Ed0 = 3,269*62,8 + 0,01*220 + 2 = 209,5 В.

amax = arccos = 86,21o.

en = = 0,23.

La = = 0,006 Гн.

Требуемая индуктивность сглаживающего дросселя:

LСД = Lа – 2*LР – LЯ.

LСД = 0,006 – 2*0,00156 – 0,001 = 0,00188 Гн.

В качестве сглаживающего дросселя выбираем дроссель типа ФРОС-1000/0,5У3 со следующими номинальными параметрами:

1) номинальный постоянный ток – 800 А;

2) номинальная индуктивность – 2,3 мГн;

3) активное сопротивление – 0,0047 Ом.

Суммарная индуктивность якорной цепи:

LS = LЯ + 2*LР + LСД;

LS = 0,001 + 2*0,00156 + 0,0023 = 0,00642 Гн.

Суммарное сопротивление якорной цепи:

RS = RЯН + 2*RР + RСД.

RS = 0,075 + 2*0,0072 + 0,0047 = 0,0941 Ом.

Постоянная времени якорной цепи:

ТЯ = ;

ТЯ = = 0,068 с.

Постоянная времени тиристорного преобразователя:

ТТП = + (0,005…0,01) » 0,01 с.

Коэффициент усиления тиристорного преобразователя:

КТП = .

КТП = = 23.

Коэффициент обратной связи по ЭДС:

КОЭ = ;

КОЭ = = 0,04871 В*с.

5 Расчет статических механических и электромеханических характеристик двигателя и привода

Для электродвигателя постоянного тока с независимым возбуждением статические характеристики можно построить по двум точкам:

1) точке холостого хода (МС = 0);

2) точке номинальной нагрузки (МС = МН).

При этом скорость определяется по формулам:

w = – – механическая характеристика;

w = – – электромеханическая характеристика;

Напряжение на якоре , при котором электродвигатель работает в точках w = 57,18 с-1 и w = 2,9463 с-1 при номинальном моменте определяем по формуле:

UЯ = Се*w + .

Для естественной характеристики:

w0 = = 67,29 с-1.

wН = – = 62,8 с-1.

Для скорости w = 57,18 с-1:

UЯ = 3,269*57,18 + = 203,88 В.

w0 = = 62,36 с-1.

Для скорости w = 2,9463 с-1:

UЯ = 3,269*2,9463 + = 26,59 В.

w0 = = 8,13 с-1.

Для построения электромеханических характеристик используем те же точки холостого хода (w0), что и расчете механических характеристик. В качестве статического тока принимаем IЯН = 195,5 А.

Рассчитаем значение критического тока якоря для нижней скорости диапазона:

IКР = *Ö2*E2Ф**sin*(1 – *ctg)*sinaMAX.

IКР = *Ö2*220**sin*(1 – *ctg)*sin86,21 = 13,6 А.

Ввиду того, что величина IКР намного меньше самого минимального значения статического тока, зоной прерывистых токов можно пренебречь.

6 Расчет переходных процессов в электроприводе за цикл работы

Структурная схема СУ ЭП типа ЭПУ1 приведена на рисунке 6.1. СУ содержат в своем составе: регулятор ЭДС (РЭ) и управляющий орган (УО), предназначенный для реализации токовой отсечки, на который подается сигнал обратной связи по току якорной цепи.

Для нахождения передаточной функции регулятора ЭДС необходимо предварительно свернуть внутренний контур электродвигателя по формуле:

WЗ(Р) = ,

Где WЗ(Р) – передаточная функция замкнутого контура;

WПР(Р) – передаточная функция прямой ветви;

WОБР(Р) – передаточная функция обратной ветви.

При этом целесообразно произвести условный перенос цепи обратной связи как показано прерывистой линией.

WПР(Р) = *Се*.

WОБР(Р) = СЕ.

WЗК(Р) == ,

Где ТМ – механическая постоянная времени электродвигателя.

ТМ = .

ТМ = = 0,067 с.

Полученное выражение с достаточной степени точности можно преобразовать в выражение:

WЗК(Р) =

Для синтеза регулятора ЭДС /6/, влиянием отсечки по току можно условно пренебречь и полученный разомкнутый контур регулирования ЭДС, состоящий из передаточной функции преобразователя и оптимизированной свернутой передаточной функции электродвигателя, приравнять к желаемой передаточной функции разомкнутого контура регулирования настраиваемого на симметричный оптимум:

WЖР(Р) =

При выборе желаемой передаточной функции замкнутой системы, Тm принимают равной некомпенсируемой малой постоянной времени объекта регулирования, которую невозможно компенсировать принципиально или нецелесообразно компенсировать из соображений помехоустойчивости системы.

WРАЗ.Э(Р) = WРЭ(Р) **Се*КОЭ.

WРЭ(Р) *Се*КОЭ = .

В полученном уравнении только суммарная постоянная времени ТЯ + ТМ подлежит компенсации, так как постоянная времени ТТП не может быть скомпенсирована потому, что тиристорный преобразователь является дискретным звеном и его динамические свойства зависят только от свойств силовых вентилей, входящих в силовую схему. Поэтому Тm = ТЯ + ТМ.

Из полученного уравнения находим передаточную функцию регулятора:

WРЭ(Р) =

Полученная передаточная функция соответствует ПИ-регулятору.

Особенностью моделирования СУ ЭП типа ЭПУ1 (с регулятором ЭДС (РЭ) и управляющим органом (УО)) является необходимость ограничения допустимого значения тока якоря путем ограничения выходного сигнала регулятора ЭДС UВЫХ.Р, в дополнение к собственному ограничению регулятора, исходя из условия:

если ABS(IЯЦ) ³ IДОП.ЯЦ , то UВЫХ.Р =

где wДВ – текущая скорость вращения электродвигателя;

IДОП..ЯЦ – допустимый ток якорной цепи с учетом перегрузочной способности электродвигателя.

При моделировании регулятора следует производить учет нелинейностей, возникающих при работе реальных операционных усилителей (ОУ), обусловленных ограничением уровня выходного сигнала уровнем напряжения питания (в общем случае UПИТ.ОУ = ±10 В). В связи с этим в программе следует задавать условия ограничения, соответствующие зоне изменения выходного сигнала ОУ, а при наличии в составе регулятора интегральной составляющей, при достижении выходным сигналом ОУ предельных значений, производится условное размыкание интегральной ветви регулятора. Для реверсивных регуляторов зона изменения выходного сигнала: +10.0 ...–10.0.

Для представления структурной схемы (рисунок 6.1) в удобном виде для описания на языке программирования необходимо произвести разбиение передаточных функций отдельных элементов на элементарные звенья, а также учесть влияние нелинейностей. При этом получим математическую модель, приведенную на рисунке 6.2.

Параметры математической модели:

А[1] = =

= = 0,003;

А[2] = =

=  = 0,3;

А[3] = КП = 23.

А[4] = = = 100.

А[5] = = = 10,62;

А[6] = = = 14,7;

А[7] = СЕ = 3,269;

А[8] = СЕ = 3,269;

А[9] = = = 0,13;

А[10] = КОЭ = 0,04871;

А[11] = UЗ;

А[12] = IЯДОП = IЯН*l = 195,5*3 = 586,5;

А[13] = IЯДОП RЯЦ= 586,5*0,0941 = 55,18;

А[14] = КП = 23.

А[15] = МС;

А[16] = = = 0,04371.

Рассчитаем напряжение задания по формуле:

UЗАД = w*Се*КОЭ.

Для скорости w = 57,18 с-1:

UЗАД = 57,18*3,269*0,04871 = 9,1 В.

Для скорости w = 2,9463 с-1:

UЗАД = 2,9463*3,269*0,04871 = 0,469 В.

Моделирование производится по следующим режимам:

1) пуск на номинальную скорость (UЗАД = 9,1 В; МС = 907,47 Н*м);

2) торможение до пониженной скорости (UЗАД = 0,469 В; МС = 907,47 Н*м);

3) торможение до 0 (UЗАД = 0 В; МС = 907,47 Н*м);

4) пуск на номинальную скорость (UЗАД = - 9,1 В; МС = 655,84 Н*м);

5) торможение до пониженной скорости (UЗАД = - 0,469 В; МС = 655,84 Н*м);

6) торможение до 0 (UЗАД = 0 В; МС = 655,84 Н*м).

Графики переходных процессов и таблицы результатов находятся в приложении.

Анализируя графики переходных процессов делаем вывод, что спроектированный электропривод обеспечивает динамические режимы спуска-подъема с соблюдением допустимого ускорения. Процесс торможения до 0 имеет затянутый характер, что незначительно влияет на весь цикл работы лифта в целом.

7 Проверка правильности расчета мощности и окончательный выбор двигателя

Для проверки электродвигателя по нагреву воспользуемся формулой для определения эквивалентного тока за цикл подъема-спуска:

IЭКВ = Ö .

IЭКВ = Ö

= 266,54 А.

Определим продолжительность включения двигателя:

ПВР = *100% = 24,5%.

Произведем перерасчет на стандартное значение ПВСТ = 100%:

IЭКВ(ПВСТ) = IЭКВ*Ö .

IЭКВ(100%) = 266.54*Ö = 132.159 А.

Как видно из полученного значения, электродвигатель проходит по нагреву, так как:

IН.ДВ > IЭКВ(100%).

195,5 А > 132,159 А.

Имеющийся запас по мощности необходим для обеспечения динамических режимов, так как система имеет значительный момент инерции.

8 Разработка схемы электрической принципиальной

8.1 Разработка схемы силовых цепей, цепей управления и защиты

Подачу питающего напряжения силовой сети целесообразно производить через автоматический выключатель, имеющий соответствующие параметры и предусматривающий защиту от токов короткого замыкания и токов перегрузки.

Непосредственное подключение входных цепей силового преобразователя к питающей сети необходимо выполнять с применением магнитного пускателя, в функции которого входит также и подключение к питающей сети релейной системы управления.

Промежуточная коммутация не силовых цепей должна производиться при помощи малогабаритных промежуточных реле.

Управление вызовом лифта с каждого этажа, а также управление работой лифта из кабины производится при помощи кнопок управления, расположенных на пультах управления каждого этажа и кабины.

Для получения информации о прохождении кабиной лифта каждого этажа необходимо применение этажных переключателей, имеющих три независимых положения (2 – замыкающихся и 1 нейтральное).

Ограничение хода кабины и подача команды на торможение должны производиться при помощи путевых выключателей, установленных на каждом этаже в соответствующих местах.

Сигнализация вызова лифта должна производиться при помощи сигнальных ламп, расположенных на пультах управления каждого этажа и на пульте управления в кабине.

8.2 Выбор элементов схемы

8.2.1 Выбор магнитного пускателя и промежуточных реле производим по следующим параметрам 7:

1) по номинальному напряжению контактов:

UН.КОН ³ UНАГР;

2) по номинальному току контактов:

IН.КОН ³ IНАГР;

3) по количеству контактов;

4) по напряжению питания катушки:

UН.КАТ = UПС;

5) по числу включений в час;

6) по времени включения и отключения.

Магнитный пускатель КМ1 предназначен для подключения к питающей сети электропривода.

UНАГР = 380 В.

IНАГР = 195,5 А.

UПС = 220 В.

По полученным параметрам выбираем магнитный пускатель типа ПМЛ-711СО4.

Выбор промежуточных реле производим на примере К1, предназначенного для управления блоком первого этажа.

UНАГР = 220 В.

IНАГР = 0,2 А.

UПС = 220 В.

Необходимое количество контактов:

1) замыкающих – 3;

2) размыкающих – 1.

По полученным параметрам выбираем реле типа РП 21. Выбор остальных реле производится аналогично.

8.2.2 Выбор кнопок управления, тумблера, этажных переключателей и путевых выключателей производится по следующим параметрам /7/:

1) по номинальному напряжению контактов:

UН.КОН ³ UНАГР;

2) по номинальному току контактов:

IН.КОН ³ IНАГР;

3)  по количеству контактов;

4)  по исполнению толкателя;

5)  по точности включения.

Выбор кнопки управления произведем на примере кнопки SB3, предназначенной для включения промежуточного реле К1.

IНАГР = ,

Где PК1 – мощность удержания катушки промежуточного реле К1.

IНАГР = = 0,015 А.

UНАГР = 220 В.

Требуемое количество контактов:

1) замыкающих – 1;

2) размыкающих – 1.

По полученным величинам производим выбор кнопки типа КЕ011 исп. 21. Выбор остальных кнопок производится аналогично.

Тумблер предназначен для выбора режима ревизии при профилактическом осмотре лифта.

IНАГР = IВХ.СБ.

Где IВХ.СБ – ток входных цепей задания силового блока электропривода.

IНАГР = 0,03 А.

UНАГР = 15 В.

Количество требуемых контактов: переключающий – 1.

По полученным параметрам выбираем тумблер типа ТВ1-2.

Выбор этажных переключателей производим на примере SА1, предназначенного для установки на первом этаже.

IНАГР =

Где PК4 – мощность удержания катушки реле К4.

IНАГР = = 0,015 А.

UНАГР = 220 В.

Требуемое количество контактов: переключающийся с нейтральным положением – 1.

По полученным параметрам выбираем этажный переключатель типа ВКТ-12. Выбор остальных этажных переключателей производится аналогично.

Выбор путевых выключателей производим на примере SQ1, предназначенного для ограничения хода кабины лифта на первом этаже.

IНАГР =,

Где PКМ7 – мощность удержания катушки магнитного пускателя КМ7.

IНАГР = = 0,015 А.

UНАГР = 220 В.

Требуемое количество контактов: размыкающийся – 1.

По полученным параметрам выбираем путевой выключатель типа ВК-200. Выбор остальных конечных выключателей производится аналогично.

8.2.3 Выбор сигнальных ламп производим на примере HL1, предназначенной для установки на пульте лифта для сигнализации выбора этажа по следующим параметрам /7/:

1) по мощности;

2) по виду арматуры.

В качестве светосигнальных ламп выбираем тип АС120154У2, 12Вт, 220В. Выбор остальных светосигнальных ламп производится аналогично.

8.2.4 Выбор автоматического выключателя QF1 производится по следующим параметрам /7/:

1) по напряжению сети:

UН ³ UС;

2) по номинальному току нагрузки:

IН ³ IДЛИТ,

Где IДЛИТ – длительный расчетный ток линии;

3) по номинальному току теплового расцепителя:

IН.РАСЦ ³ IН.НАГР

Где IН.НАГР – номинальный ток нагрузки;

4) по току уставки электромагнитного расцепителя:

IУСТ = ,

Где IН – номинальный ток наибольшего количества одновременно работающих релейно-контакторных аппаратов, цепей сигнализации и других приемников электрической энергии;

IП.Д – пусковой электродвигателя;

К – коэффициент кратности, К = 12.

Определяем суммарный ток нагрузки:

IН.НАГР = + +

Где РКМ1 – мощность удержания магнитного пускателя;

РК – мощность удержания промежуточного реле;

РHL – потребляемая мощность ламп световой сигнализации;

IН.НАГР = + + = 2,9 А.

IПД = 586,5 А.

IУСТ = = 73,5 А.

По полученным данным выбираем автоматический выключатель типа А3725БУ3.

Заключение

В процессе выполнения данного курсового проекта разработан электропривод пассажирского лифта для высотного здания. На этапе предварительного рассмотрения вариантов реализации электропривода произведен сравнительный анализ существующих систем электроприводов и, по результатам расчета, отдано предпочтение системе на базе электропривода постоянного тока с электродвигателем независимого возбуждения.

По приведенным в задании на курсовое проектирование параметрам механизма произведен расчет и выбор электродвигателя. Оценка динамических показателей и качества регулирования скорости перемещения производилось методом моделирования переходных процессов на ЭВМ. Результаты полученные при моделировании свидетельствуют, что спроектированный электропривод имеет хорошие динамические показатели и отвечает всем требованиям, предъявляемым к пассажирским лифтам.

В разделе разработки схемы электрической принципиальной произведен выбор релейно-контакторной аппаратуры, необходимой для реализации системы управления электроприводом, а также элементов защиты, обеспечивающих защиту электрооборудования от аварийных режимов.

Список использованных источников

1. Ключев В.И., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов: Учебник для вузов.– М.: Энергия, 1980.–360 с., ил.

2. Справочник по электрическим машинам: В 2 т./Под общ. ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова.Т.2. – М.: Энергоатомиздат, 1988.- 456 с.

3. Ключев В.И. Теория электропривода: Учебник для вузов.– М.: Энергоатомиздат, 1985.– 560 с., ил.

4. Электроприводы серии ЭПУ1. Инфорэлектро.

5. Комплектные тиристорные электроприводы: Справочник/ Под ред. канд. техн. наук В.М. Перельмутера. – М.: Энергоатомиздат, 1988.– 319 с.: ил.

6. Справочник по автоматизированному электроприводу./ Под ред. В.А.Елисеева, В.А.Шинянского – М.: Энергоатомиздат, 1983. - 659 с.

7. Выбор низковольтных электрических аппаратов: Методические указания. Могилев: ММИ. 1992. – 28 с.

Страницы: 1, 2