуктором мощность определяется из уравнения:

Потери на канатоведущем шкиву будем полагать равными нулю, как при определении мощности, так и в дальнейших расчетах. Выбираем редуктор ЧГ_100 с параметрами, приведенными в таблице 3.

Таблица 3. Параметры червячного глобоидного редуктора ЧГ_100.

входная мощность, Рвх, кВт.	момент на выходном валу, МР,НОМ, Нм.		номинальная скорость входного вала, об/мин.	передаточное число, i.
5,5	714	0,83	1000	16

Произведём перерасчёт угловой скорости шкива с учетом уточнённого значения i:

Пересчитаем диаметр шкива:

Т.к. в таблице указан номинальный КПД при прямом перетоке энергии, необходимо произвести. перерасчёт КПД при обратном перетоке энергии согласно [4]:

.

По графикам данных в источнике [2] определим значения КПД в зависимости от загрузки. Номинальная нагрузка для редуктора, приведенная к поступательному движению:

.

Коэффициент загрузки определим как:

,

где , - коэффициенты загрузки

Полученные результаты сведем в таблицу 5.

Определение статического приведенного момента нагрузки произведем по формуле:

.

Полученные данные сведем в таблицу 5.

Составим таблицу, куда сведем значения усилий на канатоведущем шкиву. Таблицу составим для первого случая загрузки кабины.

Таблица 5. Сводная таблица параметров нагрузки

N этажа	Fc, H	Fcт, H	kЗГ		Мс, Нм
1	2251,5	2702,8	0,87	0,87	44,66
2	2251,5	2702,8	0,87	0,87	44,66
3	1467,5	1918,8	0,62	0,82	33,64
4	1467,5	1918,8	0,62	0,82	33,64
5	1467,5	1918,8	0,62	0,82	33,64
6	683,5	1134,8	0,37	0,73	22,35
7	683,5	1134,8	0,37	0,73	22,35
8	683,5	1134,8	0,37	0,73	22,35
9	-100,5	350,8	0,11	0,55	9,17
10	-100,5	350,8	0,11	0,55	9,17
11	-100,5	350,8	0,11	0,55	9,17
12	-884,5	-433,2		0,58	-10,74
13	-884,5	-433,2		0,58	-10,74
14	-884,5	-433,2		0,58	-10,74
15	-1668,5	-1217,2		0,78	-22,43
16	-1668,5	-1217,2		0,78	-22,43
160	-2452,5	-2001,2		0,83	-34,66

Отрицательные значения указывают на то, что происходит обратный переток энергии. Определим значения для строк 12-17 таблицы 5:

Теперь можно уточнить статический момент:

Построим полную нагрузочную диаграмму двигателя. Определим приведенный к валу двигателя момент инерции механизма. Радиус приведения:

Определим момент инерции , (момент инерции шкива пологаем равным нулю):

,

где - момент инерции создаваемый механической частью электропривода и переменного,

- момент инерции создаваемый пассажирами:

коэффициент 1.2 учитывает инерционность ЭД; при расчете полагаем, что момент инерции шкива равен нулю.

Для дальнейшего расчета нам необходимы следующие исходные данные:

- максимально допустимое ускорение в соответствии с литературным источником [3];

- максимально допустимый рывок в соответствии с литературным источником [1];

- номинальная скорость движения в соответствии с заданием;

Определим средний пусковой момент двигателя, записав основное уравнение движение:

Расчет нагрузочной диаграммы будем проводить в следующем порядке в соответствии с уравнениями:

Определение динамического момента:

- определяем переменную составляющую момента инерции:

Далее необходимо рассчитать время и расстояние пройденное на этапе пуска и торможения и при движении на номинальной скорости, т. е. рассчитать диаграмму движения кабины лифта. Эта диаграмма будет состоять из нескольких участков с определёнными законами изменения скорости и ускорения на них. Расчет этих участков произведем в соответствии с методикой предложенной в литературном источнике [4].

На первом этапе разгона поддерживается постоянным рывок . При этом ускорение изменяется по линейному закону:

Изменение скорости характеризуется квадратичной параболой:

а путь, проходимый кабиной на этом этапе, определяется кубической параболой:

Длительность первого интервала движения определяется из условия:

В конце первого интервала движения ускорение достигнет допустимого значения , а величины скорости и пройденного пути могут быть определены при условии подстановкой (41) в (39) и (40):

На третьем этапе движения, которым завершается режим разгона электропривода до установившейся скорости, рывок имеет такую же величину как и на первом этапе, но с противоположным знаком: , а изменения ускорения и скорости характеризуются зависимостями:

Длительность третьего этапа движения равна длительности первого этапа:

В конце третьего этапа ускорение становится равным нулю , а изменение скорости на этом этапе определяется из (45) и (46) при :

На втором этапе разгона с постоянным ускорением () скорость изменяется на величину:

Изменение этой скорости во времени на втором этапе характеризуется зависимостью:

Тогда учитывая, что из (52) и (51) определим длительность второго этапа:

Перемещение кабины во времени на втором этапе характеризуется зависимостью:

При подстановке в эту зависимость можно определить перемещение кабины на этом этапе:

На третьем этапе перемещение кабины во времени характеризуется зависимостью:

Отсюда при можно определить с учётом (46) перемещение кабины за время третьего этапа:

Полный путь разгона представляет собой сумму путей, проходимых кабиной на первых трёх этапах движения. Тогда из (46), (54) и (57):

Полная длительность разгона представляет собой сумму длительностей первых трёх этапов, определяемых выражениями (44), (53) и (49):

Аналогично могут быть получены выражения, характеризующие движение кабины в процессе торможения для 5-ого, 6-ого и 7-ого этапа торможения.



Путь торможения равен сумме перемещений кабины на 5-ом, 6-ом и 7-ом этапах:



Длительность торможения:

Расстоянием между этажами .

Путь, который проходит кабина на четвёртом этапе своего движения с установившейся скоростью () зависит от расстояния между этажами , а также суммы путей разгона и замедления кабины:

Это расстояние кабина будет проходить за время:

Опираясь на эти полученые данные произведем расчеты и полученные значения сведем в таблицу 6.

Таблица 6. Нагрузочная диаграмма

перегон	, с	, м	, с	, м	Мс, Нм	,	Мэд.ср; Нм	Мдин, Нм
1-2	1,42	1,063	0,72	1,074	44,46	0,77	107,027	62,57
2-3	1,42	1,063	0,72	1,074	44,46	0,77	107,027	62,57
3-4	1,42	1,063	0,72	1,074	33,64	0,75	104,723	71,08
4-5	1,42	1,063	0,72	1,074	33,64	0,75	104,723	71,08
5-6	1,42	1,063	0,72	1,074	33,64	0,75	104,723	71,08
6-7	1,42	1,063	0,72	1,074	22,35	0,74	102,419	80,07
7-8	1,42	1,063	0,72	1,074	22,35	0,74	102,419	80,07
8-9	1,42	1,063	0,72	1,074	22,35	0,74	102,419	80,07
9-10	1,42	1,063	0,72	1,074	9,17	0,72	100,115	90,94
10-11	1,42	1,063	0,72	1,074	9,17	0,72	100,115	90,94
11-12	1,42	1,063	0,72	1,074	9,17	0,72	100,115	90,94
12-13	1,42	1,063	0,72	1,074	22,24	0,70	97,81	75,57
13-14	1,42	1,063	0,72	1,074	22,24	0,708	97,81	75,57
14-15	1,42	1,063	0,72	1,074	22,24	0,70	97,81	75,57
15-16	1,42	1,063	0,72	1,074	24,3	0,69	95,506	71,21

Теперь рассчитаем время спуска до первого этажа:

Расстояние, проходимое в случае такого перемещения на номинальной скорости определяется из выражения:

Время этого спуска

Определим время цикла:

где - время посадки / высадки пассажиров (по результатам собственных наблюдений)

В пакете Excel определим значения эквивалентных моментов в соответствии с формулой:



В результате расчёта получаем:

Определим требуемую мощность двигателя:

Для выбора двигателя необходимо также определить продолжительность включения:

В справочнике [8] даны параметры двигателя для ПВ 60, поэтому произведем пересчет:

Из справочника [8] выбираем двигатель 4А132М6У3:

Таблица 7. Паспортные данные двигателя 4А132М6У3

Синхронная скорость вращения		1000
Номинальная мощность		7,5
Номинальное скольжение		3,2
Номинальный КПД		85,5
Номинальный cosц		0,81
Кратоность номинального и пускового моментов		2
Кратность номинального и максимального моментов		2,2
Кратность номинального и пускового токов		7
Момент инерции двигателя		0,0575
Способ охлаждения	ICA0141
Степень защиты	Ip44

Произведём расчет основных параметров двигателя:

Номинальная частота вращения двигателя:

Номинальная угловая скорость:

Номинальный момент двигателя:

Максимально допустимый момент ЭД:

Проведём проверку двигателя по нагреву:

Для проверки рассчитаем в программе Excel эквивалентный момент двигателя (только для включённого его состояния) по формуле:



где

- коэффициент самовентилируемого двигателя на i_участке

- коэффициент ухудшения охлаждения при неподвижном роторе двигателя ()

- средняя угловая скорость на i_участке

По результатам вычисления в среде Excel получим:

Пересчитываем значение на стандартное значение ПВ:

Из выражения (75) и (79) видно, что:

(81)

следовательно, двигатель удовлетворяет условиям нагрева.

Максимальный момент нагрузочной диаграммы электропривода:



Из выражений (76) и (80) видно, что максимальный момент нагрузочной диаграммы не превышает максимально допустимого момента для данного двигателя, следовательно, двигатель выбран верно и удовлетворяет условиям перегрузки.

Выбор тормозного резистора

На основании литературных источников известно, что в общем случае рекуперативное торможение оказывается выгодным при мощности двигателя больше 30 кВт. При меньшей мощности используется резистивное (инверторное) торможение, где энергия торможения, превышающая потери энергии в двигателе и инверторе, рассеивается в тормозном сопротивлении, включаемым через коммутируемый транзистор на шины промежуточного звена постоянного тока Рис. (5).

При торможении кинетическая энергия, освобождаемая инерционными массами электропривода при снижении скорости, рассеивается в виде потерь в АД, АИН и тормозном сопротивлении :

где J и - момент инерции электропривода и угловая скорость АД,

-потери мощности в АД и АИН,

- ток в тормозном сопротивлении ,

-динамический момент электропривода

С помощью управления транзистором VT поддерживается заданный уровень напряжения в звене постоянного тока.

Необходимо определить энергию, поступающую от механизма к двигателю при спуске в генераторном режиме и при торможении кабины до останова, рассеиваемую на тормозном резисторе. Наибольшая величина кинетической энергии, освобождаемой инерционными массами электропривода при торможении, будет в случае движения лифта с 16_ого этажа на 1_ый без промежуточных остановок при полной загрузке кабины лифта.

Тогда средняя мощность определяется по формуле:

где - статический приведенный момента нагрузки по формуле(34);

- время торможения;

- суммарный момент инерции, из данных таблицы 6 ;

-номинальная угловая скорость;

-время спуска кабины. Определяется из выражения:

.

При торможении асинхронный двигатель отдает энергию назад в преобразователь частоты (работает в генераторном режиме) вследствие чего напряжение в звене постоянного тока повышается. Преобразователь пытается уменьшить напряжение, увеличивая выходную частоту, тем самым, уменьшая скольжение двигателя. Интенсивность замедления (торможения) в этом случае зависит от потерь мощности в преобразователе и двигателе. ПЧ можно тормозить с мощностью около 20 % от номинальной за счет собственных потерь двигателя и преобразователя, что показано в формуле (83).

Поэтому чтобы учесть потери в АД и АИН примем коэффициент использования , тогда:

Тогда сопротивление резистора равно

Выберем резистор фирмы SIEMENS из [9] предназначенный для ПЧ - 6SE7016-3ES87-2DC0. Его параметры сведены в таблице 8.

Таблица 8. Параметры резистора 6SE7016-3ES87-2DC0

Мощность,	4 кВт
Сопротивление	100 Ом

4. Проектирование общей схемы электропривода

Описание торможения в системе

В в данном курсовом проекте управление двигателем производится по закону . Этот закон существенно идеализирован, и основным допущением в нем является - активное сопротивление статора , что не соответствует истине в реальной системе. Это скажется в том что при с уменьшении частоты, будет снижаться жёсткость линейной части механической характеристики двигателя. В преобразователях представляются методы корректировки начального напряжения, но эти методы не решают проблему. Если скомпенсировать падение напряжения для номинального тока при минимальной частоте, то при сбросе нагрузки к обмоткам двигателя будет приложено повышенное напряжение, которое может вызвать перенасыщение магнитной системы и недопустимое увеличение тока. Если компенсацию сделать для минимального тока, то при увеличении нагрузки магнитный потом уменьшается и соответственно уменьшается критический момент. А нашей системе влияние этого допущения будет сказываться на точности задания синхронной скорости через частоту напряжения питающего двигатель что будет существенно влиять на точность позиционирования.

Этапы торможения лифта:

I. При подходе лифта к этажу срабатывает бесконтактный путевой выключатель установленный на расстоянии от площадки этажа, он подаёт сигнал в контроллер на начало торможения, контроллер в свою очередь подаёт сигнал преобразователю частоты и начинается торможение по заложенной в преобразователь S_образной характеристике (номер задания её параметров настройки в ПЧ 1.30-1.35). При изменении частоты, соответственно будет изменяться и напряжение. Торможение (а также ускорение) по такой характеристике позволяет ограничить ускорения и рывок.

II. После торможения по S_образной характеристике, для более точного позиционирования (из-за ошибки задания синхронной угловой скорости двигателя лифт вполне вероятно не попадёт в точку позиционирования) ставится узел контроля положения кабины.

Блок включает в себя два индуктивных датчика точной остановки:

- ДТВ,

- ДТН.

Они расположены на кабине лифта, которые у уровня точной остановки замыкаются шунтом Ш, причём в этом случае индуктивные сопротивления этих датчиков одинаковы и равны между собой. Датчики питаются от трансформатора, а выходные напряжения их цепей проходят через выпрямители. Разность выпрямленных напряжений подаётся на резистор, разность потенциалов на выходе которого, ограничиваемая с помощью стабилитронов, представляет собой выходное напряжение блока контроля положения кабины. При положении кабины на уровне точной остановки напряжения и малы и одинаковы. При опускании кабины вниз на расстояние магнитопровод датчика ДТВ размыкается и напряжение максимально. При подъёме кабины на расстояние соответственно максимально напряжение . То есть выходное напряжение блока контроля положения кабины равно нулю при точном положении кабины, а его величина и знак характеризуют величину и знак отклонения кабины от заданного положения. Выходные напряжения этого блока могут использоваться в качестве задающих сигналов на преобразователе частоты, для коррекции положения кабины.

III. При приближении к нулю скорости кабины на ПЧ приходит с датчика контроля положения кабины и по команде ПЧ накладывается механический тормоз (параметры настройки ПЧ 2.90-2.96).

Реализация релейно-контактной схемы управления

В данном курсовом проекте реализуем схему управления лифтом на программируемом логическом устройстве DVP-SS производства Delta, т. к. это более целесообразно, чем реализовывать её на релейно - контактной аппаратуре. Данный контроллер имеет большое количество различных функций, что позволяет реализовывать на нем довольно сложные программы, что может помочь оптимизировать работу лифта и систему защиты. Программа написанная на языке РКС, приведена в приложении 1 данного курсового проекта.

Пояснение к программе:

сигналы с кнопок вызова этажей;

M0_разрешение на пуск лифта;

M19_разрешение на вызов лифта;

X31_сигнал концевого выключателя дверей;

X32 - команда ревизии;

X33 - сигнал концевого выключателя пола;

внутренние реле этажей;

таймеры для устанавливающие номера этажей в счетчики;

счетчики с уставками, равными номерам этажей (отключают сами себя по достижении уставки;

С16_счетчик в который записывается значение требуемого этажа;

М17_сигнал движения вверх;

М18 - сигнал движения вниз;

Х0 - сигнал с бесконтактных концевых этажных выключателей;

С112_Счетчик в котором записан текущий этаж лифта. (инкрементируется при движении вверх, и декркиментируется при движении вниз, при прохождении каждого бесконтактного концевого выключателя.

М19_счетчик сравнения требуемого и текущего этажа;

М20, М21, М22_результатв сравнения() счетчика М19;

Y0_команда на пуск лифта вверх;

Y1 - команда на пуск лифта вниз;

Y2_команда на торможение;

X34 - сигнал о наложении тормоза;

Y3_сигнал на открытие дверей кабины;

T0_таймер 10_ти секундной выдержки времени (открытое состояние дверей кабины);

Y4 - сигнал на закрытие дверей кабины;

T1_таймер сброса (в течении 0,1с после закрытия дверей кабины, происходит сброс всех счетчиков в исходное состояние и обнуление промежуточных реле).

Размещено на Allbest.ru

...