ПТМ-850зРассамахин А.С.. "Электропривод грузового лифта" по дисциплине

• Название: "Электропривод грузового лифта" по дисциплине
• Дата: 24.05.2023
• Размер: 3.83 Mb.
• Имя файла: ПТМ-850зРассамахин А.С..docx
• Тип: Пояснительная записка; #1157650

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения

Императора Александра I»

(ФГБОУ ВО ПГУПС)
Кафедра «Наземные транспортно-технологические комплексы»


Пояснительная записка к курсовому проекту на тему:

“Электропривод грузового лифта”

по дисциплине

“ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ”

(Б1.Б.36)

Вариант задания:6

Выполнил студент группы ПТМ-813з Рассамахин А.С.

Проверил Доц. Середа Г.Е.

Санкт-Петербург

2023


Расчетно-пояснительная записка (РПЗ)

1. Исходные данные варианты на КР

2. Расчет мощности приводного электродвигателя лифта в первом приближении

3. Расчет механических характеристик асинхронного двигателя выбранного из каталога

4. Расчет времени пуска и торможения электропривода при подъеме груза и спуске пустой кабины лифта

5. Расчет мощности приводного электродвигателя лифта во втором приближении

6. Обоснование выбора системы управления электроприводом грузового лифта описание ее работы

	6
Грузопод mн, кг	3000
Груз mгр, %	100
Кабина mo, кг	3400
Скорость Vн, м/с	1.2
Высота Н, м	10
Циклы в час Nц	45
Канат mк, кг	600
Редуктор ip	46
Шкив Дкш, м	1.1
Шкив mкш, кг	600
КПД, лн	0.9

1.Исходные данные: электропривод грузового лифта

Условные изображения


2. Расчет мощности приводного электродвигателя лифта в первом приближении
Используется следующая формула для расчета мощности электродвигателя:

где коэффициент запаса k₃ приближенно позволяет учесть влияние динамических нагрузок, k₃ = 1,1—1,5. В зависимости от соотношения времени пуска (tп) к времени установивше­гося движения (t_у) при t_п/t_y < 0,05 следует брать меньшее из указанных значений, а при t_п/t_y > 0,2—0,3— большее.

Оценка времени пуска (t_п) и торможения (t_T) произво­дится по ускорению, задаваемому в пределах а = 0,5— 1,5 м/с, и установившейся скорости подъема лифта



По заданной высоте подъема груза H определяются путь, проходимый лифтом с установившейся скоростью (H_y), и время установившегося движения









К_з

t_п/t_у

1,5

1,1

0 0,15 0,3

Время работы электродвигателя при подъеме и спуске лифта принимается одинаковым

t_р1=t_р2=t_y+2t_п=5,17+2•1,5=8,17с

По заданному числу циклов в час определяется время одного цикла В соответствии с заданным циклом работы грузового лиф­та (подъем груза, пауза, спуск пустой кабины, пауза) определяется среднеквадратичный момент нагрузки:



-грузоподъемность





Так же продолжительность включения



Как правило, ПВ отличается от стандартных значений (ПВ_СТ = 15, 25, 40, 60%), поэтому мощность электродвига­теля приводится к стандарт­ному значению ПВ_СТ:

3. Расчет механических характеристик асинхронного двигателя выбранного из каталога
Электродвигатель выбирается из каталога в соответствии с условиями

В большинстве случаев в качестве приводных электродви­гателей лифтов применяются одно- и двухскоростные асин­хронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

Наиболее проста система электропривода с односкоростным электродвигателем, который выполняется с повышенным скольжением, обладает при относительно больших значениях пускового момента небольшим пусковым током. Пуск элек­тродвигателя осуществляется непосредственным подключе­нием обмотки статора к питающей сети, остановка — отклю­чением электродвигателя от сети с одновременным наложе­нием колодок механического тормоза. Недостаток этой сис­темы электропривода — наложение механического тормоза на полной рабочей скорости, что вызывает ускоренный износ колодок тормоза. Кроме того, не может быть получена высо­кая точность остановки кабины на заданном уровне, так как при постоянной величине тормозного усилия механического тормоза путь торможения при различных загрузках кабины различен. Такие системы электроприводов применяются для тихоходных лифтов (до 0,75 м/с) при малой высоте подъема и небольшой интенсивности работы.

Наиболее распространена система электропривода лифта, в которой используются специализированные лифтовые двух­скоростные асинхронные электродвигатели с двумя независи­мыми обмотками на статоре, обеспечивающими соотношение скоростей 1:3 или 1:4. Эти электродвигатели имеют повы­шенные пусковые моменты; ограниченные значения макси­мальных моментов как в двигательном, так и в генераторном режимах; ограниченные значения пусковых токов и др. Двускоростной электродвигатель позволяет снижать в несколько раз рабочую скорость лифта перед остановкой, что умень­шает износ тормозного устройства и увеличивает точность остановки. Пуск лифта в такой системе осуществляется под­ключением к сети обмотки большой скорости.

При этом лифт разгоняется и переходит на рабочую скорость. Перед оста­новкой лифта производится отключение от сети этой обмотки и включение обмотки малой скорости. Электродвигатель пе­реходит в режим генераторного торможения, скорость лифта снижается (в 3 или 4 раза), и лифт подходит к заданному уровню высоты. Остановка осуществляется отключением от сети обмотки малой скорости и наложением механического тормоза. Обмотка малой скорости обеспечивает также пере­мещение лифта на сниженной скорости в режиме ревизии.

Тип электродвигателя расшифровывается следующим об­разом: первая цифра — порядковый номер серии; А — асин­хронный; Н — защищенного исполнения; Ф — с пристроенным вентилятором; цифры 11—52 и 160—250 —габарит; последу­ющие цифры —число полюсов обмоток (для двухскоростных двигателей в числителе указано число полюсов обмотки боль­шой скорости, в знаменателе —малой скорости); Н —мало­шумный; Л —лифтовой; Б —со встроенной температурной защитой.

Лифтовые электродвигатели работают от сети переменно­го тока частотой 50 Гц, напряжением 220 и 380 В.

Средний срок службы лифтовых электродвигателей — 15 лет при общей наработке 40 000 ч с заменой подшипников через каждые 12 000 ч и обмоток через 20 000 ч.

Выбираем 4АН–250–6/24НЛБ

Р=20,0/5,0 кВт–номинальная мощность;

N=1000/250 об/мин–синхронная частота вращения;

Скольжение 5/12%; η=90,0/38%; cosφ=0,72/0,35–при номинальной нагрузке;

–начальный пусковой момент;
–максимальный вращательный момент;
Кратность пускового тока 6,0/2,0;

ПВ=60%

Момент инерции ротора 1,0кг•м²;

Допустимое число включений 90;

M=510 кг–масса

Расчет механических характеристик асинхронных двига­телей лифтов может быть выполнен с использованием фор­мулы Клосса



где М_к — критический (максимальный) момент электродви­гателя;

s — скольжение; 

n₁ -частота вращения магнитного поля статора р — число пар полюсов; n- — частота вращения вала электродвигателя.

f₁ –частота питающего тока

Критическое скольжение s_к определяется по формуле

Для большей скорости








Для меньшей скорости







где k_м — кратность максимального момента;

М_н и S_н— номинальные значения момента электродвигателя.

Знак «плюс» в формуле относится к двигательному режиму, знак «минус» — к генераторному.

Задаваясь различными значениями скольжения (s = 0,l; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 0,9), по формуле рассчитывается за­висимость М(s), и по формуле



осуществляется переход к механической характеристике элек­тродвига-

теля — n = F (М).

Необходимо иметь в виду, что формула Клосса является приближенной, дающей ощутимую погрешность в определе­нии пускового момента М_п(s=1,0), в связи с чем его зна­чение необходимо брать непосредственно из каталога.

Для расчета механической характеристики двухскоростного асинхронного двигателя при работе с обмоткой малой скорости используются те же формулы, но в режиме генера­торного торможения надо задаваться отрицательными значе­ниями скольжения (s =-0,1; -0,2; -0,4; -0,6; -0,8; -1,0 и т. д.);



где n_1M и n_1б –частоты вращения магнитного поля статора при работе соответственно с обмоткой малой и большой скорости.

Механические характеристики двухскоростного асинхрон­ного двигателя лифта приведены на рисунке

Большая скорость, двигательный режим (таблица 1)

S	0.1	0.2	0.4	0.6	0.8	0.9
	900	800	600	400	200	100
	371.19	570.27	591.76	492.61	404.68	369.21

Малая скорость, двигательный режим (таблицы 2)

S	0.1	0.2	0.4	0.6	0.8	0.9
	225	200	150	100	50	25
	185.67	319.85	411.51	387.11	339.13	315.77

Малая скорость, генераторный режим (Табл.3)

S	-0.1	-0.5	-1	-1.5	-2	-2.5	-3
	275	375	500	625	750	875	1000
	-185,67	-405,81	-294,18	-213,95	165,73	134,63	113,14

4. Расчет времени пуска и торможения электропривода при подъеме груза и спуске пустой кабины лифта
Уравнение движения электропривода можно записать следующим образом.

Где,
— угловая скорость вращения магнитного поля статора. После разделения переменных и интегрирования при s_нач. = 1 получим следующую зависимость для расчета времени в функции от скольжения двигателя при пуске электропривода:
1)Лифт с грузом

—электромеханическая постоянная времени привода лифта, равная времени разбега привода вхолостую из неподвижного состояния до синхронной скорости вра­щения под действием критического момента М_к.



–момент инерции ротора (из каталога двигателей);


Так как мощность электродвигателя определяется разностью концевых нагрузок, а момент инерции связан с суммой всех масс, особенностью двуконцевых подъемных лебедок является большой момент инерции механизма, превышающий в 2—5 раз момент инерции двигателя.

Момент инерции имеет размерность [I]=кг•м². Часто в каталогах для электродвигателей приводятся не мо­менты инерции роторов, а маховые моменты [ ] = кг•м²; переход к моментам инерции в этом случае осуществляется по формуле



m_Σ = m_пр + m₀ + m_гр + m_к=3700+3400+100+600=7900
mпр=мо8+0.5*мк=3400+0.5*600=3700

–угловая скорость вращения вала электродвигателя;

Для s=1:








Следует иметь в виду, что при |Х| < 1



Поэтому при <1 и <1 выражение приводится к виду:

S	1	0,092
R	-4,92	-0,45
X1	-0,671	-0,974
X2	-0,671	-0,671
t	0	1,22

Табл.4

2)Лифт с пустой кабиной










I_Σ = m_пр + m₀ + m_к=3700+3400+600=8700кг



Для s=1:

S	1	0,092
t	0	1,19

Табл.5

Задаваясь значениями скольжения (s=l; Sкон) и определяя время, можно построить пусковую диаграмму n(t) определить время пуска электропривода t_п и ускорение лифта при разгоне.

При проведении расчетов по формуле необходимо при пуске лифта с грузом и пустой кабиной подставлять соответственно моменты сопротивления М_с1 и M’_c2 Причем в последнем случае при определении I_Σ по следует принять mгр = 0.

Пуск электропривода заканчивается при s = S_кон, соответствующему 95% n_у; определяемой по механическим характеристикам для M_c1 и M’_c2:



В целях сокращения времени тормозная диаграмма n(t) применительно к работе двухскоростного электродвигателя с обмоткой малой скорости в генераторном режиме может быть построена в предположении |а_п| = |а_т|; при этом частота вращения электродвигателя должна изменяться от n_у до n_1м.
Диаграммы пуска и торможения электропривода лифта приведены в рисунках

5. Расчет мощности приводного электродвигателя лифта во втором приближении

Последовательность построения графиков для получения нагрузочной диаграммы электропривода М = F(t) приведена на рисунке



В соответствии с данными расчетов диаграмм пуска и торможения строится зависимость n(t) за цикл работы лифта (подъем груза — пауза — спуск пустой кабины — пауза) при этом расчетная кривая, соответствующая режиму пуска, за­меняется прямой линией.

Построение графика n(t) осуществляется следующим образом.

По диаграммам пуска и торможения определяются ускорение при пуске и замедление при торможении

С грузом:





Рассчитывается пройденный лифтом путь при пуске и торможении

С грузом:




Частота вращения электродвигателя в установившемся режиме определяется по механической характеристике или по формуле



Таким образом, все исходные данные для построения графика n(t) становятся известными.

C учетом построенного графика n(t) строится график зависимости динамического момента от времени М_дин(t).

Подъем груза:



Спуск пустой кабины:


График Mc(t) является заданным, так как M_c1 = const и M_c2= const.

Нагрузочная диаграмма M=F(t) строится путем алгебраического суммирования динамического момента и момента сопротивления.

По нагрузочной диаграмме определяется действительное значение относительной продолжительности включения и эквивалентный момент





M₁=M_c1+ M_Дин1=61,31+231,5=292,81Нм

M₂=M_c1=61,31Нм

M₃=M_c1– M_Дин1=61,31-231,5=-170,19Нм

M₄=M’_c2– M_Дин2=-61,31–213,32=-274,63Нм

M₅=M’_c2=-61,31Нм

M₆=M’_c2+ M_Дин2=-61,31+213,32=152,01Нм


Определяются путь, проходимый лифтом с установившейся скоростью (H_y), и время установившегося движения:

Подъем с грузом


Спуск пустой кабины:






Частота вращения электродвигателя в установившемся режиме:



Определяется мощность электродвигателя во втором приближении



По формуле Р_p2 приводится к стандартному значению ПВ. Электродвигатель выбирается из каталога. Как правило, на этом расчет мощности электродвигателя лифта завершается.


Выбираем 4АН–250–6/24НЛБ

Р=20,0/5,0 кВт–номинальная мощность;

N=1000/250 об/мин–синхронная частота вращения;

Скольжение 5/12%; η=90,0/38%; cosφ=0,72/0,35–при номинальной нагрузке;

–начальный пусковой момент;

–максимальный вращательный момент;
Кратность пускового тока 6,0/2,0;

ПВ=60%

Момент инерции ротора 1,0кг•м²;

Допустимое число включений 90;

M=510 кг–масса

6.Обоснование выбора системы управления электроприводом грузового лифта описание ее работы


















Список использованной литературы.



4.Методические указания к курсовой работе «Электропривод грузового лифта» С-Петербург, 2022

5.Конспект лекций по дисциплине «Электроприводы машин».