Спец питання автоматизованого ЕП

 

Прискорення при сповільненні:

, (2.21)

 м/с²;

Час на дотяжку:

, (2.22)

c;

Час на зупинку:

, (2.23)

c.

 

Тривалість  руху:

, (2.24)

де   Е_а =1.33.

(с).

, (2.25)

(с).

Час на другій ділянці:

, (2.26)

t₂=26.6 -2.25=24.35 (с).

 

2.2 Розрахунок  еквівалентної потужності

 

На  початку пуску при t=0; V=0:

 (2.27)

де  – коефіцієнт, що враховує шкідливі опори в відсотках корисного вантажу ( =0.02);

(Н).

В кінці  пуску при t=t₁; h₁; dx/dt=V_max:

 (2.28)

Період  рівномірного руху:

- на  початку періоду

     (2.29)

- в  кінці періоду

(2.30)

На  початку сповільнення:

- на  початку періоду

 (2.31)

- в  кінці:

 (2.32)

Рівномірний рух з пониженою швидкістю:

- на  початку періоду

 (2.33)

- в  кінці періоду  (2.34)

На  початку гальмування:

 (2.35)

В кінці  гальмування:

 (2.36)

Знаходимо середнє значення на кожному інтервалі:

, (2.37)

.

Аналогічно  знаходимо інші сили: F_cp.2=3771.5H; F_cp.3=-90850H; F_cp.4=3364H; F_cp.5=-63867H.

Еквівалентне  навантаження:

, (2.38)

Еквівалентний момент:

, (2.39)

(Нм).

Еквівалентна  потужність двигуна:

, (2.40)

 кВт.

Тахограма роботи із врахуванням швидкості  обертання вала двигуна та статичних  і динамічних моментів приведена  на рисунку 2.2.

 

 

 

3 Техніко-економічне обґрунтування вибору системи електропривода

 

Ліфтове господарство міста - це галузь з підвищеною енергоємністю, оскільки щорічні витрати електроенергії при експлуатації ліфтового обладнання складають близько одного мільярда кіловат-годин. У зв'язку з цим, впровадження новітніх енергозберігаючих технологій під час модернізації ліфтового  устаткування стає вкрай актуальним завданням. Систематичний аналіз інформації будівельних, монтажних і проектних  організацій дозволяє зробити висновок, що в якості базисної програми з  енергозбереження на ліфтах необхідно  розглядати впровадження частотно-регульованих електроприводів, головний елемент  яких - частотний перетворювач.

Вибір конкретної системи електроприводу пасажирського підйомника обумовлюється  вимогами точності зупинки, швидкості  руху, допустимими прискореннями.

Основний тип приводу пасажирського  підйомника – електричний привод на змінному струмі. Застосовуються системи  з одно і двошвидкісними асинхронними електродвигунами (АД) з коротко  замкненим ротором (К.З.Р.). Двигуни  з фазним ротором (Ф.Р.) використовуються, як правило, тільки на вантажних підйомниках, при обмеженій потужності живлячої мережі. Застосування АД з (Ф.Р.) дозволяє покращити якісні характеристики при  розгоні приводу, але не дає можливості отриманняя точної зупинки.

Система електроприводу з одношвидкісним АД найбільш проста. Пуск двигуна відбувається безпосереднім під’єднанням обмотки  статора до живлячої мережі, зупинка-відключенням двигуна від мережі з одночасним накладанням колодок механічного  гальма.

Поширеною є  система з двошвидкісним асинхронним  електричним двигуном з К.З.Р., з  двома незалежними обмотками  на статорі. В цих системах застосовують спеціальні підйомникові електродвигуни з відношенням швидкостей 1:4 або 1:3. Ці двигуни характеризуються підвищеними пусковими моментами, обмеженим значенням пускових струмів і т.д. Пуск підйомника в такій системі здійснюється під’єднанням до мережі обмотки більшої швидкості. При цьому підйомник розганяється і переходить на робочу швидкість. Перед зупинкою підйомника відбувається відключення від мережі цієї обмотки і вмикання обмотки малої швидкості. Електричний двигун переходить в режим генераторного гальмування, швидкість підйомника знижується (в 3-4 рази), підйомник підходить до рівня поверху. Зупинка здійснюється відключенням від мережі обмотки малої швидкості і накладанням механічного гальма.

Використання  двигуна постійного струму для приводу  пасажирського підйомника дозволяє підвищити їх продуктивність.

Основною перевагою двигуна  постійного струму в порівнянні з  асинхронним двигуном змінного струму є можливість регулювання числа  обертів в широких межах.

Найбільшого поширення серед систем електроприводу на постійному струмі отримала система генератор-двигун (ГД). Але для широкого застосування вона має суттєві недоліки: велика встановлена потужність машин (в 3-4 раази більша, ніж у приводу  змінного струму), великі габарити, велика вартість, складність систем при наладці  і експлуатації. Ці фактори обмежують  область використання цієї системи.

Проаналізуємо чотири варіанти реалізації системи керування підйомником: двошвидкісний АД з К.З.Р. із релейно-контакторною системою керування (РКС), двошвидкісний  АД з К.З.Р. із мікропроцесорною системою керування (МСК); система тиристорний  перетворювач-двигун постіного струму (ТП-Д), система генератор-двигун.

 

Таблиця 3.1 – Вартість елементів  електроприводу

Назва	ПЧ-АД (МСК)	АД з РКС	ТП-Д	Г-Д
Вартість двигуна, В	1900	1900	2500	2500
Вартість системи керування, С	1800	2100	2000	2200
К=В+С	3700	4000	4500	4700
0,2.К	740	800	900	940
Витрати на обслуговування й ремонт, Со	500	700	900	1100
Додаткові, Д	500	800	500	900
S	2820	3380	3780	4020

 

Використовуємо метод зведених витрат:

З=0,2×К+Е+Д, (3.1)

де  Е – експлуатаційні затрати.

Е= Со+СDW, (3.2)

де  С_о – витрати на обслуговування і ремонт;

С_DW  – витрати на електроенергію:

СDW=mo×DW, (3.3)

де  m_o – вартість одиниці електроенергії (0.15 грн/кВт год);

DW-кількість втраченої електроенергії за рік.

1-ий  варіант:

Витрати на електроенергію:

С_DW=0,15×7200= 1080 (грн).

Експлуатаціїні  затрати:

Е=500+1080=1580 (грн).

 

Зведені витрати:

З=740+1580+500= 2820 (грн).

Розрахунок для інших варіантів  виконуємо аналогічно. Результати розрахунків  зводимо в таблицю 3.1.

Оскільки З1<З2<З3, тому доцільно впроваджувати 1-ий варіант, тобто вибираємо систему електроприводу на основі двошвидкісного АД з К.З.Р. із мікропроцесорною системою керування та ПЧ.

Вибір двохшвидкісного АД з КЗР  обумовлюється тим, що точність зупинки  кабіни, при швидкості 0,25 (м/с) забезпечується простим накладанням гальмівних колодок [1].

АД з КЗР є найпростішим і  надійнішим електричним двигуном. Так  як він має найменші розміри і  масу та є простим у виконанні  він буде мати менші втрати (безконтактний), через це з точки зору затрат на обслуговування і ремонт він буде найбільш економічним.

Кабіна підйомника після гальмування  повинна зупинятись проти рівня  завантаження з заданою ступінню точності. Неточна зупинка призводить в пасажирських підйомниках збільшення часу входу і виходу пасажирів. В  вантажних підйомниках неточна  зупинка обтяжує, а в деяких випадках робить неможливим завантаження кабіни. Недостатня якість зупинки погіршує експлуатаційні якості підйомних машин, знижує безпеку користування ними і  їх продуктивність.

Найбільш ефективним шляхом зниження неточності зупинки є зменшення  середньої початкової швидкості, з  якою підйомник підходить до датчика  точної зупинки [2]. Для отримання  заданої точності зупинки при  великих робочих швидкостях підйомників  необхідно перед зупинкою завчасно знижувати швидкість до значення при котрому неточність зупинки  не перевищує допустимої.

Отож, для забезпечення точності зупинки  навпроти необхідного поверху двошвидкісний  АД дає змогу переходити на нижчу  швидкість при під’їзді до поверху, що підтверджує доцільність його використання у системі керування  електроприводом підйомника.

Застосування частотно-регульованого  електропривода підйомного пристрою (лебідки) ліфта значно підвищує комфортність при русі кабіни, забезпечує безшумність  і високу точність зупинки, збільшує довговічність механічного устаткування, а також дозволяє знизити витрату  електроенергії на 40-60%. Підвищує комфортні  показники при русі кабіни ліфта  і довговічність механічного  устаткування за рахунок отримання  плавних перехідних процесів. Знижує експлуатаційні витрати на капітальний  ремонт обладнання за рахунок значного зниження динамічних навантажень в  елементах кінематичного кола. Зниження споживання електроенергії досягається  завдяки значному (в 5-6 разів) зменшення  обертових махових мас лебідки, що виключає непродуктивні втрати в  перехідних пуско-гальмівних режимах: плавні перехідні процеси дозволяють знизити динамічні навантаження в елементах кінематичного кола приводу ліфта, що призводить до збільшення терміну служби редуктора головного  приводу, канатоведущего шківа, гальмівних колодок, електродвигуна, тягових канатів, елементів підвіски противаги

 

4 ВИБІР ЕЛЕКТРОДВИГУНА 

 

Вибір електродвигуна здійснюється виходячи з тривалості вмикання двигуна, тобто  з його реального режиму роботи.

Відносна  тривалість вмикання вмикання двигуна (ТВ):

 (4.1)

Приводимо отриману потужність до відносної тривалості вмикання:

,  (4.2)

(кВт).

Необхідна потужність двигуна з врахуванням  коефіцієнту запасу К_з:

, (4.3)

Р=2.21×1.3=2,73 (кВт).

 

3 Розрахунок потужності  та вибір електричного двигуна  за потужністю та швидкістю  обертання 

За даними розрахунку вибираємо  двигун постійного струму незалежного  збудження типу 4ПФ112М, параметри якого занесені до таблиці 3.1

Таблиця 3.1 – Параметри двигуна типу 2ПН132LУХЛ4

Потужність, кВт	3
Частота обертання, об/хв.	950
Номінальний струм, А	20,1
Номінальна напруга, В	220
Коефіцієнт корисної дії,%	60,3
Момент інерції,кг м2	0,09
Опір якоря , Ом	1,13
Опір додаткових полюсів, Ом	0,94

Знайдемо номінальний  момент на валу двигуна

, (3.4)

 (Нм).

 

 

 

 

 

 

4 Розрахунок і вибір елементів силової частини електроприводу

4.1 Розрахунок джерела живлення і силового фільтра

Використовується трифазна нульова  схема випрямлення (схема Міткевича). Коефіцієнти схеми випрямлення  і її параметри представлено в  таблиці 4.1.

 

Таблиця 4.1 – Коефіцієнти схеми  випрямлення

Коефіцієнт	Трифазна нульова схема випрямлення (схема Міткевича)
ku	1,17
ki1	0,471
ki2	0,577
ks1	1,21
ks2	1,48
ks	1,35
kicp	1/3
kumax	2,09
m1	3
d	3
m	3
mn	3
kR=q	1
kX	0,478