Рефераты. Автоматизированный электропривод грузового лифта

Автоматизированный электропривод грузового лифта

Федеральное агентство по образованию

Российский государственный профессионально-педагогический университет

Кафедра электрооборудования и автоматизации промышленных предприятий

Курсовая работа

по дисциплине: «Автоматизированный электропривод»

на тему:

«Автоматизированный электропривод грузового лифта».

Екатеринбург 2008 г.

Содержание курсового проекта.

1. Задание и исходные данные………………………………………….…..….3.

2. Выбор типа электропривода…………………………………………..……..6.

3. Выбор и проверка электродвигателя………………………………..……….6.

3.1. Расчет мощности двигателя……………………………………….….…….6.

3.2. Предварительный выбор двигателя и расчет его параметров…..……….8.

3.3. Расчет передаточного числа редуктора…………………………………..11.

3.4. Расчет и построение нагрузочной диаграммы двигателя………………11.

3.5. Проверка двигателя по нагреву…………………………………………...17.

4. Выбор основных узлов силовой части электропривода………………….17.

4.1. Выбор тиристорного преобразователя……………………………………17.

4.2. Выбор токоограничивающего реактора………………………………...18.

4.3. Выбор сглаживающего реактора………………………………………….19.

4.4. Разработка принципиальной электрической схемы силовой части электропривода………………………………………………………………….20.

5. Расчет параметров математической модели силовой части электропривода………………………………………………………………….24.

5.1. Расчет параметров силовой части электропривода в абсолютных единицах………………………………………………………………………....24.

5.2. Выбор базисных величин системы относительных единиц……..........26.

5.3. Расчет параметров силовой части электропривода в относительных единицах………………………………………………………………………....27.

5.4. Расчет коэффициентов передачи датчиков……………………………….29.

6. Разработка системы управления электроприводом………………………..30.

6.1. Выбор типа системы управления электроприводом…………………….30.

6.2. Расчет регулирующей части контура тока якоря……………………….33.

6.3. Расчет регулирующей части контура скорости…………………………40.

6.4. Расчет задатчика интенсивности………………………………………...43.

7. Литература………………………………………………………………..…47.

Задание и исходные данные

Для заданного механизма в курсовом проекте требуется выполнить:

· выбор типа электропривода;

· выбор электродвигателя и его проверку по нагреву; расчет передаточного числа редуктора;

· выбор тиристорного преобразователя, силового трансформатора (токоограни-чивающего реактора), сглаживающего реактора (при необходимости);

· расчет элементов системы автоматического управления электроприводом - регулятора тока, звеньев цепи компенсации ЭДС, регулятора скорости, задатчика интенсивности.

Грузовой лифт установлен в четырехэтажном производственном здании и 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 дина-мических нагрузок при транспортировании, из-за чего должно быть ограничено максимальное ускорение кабины. Работу лифта и его конструктивное исполнение поясняет кинематическая схема (рис 1). Кабина лифта уравновешивается противовесом через канат на канатоведущем шкиве трения, который приводится в движение через редуктор от одного или двух двигателей. Электропривод лифта работает в повторно-кратковременном режиме с переменной нагрузкой.

Работа лифта осуществляется 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).

После каждой стоянки масса груза в кабине изменяется (табл.1).

Рис. 1 . Кинематическая схема грузового лифта.

Таблица 1

Исходные данные по грузовому лифту

Параметр

Обозначение

Номер варианта

2-й

Масса кабины, т

mк

0,65

Номинальная грузоподъемность лифта, т

mгп

Скорость движения кабины, м/с

0,6

Радиус канатоведущего шкива, м

rш

0,32

Момент инерции канатоведущего шкива, кг-м2

Jш

Максимально допустимое ускорение кабины, м/с2

aдоп

Продолжительность включения, %

ПВ

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

m41

2,5

Масса груза (1 2), т

m12

1,25

Масса груза (2 3), т

m23

0,5

Масса груза (3 4), т

m34

Полная высота подъема, м

Число этажей

Коэффициент трения лифта о направляющие

0,05

КПД механических передач

hп

0,6

Выбор типа электропривода

В данном курсовом проекте принимаем следующие решения:

· выбираем электропривод постоянного тока с тиристорным преобразователем электрической энергии;

· выбираем реверсивный двухкомплектный тиристорный преобразователь для цепи якоря с раздельным управлением комплектами;

· принимаем однозонное регулирование скорости (скорость двигателя не превышает номинального значения, ослабление магнитного потока двигателя не требуется).

Выбор и проверка электродвигателя

Расчет мощности двигателя

Для выбора двигателя рассчитаем его требуемую номинальную мощность, исходя из нагрузочной диаграммы механизма (т.е. временной диаграммы моментов или сил статического сопротивления механизма на его рабочем органе). По рассчитанной мощности затем выполняется предварительный выбор двух двигателей привода. Рассмотрим расчет мощности двигателя.

Определим массу противовеса и построим нагрузочную диаграмму лифта (график статических моментов на канатоведущем шкиве). Расчет времени участков цикла на этапе предварительного выбора двигателя выполняем приблизительно, т.к. пока нельзя определить время разгона и замедления (суммарный момент инерции привода до выбора двигателя неизвестен).

Масса противовеса выбирается таким образом, чтобы противовес уравновешивал кабину и половину массы номинального груза:

Активные составляющие момента статического сопротивления на канатоведущем шкиве определяются силами тяжести кабины с грузом и противовеса:

Реактивные составляющие момента статического сопротивления на канатоведущем шкиве определяются силами трения кабины и противовеса о направляющие:

Моменты статического сопротивления на канатоведущем шкиве представ-ляют собой сумму активной и реактивной составляющей:

Угловая скорость канатоведущего шкива:

W(ш)

Расстояние между этажами:

Время движения при перемещении на максимальное расстояние - три эта-жа (приблизительно):

Время движения при перемещении на один этаж (приблизительно):

Время работы в цикле (приблизительно):

Время стоянки на этаже (приблизительно):

Возможный вид нагрузочной диаграммы лифта представлен на рис.2.

Эквивалентный статический момент на канатоведущем шкиве за время работы в цикле (с учетом влияния потерь в редукторе) составит: (1)

Учет влияния потерь в редукторе выполняется подстановкой следующих значений в формулу (1):

■ в тормозном режиме:

Мс(ш) hп

■ в двигательном режиме:

Мс(ш)/ hп = 2,168/0,6 = 3,613

Примечание. Двигательный режим имеет место, если знаки электромагнитного момента двигателя и его скорости одинаковы, тормозной режим - если различны. Скорость двигателя считается положительной при подъеме кабины, отрицательной - при опускании кабины. Положительное направление момента двигателя совпадает с положительным направлением его скорости.

При расчете требуемой номинальной мощности двигателя предполагаем, что будет выбран двигатель, номинальные данные которого определены для повторно-кратковременного режима работы и стандартного значения продолжительности включения ПВN=40%.

Расчетная номинальная мощность двигателя:

W(ш)

где К3 - коэффициент запаса (примем К3 = 1,1).

Предварительный выбор двигателя и расчет его параметров

Для лифта выбираем два двигателя серии Д21 с естественным охлаждением, номинальные данные которого определены для повторнократковременного режима работы с продолжительностью включения 40%.

Так как проектируется двухдвигательный привод, то выбираем два однотипных двигателя, так чтобы их суммарная номинальная мощность была не меньше расчетной номинальной мощности и была наиболее близка к ней.

Данные для двухдвигательного привода сведём в таблицу (табл. 2). В таблицу следует занести эквивалентные параметры двух двигателей. Выбираем параллельное соединение якорных обмоток.

Таблица 2

Эквивалентные параметры двух двигателей

Параметр

Обозначение

Значение

Мощность номинальная, кВт

7,2

Номинальное напряжение якоря, В

UяN

220

Номинальный ток якоря, А

IяN

Номинальная частота вращения, об/мин

1080

Максимально допустимый момент, Нм

Mmax

180

Сопротивление обмотки якоря (Т=20 ), Ом

Rяо

0,33

Сопротивление обмотки добавочных полюсов (Т=20 °С), Ом

Rдп

0,14

Момент инерции якоря двигателя, кг м2

Jд

0,25

Число пар полюсов

рп

Максимально допустимый коэффициент пульсаций тока якоря

kI(доп)

0,15

Эквивалентные параметры двух двигателей, не зависящие от способа соединения их обмоток, определяются по следующим формулам:

номинальная мощность: PN = 2 PN(1) =23,6 = 7,2 кВт

момент инерции: JД =2 JД(1) =20,125= 0,25 кгм2

число пар полюсов: рn = рn(1) =2

номинальная частота вращения: nN= nN(1)= 1080 об/мин

максимально допустимый момент: Mmax=2Mmax(1)= 290=180 Н м

максимально допустимый коэффициент пульсаций тока якоря: kI(доп) = 0,15

Другие эквивалентные параметры зависят от способа соединения обмоток двигателей. Для случая параллельного соединения обмоток эквивалентные параметры определяются по следующим формулам:

номинальное напряжение якоря: Uя N = UяN(1) = 220 В

номинальный ток якоря: I я N = 2I я N(1) = 2 21 =42 А

сопротивление якорной обмотки: Rяо= 0,5Rяо=0,50,66= 0,33 Ом

сопротивление обмотки добавочных полюсов: RДП =0,5RДП =0,50,28= 0,14 Ом

В дальнейших расчетных формулах для двухдвигательного привода подразумеваются эквивалентные параметры двух двигателей.

Сопротивление цепи якоря двигателя, приведенное к рабочей температуре:

Rя =kT (Rяо +RДП) =1,38 (0,33 +0,14) =0,6486 Ом

где kT - коэффициент увеличения сопротивления при нагреве до рабочей температуры (кт = 1,38 для изоляции класса Н при пересчете от 20°С).

Номинальная ЭДС якоря:

ЕяN =UяN –IяN Rя=220-42*0,6486 =192,76 В

Номинальная угловая скорость:

Конструктивная постоянная двигателя, умноженная на номинальный магнитный поток:

Номинальный момент двигателя:

МN=сФN IяN=1,742=71,6 Нм

Момент холостого хода двигателя:

Индуктивность цепи якоря двигателя:

В формуле коэффициент С принимается равным 0,6 для некомпенсированного (двигатель серии Д - некомпенсированный).

Расчет передаточного числа редуктора

Расчет передаточного числа редуктора выполняется так, чтобы максимальной скорости рабочего органа механизма соответствовала номинальная скорость двигателя. Для привода грузового лифта:

Расчет и построение нагрузочной диаграммы двигателя

Для проверки предварительно выбранного двигателя по нагреву выполним построение упрощенной нагрузочной диаграммы двигателя (т.е. временной диаграммы момента двигателя без учета электромагнитных переходных процессов). Для ее построения произведем приведение моментов статического сопротивления и рабочих скоростей к валу двигателя, определим суммарный момент инерции привода и зададимся динамическим моментом при разгоне и замедлении привода. Рассмотрим расчет нагрузочной диаграммы двигателя отдельно для каждого производственного механизма, предложенного в курсовом проекте. По результатам расчета строится нагрузочная диаграмма, а также тахограмма двигателя (рис.3 .)

Момент статического сопротивления, приведенный к валу двигателя:

где X,Y- индексы, которые применяют значения 41,12,23,34 (т.е. данная формула используется четыре раза); sign(W) – функция знака скорости.

Суммарный момент инерции механической части привода:

где— коэффициент, учитывающий моменты инерции полумуфт и редуктора (принимаем =1,2).

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

где к - коэффициент, учитывающий увеличение максимального момента на уточненной нагрузочной диаграмме, к=0,95. – максимальный по модулю статический момент, приведенный к валу двигателя.

Страницы: 1, 2, 3