Разработка электропривода лифта для высотного здания
СОДЕРЖАНИЕ: Оценка динамических показателей и качества регулирования скорости перемещения. Анализ и описание системы электропривод – сеть и электропривод – оператор. Расчет статических механических и электромеханических характеристик двигателя и привода.Введение
Целью данного курсового проекта является разработка электропривода лифта для высотного здания.
Техническими требованиями для проектируемого электропривода является питание от общепромышленной 3-х фазной сети переменного тока напряжением 380 В, частотой 50 Гц.
В динамических режимах работы (пуск, торможение) привода должно соблюдаться условие:
а аДОП ,
где аДОП – допустимое по условиям работы ускорение.
По условию на курсовое проектирование заданы следующие технические параметры:
1) грузоподъемность лифта G1 = 7,5 кН;
2) вес кабины G2 = 11,8 кН;
3) вес погонного метра каната G3 = 14,8 Н;
4) максимальная высота подъема Н = 70 м;
5) максимальное количество остановок n = 20;
6) точность останова ±m = 20 мм;
7) коэффициент загрузки кабины лифта К1 = 0,75;
8) число несущих канатов К2 = 4;
9) КПД системы h = 0,85;
10) скорость перемещения кабины V = 2,5 м/с;
11) передаточное отношение редуктора i = 18,3;
12) радиус ведущего канатного шкива R = 0,8;
13) жесткость 1 метра каната С1М = 2,13*106 Н/м.
Дополнительно в задании указано, что момент инерции вращающихся частей кинематической схемы (кроме двигателя) составляет 25% от момента инерции двигателя.
По технологии эксплуатации лифт должен обеспечивать нормальную работу и режим наладки, при скорости 25% от номинальной.
1 Анализ и описание системы «электропривод – рабочая машина»
1.1 Количественная оценка вектора состояния или тахограммы требуемого процесса
По условию эксплуатации лифта требуется обеспечить точность останова ±m = 20 мм. Это означает, что электропривод перед торможением должен иметь скорость, обеспечивающую данную точность торможения. Скорость определим по формуле 1:
VПОН = К1 2 *аДОП 2 *t0 2 + 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 времени срабатывания 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 = 0,52 *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 обеспечения точности останова необходимо предварительно переходить на пониженную скорость VПОН = 0,129 м/с и только потом тормозиться до 0.
Время разгона до номинального значения скорости при пуске:
tП = .
tП = = 0,83 с.
Путь, проходимый кабиной лифта при разгоне:
SП = .
SП = = 1,041 м.
Время торможения от номинальной скорости до пониженной:
tТП = .
tТП = = 0,79 с.
Путь, проходимый кабиной лифта при торможении до пониженной скорости:
SТП = .
SТП = = 0,93 м.
Время торможения до 0:
tТ0 = .
tТ0 = = 0,043 с.
Путь, проходимый кабиной лифта при торможении до 0:
SТ0 = .
SТ0 = = 0,0027 м.
Количество остановок по заданию 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 на пониженной скорости равное tПОН = 1с.
Расстояние, проходимое кабиной лифта на пониженной скорости:
SПОН = VП *tПОН .
SПОН = 0,129*1 = 0,129 м.
Расстояние, проходимое кабиной лифта на номинальной скорости:
SН = LУСТ – SПОН .
SН = 1,5263 – 0,129 = 1,3973 м.
Время работы на номинальной скорости:
tН = .
tН = = 0,55 с.
Время, затрачиваемое кабиной 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 время паузы в работе, затрачиваемое на выход и вход пассажиров tПАУЗЫ = 10 с.
Принимая во внимание, что количество остановок n = 20 и то, что в общий цикл входит как подъем кабины лифта так и опускание, общее время 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 тахограммы процесса произведем после построения нагрузочной диаграммы.
1.2 Количественная оценка моментов и сил сопротивления
Принимая во внимание, что в задании на курсовое проектирование имеются данные только по жесткости канатов, 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 массы следует внести массу кабины и канатов:
J2 = JК.ПР. + JКАБ.ПР. ,
Где JК.ПР. – приведенный к валу двигателя момент инерции канатов;
JКАБ. ПР. – приведенный к валу двигателя момент инерции кабины.
Момент инерции канатов, приведенный к валу двигателя:
JК.ПР. = ,
где RПР – радиус приведения.
Радиус приведения определяется по формуле:
RПР = .
RПР = = 0,0437 м.
JК.ПР. = = 1,61 кг*м2 .
Найдем приведенный к валу двигателя момент инерции загруженной кабины:
JКАБ.ПР. = .
JКАБ.ПР. = = 3,43 кг*м2 .
Суммарный момент инерции второй массы:
J2 = 1,61 + 3,43 = 5,04 кг*м2 .
Суммарная жесткость канатов между массами J1 и J2 может быть определена исходя из следующих выражений при паралельно-последовательном соединении элементов жесткости 1 метра каната.
При последовательном соединении:
= S.
При параллельном соединении:
СS = SСК .
Приведение жесткости к валу двигателя:
СПР = СК *RПР 2 .
Жесткость каната длиной Н:
= 70*.
= 70*.
С70 = 30428,57 Н/м.
Жесткость 4 параллельных ветвей канатов:
С4 70 = К2 *С70 .
С4 70 = 4*30428,57 = 121714,28 Н/м.
Приведенная к валу двигателя жесткость С12 :
С12 ПР. = 121714,28*0,04372 = 232,43 Н/м.
Принимая во внимание, что на данном этапе не известен момент инерции двигателя, и поэтому, невозможно определить момент инерции первой массы, условно примем, что:
JS =J1 + J2 = J2 .
JS = 5,04 кг*м2 .
Динамический момент в переходных 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 при подъеме кабины:
МС = .
Статический момент при опускании кабины:
МС = .
В процессе работы возможны два различных режима загрузки: с пустой кабиной; с загруженной кабиной. 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 груженой кабины:
МСОГ = = 655,84 Н*м.
По полученным значениям построим механическую характеристику механизма (рисунок 1.3).
По полученным значениям МС и МДИН строим нагрузочную диаграмму и тахограмму за цикл работы (рисунок 1.4). Для упрощения приведем только два отрезка (подъем и опускание груженой кабины, как наиболее тяжелых режима).
Для построения нагрузочной 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 эквивалентный момент нагрузки по формуле:
МЭКВ = .
МЭКВ =
= 1173,62 Н*м.
Определим продолжительность включения двигателя:
ПВР = *100%.
ПВР = *100% = 24,31%.
Произведем перерасчет на стандартное значение ПВСТ = 100%.:
МЭКВ (ПВСТ ) = МЭКВ *.
МЭКВ (100%) = 1173,52* = 578,65 Н*м.
Расчетная скорость электродвигателя:
wДВ = .
wДВ = = 57,18 с-1 .
Расчетная мощность двигателя:
РРАСЧ = К*МЭКВ (100%)*wДВ ,
Где К = 1,1 – коэффициент запаса по динамике.
РРАСЧ = 1,1*578,65*57,18 = 36395,9 Вт.
2 Анализ и описание системы «электропривод – сеть» и «электропривод – оператор»
По условию на курсовое проектирование задано, что электропривод лифта получает питание от 3-х фазной сети переменного тока напряжением 380В, частотой 50 Гц. Принимая во внимание полученную расчетную мощность двигателя можно с уверенностью считать, что независимо от системы электропривода, на которой будет реализовываться электропривод лифта, Данные параметры питающей сети могут обеспечить требуемое качество.
В электроприводе лифта управление выполняется из различных мест:
1) из кабины лифта;
2) с каждого этажа.
В кабине лифта находится пульт управления, на котором может задаваться необходимый этаж, а также производиться остановка движения. Пульт имеет в своем составе светосигнальную аппаратуру, предназначенную для сигнализации выбранного этажа.
На каждом этаже находится пульт, на котором вызывается лифт на данный этаж. Рядом с кнопкой вызова находится светосигнальная лампа, предназначенная для сигнализации того, что лифт находится в движении, а также при вызове с данного этажа – что вызов принят.
3 Выбор принципиальных решений
Производим оценку различных вариантов. В качестве рассматриваемых вариантов принимаем:
1) АД с фазным ротором;
2) система Г-Д;
3) система ТП-ДПТ с НВ.
Для оценки воспользуемся методом экспертных оценок. Сравнение предлагаемых систем производится относительно n-характеристик систем, важных с точки зрения цели проектирования, путем сравнения определенных (для каждого варианта) значений соответствующих показателей качества qi . Показатели качества служат для количественной характеристики степени выполнения требований задания, а также других требований.
На основании шкалы оценок может быть охарактеризована степень выполнения каждого отдельного требования, а также оценена степень важности каждого параметра относительно других. Для этого вводится весовой коэффициент l.
Выбор наилучшего решения производится определением взвешенной суммы:
S = Sli *qi .
Подсчитаем полученные результаты:
S = 10 + 10 + 15 + 20 + 20 + 15 + 10 = 100.
S- = 20 + 4 + 20 + 8 + 16 + 6 + 25 = 99.
S- = 25 + 8 + 25 + 12 + 16 + 12 + 25 = 123.
Выбираем систему ТП-ДПТ с НВ
4 Расчет силового электропривода
4.1 Расчет параметров и выбор двигателя
Исходя из расчетной мощности электродвигателя и расчетной скорости выбираем электродвигатель постоянного 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 инерции первой 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 = С12 *.
W12 = 232,43* = 11,62 с-1 .
W02 = .
W02 = = 6,78 с-1 .
В данном случае J1 и J2 соизмеримы. Так как отсутствуют возмущения, изменяющиеся с частотой, близкой к W12 = 11,62 с-1 , можно не учитывать жесткость механической связи. Поэтому можно принять С12 = и перейти к одномассовой расчетной схеме:
JS = J1 + J2 .
JS = 2,61 + 5,04 = 7,65 кг*м2 .
Динамический момент в переходных 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 эквивалентный момент при новых значениях моментов:
МЭКВ =
= 1240,67 Н*м.
Произведем перерасчет на стандартное значение ПВСТ = 100%.:
МЭКВ (100%) = 1240,67* = 611,7 Н*м.
Расчетная мощность двигателя:
РРАСЧ = 611,7*57,18 = 34,97 кВт.
Выбранный электродвигатель по мощности проходит. Проверим условие перегрузочной способности. Номинальный момент электродвигателя:
МН = ,
Где wН – номинальная круговая частота вращения двигателя.
wН = .
wН = = 62,8 с-1 .
МН = = 589,17 Н*м.
Условие проверки по перегрузочной способности:
l*МН ММАКС. ,
Где ММАКС. – максимальный момент нагрузки в динамических режимах.
3*589,17 = 1767,5 1432,8 Н*м.
Выбранный электродвигатель соответствует требованиям по перегрузочной способности.
Рассчитаем параметры электродвигателя.
Приведенное к рабочей температуре сопротивление якорной цепи:
RЯ.ПР. .= 1,2*(RЯ +RДП )+,
RЯ.ПР .=1,2*(0,037+0,017) + = 0,075 Ом.
Коэффициент электродвигателя:
Се = ;
Се = = 3,269 Вс;
Индуктивность якоря:
LЯ = bК *,
Где bК = 0,6 – для нескомпенсированных электродвигателей.
LЯ = 0,6* = 0,001 Гн.
4.2 Расчет параметров и выбор силовых преобразователей
В качестве силового преобразователя выбираем комплектный электропривод серии ЭПУ1 по следующим параметрам:
1) по номинальному току нагрузки:
IН IЯН ;
2) по номинальному выходному напряжению:
UВЫХ UЯН ;
3) по перегрузочной способности:
lПР lДВ ;
4) по диапазону регулирования:
DПР DРАСЧ ;
5) по наличию реверса;
6) По напряжению питающей сети:
UСЕТИ = UВХ
Для выбора преобразователя 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.
По полученным параметрам выбираем электропривод ЭПУ1-2-4627ЕУХЛ4 со следующими параметрами 4:
1) ток блока управления – 400 А;
2) выпрямленное напряжение блока – 230 В;
3) Напряжение питающей сети – 380 В;
4) диапазон регулирования – до 50;
5) перегрузочная способность – 2;
6) с обратной связью по ЭДС.
Параметры вводного токоограничивающего реактора типа РТСТ-265-0,156У3 5
1) номинальный фазный ток –265 А;
2) номинальная индуктивность фазы – 0,00156 Гн;
3) активное сопротивление фазы – 0,0072 Ом.
Оценим необходимую индуктивность якорной цепи с точки зрения ограничения пульсаций выпрямленного тока при работе в нижней точке диапазона регулирования скорости. При этом, требуемая индуктивность контура якорной цепи:
Lа = ,
Где in = 0,02…0,05 – относительная величина действующего 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 в открытом состоянии.
Ed 0 = Ce *wН + DUСД + DUВ .
Edmin = 3,269*2,95 + 0,01*220 + 2 = 13,84 В.
Ed0 = 3,269*62,8 + 0,01*220 + 2 = 209,5 В.
amax = arccos = 86,21o .
en = = 0,23.
La = = 0,006 Гн.
Требуемая индуктивность сглаживающего дросселя:
LСД = Lа – 2*LР – LЯ .
LСД = 0,006 – 2*0,00156 – 0,001 = 0,00188 Гн.
В качестве сглаживающего дросселя выбираем дроссель типа ФРОС-1000/0,5У3 со следующими номинальными параметрами:
1) номинальный постоянный ток – 800 А;
2) номинальная индуктивность – 2,3 мГн;
3) активное сопротивление – 0,0047 Ом.
Суммарная индуктивность якорной цепи:
LS = LЯ + 2*LР + LСД ;
LS = 0,001 + 2*0,00156 + 0,0023 = 0,00642 Гн.
Суммарное сопротивление якорной цепи:
RS = RЯН + 2*RР + RСД .
RS = 0,075 + 2*0,0072 + 0,0047 = 0,0941 Ом.
Постоянная времени якорной цепи:
ТЯ = ;
ТЯ = = 0,068 с.
Постоянная времени тиристорного преобразователя:
ТТП = + (0,005…0,01) » 0,01 с.
Коэффициент усиления тиристорного преобразователя:
КТП = .
КТП = = 23.
Коэффициент обратной связи по ЭДС:
КОЭ = ;
КОЭ = = 0,04871 В*с.
5 Расчет статических механических и электромеханических характеристик двигателя и привода
Для электродвигателя постоянного тока с независимым возбуждением статические характеристики можно построить по двум точкам:
1) точке холостого хода (МС = 0);
2) точке номинальной нагрузки (МС = МН ).
При этом скорость определяется по формулам:
w = – – механическая характеристика;
w = – – электромеханическая характеристика;
Напряжение на якоре , при котором электродвигатель работает в точках w = 57,18 с-1 и w = 2,9463 с-1 при номинальном моменте определяем по формуле:
UЯ = Се*w + .
Для естественной характеристики:
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 электромеханических характеристик используем те же точки холостого хода (w0 ), что и расчете механических характеристик. В качестве статического тока принимаем IЯН = 195,5 А.
Рассчитаем значение критического тока якоря для нижней скорости диапазона:
IКР = *2*E2 Ф **sin*(1 – *ctg)*sinaMAX .
IКР = *2*220**sin*(1 – *ctg)*sin86,21 = 13,6 А.
Ввиду того, что величина IКР намного меньше самого минимального значения статического тока, зоной прерывистых токов можно пренебречь.
6 Расчет переходных процессов в электроприводе за цикл работы
Структурная схема СУ ЭП типа 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 нахождения передаточной функции регулятора ЭДС необходимо предварительно свернуть внутренний контур электродвигателя по формуле:
WЗ (Р) = ,
Где WЗ (Р) – передаточная функция замкнутого контура;
WПР (Р) – передаточная функция прямой ветви;
WОБР (Р) – передаточная функция обратной ветви.
При этом целесообразно произвести условный перенос цепи обратной связи как показано прерывистой линией.
WПР (Р) = *Се*.
WОБР (Р) = СЕ .
WЗК (Р) == ,
Где ТМ – механическая постоянная времени электродвигателя.
ТМ = .
ТМ = = 0,067 с.
Полученное выражение с достаточной степени точности можно преобразовать в выражение:
WЗК (Р) =
Для синтеза регулятора ЭДС /6/, влиянием отсечки по току можно условно пренебречь и полученный разомкнутый контур регулирования ЭДС, состоящий из передаточной функции преобразователя и оптимизированной свернутой передаточной функции электродвигателя, приравнять к желаемой передаточной функции разомкнутого контура регулирования настраиваемого на симметричный оптимум:
WЖР (Р) =
При выборе желаемой передаточной функции замкнутой системы, Тm принимают равной некомпенсируемой малой постоянной времени объекта регулирования, которую невозможно компенсировать принципиально или нецелесообразно компенсировать из соображений помехоустойчивости системы.
WРАЗ.Э (Р) = WРЭ (Р) **Се*КОЭ .
WРЭ (Р) *Се*КОЭ = .
В полученном уравнении только суммарная постоянная времени ТЯ + ТМ подлежит компенсации, так как постоянная времени ТТП не может быть скомпенсирована потому, что тиристорный преобразователь является дискретным звеном и его динамические свойства зависят только от свойств силовых вентилей, входящих в силовую схему. Поэтому Тm = ТЯ + ТМ .
Из полученного уравнения находим передаточную функцию регулятора:
WРЭ (Р) =
Полученная передаточная функция соответствует ПИ-регулятору.
Особенностью моделирования СУ ЭП типа ЭПУ1 (с регулятором ЭДС (РЭ) и управляющим органом (УО)) является необходимость ограничения допустимого значения тока якоря путем ограничения выходного сигнала регулятора ЭДС UВЫХ.Р , в дополнение к собственному ограничению регулятора, исходя из условия:
если ABS(IЯЦ ) IДОП.ЯЦ , то UВЫХ.Р =
где wДВ – текущая скорость вращения электродвигателя;
IДОП..ЯЦ – допустимый ток якорной цепи с учетом перегрузочной способности электродвигателя.
При моделировании регулятора следует производить учет нелинейностей, возникающих при работе реальных операционных усилителей (ОУ), обусловленных ограничением уровня выходного сигнала уровнем напряжения питания (в общем случае UПИТ.ОУ = ±10 В). В связи с этим в программе следует задавать условия ограничения, соответствующие зоне изменения выходного сигнала ОУ, а при наличии в составе регулятора интегральной составляющей, при достижении выходным сигналом ОУ предельных значений, производится условное размыкание интегральной ветви регулятора. Для реверсивных регуляторов зона изменения выходного сигнала: +10.0 ...–10.0.
Для представления структурной схемы (рисунок 6.1) в удобном виде для описания на языке программирования необходимо произвести разбиение передаточных функций отдельных элементов на элементарные звенья, а также учесть влияние нелинейностей. При этом получим математическую модель, приведенную на рисунке 6.2.
Параметры математической модели:
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 напряжение задания 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.
Моделирование производится по следующим режимам:
1) пуск на номинальную скорость (UЗАД = 9,1 В; МС = 907,47 Н*м);
2) торможение до пониженной скорости (UЗАД = 0,469 В; МС = 907,47 Н*м);
3) торможение до 0 (UЗАД = 0 В; МС = 907,47 Н*м);
4) пуск на номинальную скорость (UЗАД = - 9,1 В; МС = 655,84 Н*м);
5) торможение до пониженной скорости (UЗАД = - 0,469 В; МС = 655,84 Н*м);
6) торможение до 0 (UЗАД = 0 В; МС = 655,84 Н*м).
Графики переходных процессов и таблицы результатов находятся в приложении.
Анализируя графики переходных процессов делаем вывод, что спроектированный электропривод обеспечивает динамические режимы спуска-подъема с соблюдением допустимого ускорения. Процесс торможения до 0 имеет затянутый характер, что незначительно влияет на весь цикл работы лифта в целом.
7 Проверка правильности расчета мощности и окончательный выбор двигателя
Для проверки электродвигателя по нагреву воспользуемся формулой для определения эквивалентного тока за цикл подъема-спуска:
IЭКВ = .
IЭКВ =
= 266,54 А.
Определим продолжительность включения двигателя:
ПВР = *100% = 24,5%.
Произведем перерасчет на стандартное значение ПВСТ = 100%:
IЭКВ (ПВСТ ) = IЭКВ *.
IЭКВ (100%) = 266.54* = 132.159 А.
Как видно из полученного значения, электродвигатель проходит по нагреву, так как:
IН.ДВ IЭКВ (100%).
195,5 А 132,159 А.
Имеющийся запас по мощности необходим для обеспечения динамических режимов, так как система имеет значительный момент инерции.
8 Разработка схемы электрической принципиальной
8.1 Разработка схемы силовых цепей, цепей управления и защиты
Подачу питающего напряжения силовой сети целесообразно производить через автоматический выключатель, имеющий соответствующие параметры и предусматривающий защиту от токов короткого замыкания и токов перегрузки.
Непосредственное подключение входных цепей силового преобразователя к питающей сети необходимо выполнять с применением магнитного пускателя, в функции которого входит также и подключение к питающей сети релейной системы управления.
Промежуточная коммутация не силовых цепей должна производиться при помощи малогабаритных промежуточных реле.
Управление вызовом лифта с каждого этажа, а также управление работой лифта из кабины производится при помощи кнопок управления, расположенных на пультах управления каждого этажа и кабины.
Для получения информации о прохождении кабиной лифта каждого этажа необходимо применение этажных переключателей, имеющих три независимых положения (2 – замыкающихся и 1 нейтральное).
Ограничение хода кабины и подача команды на торможение должны производиться при помощи путевых выключателей, установленных на каждом этаже в соответствующих местах.
Сигнализация вызова лифта должна производиться при помощи сигнальных ламп, расположенных на пультах управления каждого этажа и на пульте управления в кабине.
8.2 Выбор элементов схемы
8.2.1 Выбор магнитного пускателя и промежуточных реле производим по следующим параметрам 7:
1) по номинальному напряжению контактов:
UН.КОН UНАГР ;
2) по номинальному току контактов:
IН.КОН IНАГР ;
3) по количеству контактов;
4) по напряжению питания катушки:
UН.КАТ = UПС ;
5) по числу включений в час;
6) по времени включения и отключения.
Магнитный пускатель КМ1 предназначен для подключения к питающей сети электропривода.
UНАГР = 380 В.
IНАГР = 195,5 А.
UПС = 220 В.
По полученным параметрам выбираем магнитный пускатель типа ПМЛ-711СО4.
Выбор промежуточных реле производим на примере К1, предназначенного для управления блоком первого этажа.
UНАГР = 220 В.
IНАГР = 0,2 А.
UПС = 220 В.
Необходимое количество контактов:
1) замыкающих – 3;
2) размыкающих – 1.
По полученным параметрам выбираем реле типа РП 21. Выбор остальных реле производится аналогично.
8.2.2 Выбор кнопок управления, тумблера, этажных переключателей и путевых выключателей производится по следующим параметрам /7/:
1) по номинальному напряжению контактов:
UН.КОН UНАГР ;
2) по номинальному току контактов:
IН.КОН IНАГР ;
3) по количеству контактов;
4) по исполнению толкателя;
5) по точности включения.
Выбор кнопки управления произведем на примере кнопки SB3, предназначенной для включения промежуточного реле К1.
IНАГР = ,
Где PК1 – мощность удержания катушки промежуточного реле К1.
IНАГР = = 0,015 А.
UНАГР = 220 В.
Требуемое количество контактов:
1) замыкающих – 1;
2) размыкающих – 1.
По полученным величинам производим выбор кнопки типа КЕ011 исп. 21. Выбор остальных кнопок производится аналогично.
Тумблер предназначен для выбора режима ревизии при профилактическом осмотре лифта.
IНАГР = IВХ.СБ.
Где IВХ.СБ – ток входных цепей задания силового блока электропривода.
IНАГР = 0,03 А.
UНАГР = 15 В.
Количество требуемых контактов: переключающий – 1.
По полученным параметрам выбираем тумблер типа ТВ1-2.
Выбор этажных переключателей производим 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 количество контактов: переключающийся с нейтральным положением – 1.
По полученным параметрам выбираем этажный переключатель типа ВКТ-12. Выбор остальных этажных переключателей производится аналогично.
Выбор путевых выключателей производим на примере SQ1, предназначенного для ограничения хода кабины лифта на первом этаже.
IНАГР =,
Где PКМ7 – мощность удержания катушки магнитного пускателя КМ7.
IНАГР = = 0,015 А.
UНАГР = 220 В.
Требуемое количество контактов: размыкающийся – 1.
По полученным параметрам выбираем путевой выключатель типа ВК-200. Выбор остальных конечных выключателей производится аналогично.
8.2.3 Выбор сигнальных ламп производим на примере HL1, предназначенной для установки на пульте лифта для сигнализации выбора этажа по следующим параметрам /7/:
1) по мощности;
2) по виду арматуры.
В качестве светосигнальных ламп выбираем тип АС120154У2, 12Вт, 220В. Выбор остальных светосигнальных ламп производится аналогично.
8.2.4 Выбор автоматического выключателя QF1 производится по следующим параметрам /7/:
1) по напряжению сети:
UН UС ;
2) по номинальному току нагрузки:
IН IДЛИТ,
Где IДЛИТ – длительный расчетный ток линии;
3) по номинальному току теплового расцепителя:
IН.РАСЦ IН.НАГР
Где IН.НАГР – номинальный ток нагрузки;
4) по току уставки электромагнитного расцепителя:
IУСТ = ,
Где IН – номинальный ток наибольшего количества одновременно работающих релейно-контакторных аппаратов, цепей сигнализации и других приемников электрической энергии;
IП.Д – пусковой электродвигателя;
К – коэффициент кратности, К = 12.
Определяем суммарный ток нагрузки:
IН.НАГР = + +
Где РКМ1 – мощность удержания магнитного пускателя;
РК – мощность удержания промежуточного реле;
РHL – потребляемая мощность ламп световой сигнализации;
IН.НАГР = + + = 2,9 А.
IПД = 586,5 А.
IУСТ = = 73,5 А.
По полученным данным выбираем автоматический выключатель типа А3725БУ3.
Заключение
В процессе выполнения данного курсового проекта разработан электропривод пассажирского лифта для высотного здания. На этапе предварительного рассмотрения вариантов реализации электропривода произведен сравнительный анализ существующих систем электроприводов и, по результатам расчета, отдано предпочтение системе на базе электропривода постоянного тока с электродвигателем независимого возбуждения.
По приведенным в задании на курсовое проектирование параметрам механизма произведен расчет и выбор электродвигателя. Оценка динамических показателей и качества регулирования скорости перемещения производилось методом моделирования переходных процессов на ЭВМ. Результаты полученные при моделировании свидетельствуют, что спроектированный электропривод имеет хорошие динамические показатели и отвечает всем требованиям, предъявляемым к пассажирским лифтам.
В разделе разработки схемы электрической принципиальной произведен выбор релейно-контакторной аппаратуры, необходимой для реализации системы управления электроприводом, а также элементов защиты, обеспечивающих защиту электрооборудования от аварийных режимов.
Список использованных источников
1. Ключев В.И., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов: Учебник для вузов.– М.: Энергия, 1980.–360 с., ил.
2. Справочник по электрическим машинам: 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 тиристорные электроприводы: Справочник/ Под ред. канд. техн. наук В.М. Перельмутера. – М.: Энергоатомиздат, 1988.– 319 с.: ил.
6. Справочник по автоматизированному электроприводу./ Под ред. В.А.Елисеева, В.А.Шинянского – М.: Энергоатомиздат, 1983. - 659 с.
7. Выбор низковольтных электрических аппаратов: Методические указания. Могилев: ММИ. 1992. – 28 с.