Введение
Целью данного курсовогопроекта является разработка электропривода лифта для высотного здания.
Техническими требованиямидля проектируемого электропривода является питание от общепромышленной 3-хфазной сети переменного тока напряжением 380 В, частотой 50 Гц.
В динамических режимахработы (пуск, торможение) привода должно соблюдаться условие:
а £ аДОП,
где аДОП –допустимое по условиям работы ускорение.
По условию на курсовоепроектирование заданы следующие технические параметры:
1) грузоподъемность лифтаG1 = 7,5 кН;
2) вес кабины G2 = 11,8 кН;
3) вес погонного метраканата G3 = 14,8 Н;
4) максимальная высотаподъема Н = 70 м;
5) максимальноеколичество остановок n =20;
6) точность останова ±m = 20 мм;
7) коэффициент загрузкикабины лифта К1 = 0,75;
8) число несущих канатовК2 = 4;
9) КПД системы h = 0,85;
10) скорость перемещениякабины V = 2,5 м/с;
11) передаточноеотношение редуктора i = 18,3;
12) радиус ведущегоканатного шкива R = 0,8;
13) жесткость 1 метраканата С1М = 2,13*106 Н/м.
Дополнительно в заданииуказано, что момент инерции вращающихся частей кинематической схемы (кромедвигателя) составляет 25% от момента инерции двигателя.
По технологииэксплуатации лифт должен обеспечивать нормальную работу и режим наладки, прискорости 25% от номинальной.
1 Анализ и описаниесистемы «электропривод – рабочая машина»
1.1 Количественная оценкавектора состояния или тахограммы требуемого процесса
По условию эксплуатациилифта требуется обеспечить точность останова ±m = 20 мм. Это означает, что электропривод перед торможениемдолжен иметь скорость, обеспечивающую данную точность торможения. Скоростьопределим по формуле 1:
VПОН = ÖК12*аДОП2*t02 + 2*К2*аДОП*(±m)/КП – К1*аДОП*t0,
Где К1 = ;
К2 = ;
КП = 1,05…1,25– поправочный коэффициент;
аДОП = 3 м/с2– допустимое ускорение для пассажирских лифтов /1/;
t0= 0,2…0,25 с – суммарное среднее значение временисрабатывания всех последовательно действующих в схеме управления аппаратов;
DV/DVП0 = 0,2…0,5– относительное отклонение остановочной скорости;
Dt/t0= 0,15 – относительное отклонение параметра t0;
Dа/аДОП = 0,1…0,5 –относительное отклонение ускорения.
К1 = = 0,5.
К2 = = 1.
VПОН = Ö0,52*32*0,2252+ 2*1*3*0,02/1,15 – 0,5*3*0,225 = 0,129 м/с.
Полученное значение VПОН означает, что для обеспеченияточности останова необходимо предварительно переходить на пониженную скорость VПОН = 0,129 м/с и только потом тормозитьсядо 0.
Время разгона дономинального значения скорости при пуске:
tП = .
tП = = 0,83 с.
Путь, проходимый кабинойлифта при разгоне:
SП = .
SП = = 1,041 м.
Время торможения отноминальной скорости до пониженной:
tТП = .
tТП = = 0,79 с.
Путь, проходимый кабинойлифта при торможении до пониженной скорости:
SТП = .
SТП = = 0,93 м.
Время торможения до 0:
tТ0 = .
tТ0 = = 0,043 с.
Путь, проходимый кабинойлифта при торможении до 0:
SТ0 = .
SТ0 = = 0,0027 м.
Количество остановок позаданию равно n = 20. Расстояние между остановками:
L = .
L = = 3,5 м.
Суммарное расстояние,проходимое кабиной лифта в установившихся режимах:
LУСТ = L – SП – SТП – SТ0.
LУСТ = 3,5 – 1,041 – 0,93 – 0,0027 =1,5263 м.
Принимаем время работы напониженной скорости равное tПОН = 1с.
Расстояние, проходимоекабиной лифта на пониженной скорости:
SПОН = VП*tПОН.
SПОН = 0,129*1 = 0,129 м.
Расстояние, проходимоекабиной лифта на номинальной скорости:
SН = LУСТ – SПОН.
SН = 1,5263 – 0,129 = 1,3973 м.
Время работы наноминальной скорости:
tН = .
tН = = 0,55 с.
Время, затрачиваемоекабиной лифта на движение между остановками:
tРАБ = tП + tН + tТП + tПОН + tТ0.
tРАБ = 0,83 + 0,55 + 0,79 + 1 + 0,043 =3,213 с.
Принимаем среднее времяпаузы в работе, затрачиваемое на выход и вход пассажиров tПАУЗЫ = 10 с.
Принимая во внимание, чтоколичество остановок n = 20и то, что в общий цикл входит как подъем кабины лифта так и опускание, общеевремя цикла опускания-подъема со всеми остановками равно:
ТЦ = 2*(tРАБ + tПАУЗЫ)*n.
ТЦ = 2*(3,213+ 10)*20 = 528,52 с = 8,8 мин.
Построение тахограммыпроцесса произведем после построения нагрузочной диаграммы.
1.2 Количественная оценкамоментов и сил сопротивления
Принимая во внимание, чтов задании на курсовое проектирование имеются данные только по жесткостиканатов, можно представить механическую систему лифта как двухмассовую систему.При этом при рассмотрении возьмем случай, когда кабина находится внизу.Принимаем, что в состав J1 входит масса электродвигателя,редуктора и ведущего шкива. По заданию на курсовое проектирование:
J1 = 1,25*JДВ.
В состав второй массыследует внести массу кабины и канатов:
J2 = JК.ПР. + JКАБ.ПР.,
Где JК.ПР. – приведенный к валу двигателямомент инерции канатов;
JКАБ. ПР. – приведенный к валу двигателямомент инерции кабины.
Момент инерции канатов,приведенный к валу двигателя:
JК.ПР. = ,
где RПР – радиус приведения.
Радиус приведенияопределяется по формуле:
RПР = .
RПР = = 0,0437 м.
JК.ПР. = = 1,61 кг*м2.
Найдем приведенный к валудвигателя момент инерции загруженной кабины:
JКАБ.ПР. = .
JКАБ.ПР. = = 3,43 кг*м2.
Суммарный момент инерциивторой массы:
J2 = 1,61 + 3,43 = 5,04 кг*м2.
Суммарная жесткостьканатов между массами J1 и J2 может быть определена исходя из следующих выражений припаралельно-последовательном соединении элементов жесткости 1 метра каната.
При последовательномсоединении:
= S.
При параллельномсоединении:
СS = SСК.
Приведение жесткости квалу двигателя:
СПР = СК*RПР2.
Жесткость каната длинойН:
= 70*.
= 70*.
С70 = 30428,57Н/м.
Жесткость 4 параллельныхветвей канатов:
С470= К2*С70.
С470= 4*30428,57 = 121714,28 Н/м.
Приведенная к валу двигателяжесткость С12:
С12 ПР. =121714,28*0,04372 = 232,43 Н/м.
Принимая во внимание, чтона данном этапе не известен момент инерции двигателя, и поэтому, невозможноопределить момент инерции первой массы, условно примем, что:
JS =J1 + J2 = J2.
JS = 5,04 кг*м2.
Динамический момент впереходных режимах опеределяется по формуле:
МДИН = JS*E,
Где E – угловое ускорение.
E = .
E = = 68,64 с-2.
МДИН =5,04*68,64 = 345,99 Н*м.
Статический момент приподъеме кабины:
МС = .
Статический момент приопускании кабины:
МС = .
В процессе работывозможны два различных режима загрузки: с пустой кабиной; с загруженнойкабиной. Принимая это во внимание, найдем моменты нагрузки для различных режимов.
Подъем пустой кабины:
МСПП = = 606,87 Н*м.
Подъем груженой кабины:
МСПГ = = 907,74 Н*м.
Опускание пустой кабины:
МСОП = = 438,46 Н*м.
Опускание груженойкабины:
МСОГ = = 655,84 Н*м.
По полученным значениямпостроим механическую характеристику механизма (рисунок 1.3).
По полученным значениям МСи МДИН строим нагрузочную диаграмму и тахограмму за цикл работы(рисунок 1.4). Для упрощения приведем только два отрезка (подъем и опусканиегруженой кабины, как наиболее тяжелых режима).
Для построениянагрузочной диаграммы найдем моменты, действующие в динамических режимах:
МСПГ + МДИН= 907,74 + 345,99 = 1253,73 Н*м.
МСПГ – МДИН= 907,74 – 345,99 = 561,75 Н*м.
МСОГ + МДИН= 655,84 + 345,99 = 1001,83 Н*м.
МСОГ – МДИН= 655,84 – 345,99 = 309,85 Н*м.
Рассчитаем эквивалентныймомент нагрузки по формуле:
МЭКВ = Ö .
МЭКВ = Ö
= 1173,62 Н*м.
Определимпродолжительность включения двигателя:
ПВР = *100%.
ПВР = *100% = 24,31%.
Произведем перерасчет настандартное значение ПВСТ = 100%.:
МЭКВ(ПВСТ)= МЭКВ*Ö .
МЭКВ(100%) =1173,52*Ö = 578,65 Н*м.
Расчетная скоростьэлектродвигателя:
wДВ = .
wДВ = = 57,18 с-1.
Расчетная мощностьдвигателя:
РРАСЧ = К*МЭКВ(100%)*wДВ,
Где К = 1,1 – коэффициентзапаса по динамике.
РРАСЧ =1,1*578,65*57,18 = 36395,9 Вт.
2 Анализ и описаниесистемы «электропривод – сеть» и «электропривод – оператор»
По условию на курсовоепроектирование задано, что электропривод лифта получает питание от 3-хфазной сети переменного тока напряжением 380В, частотой 50 Гц. Принимая вовнимание полученную расчетную мощность двигателя можно с уверенностью считать,что независимо от системы электропривода, на которой будет реализовыватьсяэлектропривод лифта, Данные параметры питающей сети могут обеспечить требуемоекачество.
В электроприводе лифтауправление выполняется из различных мест:
1) из кабины лифта;
2) с каждого этажа.
В кабине лифта находитсяпульт управления, на котором может задаваться необходимый этаж, а такжепроизводиться остановка движения. Пульт имеет в своем составе светосигнальнуюаппаратуру, предназначенную для сигнализации выбранного этажа.
На каждом этаже находитсяпульт, на котором вызывается лифт на данный этаж. Рядом с кнопкой вызованаходится светосигнальная лампа, предназначенная для сигнализации того, чтолифт находится в движении, а также при вызове с данного этажа – что вызовпринят.
3 Выбор принципиальныхрешений
Производим оценкуразличных вариантов. В качестве рассматриваемых вариантов принимаем:
1) АД с фазным ротором;
2) система Г-Д;
3) система ТП-ДПТ с НВ.
Для оценки воспользуемсяметодом экспертных оценок. Сравнение предлагаемых систем производитсяотносительно n-характеристик систем, важных с точкизрения цели проектирования, путем сравнения определенных (для каждого варианта)значений соответствующих показателей качества qi. Показатели качества служат дляколичественной характеристики степени выполнения требований задания, а такжедругих требований.
На основании шкалы оценокможет быть охарактеризована степень выполнения каждого отдельного требования, атакже оценена степень важности каждого параметра относительно других. Для этоговводится весовой коэффициент l.
Выбор наилучшего решенияпроизводится определением взвешенной суммы:
S = Sli*qi.
Подсчитаем полученные результаты:
S´ = 10 + 10 + 15 + 20 + 20 + 15 + 10 =100.
Sp = 20 + 4 + 20 + 8 + 16 + 6 + 25 =99.
S¢ = 25 + 8 + 25 + 12 + 16 + 12 + 25 =123.
Выбираем систему ТП-ДПТ сНВ
4 Расчет силовогоэлектропривода
4.1 Расчет параметров ивыбор двигателя
Исходя из расчетноймощности электродвигателя и расчетной скорости выбираем электродвигательпостоянного тока с независимым возбуждением типа 2ПН280LУХЛ4 2:
РН = 37 кВт;
UН = 220 В;
IН = 195,5 А;
nН = 600 об/мин;
hН = 86 %;
RЯ = 0,037 Ом;
RДП = 0,017 Ом;
RВ = 25,2 Ом;
l = 3;
JДВ = 2,09 кг*м2.
Найдем момент инерциипервой массы:
J1 = 1,25*2,09 = 2,61 кг*м2.
По расчетной схеме(рисунок 1.2) определим обобщенные параметры 3:
g = .
g = = 2,93.
W12 = Ö С12*.
W12 = Ö 232,43* = 11,62 с-1.
W02 = .
W02 = = 6,78 с-1.
В данном случае J1 и J2 соизмеримы. Так как отсутствуютвозмущения, изменяющиеся с частотой, близкой к W12 = 11,62 с-1, можно неучитывать жесткость механической связи. Поэтому можно принять С12 = ¥ и перейти к одномассовой расчетнойсхеме:
JS = J1 + J2.
JS = 2,61 + 5,04 = 7,65 кг*м2.
Динамический момент впереходных режимах:
МДИН =7,65*68,64 = 525,09 Н*м.
По нагрузочной диаграмме(рисунок 1.4) найдем уточненные моменты, действующие в динамических режимах:
МСПГ + МДИН= 907,74 + 525,09 = 1432,8 Н*м.
МСПГ – МДИН= 907,74 – 525,09 = 382,65 Н*м.
МСОГ + МДИН= 655,84 + 525,09 = 1180,93 Н*м.
МСОГ – МДИН= 655,84 – 525,09 = 130,75 Н*м.
Найдем эквивалентныймомент при новых значениях моментов:
МЭКВ = Ö
= 1240,67 Н*м.
Произведем перерасчет настандартное значение ПВСТ = 100%.:
МЭКВ(100%) =1240,67*Ö = 611,7 Н*м.
Расчетная мощностьдвигателя:
РРАСЧ =611,7*57,18 = 34,97 кВт.
Выбранныйэлектродвигатель по мощности проходит. Проверим условие перегрузочнойспособности. Номинальный момент электродвигателя:
МН = ,
Где wН – номинальная круговая частота вращения двигателя.
wН = .
wН = = 62,8 с-1.
МН = = 589,17 Н*м.
Условие проверки поперегрузочной способности:
l*МН ³ ММАКС.,
Где ММАКС. –максимальный момент нагрузки в динамических режимах.
3*589,17 = 1767,5 ³ 1432,8 Н*м.
Выбранныйэлектродвигатель соответствует требованиям по перегрузочной способности.
Рассчитаем параметрыэлектродвигателя.
Приведенное к рабочейтемпературе сопротивление якорной цепи:
RЯ.ПР..= 1,2*(RЯ+RДП)+,
RЯ.ПР.=1,2*(0,037+0,017) + = 0,075 Ом.
Коэффициентэлектродвигателя:
Се = ;
Се = = 3,269 В×с;
Индуктивностьякоря:
LЯ = bК*,
Где bК = 0,6 – для нескомпенсированных электродвигателей.
LЯ = 0,6* = 0,001 Гн.
4.2 Расчетпараметров и выбор силовых преобразователей
В качестве силовогопреобразователя выбираем комплектный электропривод серии ЭПУ1 по следующимпараметрам:
1) по номинальному току нагрузки:
IН ³ IЯН;
2) по номинальному выходному напряжению:
UВЫХ³UЯН;
3) по перегрузочной способности:
lПР ³ lДВ;
4) подиапазону регулирования:
DПР ³ DРАСЧ;
5) по наличию реверса;
6) По напряжению питающей сети:
UСЕТИ = UВХ
Для выборапреобразователя используем следующие параметры:
IЯН = 195,5 А;
UЯН = 220 В;
lДВ = 3;
DРАСЧ = .
wПОН = .
wПОН = = 2,9463 с-1.
DРАСЧ = = 21,28.
UСЕТИ = 380 В.
Пополученным параметрам выбираем электропривод ЭПУ1-2-4627ЕУХЛ4 со следующимипараметрами 4:
1) токблока управления – 400 А;
2) выпрямленноенапряжение блока – 230 В;
3) Напряжениепитающей сети – 380 В;
4) диапазонрегулирования – до 50;
5) перегрузочнаяспособность – 2;
6) собратной связью по ЭДС.
Параметрывводного токоограничивающего реактора типа РТСТ-265-0,156У3 5
1)номинальный фазный ток –265 А;
2)номинальная индуктивность фазы – 0,00156 Гн;
3) активноесопротивление фазы – 0,0072 Ом.
Оценимнеобходимую индуктивность якорной цепи с точки зрения ограничения пульсацийвыпрямленного тока при работе в нижней точке диапазона регулирования скорости.При этом, требуемая индуктивность контура якорной цепи:
Lа = ,
Где in = 0,02…0,05 – относительная величинадействующего напряжения первой гармоники.
en= ,
amax = arccos ;
Edmin= Ce *wmin + DUСД+ DUВ,
Где DUсд = (0,005…0,01)*UН – падение напряжения на сглаживающем дросселе;
DUВ = 1…2 В – падение напряжения на тиристолрах воткрытом состоянии.
Ed0= Ce*wН + DUСД + DUВ.
Edmin = 3,269*2,95 + 0,01*220 + 2 = 13,84В.
Ed0= 3,269*62,8 + 0,01*220 + 2 = 209,5 В.
amax = arccos = 86,21o.
en = = 0,23.
La = = 0,006 Гн.
Требуемаяиндуктивность сглаживающего дросселя:
LСД = Lа – 2*LР – LЯ.
LСД = 0,006 – 2*0,00156 – 0,001 = 0,00188 Гн.
В качествесглаживающего дросселя выбираем дроссель типа ФРОС-1000/0,5У3 со следующиминоминальными параметрами:
1)номинальный постоянный ток – 800 А;
2)номинальная индуктивность – 2,3 мГн;
3) активноесопротивление – 0,0047 Ом.
Суммарная индуктивностьякорной цепи:
LS= LЯ + 2*LР + LСД;
LS= 0,001 + 2*0,00156 + 0,0023 = 0,00642 Гн.
Суммарноесопротивление якорной цепи:
RS= RЯН + 2*RР+ RСД.
RS= 0,075 + 2*0,0072 + 0,0047 = 0,0941 Ом.
Постоянная времениякорной цепи:
ТЯ = ;
ТЯ = = 0,068 с.
Постояннаявремени тиристорного преобразователя:
ТТП = + (0,005…0,01) » 0,01 с.
Коэффициент усилениятиристорного преобразователя:
КТП = .
КТП = = 23.
Коэффициент обратнойсвязи по ЭДС:
КОЭ = ;
КОЭ = = 0,04871 В*с.
5 Расчет статическихмеханических и электромеханических характеристик двигателя и привода
Для электродвигателяпостоянного тока с независимым возбуждением статические характеристики можнопостроить по двум точкам:
1) точке холостого хода(МС = 0);
2) точке номинальнойнагрузки (МС = МН).
При этом скоростьопределяется по формулам:
w = – – механическая характеристика;
w = – – электромеханическаяхарактеристика;
Напряжение на якоре, прикотором электродвигатель работает в точках w = 57,18 с-1 и w = 2,9463 с-1 при номинальном моменте определяемпо формуле:
UЯ = Се*w + .
Для естественнойхарактеристики:
w0= = 67,29 с-1.
wН = – = 62,8 с-1.
Для скорости w = 57,18 с-1:
UЯ = 3,269*57,18 + = 203,88 В.
w0= = 62,36 с-1.
Для скорости w = 2,9463 с-1:
UЯ = 3,269*2,9463 + = 26,59 В.
w0= = 8,13 с-1.
Для построения электромеханическиххарактеристик используем те же точки холостого хода (w0), что и расчете механических характеристик. В качествестатического тока принимаем IЯН = 195,5 А.
Рассчитаем значениекритического тока якоря для нижней скорости диапазона:
IКР = *Ö2*E2Ф**sin*(1 – *ctg)*sinaMAX.
IКР = *Ö2*220**sin*(1 – *ctg)*sin86,21 = 13,6 А.
Ввиду того, что величина IКР намного меньше самого минимальногозначения статического тока, зоной прерывистых токов можно пренебречь.
6 Расчет переходныхпроцессов в электроприводе за цикл работы
Структурная схема СУ ЭПтипа ЭПУ1 приведена на рисунке 6.1. СУ содержат в своем составе: регулятор ЭДС(РЭ) и управляющий орган (УО), предназначенный для реализации токовой отсечки,на который подается сигнал обратной связи по току якорной цепи.
Для нахожденияпередаточной функции регулятора ЭДС необходимо предварительно свернутьвнутренний контур электродвигателя по формуле:
WЗ(Р) = ,
Где WЗ(Р) – передаточная функция замкнутого контура;
WПР(Р) – передаточная функция прямойветви;
WОБР(Р) – передаточная функция обратнойветви.
При этом целесообразнопроизвести условный перенос цепи обратной связи как показано прерывистойлинией.
WПР(Р) = *Се*.
WОБР(Р) = СЕ.
WЗК(Р) == ,
Где ТМ –механическая постоянная времени электродвигателя.
ТМ = .
ТМ = = 0,067 с.
Полученное выражение сдостаточной степени точности можно преобразовать в выражение:
WЗК(Р) =
Для синтеза регулятораЭДС /6/, влиянием отсечки по току можно условно пренебречь и полученныйразомкнутый контур регулирования ЭДС, состоящий из передаточной функции преобразователяи оптимизированной свернутой передаточной функции электродвигателя, приравнятьк желаемой передаточной функции разомкнутого контура регулированиянастраиваемого на симметричный оптимум:
WЖР(Р) =
При выборе желаемойпередаточной функции замкнутой системы, Тm принимают равной некомпенсируемоймалой постоянной времени объекта регулирования, которую невозможнокомпенсировать принципиально или нецелесообразно компенсировать из соображенийпомехоустойчивости системы.
WРАЗ.Э(Р) = WРЭ(Р) **Се*КОЭ.
WРЭ(Р) *Се*КОЭ = .
В полученном уравнениитолько суммарная постоянная времени ТЯ + ТМ подлежиткомпенсации, так как постоянная времени ТТП не может бытьскомпенсирована потому, что тиристорный преобразователь является дискретнымзвеном и его динамические свойства зависят только от свойств силовых вентилей,входящих в силовую схему. Поэтому Тm = ТЯ + ТМ.
Из полученного уравнениянаходим передаточную функцию регулятора:
WРЭ(Р) =
Полученная передаточнаяфункция соответствует ПИ-регулятору.
Особенностьюмоделирования СУ ЭП типа ЭПУ1 (с регулятором ЭДС (РЭ) и управляющим органом(УО)) является необходимость ограничения допустимого значения тока якоря путемограничения выходного сигнала регулятора ЭДС UВЫХ.Р, в дополнение к собственному ограничению регулятора, исходяиз условия:
если ABS(IЯЦ) ³ IДОП.ЯЦ, то UВЫХ.Р =
где wДВ – текущая скорость вращенияэлектродвигателя;
IДОП… ЯЦ – допустимый ток якорной цепи сучетом перегрузочной способности электродвигателя.
При моделированиирегулятора следует производить учет нелинейностей, возникающих при работереальных операционных усилителей (ОУ), обусловленных ограничением уровнявыходного сигнала уровнем напряжения питания (в общем случае UПИТ.ОУ = ±10 В). В связи с этим в программе следует задаватьусловия ограничения, соответствующие зоне изменения выходного сигнала ОУ, а приналичии в составе регулятора интегральной составляющей, при достижении выходнымсигналом ОУ предельных значений, производится условное размыкание интегральнойветви регулятора. Для реверсивных регуляторов зона изменения выходного сигнала:+10.0 ...–10.0.
Для представленияструктурной схемы (рисунок 6.1) в удобном виде для описания на языкепрограммирования необходимо произвести разбиение передаточных функций отдельныхэлементов на элементарные звенья, а также учесть влияние нелинейностей. Приэтом получим математическую модель, приведенную на рисунке 6.2.
Параметры математическоймодели:
А[1] = =
= = 0,003;
А[2] = =
= = 0,3;
А[3] = КП =23.
А[4] = = = 100.
А[5] = = = 10,62;
А[6] = = = 14,7;
А[7] = СЕ =3,269;
А[8] = СЕ =3,269;
А[9] = = = 0,13;
А[10] = КОЭ =0,04871;
А[11] = UЗ;
А[12] = IЯДОП = IЯН*l =195,5*3 = 586,5;
А[13] = IЯДОП RЯЦ= 586,5*0,0941 = 55,18;
А[14] = КП =23.
А[15] = МС;
А[16] = = = 0,04371.
Рассчитаем напряжениезадания по формуле:
UЗАД = w*Се*КОЭ.
Для скорости w = 57,18 с-1:
UЗАД = 57,18*3,269*0,04871 = 9,1 В.
Для скорости w = 2,9463 с-1:
UЗАД = 2,9463*3,269*0,04871 = 0,469 В.
Моделированиепроизводится по следующим режимам:
1) пуск на номинальнуюскорость (UЗАД = 9,1 В; МС = 907,47Н*м);
2) торможение допониженной скорости (UЗАД = 0,469 В; МС = 907,47Н*м);
3) торможение до 0 (UЗАД = 0 В; МС = 907,47 Н*м);
4) пуск на номинальную скорость(UЗАД = — 9,1 В; МС = 655,84Н*м);
5) торможение допониженной скорости (UЗАД = — 0,469 В; МС = 655,84Н*м);
6) торможение до 0 (UЗАД = 0 В; МС = 655,84 Н*м).
Графики переходныхпроцессов и таблицы результатов находятся в приложении.
Анализируя графикипереходных процессов делаем вывод, что спроектированный электроприводобеспечивает динамические режимы спуска-подъема с соблюдением допустимогоускорения. Процесс торможения до 0 имеет затянутый характер, что незначительновлияет на весь цикл работы лифта в целом.
7 Проверка правильностирасчета мощности и окончательный выбор двигателя
Для проверкиэлектродвигателя по нагреву воспользуемся формулой для определенияэквивалентного тока за цикл подъема-спуска:
IЭКВ = Ö .
IЭКВ = Ö
= 266,54 А.
Определимпродолжительность включения двигателя:
ПВР = *100% = 24,5%.
Произведем перерасчет настандартное значение ПВСТ = 100%:
IЭКВ(ПВСТ) = IЭКВ*Ö .
IЭКВ(100%) = 266.54*Ö = 132.159 А.
Как видно из полученногозначения, электродвигатель проходит по нагреву, так как:
IН.ДВ > IЭКВ(100%).
195,5 А > 132,159 А.
Имеющийся запас помощности необходим для обеспечения динамических режимов, так как система имеетзначительный момент инерции.
8 Разработка схемыэлектрической принципиальной
8.1 Разработка схемысиловых цепей, цепей управления и защиты
Подачу питающегонапряжения силовой сети целесообразно производить через автоматическийвыключатель, имеющий соответствующие параметры и предусматривающий защиту оттоков короткого замыкания и токов перегрузки.
Непосредственноеподключение входных цепей силового преобразователя к питающей сети необходимовыполнять с применением магнитного пускателя, в функции которого входит также иподключение к питающей сети релейной системы управления.
Промежуточная коммутацияне силовых цепей должна производиться при помощи малогабаритных промежуточныхреле.
Управление вызовом лифтас каждого этажа, а также управление работой лифта из кабины производится припомощи кнопок управления, расположенных на пультах управления каждого этажа икабины.
Для получения информациио прохождении кабиной лифта каждого этажа необходимо применение этажныхпереключателей, имеющих три независимых положения (2 – замыкающихся и 1нейтральное).
Ограничение хода кабины иподача команды на торможение должны производиться при помощи путевыхвыключателей, установленных на каждом этаже в соответствующих местах.
Сигнализация вызова лифтадолжна производиться при помощи сигнальных ламп, расположенных на пультахуправления каждого этажа и на пульте управления в кабине.
8.2 Выбор элементов схемы
8.2.1 Выбор магнитногопускателя и промежуточных реле производим по следующим параметрам 7:
1) по номинальномунапряжению контактов:
UН.КОН ³ UНАГР;
2) по номинальному токуконтактов:
IН.КОН ³ IНАГР;
3) по количествуконтактов;
4) по напряжению питания катушки:
UН.КАТ = UПС;
5) по числу включений вчас;
6) по времени включения иотключения.
Магнитный пускатель КМ1предназначен для подключения к питающей сети электропривода.
UНАГР = 380 В.
IНАГР = 195,5 А.
UПС = 220 В.
По полученным параметрамвыбираем магнитный пускатель типа ПМЛ-711СО4.
Выбор промежуточных релепроизводим на примере К1, предназначенного для управления блоком первого этажа.
UНАГР = 220 В.
IНАГР = 0,2 А.
UПС = 220 В.
Необходимое количествоконтактов:
1) замыкающих – 3;
2) размыкающих – 1.
По полученным параметрамвыбираем реле типа РП 21. Выбор остальных реле производится аналогично.
8.2.2 Выбор кнопокуправления, тумблера, этажных переключателей и путевых выключателей производитсяпо следующим параметрам /7/:
1) по номинальному напряжениюконтактов:
UН.КОН ³ UНАГР;
2) по номинальному токуконтактов:
IН.КОН ³ IНАГР;
3) по количеству контактов;
4) по исполнению толкателя;
5) по точности включения.
Выбор кнопки управленияпроизведем на примере кнопки SB3, предназначенной для включения промежуточногореле К1.
IНАГР = ,
Где PК1 –мощность удержания катушки промежуточного реле К1.
IНАГР = = 0,015 А.
UНАГР = 220 В.
Требуемое количествоконтактов:
1) замыкающих – 1;
2) размыкающих – 1.
По полученным величинампроизводим выбор кнопки типа КЕ011 исп. 21. Выбор остальных кнопок производитсяаналогично.
Тумблер предназначен длявыбора режима ревизии при профилактическом осмотре лифта.
IНАГР = IВХ.СБ.
Где IВХ.СБ – ток входных цепей задания силовогоблока электропривода.
IНАГР = 0,03 А.
UНАГР = 15 В.
Количество требуемыхконтактов: переключающий – 1.
По полученным параметрамвыбираем тумблер типа ТВ1-2.
Выбор этажных переключателейпроизводим на примере SА1, предназначенного для установки на первом этаже.
IНАГР =
Где PК4 –мощность удержания катушки реле К4.
IНАГР = = 0,015 А.
UНАГР = 220 В.
Требуемое количествоконтактов: переключающийся с нейтральным положением – 1.
По полученным параметрамвыбираем этажный переключатель типа ВКТ-12. Выбор остальных этажныхпереключателей производится аналогично.
Выбор путевыхвыключателей производим на примере SQ1, предназначенного для ограничения хода кабинылифта на первом этаже.
IНАГР =,
Где PКМ7 –мощность удержания катушки магнитного пускателя КМ7.
IНАГР = = 0,015 А.
UНАГР = 220 В.
Требуемое количествоконтактов: размыкающийся – 1.
По полученным параметрамвыбираем путевой выключатель типа ВК-200. Выбор остальных конечных выключателейпроизводится аналогично.
8.2.3 Выбор сигнальныхламп производим на примере HL1,предназначенной для установки на пульте лифта для сигнализации выбора этажа последующим параметрам /7/:
1) по мощности;
2) по виду арматуры.
В качествесветосигнальных ламп выбираем тип АС120154У2, 12Вт, 220В. Выбор остальныхсветосигнальных ламп производится аналогично.
8.2.4 Выборавтоматического выключателя QF1производится по следующим параметрам /7/:
1) по напряжению сети:
UН ³ UС;
2) по номинальному токунагрузки:
IН ³ IДЛИТ,
Где IДЛИТ –длительный расчетный ток линии;
3) по номинальному токутеплового расцепителя:
IН.РАСЦ ³ IН.НАГР
Где IН.НАГР – номинальный ток нагрузки;
4) по току уставкиэлектромагнитного расцепителя:
IУСТ = ,
Где IН – номинальный ток наибольшего количества одновременноработающих релейно-контакторных аппаратов, цепей сигнализации и других приемниковэлектрической энергии;
IП.Д – пусковой электродвигателя;
К – коэффициенткратности, К = 12.
Определяем суммарный токнагрузки:
IН.НАГР = + +
Где РКМ1 –мощность удержания магнитного пускателя;
РК – мощностьудержания промежуточного реле;
РHL – потребляемая мощность лампсветовой сигнализации;
IН.НАГР = + + = 2,9 А.
IПД = 586,5 А.
IУСТ = = 73,5 А.
По полученным даннымвыбираем автоматический выключатель типа А3725БУ3.
Заключение
В процессе выполненияданного курсового проекта разработан электропривод пассажирского лифта длявысотного здания. На этапе предварительного рассмотрения вариантов реализацииэлектропривода произведен сравнительный анализ существующих системэлектроприводов и, по результатам расчета, отдано предпочтение системе на базеэлектропривода постоянного тока с электродвигателем независимого возбуждения.
По приведенным в заданиина курсовое проектирование параметрам механизма произведен расчет и выборэлектродвигателя. Оценка динамических показателей и качества регулированияскорости перемещения производилось методом моделирования переходных процессовна ЭВМ. Результаты полученные при моделировании свидетельствуют, чтоспроектированный электропривод имеет хорошие динамические показатели и отвечаетвсем требованиям, предъявляемым к пассажирским лифтам.
В разделе разработкисхемы электрической принципиальной произведен выбор релейно-контакторнойаппаратуры, необходимой для реализации системы управления электроприводом, атакже элементов защиты, обеспечивающих защиту электрооборудования от аварийныхрежимов.
Список использованныхисточников
1. Ключев В.И., Терехов В.М.Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов: Учебник для вузов.–М.: Энергия, 1980.–360 с., ил.
2. Справочник по электрическиммашинам: В 2 т./Под общ. ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова.Т.2. – М.:Энергоатомиздат, 1988.- 456 с.
3. Ключев В.И. Теория электропривода:Учебник для вузов.– М.: Энергоатомиздат, 1985.– 560 с., ил.
4. Электроприводы серии ЭПУ1.Инфорэлектро.
5. Комплектные тиристорныеэлектроприводы: Справочник/ Под ред. канд. техн. наук В.М. Перельмутера. – М.:Энергоатомиздат, 1988.– 319 с.: ил.
6. Справочник по автоматизированномуэлектроприводу./ Под ред. В.А.Елисеева, В.А.Шинянского – М.: Энергоатомиздат,1983. — 659 с.
7. Выбор низковольтных электрическихаппаратов: Методические указания. Могилев: ММИ. 1992. – 28 с.