Материал: Система автоматического управления электроприводом пассажирского лифта

Система автоматического управления 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.

Гомель 2013

Содержание

Введение

. Технические характеристики механизма. Требования к САУ ЭП

. Выбор системы электропривода и типоразмера электродвигателя

. Выбор силового оборудования и расчет параметров электропривода

. Разработка структуры САУ

. Синтез системы автоматического управления

. Анализ статических показателей

. Анализ динамики электропривода

. Синтез и расчет узлов ограничений и защит

. Синтез схемы включения ЭП и выбор аппаратов

Заключение

Литература

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.

. 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

. 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.

электропривод электродвигатель автоматический управление

Таблица 1

Таблица вариантов сравнения различных систем электроприводов

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 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;

-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

об/мин, проходит по мощности и по моменту:

Мн>Мтр,

,681 Н·м >164,643 Н·м;

Pн>Pтр,

кВт >15 кВт.

. Выбор силового оборудования и расчет параметров электропривода

Максимальный момент инерции механизма:

Jmax = (mкаб + mкан + mпв + mгр)·ρ2 =

= (2250+ 780 + 3150+ 1500) · 0,0222 = 3,701кг·м2.

Где mкаб = 2250 кг - масса кабины;

mкан = 780 кг - масса канатов;

mпв = 3150 кг - масса противовеса;

mгр = 1500 кг - грузоподъемность.

Минимальный момент инерции механизма:

Jmin = (mкаб + mкан + mпв)· ρ 2 = (2250 + 780 + 3150) · 0,0222 = 2,978 кг·м2.

Суммарный максимальный момент инерции:

JΣmax = Jдв + Jmax = 0,3 + 3,701 = 4,001 кг·м2.

Суммарный минимальный момент инерции:

JΣmin = Jдв + Jmin = 0,3 + 2,978 = 3,278 кг·м2.

Выбираем электропривод ЭПУ1-2-4327М-УХЛ4 ([3], с.13). Его параметры:

- реверсивный;

- номинальный ток 200 А;

- номинальное напряжение 230 В;

- напряжение питающей сети 380 В;

М-однозонный, с обратной связью по скорости, диапазон регулирования до 1000.

Выбираем трансформатор ТСП-63/0,7-УХЛ4 ([3], с.271). Параметры трансформатора заносим в таблицу 3.

Таблица 3

Параметры трансформатора ТСП-63/0,7-УХЛ4

Полное сопротивление трансформатора:

где Uк - напряжение короткого замыкания;

I2 - номинальный ток вторичной обмотки трансформатора;

U2НФ - номинальное фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора

Активное сопротивление трансформатора:

где Ркз - потери короткого замыкания.

Реактивное сопротивление и индуктивность трансформатора:

где ωс- угловая скорость вращения напряжения сети

Активное сопротивление при мостовой силовой схеме тиристорного преобразователя:

где Rк - коммутационное сопротивление

где р - количество пульсаций выпрямленного напряжения за период сети (р=6 для трехфазной мостовой схемы);