Проектування електроприводу ліфтової установки

Федеральне агентство з освіти (Рособразование)

Архангельський державний технічний університет

Кафедра електротехніки

Новіков Роман Іванович

Факультет ПЕ курс IV група 7 d

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

З дисципліни електропривод

На тему

Проектування електроприводу ліфтової установки

Керівник проекту викладач

Баланцев Г. А

Архангельськ 2008р.

Федеральне агентство з освіти (Рособразование)

Архангельський державний технічний університет

Кафедра електротехніки

ЗАВДАННЯ НА КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

з електроприводу

студенту ПЕ 1 факультету IV 1 курсу 7 1 групи

Новіков Роман Іванович

ТЕМА: Проектування електроприводу ліфтової установки

ВИХІДНІ ДАНІ:

типова завантаження ліфта b _т = 0,6;

сумарний час спрацьовування апаратури t _o = 0,3 с;

вантажопідйомність 1100 кг;

маса кабіни 1700 кг;

швидкість n _н = 1,00 м / с;

діаметр шківа D _ш = 950 мм;

параметри редуктора:

передавальне число i _р = 45;

прямий ккд h _р.п = 0,70;

зворотний ккд h _р.с = 0,60.

Термін проектування з «» 12008 р. по «» 12008 р.

Керівник проекту викладач Баланцев Г. А.

Введення

Ліфти знайшли широке застосування в різних сферах життєдіяльності людини, тому існує зрозуміла потреба у розробці та проектуванні надійних і безпечних електроприводів ліфтових установок.

Ліфтові установки є типовим прикладом механізмів, що пред'являють високі вимоги до динамічних характеристик електропривода, що працює в напружених пускотормозних режимах. Можна виділити основні вимоги до електроприводу ліфтів:

надійність у роботі, забезпечення безпеки при використанні ліфтової установки;

малошумність (для ліфтів використовують спеціальні електродвигуни, що забезпечують знижений рівень шуму);

зручність і простота в експлуатації та обслуговуванні;

обмеження прискорень кабіни (за умовами комфортності для пасажирських ліфтів і відсутності прослизання каната щодо канатоведущего шківа для вантажних ліфтів);

забезпечення плавних перехідних процесів пуску і гальмування при широких межах зміни моменту опору;

наявність ревізійної зниженій швидкості для ліфтів з основною рейсової швидкістю більше ;

забезпечення точності зупинки кабіни відносно рівня поверхової площадки (10-20 мм для швидкісних і лікарняних ліфтів, 35-50 мм для решти ліфтів). Для ліфтів з номінальною швидкістю кабіни не вище 1,4 м / с зазначені ревізійна швидкість і точність зупинки реалізується шляхом створення механічної характеристики електропривода ліфта при зниженій швидкості;

ліфтова лебідка повинна бути обладнана автоматично діючим гальмом нормально замкнутого типу.

Для ліфтів використовують електропривод змінного струму з одношвидкісних і двошвидкісним короткозамкненим асинхронним двигуном і електропривод постійного струму з керованими тиристорними перетворювачами (ТП) напруги.

Для ліфтів зі швидкістю руху до 0,5 м / с застосовується найпростіша схема електропривода з короткозамкненим асинхронним двигуном. Обмеження прискорення в цьому випадку здійснюється шляхом навмисного збільшення моменту інерції електроприводу ліфтової лебідки за рахунок застосування спеціальних ліфтових двигунів з підвищеним моментом інерції та додаткових маховиків, що встановлюються на валу двигуна.

При швидкості кабіни вище 0,5 м / с необхідно мати додаткову механічну характеристику, що забезпечує можливість роботи двигуна на зниженій швидкості. Ця характеристика потрібна для руху кабіни з ревізійної швидкістю та забезпечення потрібної точності зупинки. Для ліфтів зі швидкістю руху кабіни не вище 1,4 м / с найбільш поширеним є електропривод з двошвидкісним асинхронним двигуном і контакторна управлінням. Обмеження прискорень в перехідних процесах в цьому випадку проводитися таким же чином, як і в попередньому випадку.

Використання двошвидкісних асинхронних двигунів з незалежними обмотками, керованих від ТП, дозволяє збільшити швидкість руху кабіни до 2 м / с. Обмеження прискорень і ривків в такій системі електроприводу здійснюється в одноконтурною замкнутій системі регулювання швидкості шляхом формування оптимальної тахограми руху.

1 ОБГРУНТУВАННЯ ВИБОРУ ОПТИМАЛЬНОГО ЗНАЧЕННЯ І ВИЗНАЧЕННЯ ВАГИ Противага

1.1 Визначимо вагу противаги без урахування ваги тягових канатів, Н

, (1)

де G _до і G _н - вага кабіни і номінальна вага вантажу, Н, що визначаються величинами маси кабіни і номінальній вантажопідйомності відповідно, які задані в технічних даних ліфта, наведених у таблиці 1 [1] застосування;

a - коефіцієнт, що враховує, яка частина ваги противаги використовується для врівноваження вантажу.

Коефіцієнт a визначимо за формулою:

, (2)

де b - коефіцієнт завантаження ліфта, 0,6;

h _п - коефіцієнт корисної дії (ККД) механізму при підйомі кабіни, 0,7;

h _с - коефіцієнт корисної дії (ККД) механізму при спуску кабіни, 0,6;

Вага кабіни G _к, Н, визначимо за формулою:

, (3)

де g - прискорення вільного падіння, м / с ^2, 9,81;

m _к - маса кабіни, кг, 1700;

Н.

Номінальна вага вантажу G _н, Н, визначимо за формулою:

, (4)

де m _н - вантажопідйомність, кг, 1100;

Н.

За формулою (1) визначимо вага противаги без урахування ваги тягових канатів:

Н.

1.2 Визначимо необхідну потужність для підйому порожньої кабіни, кВт

, (5)

де v _п - швидкість при підйомі кабіни ліфта, м / с, 1,00;

1000 - коефіцієнт для переведення потужності в кіловати;

кВт.

1.3 Визначимо необхідну потужність для спуску порожньої кабіни, кВт

, (6)

де v _c - швидкість при спуску кабіни ліфта, м / с, 1,00;

кВт.

1.4 Визначимо еквівалентну потужність двигуна за цикл, кВт

, (7)

де t _п і t _з - час, що витрачається на підйом і спуск кабіни ліфта, с.

Приймаючи, що час підйому одно часу спуску - , Тоді еквівалентна потужність двигуна за цикл визначається за виразом:

кВт.

Визначимо величину мінімальної еквівалентної потужності двигуна:

; (8)

кВт.

2 визначення потужності і вибір типу електродвигуна

У реальних умовах ліфт працює в основному з навантаженням менше номінальної, яку називають типовий навантаженням або типовий завантаженням b _т. Тому завдання вибору оптимальних величин потужності двигуна і ваги противаги для роботи ліфта зі змінним навантаженням вимагає розгляду різних варіантів завантаження ліфта. Розглянемо два таких варіанти.

Перший варіант. Виберемо вага противаги з оптимальних умов роботи ліфта з номінальною завантаженням (b = 1) і визначимо необхідну потужність двигуна Р _Е1, а потім знайдемо еквівалентну потужність електроприводу Р _е1т при роботі з обраним противагою у разі типової навантаження.

2.1 Для номінальної завантаження необхідну потужність двигуна визначимо за формулою, кВт

; (9)

кВт.

2.2 При роботі ліфта з типовою навантаженням (b = b _т) двигун, обраний у відповідності з рівнянням (9), буде завантажений по тепловому режиму наступним чином

; (10)

кВт.

Другий варіант. Виберемо противагу з оптимальних умов роботи приводу ліфта при типової навантаженні (b = b _т) і знайдемо необхідну потужність двигуна Р _Е2 при роботі з цим противагою у разі номінального навантаження.

2.3 Потужність визначимо за формулою

; (11)

кВт.

2.4 Визначимо необхідну потужність приводу при умові b = b _т за формулою

; (12)

кВт.

2.5 Ставлення необхідних потужностей двигуна розглянутих варіантів визначимо за виразом

; (13)

.

2.6 Ставлення теплових завантажень двигуна при роботі електропривода ліфта в режимі, що відповідає b = b _т визначимо за виразом

; (14)

Вибір ваги противаги і розрахунок потужності двигуна доцільно визначати виходячи з оптимальних умов роботи ліфта при типової навантаженні. По таблиці 3 [1] виберемо електродвигун, потужність якого при номінальній частоті обертання буде вище розрахункової. Приймаються двигун АС2-92-6/24шл, технічні дані якого зведені в таблицю 1.

Таблиця 1 - Технічні дані електродвигуна АС2-92-6/24шл

3 визначення необхідного гальмівного зусилля і вибір гальмівного пристрою

Дуже важливим елементом системи електроприводу є механічний гальмо. Гальмо повинен утримувати кабіну з вантажем і забезпечувати точність зупинок у всіх режимах ліфта з допустимим уповільненням.

Визначимо необхідний гальмівний момент

, (15)

де k _т - коефіцієнт запасу гальмівного моменту;

М _н - номінальний момент механізму приводу ліфта, Н × м.

Величину коефіцієнта запасу k _т для вантажних ліфтів з провідником приймають рівним 1,8. Номінальний момент М _н визначимо за формулою:

; (16)

Н × м.

За формулою (15) визначимо необхідний гальмівний момент:

Н × м.

З таблиці 4 [1] вибираємо електромагнітне гальмівний пристрій, максимальний гальмівний момент якого при характерному для ліфтів періоді включення ПВ = 25% буде нижче розрахункового. Приймаються електромагнітне гальмівний пристрій ліфта МП-201, технічні характеристики якого зведені в таблицю 2.

Таблиця 2 - Технічні характеристики гальмівного пристрою МП-201

4 визначення точності зупинки кабіни ліфта на заданому рівні

Одним з основних питань, що вирішуються при проектуванні електропривода ліфта, є визначення точності зупинки кабіни на заданому рівні. Недостатня точність зупинки ліфта знижує безпеку користування ним та його продуктивність.

4.1 Визначимо розрахункове значення шляху, що проходить ліфт з моменту подачі команди на зупинку

, (17)

де S ₁ - шлях прохідний ліфтом за час спрацьовування апаратури, що відключає двигун, м;

S ₂ - шлях, прохідний ліфтом після накладення гальм, м.

Шлях S ₁ можна визначити через швидкість руху ліфта n _о в період спрацювання відключає апаратури і час спрацьовування відключає апаратури t _o:

. (18)

Швидкість руху ліфта визначимо за формулою:

, (19)

де w _н - номінальна швидкість ліфта, об / хв;

w _min - мінімальна швидкість ліфта об / хв;

м / с.

За формулою (18) визначимо шлях прохідний ліфтом за час спрацьовування апаратури, що відключає двигун:

м.

Шлях, прохідний ліфтом після накладення гальм, S ₂ визначимо за формулою:

, (20)

де t _т - час гальмування ліфта з постійною величиною уповільнення, с.

Час гальмування ліфта визначимо з виразу:

, (21)

де J - сумарний момент інерції, приведений до валу двигуна, кг × м ^2;

М _с - статичний момент, Н × м.

У даному рівнянні знак «плюс» відповідає підйому вантажу і спуску порожньої кабіни, а знак «мінус» - спуску вантажу та піднесенню порожньої кабіни.

Момент інерції, приведений до валу двигуна, J складається з моментів інерції ротора двигуна J _р і муфти J _м, величини яких наведені в таблиці 1, а також моменту інерції поступально рухомих елементів ліфта J _п:

. (22)

Величина моменту інерції поступально рухомих елементів ліфта J _п, кг × м ^2, визначається з виразу:

, (23)

де G _д - сумарна вага поступально рухомих елементів ліфта, Н.

При підйомі та спуску номінального вантажу сумарна вага поступально рухомих елементів ліфта визначається з виразу:

; (24)

Н.

За формулою (23) визначимо момент інерції поступально рухомих елементів ліфта J _п, кг × м ^2:

кг × м ^2.

За формулою (22) визначимо момент інерції, приведений до валу двигуна:

кг × м ^2.

При підйомі та спуску порожньої кабіни сумарна вага поступально рухомих елементів ліфта визначається з виразу:

; (25)

Н.

За формулою (23) визначимо момент інерції поступально рухомих елементів ліфта J _п, кг × м ^2:

кг × м ^2.

За формулою (22) визначимо момент інерції, приведений до валу двигуна:

кг × м ^2.

Статичний момент М _с, Н × м, визначається з виразів, відповідних різним режимам роботи:

- Підйом номінального вантажу

; (26)

- Спуск номінального вантажу

; (27)

- Підйом порожньої кабіни (спуск противаги)

; (28)

- Спуск порожньої кабіни (підйом противаги)

. (29)

За формулою (26) визначимо статичний момент М _с, Н × м, при підйомі номінального вантажу:

Н × м.

За формулою (21) визначимо час гальмування ліфта:

с.

За формулою (20) визначимо шлях, прохідний ліфтом після накладення гальм:

м.

За формулою (17) визначимо шлях, прохідний ліфтом з моменту подачі сигналу на зупинку:

м.

Аналогічним чином розраховуються інші режими роботи ліфта. Результати розрахунків зведемо в таблицю 3

Таблиця 3 - Шлях, прохідний ліфтом з моменту подачі сигналу на зупинку

4.2 Визначимо відстань S _ост, м, до рівня підлоги, відповідне моменту часу подачі сигналу на зупинку ліфта

, (30)

де в якості S _a і S _b використовується такі два з чотирьох розрахованих значень шляху S, при яких точність зупинки ліфта d _s має мінімальне значення.

Точність зупинки розраховується за формулою:

. (31)

Для режиму підйом номінального вантажу і спуск номінального вантажу точність зупинки визначається за формулою:

.

Результати решти режимів зведемо в таблицю 4.

Таблиця 4 - Точність зупинки

З отриманих виразів видно, що точність зупинки приймає мінімальне значення при S _a = 0,094 м і S _b = 0,09 м.

За формулою (30) визначимо відстань S _ост, м, до рівня підлоги, відповідне моменту часу подачі сигналу на зупинку ліфта:

м.

5 рекомендації щодо підвищення точності зупинки ліфтів

Точність зупинки залежить від величини пройденого шляху ліфтом з моменту подачі команди, який, у свою чергу, складається з двох величин - S ₁ і S _2. Шлях S в процесі роботи ліфта не залишається постійною величиною. Він змінюється під впливом різних збурюючих впливів - відхилення від розрахункових значень швидкості, маси, гальмівних зусиль, часу спрацьовування апаратури і т. д.

Зміна шляху, прохідного кабіною ліфта за час спрацьовування апаратури, викликане збуреннями швидкості руху ліфта Dn _про і часу спрацьовування апаратури D t _o,

, (32)

а зміна шляху, прохідного кабіною ліфта за час гальмування, викликане збуреннями швидкості Dn _про, маси D m _o і зусиль D F _o.

, (33)

де F _т і F _з - розрахункове гальмове і статичний зусилля, приведені до швидкості руху кабіни, Н.

Максимальне відхилення шляху зупинки ліфта, відповідне нагоди, коли обурення викликають збільшення одного знака

. (34)

Аналіз наведених рівнянь дозволяє дати рекомендації щодо зменшення відхилення шляху зупинки ліфта і, отже, за підвищення точності його зупинки.

Для підвищення точності зупинки слід прагнути до зменшення часу спрацьовування апаратури t _o шляхом використання швидкодіючих апаратів і скорочення числа послідовно діючих елементів схеми.

Можливі значення статичного зусилля і наведеної маси установки повністю визначаються конструктивними особливостями і режимом роботи ліфта. Статичні навантаження змінюються в широких межах, що і є причиною розкиду шляху гальмування і відповідної неточності зупинки.

Гальмівне зусилля F _т для підвищення точності зупинки вибирається можливо більшим. Можливість зниження неточності зупинки за рахунок підвищення зусилля гальма невеликі внаслідок необхідності обмеження максимального прискорення допустимим значенням.

Збільшення маси є не бажаним, оскільки спричиняє за собою збільшення динамічних навантажень двигуна та обумовленими ними втрат енергії.

Як видно з рівнянь, від швидкості руху ліфта залежать як значення шляху, прохідного кабіною ліфта за час спрацьовування апаратури, так і шлях, прохідного кабіною ліфта за час гальмування. Тому зменшення швидкості ліфта ефективно знижує і максимальну неточність зупинки. Чим вище жорсткість механічної характеристики двигуна перед зупинкою, більш стабільна швидкість приводу n _о, тим точність зупинки вище.

Таким чином, можна зробити висновок, що підбір необхідних значень Dn _про та є єдино можливим способом, що дозволяє забезпечити отримання будь-якої заданої точності зупинки.

6 основні схеми ліфтової установки

6.1 Структурна схема ліфтової установки

Всі схеми управління містять певний набір пристроїв або модулів, кожен з яких призначений для виконання певних функцій. У загальному випадку структурну схему ліфтової установки можна представити у вигляді, показаному на малюнку 1.

Рисунок 1 - Структурна схема ліфтової установки

Відповідно до цієї схеми ліфтова установка працює таким чином. Команда на початок руху подається за допомогою пристрою наказів і викликів - кнопки управління, кнопкові пости і кнопкові панелі.

Команди від пристрою наказів і викликів надходять у вузол, який здійснює запам'ятовування і подальші зняття відповідних команд після їх виконання.

Одним з найбільш складних і найбільш відповідальних вузлів схеми управління ліфтової установки є позиційно-пристрій, що погодить (ПСУ), що служить для визначення положення кабіни в шахті і видачі сигналів для руху кабіни в потрібному напрямку і її зупинки.

Сигналами з виходу ПСУ здійснюється управління механічним гальмом з електромагнітним приводом і включення електропривода підйомної лебідки. Для забезпечення точної зупинки кабіни ліфта передбачений вузол точної зупинки.

Після зупинки кабіни автоматично включається електропривод дверей кабіни і шахти. Вузол захисту і блокування забезпечує безпеку роботи ліфта.

Схема керування ліфта включає також пристрої сигналізації та освітлення кабіни.

Позиційна світлова сигналізація призначена для сповіщення пасажирів та обслуговуючого персоналу про місцезнаходження кабіни в даний момент.

6.2 Принципова схема управління ліфтом

Принципова схема управління пасажирського ліфта з двох швидкісним асинхронним двигуном показана на форматі А1.

Ліфт працює наступним чином. Для виклику кабіни натискають кнопки виклику на відповідному поверсі. Кабіна підходить до цього поверху, зупиняється, і потім автоматично відкриваються двері шахти і кабіни. Якщо кабіна знаходилася на необхідному поверсі, то після натискання на кнопку виклику одразу відкриваються двері. Пасажири входять в кабіну і натискають кнопку наказу потрібного поверху. Двері закриваються, і кабіна йде на необхідний поверх.

Для електроприводу підйомної лебідки ліфта використовується двошвидкісний асинхронний двигун з співвідношенням чисел пар полюсів 1:3. Зупинка лебідки відбувається при накладенні механічного гальма з електромагнітним приводом YB.

Управління двигуном М1 підйомної лебідки здійснюється за допомогою контакторів напрямку КМ1, КМ2 і контакторів великої і малої швидкості КМ3, КМ4. Котушка гальма YB харчується від мережі змінного струму через однополуперіодної випрямляч і включається за допомогою контакту реле руху КА3.

Для автоматичного приводу дверей шахти і кабіни використовується короткозамкнений асинхронний двигун М2, управління яким здійснюється за допомогою реле закриття та відкриття дверей КА1, КА2.

З кабіни керують кнопками наказу SB 1 - SB 5; викликають кабіну кнопками виклику SB 6 - SB 10; з даху кабіни ліфтом керують кнопками SB 12 (вгору) і SB 13 (вниз); з машинного приміщення - кнопками SB 14 (вгору), SB 15 (вниз) і SB 13 (стоп).

Вибір режиму роботи ліфта здійснюють перемикачем SA 2 і з'єднувачами Х2, Х3.

Накази та виклики реєструються поверховим реле КА6-КА10. Вибір напрямку руху кабіни і подача команди на перехід з великої швидкості на малу здійснюється трипозиційними поверховими перемикачами SQ 1 - SQ 5, встановлені в шахті на відповідних поверхах.

Кабіна зупиняється на рівні заданого поверху за допомогою датчика точної зупинки SQ 6 і реле точної зупинки.

Включення двигуна М2 при відкритті дверей здійснюється за допомогою реле КА2, а при їх закриття - за допомогою реле КА1. Відключення цього двигуна здійснюється відповідними кінцевими вимикачами SQ 7 і SQ 8.отключеніе цього двигуна здійснюється відповідними кінцевими вимикачами SQ 7 і SQ 8. Реле відкриття дверей КА2 включається після зупинки кабіни розмикальним контактом реле руху КА3 через контакти 3 і 4 відповідних поверхових перемикачів. Реле закриття дверей КА1 включається замикаючими контактами поверхових реле КА6-КА10 або розмикальним контактом реле часу КТ1. Автоматичне закриття дверей здійснюється послідовним дією реле часу КТ2 і КТ1. Безпека пасажирів при виході з кабіни і вході забезпечується за рахунок особливої ​​конструкції приводу дверей з блокувальним перемикачем SQ 9.

У ланцюг захисту ліфта включені наступні елементи: кнопки «Стоп» SB 11 і SB 16, розташовані відповідно в кабіні і в машинному приміщенні; контакт кінцевого вимикача SQ 10, розмикається при підйомі та спуску кабіни за встановлені межі; вимикач S 1, призначений для захисту від ослаблення або обриву тросів обмежувача швидкості; вимикач SA 1, який розмикає ланцюг управління при проведенні ремонтних робіт у приямку шахти; контакт S 2 ловителя; контакт S 3, що здійснює захист при обриві або ослаблення натягу підйомних канатів; вимикач SQ 11 дверей кабіни; вимикачі SQ 17 - SQ 21 дверей шахти; контакти SQ 12.1-SQ 16.2 замків шахтних дверей.

При замиканні всіх контактів дверей і замків дверей включається реле контролю дверей КА4.

За допомогою розмикається контакту КТ1 в ланцюзі кнопок виклику виключається можливість виклику кабіни на інший поверх протягом 14 с - з моменту повного відкриття дверей або протягом 7 с - з моменту закриття дверей. Розмикаючий контакт КТ3 в ланцюзі реле КА2 виключає відкриття дверей з моменту початку руху ліфта. Також у схемі передбачено блокування, що забезпечує живлення контакторів КМ1 і КМ2 при переході з великої швидкості на малу швидкість, шляхом включення замикаючого контакту КТ3 в ланцюг котушок цих контакторів.

У схемі передбачена виклична сигналізація за допомогою ламп HL 3 - HL 7, встановлених на відповідних поверхах і лампи HL 2, встановленої в машинному приміщенні. Лампа HL 1 забезпечує основне освітлення кабіни. Лампи аварійного освітлення кабіни HL 8 і HL 9 включені постійно.

Для виклику обслуговуючого персоналу служать кнопка SB 17, встановлена ​​в кабіні, і дзвінок НА, що знаходиться в приміщенні чергового по ліфта.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Електропривод ліфтової установки: методичні вказівки до виконання курсового проекту / сост.: А.В. Ушаков, Н.С. Кабеева. - Архангельськ: Вид-во АГТУ, 2006. - 30 c.

2. Електротехнічний довідник. У 3 т. Т. 3: У 2 кн. Кн 2. Використання електричної енергії / За заг. ред. професорів МЕІ: І. М. Орлова (гол. ред.) та ін - 7-е вид., испр. і доп. - М.: Вища школа, 1988. - 616 с.: Іл.

3. Ключів В. І., Терехов В. М. Електропривод і автоматизація загальнопромислових механізмів: Підручник для вузів. - М.: Енергія, 1980. - 360 с., Іл.