Автоматизированный электропривод тихоходного лифта

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. 

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. 

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

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

 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

где

     Принимаем:                                                                       (2.14)

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

 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

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

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.