САУ электроприводом пассажирского лифта

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

 

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.О.СУХОГО

 

 

 

Факультет автоматизированных и информационных систем

 

 

Кафедра «Автоматизированный электропривод»

 

 

 

РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине «Системы управления электроприводами»

 

 

на тему: «САУ электроприводом пассажирского лифта» 

 

 

 

 

Исполнитель: студент гр. ЭП-42

                                                                                               Коржов А.А

                                              

Руководитель: Дорощенко И.В.

 

 

Дата проверки:                                 _____________________________________

Дата допуска к защите:                  _____________________________________

Дата защиты:                                   _____________________________________

Оценка работы:                                _____________________________________

 

Подписи членов комиссии

по защите курсовой работы:          _____________________________________

 

 

 

 

Гомель 2013

Введение

 

Подъемные машины повторно-кратковременного режима работы в различных конструктивных исполнениях находят широкое применение во всех отраслях народного хозяйства. К числу наиболее распространенных разновидностей механизмов вертикального транспорта следует отнести лифты, применение которых в народном хозяйстве и на промышленных предприятиях приобретает все большее значение. Лифты предназначены для транспортировки пассажиров и грузов в производственных и административных зданиях. Они выполняются высокоавтоматизированными, общедоступными, комфортабельными и безопасными. Все операции при открывании и закрывании дверей, передвижении, замедлении и точной остановки кабины лифта осуществляется с помощью электропривода.

Электропривод большинства грузоподъёмных машин характеризуется повторно-кратковременном режимом работы при большой частоте включений, широком диапазоне регулирования скорости и постоянно возникающих значительных перегрузках при разгоне и торможении. Особые условия использования электропривода в грузоподъёмных машинах явились основой для создания специальных серий электрических двигателей и аппаратов.

В данном курсовом проекте необходимо спроектировать систему автоматического управления электроприводом пассажирского лифта. При проектировании таких механизмов необходимо брать в учет высокие требования безопасности и комфортабельности, которые предъявляются к ним. К этим требованиям относятся точность остановки, ускорение и рывок. Спроектированная система автоматического управления должна отвечать всем этим требованиям.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Технические характеристики  механизма.

Требования к САУ ЭП

 

Лифты являются механизмами вертикального транспорта, предназначенными для транспортировки пассажиров в жилых, производственных и административных зданиях. Эти установки выполняются с высокой степенью автоматизации. Они отличаются общедоступностью пользования, комфортабельностью и безопасностью.  

Основными требованиями, предъявляемыми к электроприводам лифтов, являются:

• возможность реверса;
• точная остановка кабины на заданном уровне;
• обеспечение минимального времени переходных процессов при строго ограниченных максимальных значениях ускорения и рывка;
• безопасность;
• надёжность;
• плавность разгона, движения и торможения;
• работа лифта не должна сопровождаться высоким уровнем шума и вызывать помехи теле- и радиоприёму.

Весьма существенным вопросом, который решается при проектировании электропривода, является точная остановка кабины на заданном уровне, с заданной точностью остановки. Неточная остановка влечет за собой снижение производительности и комфортабельности лифта, что крайне неблагоприятно.

Эффективным путем повышения точности остановки является переход на пониженную скорость, с которой кабина подходит к датчику точной остановки.

Так как точность остановки Δs = ±25 мм, а скорость кабины υ = 2 м/с, то по графику зависимости диапазона регулирования от точности остановки ([1], рис.1.2) получаем диапазон регулирования D = 16.

Угловая скорость двигателя (требуемая по заданию):

 

.

 

Радиус приведения механизма:

.

 

По заданию курсового проекта нужно обеспечить момент:

 

.

 

Для выбора тормоза определяем необходимый тормозной момент:

 

Мт ≥ Кз · Mcmax = 1,5 · 174 = 261 Н·м,

 

где Кз = 1,5 – коэффициент запаса;

Мсmax = 174 Н·м – максимальный приведенный статический момент.

Выбираем тормоз ТКП-300 ([1], с.140) с тормозным моментом Мт = 500 Н·м.

Кинематическая схема лифта приведена на рис. 1.

 

 

Рис. 1. Кинематическая схема лифта:

1 - электродвигатель; 2 - тормоз (муфта  с тормозным шкивом и колодочным  тормозом); 3 – редуктор; 4 – кабина; 5 – шкив; 6 - противовес

 

 

2. Выбор системы электропривода  и типоразмера электродвигателя

 

Важнейшим требованием, предъявляемым к электроприводу подъёмных установок, является требование обеспечения заданной точности. Это требование при заданной рабочей скорости механизма и известных пределах изменения его нагрузки определяет необходимый диапазон регулирования скорости и условия ограничения ускорения и, таким образом, непосредственно влияет на выбор той или иной системы электропривода.

Наиболее жёсткие требования в отношении поддержания постоянства ускорения и необходимого диапазона регулирования скорости предъявляются к электроприводу шахтных клетевых подъёмных машин, скоростных лифтов, а также маятниковых канатных дорог. Эти установки отличает высокий уровень рабочей скорости движения подъёмного сосуда или кабины (более 1,5 м\с, для скоростных лифтов) и значительные пределы изменения момента статического сопротивления, определяемые степенью загрузки клети или кабины. Необходимый диапазон регулирования скорости по условию точной остановки здесь обычно больше 10(в нашем случае диапазон регулирования составляет 16), и обеспечить заданную производительность перечисленных установок можно лишь применением замкнутых систем электропривода: Г-ДПТ НВ, ТП- ДПТ НВ или ПЧ-АД (векторное или скалярное управление).

Определим цену системы ТП- ДПТ НВ:

 

,

 

где    ЦТП – цена тиристорного преобразователя ЭПУ1-2-4327М-УХЛ4,

 ЦТП = 350 у.е.;

ЦДПТ НВ – цена двигателя постоянного тока 2ПФ200LГУХЛ4,

ЦДПТ НВ = 2500 у.е.. 

Определим цену системы Г- ДПТ НВ:

 

,

 

где    ЦАД – цена асинхронного двигателя АИР200М6УХЛ4, ЦАД = 1500 у.е.;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определим цену системы ПЧ-АД (векторное управление):

 

,

 

где ЦПЧ ВУ – цена преобразователя частоты с векторным управлением

LENZE ESV 223 N04 TXD, ЦПЧ ВУ = 2300 у.е..

Определим цену системы ПЧ-АД (скалярное управление):

 

,

 

где ЦПЧ СУ – цена преобразователя частоты со скалярным управлением

LENZE ESDM 223 L4 TXA, ЦПЧ CУ = 1500 у.е..

Выбираем систему электропривода в соответствии с оценкой технологических параметров заданного механизма по таблице 1.

 

Таблица 1

 

Таблица вариантов сравнения различных систем электроприводов

Характеристика	ТП- ДПТ НВ		ПЧ-АД (векторное управление)		ПЧ-АД (скалярное управление)		Г-ДПТ НВ		Значи-мость
	Оценка	Оценка на значи-мость	Оценка	Оценка на значи-мость	Оценка	Оценка на значи-мость	Оценка	Оценка на значи-мость
Масса	5	20	5	20	5	20	1	4	4
Надёжность	4	16	4	16	4	16	4	16	4
Помехоустойчивость	3	12	3	12	3	12	4	16	4
Габариты	4	16	4	16	4	16	1	4	4
КПД	5	20	5	20	5	20	2	8	4
Внешнее оформление	4	4	4	4	4	4	3	3	1
Затраты	5	25	3	15	4	20	1	5	5
Сумма (оценка)	30	-	28	-	29	-	16	-	-
Сумма (оценка на значимость)	-	113	-	103	-	108	-	56	-

 

Из таблицы 1 видно, что система ТП- ДПТ НВ лучше других подходит для заданного механизма.

Выбор двигателя осуществлялся с учётом исходных данных. Требовалось по заданию обеспечить частоту вращения двигателя 870 об\мин, и мощность 15 кВт.

Выбираем электродвигатель 2ПФ200LГУХЛ4 ([2], с.384). Параметры двигателя заносим в таблицу 2.

 

Таблица 2

 

Параметры электродвигателя 2ПФ200LГУХЛ4

Номинальная мощность Рн, кВт	20
Номинальное напряжение Uн, В	220
Номинальная частота вращения nн, об/мин	1000
Максимальная частота вращения nmax, об/мин	3300
Номинальное КПД ηн, %	85,5
Сопротивление обмотки якоря (15˚С) Rяд15°, Ом	0,083
Сопротивление обмотки добавочных полюсов (15˚С) Rдп15°, Ом	0,053
Сопротивление обмотки возбуждения (15˚С) Rвд15°, Ом	55
Индуктивность цепи якоря Lяд, мГн	3,2
Момент инерции двигателя Jдв, кг·м2	0,3
Максимальная перегрузка по току (60 с) λI	2

 

Номинальная угловая скорость вращения двигателя:

 рад/с.

 

Номинальный ток якоря двигателя:

 

А.

 

Сопротивление обмоток при рабочей температуре рассчитываем по формуле:

,

где     α–температурный коэффициент (для меди );

 ∆t–разница между допустимой температурой обмотки и температурой окружающей среды (t=15 ˚c), B=1200

˚c;

R-сопротивление при температуре окружающей среды (t=15 ˚c);

Rt-сопротивление при рабочей температуре.

 

 Ом,

 Ом,

 

 Ом.

 

Произведение конструктивного коэффициента двигателя на поток:

 

.

 

Номинальный момент электродвигателя:

 

 Н·м.

 

Данный двигатель обеспечивает требуемую частоту вращения

870 об/мин, проходит по мощности и по моменту:

 

Мн>Мтр,

202,681 Н·м >164,643 Н·м;