Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Автоматизированный электропривод грузового лифта - файл 1.doc


Автоматизированный электропривод грузового лифта
скачать (1583.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc1584kb.04.12.2011 16:36скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

  1   2   3
Реклама MarketGid:
Загрузка...
Федеральное агентство по образованию

Российский государственный профессионально-педагогический университет

Кафедра электрооборудования и автоматизации промышленных предприятий


Курсовой проект

по дисциплине:

«Автоматизированный электропривод»

тема: «Автоматизированный электропривод грузового лифта»

Вариант 5

Исполнитель:

студент 5-го курса

группы ЗЭМ-505

Зимина Н.А.


Екатеринбург 2008

ЗАДАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К ПРОЕКТУ

Кинематическая схема механизма (грузовой лифт)



Таблица 1

Исходные данные


Параметр

Обозначение

Значение

Масса кабины



1200 кг

Номинальная грузоподъемность лифта



5000 кг

Скорость движения кабины



0,3 м/с

Радиус канатоведущего шкива



0,46 м

Момент инерции канатоведущего шкива



42 кг · м2

^ Максимально допустимое ускорение кабины



1,2 м/с2

^ Продолжительность включения



29%

Масса груза при движении с четвертого этажа на первый (4→ 1)




5000 кг

Масса груза (1→ 2)



2500 кг

Масса груза (2→ 3)



4000 кг

Масса груза (3→ 4)



750 кг

Полная высота подъема



20 м

Число этажей



4

Коэффициент трения лифта о направляющие



0,05

КПД механических передач



0,6


Грузовой лифт установлен в четырехэтажном производственном здании, служит для опускания готовой продукции в контейнерах, закатываемых в кабину, а также для транспортировки полуфабрикатов в контейнерах, между этажами и подачи порожних контейнеров. Полуфабрикаты изделий не допускают чрезмерных динамических нагрузок при транспортировании, из-за чего должно быть ограничено максимальное ускорение кабины. Кабина лифта уравновешивается противовесом через канат на канатоведущем шкиве трения, который приводится через редуктор от одного или двух двигателей.
^ Задание к проекту. Требования к электроприводу.
Для грузового лифта выбрать тип электропривода, выполнить выбор электродвигателя и его проверку по нагреву, выбрать силовой преобразовательный агрегат, силовой трансформатор (или токоограничивающий реактор при бестрансформаторном питании) и сглаживающий реактор, выполнить расчет элементов системы автоматического управления электроприводом.

К электроприводу предъявляются следующие требования:

1. Обеспечение работы механизма по следующему циклу:

  • опускание кабины с четвертого этажа на первый этаж;

  • стоянка на первом этаже (двигатель отключен);

  • подъем кабины с первого этажа на второй этаж;

  • стоянка на втором этаже (двигатель отключен);

  • подъем кабины со второго этажа на третий этаж;

  • стоянка на третьем этаже (двигатель отключен);

  • подъем кабины с третьего этажа на четвертый этаж;

  • стоянка на четвертом этаже (двигатель отключен).

2. Обеспечение рекуперации энергии в тормозных режимах.

3. Разгоны и замедления должны проходить с постоянным ускорением, не превышающим заданной максимально-допустимой величины.

4. Статическая ошибка по скорости при подъеме и спуске грузов не должна превышать 10%.

5. Система управления должна обеспечить ограничение тока и момента двигателя при механических перегрузках.

Содержание
Введение 5

1. Выбор типа электропривода 6

2. Выбор и проверка электродвигателя 7

2.1. Расчет нагрузочной диаграммы механизма 7

2.2. Предварительный выбор двигателя 9

2.3. Расчет нагрузочной диаграммы двигателя 12

2.4. Проверка двигателя но нагреву 16

3. Выбор силового преобразовательного устройства для питания двигателя, выбор комплектующего оборудования и разработка принципиальной электрической схемы силовой части электропривода 17

3.1. Выбор комплектного тиристорного электропривода 19

3.2. Выбор силового трансформатора 19

3.3. Расчет параметров трансформатора 20

3.4. Выбор сглаживающего реактора 20

3.5. Принципиальная электрическая схема силовой части 21

4. Математическая модель силовой части электропривода 22

4.1. Расчет параметров силовой части электропривода в абсолютных единицах 22

4.2. Выбор базисных величин системы относительных единиц 24

4.3. Расчет параметров силовой части электропривода в относительных единицах 25

4.4. Расчет коэффициентов передачи датчиков 27

5. Выбор типа системы управления электроприводом 27

6. Расчет регулирующей части контура тока якоря 30

6.1. Расчет параметров математической модели контура тока 30

6.2. Конструктивный расчет датчика ЭДС и звена компенсации 33

6.3. Конструктивный расчет регулятора тока 35

7. Расчет регулирующей части контура скорости 38

7.1. Расчет параметров математической модели контура скорости 38

7.2. Конструктивный расчет регулирующей части контура скорости 39

8. Расчет задатчика интенсивности 41

8.1. Расчет параметров математической модели задатчика интенсивности 41

8.2. Конструктивный расчет задатчика интенсивности 42
Введение


Современный электрифицированный механизм рассматривается как электромеханическая автоматизированная (или в целом автоматическая) система, замкнутая обратными связями (через оператора или специальное техническое устройство) по контролю основополагающих технических параметров.

В главном (силовом) канале обязательно присутствует электродвигатель, а также могут быть представлены преобразователи электрической и механической энергии. С их помощью и реализуются конкретные законы электромеханического энергообразования. Каналы управляющих воздействий на различные функциональные элементы силовой цепи, а также каналы обратной связи входят в состав системы автоматического управления (САУ) электропривода.

Новое производственное оборудование для современного механизированного производства создается совместными усилиями технологов-машиностроителей, специалистов по электрическим машинам, электроприводу и автоматизации. Одновременно с разработкой технологии и конструктивного состава механического оборудования разрабатывается его электрическое оборудование.

Конструктивные и кинематические особенности исполнительного органа механизма во многом предопределяются типом привода, на который ориентируется при разработке механической части.

Имеет место и обратное – в зависимости от конструктивных решений механической части значительные изменение претерпевает электропривод. Конструктивные решения отражаются на параметрах механической и электрической цепей единой электромеханической системы. Соотношения последних сказываются не только на статических и динамических качествах, но и на потреблении электроэнергии, экономичности работы электрифицированного механизма.

^ 1. Выбор типа электропривода

При выборе системы электропривода и рода тока, прежде всего, учитывается условие работы производственного механизма. Высокая производительность и качество выпускаемой продукции могут быть обеспечены лишь при правильном учете статических и динамических характеристик привода и рабочей машины. Кинематика, и даже конструкция рабочей машины в значительной мере определяются типом применяемой ЭП, и, наоборот, в зависимости от конструктивных особенностей исполнительного механизма привод претерпевает значительные изменения.

При выборе типа ЭП должны быть учтены: характер статического момента; необходимые пределы регулирования скорости; плавности регулирования требуемых механических характеристик, условий пуска и торможения, числа включений в час, качество окружающей среды и т.д.

Первоначально решается вопрос о выборе регулируемого или нерегулируемого типа ЭП. В последнем случае задача значительно упрощается. Все сводится к выбору двигателя переменного тока (асинхронные двигатели). В случае с регулированием по скорости решается вопрос привода на переменном или постоянном токе.

Применение постоянного тока может быть оправдано лишь в тех случаях, когда привод должен обеспечивать повышенные требования в плавности регулирования характера переходных процессов. Приводы постоянного тока используются в механизмах, работающих в повторно-кратковременных режимах: краны, подъемные механизмы, вспомогательные механизмы металлургической промышленности (шлепперы, рольганги, сталкиватели, нажимные устройства) и, в частности, продольно-строгальные станки.

В случае приводов повторно-кратковременного режима определяется из условий получения минимальной длительности переходного процесса, минимальных динамических моментов. С этой целью либо используют специальные двигатели с минимальным моментом инерции, либо переходят к двухдвигательному приводу (суммарный момент инерции двух двигателей той же мощности, что и однодвигательный привод меньше на 20-40%).

^ По защите от воздействия окружающей среды различают открытые, защищенные, закрытие и герметичные двигатели (JP44) предохраняют от попадания внутри брызг любого направления. Пыль, влага и газы имеют доступ в такие двигатели. При выборе двигателей необходимо учитывать то, что при одной и той же мощности и скорости наибольшие массы, габариты и стоимость имеют закрытые двигатели.

^ Для электропривода грузового лифта возможно использование следующих ЭП:

«ТПЧ-АД» (тиристорный преобразователь частоты – асинхронный двигатель),

«Г-Д» (генератор - двигатель),

«ТП-Д» (тиристорный преобразователь – двигатель).

Система «ТПЧ-АД» в принципе позволяет получить характеристики, аналогичные «ТП-Д», но стоимость тиристорного преобразователя частоты гораздо выше управляемого выпрямителя.

^ К недостаткам системы «Г-Д» относят:

- необходимость в двухкратном преобразовании энергии (на электрической энергии переменного тока в механическую, и из механической вновь в электрическую постоянного тока, регулируемого напряжения), что приводит к значительному снижению КПД;

- наличие двух машин в преобразовательном агрегате, установленная мощность каждой, если пренебречь потерям в машине, равна установленной мощности регулируемого движения;

- значительные габариты и масса установки. Необходимость в фундаменте для преобразовательного агрегата;

- высокие капитальные и эксплуатационные расходы;

- с целью форсировки переходных процессов возникает необходимость использования повышенного (в несколько раз = 2,5 – 4) напряжение.

Для ЭП грузового лифта принимаем систему «ТП-Д» с реверсированием напряжения на якоре двигателя, возможно изменения вращения двигателя в реверсивном приводе также за счет изменения направления тока в цепи возбуждения двигателя, когда в цепи якоря используется нереверсивный управляемый выпрямитель. Эта схема проще и дешевле двухкомплектного преобразователя на якоре, но уступает по динамическим показателям из-за сравнительно большой постоянной времени обмоток возбуждения.

2. Выбор и проверка электродвигателя

2.1. Расчет нагрузочной диаграммы механизма
Для предварительного выбора двигателя рассчитаем массу противовеса и построим нагрузочную диаграмму механизма (график статических нагрузок механизма). Расчет времени участков цикла на этапе предварительного выбора двигателя выполняем приблизительно, т.к. пока нельзя определить время разгонов и замедлений (суммарный момент инерции привода до выбора двигателя неизвестен).


^ Масса противовеса:

3700 кг
Активные составляющие момента статического сопротивления на канатоведущем шкиве:

11282 Нм

0 Нм

6769 Нм

-7897 Нм
^ Реактивные составляющие момента статического сопротивления на канатоведущем шкиве:

-2234 Нм

1670 Нм

2008 Нм

^ 1275 Нм
Моменты статического сопротивления на канатоведущем шкиве:

9048 Нм (тормозной режим)

^ 1670 Нм (двигательный режим)

8777 Нм (двигательный режим)

-6622 Нм (тормозной режим)

Угловая скорость канатоведущего шкива:

0,652
Расстояние между этажами:

^ 6,667
Время движения при перемещении на 3 этажа (приблизительно):

67 с
Время движения при перемещении на 1 этаж (приблизительно):

^ 22 с
Время работы в цикле (приблизительно):

133 с
Время стоянки на этаже (приблизительно):

81 с




Рис.1. Вид нагрузочной диаграммы механизма
2.2. Предварительный выбор двигателя
Ориентируемся на выбор двигателя серии , рассчитанного на номинальный повторно-кратковременный режим работы с 40%.

^ Эквивалентный статический момент на канатоведущем шкиве за время работы в цикле (с учетом потерь в передачах):



7357,7 Нм

Учет влияния потерь в передачах выполняется подстановкой значений:

- в тормозном режиме (знаки момента и скорости различны);

- в двигательном режиме (знаки момента и скорости одинаковы).

5428,8 Нм

2783,3 Нм

14628,3 Нм

-3973,2 Нм
Расчетная мощность двигателя:

4899 Вт,

где - коэффициент запаса (принимаем 1,2).


Выбираем двигатель серии . Номинальные данные эквивалентного двигателя приводим в табл.2.

Таблица 2

Данные выбранного двигателя Д21

Параметр

Обозначение

Значение

Мощность номинальная, кВт



3,6

Номинальное напряжение якоря, В



220

Номинальный ток якоря, А



21

Номинальная частота вращения, об/мин



1080

Максимально допустимый момент, Нм



90

Сопротивление обмотки якоря (Т=20оС), Ом



0,66

Сопротивление обмотки доб.полюсов (Т=20оС), Ом



0,28

Момент инерции якоря двигателя, кг · м2



0,125

Число пар полюсов



2

Максимально допустимый коэффициент пульсаций тока якоря





0,15


Принимаем параллельное соединение якорей двух двигателей.
Определим эквивалентные данные:

^ Мощность номинальная:

PN=2 PN

PN=23,6=7,2 кВт

Момент инерции:

Jд=2Jд

Jд=20,125=0,25 кгм2

Номинальная частота вращения:

nN= nN=1080

Максимально допустимый момент:

Mmax=2 Mmax

Mmax=290=180 Нм

Максимально допустимый коэффициент пульсаций тока якоря:

k1(доп)= k1(доп)=0,15

Обмотки двух двигателей соединим параллельно тогда,

номинальное напряжение якоря:

UяN= UяN=220В

Номинальный ток якоря:

IяN=2 IяN

IяN=221=42А

Сопротивление обмотки якоря:

Rяо=0,50,66=0,33Ом

Сопротивление обмотки добавочных полюсов:

Rд.п=0,5Rд.п

Rд.п=0,50,28=0,14Ом

Составим таблицу полученных эквивалентных параметров
Таблица 3

Данные выбранного двигателя (2*Д21)

Параметр

Обозначение

Значение

Мощность номинальная, кВт



7,2

Номинальное напряжение якоря, В



220

Номинальный ток якоря, А



42

Номинальная частота вращения, об/мин



1080

Максимально допустимый момент, Нм



180

Сопротивление обмотки якоря (Т=20оС), Ом



0,33

Сопротивление обмотки доб.полюсов (Т=20оС), Ом



0,14

Момент инерции якоря двигателя, кг · м2



0,25

Число пар полюсов



2

Максимально допустимый коэффициент пульсаций тока якоря





0,15


Двигатель серии - некомпенсированный, с естественным охлаждением и изоляцией класса .

^ Для дальнейших расчетов потребуются ряд данных, которые не приведены в справочнике. Выполним расчет недостающих данных двигателя.

Сопротивление цепи якоря двигателя, приведенное к рабочей температуре:

0,65 Ом,

где - коэффициент увеличения сопротивления при нагреве до рабочей температуры (= 1,38 для изоляции класса при пересчете от 20оС).

Номинальная ЭДС якоря:

192,7 В

Номинальная угловая скорость:

113,04 1/с

Конструктивная постоянная двигателя, умноженная на номинальный магнитный поток:

^ 1,7 Вб

Номинальный момент двигателя:

71,4 Нм
Момент холостого хода двигателя:

^ 7,7 Нм

Индуктивность цепи якоря двигателя:

0,014 Гн,

где коэффициент равен 0,2 для компенсированного двигателя и 0,6 для некомпенсированного.

2.3. Расчет нагрузочной диаграммы двигателя


Для проверки выбранного двигателя по нагреву выполним построение упрощенной нагрузочной диаграммы двигателя (без учета электромагнитных переходных процессов). Для построения нагрузочной диаграммы произведем расчет передаточного числа редуктора, приведение моментов статического сопротивления и рабочих скоростей к валу двигателя, примем динамический момент и ускорение электропривода с учетом перегрузочной способности двигателя и заданного допустимого ускорения.

^ Передаточное число редуктора:

173,4

Моменты статического сопротивления, приведенные к валу двигателя:

, для XY = 41, 12, 23, 34,

где - функция знака скорости:

= 1 – при подъеме;

= -1 – при спуске.

23,6 Нм

23,7 Нм

92 Нм

-15,2 Нм

Суммарный момент инерции привода:



0,37 кг · м2 ,

где - коэффициент, учитывающий моменты инерции полумуфт и редуктора (принимаем равным 1,2).

^ Примечание: считаем, что момент инерции не зависит от массы груза в кабине, поэтому подставляем в формулу массу номинального груза.

Модуль динамического момента двигателя по условию максимального использования двигателя по перегрузочной способности:

83,6 Нм

где = 0,95 – коэффициент, учитывающий перерегулирование момента на уточненной нагрузочной диаграмме (построенной с учетом электромагнитной инерции цепи якоря);

- максимальный по модулю статический момент, приведенный к валу двигателя.

Ускорение вала двигателя в переходных режимах:

225,9 1/с2

Ускорение кабины лифта:

0,6 м/с2

Ускорение кабины лифта менее максимально-допустимого.

Разбиваем нагрузочную диаграмму на 16 интервалов: 4, 8, 12, 16 – интервалы пауз; 1, 5, 9, 13 – интервалы разгона; 3, 7, 11, 15 – интервалы замедления; 2, 6, 10, 14 – интервалы работы с установившейся скоростью.

^ Продолжительность интервалов разгона-замедления:

0,44 с

Путь кабины при разгоне-замедлении:

0,066 м

Путь кабины при перемещении на 3 этажа, пройденный на постоянной скорости:

19,87 м

Путь кабины при перемещении на 1 этаж, пройденный на постоянной скорости:

6,538 м


Время движения с постоянной скоростью при перемещении на 3 этажа:

^ 66,23 с

Время движения с постоянной скоростью при перемещении на 1 этаж:

21,79 с

Время работы в цикле:

135,13 c

Время стоянки на этаже:

82,7 с

Моменты двигателя на интервалах разгона:

- 60

107,3

175,6 68,4

Моменты двигателя на интервалах замедления:

107,2

-59,9

8,4

-98,8

Моменты двигателя на интервалах движения с постоянной скоростью:

23,6

23,7

92

-15,2
По результатам расчета строится нагрузочная диаграмма и тахограмма двигателя (см.рис.2)


  1   2   3



Скачать файл (1583.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации