Автоматизированный электропривод тихоходного лифта. 2

ГОУ ВПО

ДВГУПС

 

 

 

 

Кафедра “ЭТЭЭМ”

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: “ Автоматизированный электропривод тихоходного лифта”.

 

    КР.14060465.065.658.

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Дашицкий А.В.

Проверил: Ющенко Л.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хабаровск

2011

 

Задание на курсовую работу.

 

Режим работы автоматизированного  электропривода тихоходного лифта  – повторно-кратковременный. В цикл работы входят: подъем номинального груза, пауза, спуск пустой кабины, пауза. Электропривод  на основе асинхронного двигателя с  фазным ротором. При торможении двигатель  отключается от сети и накладывается  механический тормоз. Пуск двигателя  – ступенчатый в функции тока.

Схема выполнена на основе этажных  переключателей. Предусмотрены: максимально-токовая  защита, защита от перегрузки, защита от самозапуска и основные блокировки. Управление лифтом кнопками приказа в кабине и кнопками вызова на этаж.

 

Исходные данные для расчета.

Вариант 65.

 

Наименование	Обозначение	Единица измерения	Численное значение
Диаметр канатоведущего шкива	Dкш	м	0,93
Масса кабины	m0	кг	3400
Масса номинального груза	mн	кг	2500
Коэффициент уравновешивания	α	-	0,55
Скорость движения кабины	υ	м/с	0,80
Номинальный КПД	ηлн	-	0,69
Требуемое ускорение при спуске	а	м/с2	0,73
Число циклов в час	N	1/час	30
Высота подъема	Н	м	16
Момент инерции лебедки	Jл	кг*м2	10,5

 

Индивидуальное задание:

 

Управление на пять этажей в функции  времени.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение………………………………………………………………………………...4

1. Расчет и построение  нагрузочной диаграммы механизма  и тахограммы………..6

2. Выбор электродвигателя, проверка на нагрев и перегрузочную способность…..8

3.Расчёт и построение  электромеханической и механической  характеристики электродвигателя…………………………………………………………………….11

4. Расчет пусковых сопротивлений. Построение пусковой диаграммы…………..13

5. Принципиальная электрическая схема силовой части эп и цепей управления...15

6. Описание работы схемы управления……………………………………………...17

7. Выбор аппаратов управления и защиты электропривода……………………….18

8. Спецификация………………………………………………………………………19

9. Индивидуальное задание………………………………………………………….19

Заключение……………………………………………………………………………22

Список использованной литературы………………………………………………..23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Лифт - техническое устройство для перевозки по вертикали - между этажами зданий или уровнями шахт - людей, оборудования или грузов в кабине, на платформе или грузонесущими органами конвейера.

Пассажирские лифты. Кабина пассажирского лифта висит на тросах, перекинутых через шкив приводного механизма и закрепленных противоположными концами на противовесе, и перемещается по жестким направляющим. Благодаря трению тросов о шкив его вращение преобразуется в их поступательное движение. Количество тросов диктуется требованиями надежности и безопасности, при этом каждый из них может выдержать тяжесть кабины и ее нагрузки. При необходимости увеличения трения тросов о шкив, устанавливается дополнительный шкив, и ведущий шкив обвивается тросами дважды. Подъемные машины современных лифтов выпускаются двух типов: с зубчатыми механизмами и без таковых. В машинах с зубчатыми механизмами вращение вала приводного двигателя передается главному шкиву геликоидальной или глобоидальной червячной передачей; такие машины применяются в установках, предназначенных для низкоскоростного подъема на небольшую высоту. В машинах без зубчатых передач ведущий шкив сидит непосредственно на валу приводного двигателя; скорость подъема машиной такого типа может достигать 750 м/мин, т.е. предельного значения, при котором пассажиры выдерживают изменения атмосферного давления по высоте.

 

 

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ПАССАЖИРСКИЙ ЛИФТ (схема). 1 - компьютер, управляющий  работой лифта; 2 - двигатель; 3 - исполнительная система управления лифтом; 4 - тросы  подвески кабины; 5 - направляющие ролики; 6 - направляющие рельсы противовеса; 7 - противовес; 8 - направляющие рельсы кабины лифта; 9 - кабина; 10 - механизм открывания дверей кабины; 11 - банк памяти поэтажных  данных.

 

 

Управление и привод. Первые лифты с электроприводом управлялись ручным пультом через кабель, проложенный по лифтовой шахте и соединенный с электродвигателем в машинном зале над шахтой. В гидравлических лифтах, кабина которых располагалась на длинном плунжере, ходившем вверх-вниз, для управления клапаном тоже использовался кабель с ручным пультом. Лифтами более поздней конструкции управляли из машинного зала панелью с кнопками и тумблерами, а также селектором (управляющим устройством, которое задает перемещение, остановки, открытие и закрытие дверей лифта).

Высотные лифты. В современных лифтах высотных зданий положение кабины, ее скорость и ускорение, направление движения, срабатывание дверей и даже его скорость управляются микропроцессором по команде пассажира. Процессор сигнализирует об остановках и движении, контролирует двери и блокировочные устройства лифтовой шахты, в соответствии с его программой исполняющие системы координируют работу многих лифтов, направляя их на заданные этажи; при этом обеспечиваются оптимальные режимы работы всего лифтового хозяйства здания.

Лифты со средней высотой шахты  и грузовые лифты. У подъемников этих типов скорость меньше, чем у высотных. Их машины оснащены менее сложной электроникой. Лифты с короткой шахтой обычно устанавливаются в небольших зданиях; как правило, это подъемники гидравлического типа с релейной или несложной микропроцессорной системой управления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Расчет и построение  нагрузочной диаграммы механизма  и тахограммы.

 

Цикл работы: подъем номинального груза; пауза; спуск пустой кабины; пауза. Число циклов в час N=30 , высота подъема H=16м.

Время спуска и время торможения при заданном ускорении:

                                                     (1.1)

Путь, проходимый с установившейся скоростью:

                                                          (1.2)

 

Время движения кабины лифта с установившейся скоростью:

                                                                                                (1.3)

Так как  , то предварительный выбор двигателя можно осуществить по нагрузочной диаграмме исполнительного механизма М = f(t). Рассчитаем величины, необходимые для ее построения.

Предварительно  выбираем двигатель с частотой вращения n₀ = 1000 об/мин, тогда угловая скорость идеального холостого хода:

                                                                                   (1.4)

Отсюда можно  определить передаточное число редуктора  i_p:

                                                                                    (1.5)

Из стандартного ряда передаточных чисел выбираем значение i_р = 63.

Статический момент при подъеме  номинального груза:

                             ,             (1.6)

где вес номинального груза  Н                                                   (1.7)

Статический момент при спуске пустой кабины:

                                                    (1.8)

При торможении двигатель отключается от сети и к его валу прикладывается механический тормоз. Следовательно,  время работы двигателя при подъёме и спуске:

                                         (1.9)

Время цикла:                                                                                     (1.10) 

Тогда время  пауз равно:                                      (1.11)

Радиус барабана:

                                                                                          (1.12)

Отсюда, угловая  скорость вращения барабана:

                                                                                       (1.13)

Теперь строим тахограмму и нагрузочную диаграмму механизма.

 

Рис.2. Нагрузочная диаграмма механизма.

Рис.3. Тахограмма работы механизма.

 

 

2.Выбор электродвигателя, проверка его на нагрев и перегрузочную способность.

Действительная  продолжительность включения механизма:

ПВ_Д%= %                  (2.1)

Среднеквадратичный  момент нагрузки при ПВ_Д:

       (2.2)

Ближайшая каталожная продолжительность включения ПВ_ном = 40%. Пересчитаем М_{ск, ПВд} к этому значению ПВ по формуле:

                                              (2.3)

Требуемая мощность двигателя при ПВ_НОМ = 40%:

                                                     (2.4)

Коэффициент запаса К_з, учитывающий динамические нагрузки, принят равным 1,1,

т.к. t_пуск/t_уст=0,057.                                             (2.5)

По каталогу выбираем четыре двигателя примерно одинаковой мощности, но разными скоростями вращения. Для каждого двигателя по формуле (1.5) определяем передаточное число редуктора, после чего находим соотношение . Наиболее удачным является двигатель с наименьшим произведением .

Таблица 1. Результаты сравнения двигателей

Марка двигателя	Частота вращения, об/мин	Передаточное число редуктора	Момент инерции
MTF 411-6	965	60	0,5	1722
МТМ 411-6	957	58,2	0,5	1694,8
МТМ 412-8	715	45,6	0,75	1419,1
Д41	960	58,8	0,8	2765

Как видно  из приведенной таблицы, наиболее лучшим вариантом является выбор двигателя МТМ 412-8.

Выбираем  по каталогу двигатель типа  МТМ 412-8, который при ПВ_НОМ = 40% имеет следующие данные: 

Таблица  2. Паспортные данные этого двигателя

Параметр	Обозначение	Ед. изм	Значение
Номинальная мощность	Рн	кВт	16
Номинальная частота вращения	nн	Об/мин	715
Номинальное напряжение	Uн	В	380
Кратность моментов	Мм/Мн	-	2,8
Коэффициент мощности,	cosφ	-	0,7
Номинальный ток статора	Iс.н.	А	42,5
Ток статора на холостом ходу	Iс.х.	А	30
Активное сопротивление статора	rс	Ом	0,316
Реактивное сопротивление статора	хс	Ом	0,371
Номинальная ЭДС ротора	Ер.н.	В	200
Номинальный ток ротора	Iр.н.	А	52
Активное сопротивление ротора	rр	Ом	0,098
Реактивное сопротивление ротора	хр	Ом	0,195
Коэффициент трансф.напряжения	kе	-	1,82
Момент инерции ротора	J	кгм2	0,75
Масса двигателя	Q	кг	345

 Пересчитаем для этого двигателя статические моменты.

Т.к. у этого  двигателя номинальная частота  вращения n_н = 715 об/мин, то частота вращения идеального холостого хода n₀ = 750 об/мин.

                                                                                           (2.6)

Передаточное  число редуктора i_p:                                           (2.7)

Из стандартного ряда передаточных чисел выбираем значение i_р = 40.

 Статический  момент при подъеме номинального  груза:

                             ,            (2.8)

Статический момент при спуске пустой кабины:

                                                 (2.9)

Среднеквадратичный  момент нагрузки при ПВ_Д:

       (2.10)

Среднеквадратичный  момент нагрузки при ПВ_НОМ:

                                           (2.11)

 

Проверку  двигателя на нагрев осуществим методом  эквивалентного момента.

Эквивалентный момент можно рассчитать по следующей  формуле:

 (2.12)

Найдем динамический момент двигателя.

                                                                                                                     (2.13)

где

- суммарный момент инерции всего механизма,

где

согласно паспортным данным выбранного двигателя (см. табл. 2).

Принимаем:                                                                       (2.14)

- суммарный момент инерции  лебедки,

- масса противовеса, - масса кабины, - масса номинального груза,

где  - момент инерции лебедки,

Вес противовеса: , где -вес поднимаемого груза, - вес кабины лифта:

,                               (2.15)

Тогда вес  противовеса:                                                (2.16)

Масса противовеса:                                                                                 (2.17)

Суммарный момент инерции лебедки:

                                         (2.18)   

Тогда суммарный  момент инерции всего механизма:

Динамический момент двигателя:                                                    (2.19)

Для формулы (2.12) эквивалентного момента:

                                                           (2.20)

                                                            (2.21)

                                                        (2.22)

                                                          (2.23)

                   (2.24)

Двигатель проходит по нагреву, если экв. момент двигателя меньше номинального:                                                                                                            

                                         где                                (2.24)

Проверим  двигатель на перегрузочную способность. Условие перегрузочной способности: , примем:

                                    (2.25)

207,41 < 214т.е

,

185,93 + 3,6 = 189,53 т.е. 189,53 < 485,3

  Следовательно, двигатель проходит по нагреву и перегрузочной способности.

 

 

3. Расчёт и построение  электромеханической и механической  характеристики электродвигателя.

 

График механической характеристики ω = f(M) можно построить, используя переменный параметр двигателя – скольжение S. Приближенное уравнение механической характеристики асинхронного двигателя достаточно воспроизводит механическую характеристику только в области малых скольжений (от S = 0 до S = S_кр):

                                                           ,                                                              (3.1)                   

                                (3.2)

где кратность  моментов К_м = 2,8 (из паспортных данных двигателя)

Номинальное скольжение определим по формуле:

                                                                                     (3.3)

Отсюда, критическое  скольжение равно:

                                              (3.4)

Теперь выражение (3.1) для механической характеристики примет вид:

                                                                                                       

Задавая значения S определяем соответствующие значения момента М. Переход к угловой скорости ротора осуществляем по формуле:

                                                                                                                               (3.5)

В области  больших скольжений: больше критического расчет ведем по выражению

                                                             (3.6)

Откуда следует:

                                  ,  где =2                                                          (3.7)                                            

                                   (3.8)

                                           

 

Пример расчета  для S = 0,3:

Результаты  расчетов оформляем в таблицу  3.

 

 

 

 

Таблица 3. Данные для механической характеристик

	0	0,05	0,1	0,15	0,2	0,253	0,3	0,5	0,7	0,9	1,0
М, Н*м	0	227,7	409	524,4	579,8	599,2	633,8	544,5	483,3	440,9	427,9
ω, рад/с	78,5	74,57	70,6	66,72	62,8	58,64	54,95	39,25	23,55	7,85	0

 

Рис. 5. Упрощенная Г-образная схема замещения

 

Выражение для приведенного тока ротора имеет вид:

                       (3.10)

                                                                            (3.11)

 

Результаты  расчетов сводим в таблицу:

 

Таблица 4. Данные для построения электромеханической  характеристики

	0	0,05	0,1	0,15	0,2	0,253	0,3	0,5	0,7	0,9	1,0
I2’, А	0	31,9	59,3	82,1	100,5	116,4	127,2	157,1	171,9	180,3	183,3
ω, рад/с	78,5	74,57	70,6	66,72	62,8	58,64	54,95	39,25	23,55	7,85	0

 

Далее по полученным данным строим механические и электромеханические  характеристики.

 

 

Рис. 7. Электромеханическая характеристика двигателя, I₂^’ = f(ω).

 

 

4. Расчет пусковых сопротивлений. Построение пусковой диаграммы.

 

Под пусковой диаграммой двигателя понимают совокупность двух или более искусственных  механических характеристик, которые  используются при пуске АД в пределах от до . Пусковая диаграмма строится в предположении, что рабочий участок механических характеристик близок к линейному.

При построении пусковой диаграммы предельный момент не может быть больше критического и обычно принимается , а момент переключения должен составлять .

Число ступеней пусковой диаграммы  (оно равно числу искусственных характеристик) и значения моментов и связаны между собой соотношением:

                                                                                                                        (4.1)

где

,

                                                                          (4.2)        

                                                                         (4.3)     

                                                                                       (4.4)

         

 

 

Тогда по формуле (4.1) число ступеней пусковой диаграммы:

Число ступеней не получается целым, следовательно  округляем его в сторону ближайшего целого числа, т.е. , и пересчитываем момент переключения :

 

  (4.5)  

После этого определяем отношение                                          (4.6)                    

Определяем  величины сопротивлений по ступеням:

                          (4.7)

Посчитаем величины пусковых сопротивлений по ступеням согласно формулам :

Посчитаем сопротивления секций пускового  реостата:

На  рисунке 6 приведена пусковая диаграмма двигателя.

 

Рис. 9. Схема сопротивлений в цепи ротора при m = 3.

 

 

 

 

5. Принципиальная электрическая  схема силовой части электропривода  и цепей управления

 

 Рис. 10. Принципиальная электрическая схема

 

6. Описание работы схемы  управления

На  Рис.10 приведена схема кнопочного управления лифтом. Привод осуществляется от асинхронного двигателя с фазным ротором. Пуск двигателя производится в три ступени. Параллельно обмотке статора двигателя включен электромагнитный тормоз, колодки которого поднимаются, как только на статор подается питание. Контакторы ускорения включаются по принципу независимой выдержки времени контактами реле времени.

Пуск  двигателя производится пассажиром, из кабины кнопками приказа   либо пассажирами, находящимися на любом из этажей, вызывными кнопками  . Характерными для лифта аппаратами управления являются этажные реле  , установленные на общей панели управления, и этажные переключатели  , которые устанавливаются на каждом этаже. Количество этажных реле и этажных переключателей соответствует числу этажей, обслуживаемых лифтом.

Электрическое оборудование, находящееся в кабине, связано с панелями управления гибким кабелем. В статорную цепь двигателя  включены контакты конечных выключателей  , ограничивающих ход кабины вверх и вниз в аварийных случаях. В цепи управления предусмотрен ряд блокировок, предназначенных для повышения безопасности обслуживания пассажиров. Например, движение кабины недопустимо при открытых дверях шахты и кабины, что обеспечивается конечными выключателями   и конечным выключателем  , находящимся в цепи управления.