Шаг интегрирования = 1.0000000000E-03;
Из графиков следует, что при нарастании скорости момент увеличивается, а затем с некоторым запаздыванием, обусловленным инерционностью регулятора, ограничивается насыщением последнего. При достижении скоростью установившегося значения момент, развиваемый двигателем, становится равным моменту нагрузки. При переходе на пониженную скорость осуществляется рекуперативное торможение, в результате чего момент двигателя изменяет свой знак. После срабатывания датчика точного останова двигатель отключается от сети и налаживается механический тормоз. В результате действия тормозного момента, а также реактивного статического момента, происходит останов двигателя с заданной точностью.
7. Проверка правильности расчёта мощности и окончательный выбор двигателя
Для нахождения загрузки двигателя воспользуемся системой моделирования Runge_4. На основании прогонки программной модели и получения графиков переходных процессов определим средне-квадратичное значение момента за цикл работы. Нахождение средне-квадратичного значение момента обусловлено тем, что в течении цикла работы полезный поток машины не изменяется, а следовательно применение методов эквивалентного тока и момента равноценны. Проведём анализ результатов расчета.
Результаты расчета переменной X[16] – Момент, развиваемый двигателем за цикл работы.
Анализ результатов расчета
Введите номер переменной (максимальный 21) 16
Результаты расчета переменной X[16]
Средне-квадратичное значение переменной 3.2601600933E+02
Это означает, что Мср кв = 326 Н∙м.
По средне-квадратичному значению момента Мср кв ст за цикл работы с учётом приведения к стандартному ПВст и номинальному значению момента двигателя Мн определим загрузку двигателя:
Мср кв ст 315,6
K = ––––––– ∙ 100% = –––––– ∙ 100% = 97% (7.2)
Мн 324
Таким образом, выбранный двигатель проходит по условию нагрева.
8. Разработка схемы электрической принципиальной
8.1 Разработка схемы силовых цепей, цепей управления и защиты
Согласно задания в качестве источника питания имеется трёхфазную сеть напряжением 380 В и частотой 50 Гц. На входе потока силовой энергии устанавливаем автоматический выключатель с расцепителем тока короткого замыкания и тепловым расцепителем. Его функция состоит в размыкании силовой цепи в случае аварийного режима или длительного действия токов перегрузки. Для согласования напряжения с входным напряжением тиристорного преобразователя комплектного электропривода. Тиристорный преобразователь имеет мостовую схему, что обеспечивает лучшие характеристики электроприводу в целом. К выходу тиристорного преобразователя подключаем выбранный двигатель краново-металлургической серии номинального режима S3. Независимая вентиляция обеспечивается асинхронным двигателем М2. Для питания обмотки возбуждения этого двигателя используем тиристорный возбудитель. С валом двигателя соединяем тахогенератор, напряжение с которого подаётся в систему управления управляемого выпрямителя. К комплектному электроприводу подключается схема, обеспечивающая разгон двигателя до рабочей скорости, переход на пониженную скорость и с изменением направления вращения.
Согласно заданному технологическому режиму и требованиям, предъявляемым к электроприводу, в течение цикла работы разрабатываемая схема управления должна обеспечить пуск, переход на пониженную скорость с целью обеспечения заданной точности останова, перемещение кабины лифта в нужном направлении, останов двигателя, требуемую выдержку времени для открытия-закрытия дверей и входа-выхода пассажиров. Для осуществления этой задачи в схеме использованы следующие аппараты управления: кнопочные выключатели, промежуточные реле, реле времени, путевые выключатели, резисторы.
Промежуточные реле необходимы для замыкания и размыкания цепей управления при подаче на катушку напряжения с целью обеспечения электроприводу требуемой скорости. Реле времени используются для обеспечения требуемой выдержки времени открытия-закрытия дверей и входа-выхода пассажиров. Кнопочные выключатели применяются для пуска двигателя в начале работы, для обеспечения режима ревизии и для аварийного останова двигателя в процессе работы. Путевые выключатели в данной схеме предназначены для задания момента времени перевода электропривода на пониженную скорость и отключения двигателя от сети с последующем наложением механического тормоза, в зависимости от пройденного пути кабиной лифта.
После нажатия на кнопку SB2 на катушку промежуточного реле KV подаётся напряжение и реле замыкает свой контакт в схеме, подключённой к преобразователю, тем самым разгоняя привод до рабочей скорости. Для перехода электропривода на пониженную скорость с целью обеспечения точности остановка необходимо, чтобы сработало промежуточное реле KV2, которое разомкнёт свой контакт в схеме, подключенной к преобразователю, и ток потечёт через резистор R1. При этом до установления пониженной скорости двигатель работает в режиме рекуперации энергии в сеть. Для осуществления останова двигателя применяем другой путевой выключатель SQ2. После срабатывания этого аппарата двигатель отключается от сети и происходит наложение механического тормоза. Аналогично электропривод работает в другом направлении.
Для обеспечения режима ревизии используются кнопочные выключатели SB4 и SB5 и промежуточные реле KV9 и KV10, нормально замыкающие контакты которых находятся в схеме управления, подключённой к преобразователю. При нажатии на кнопку «Ревизия вверх» и последующем её удержании кабина лифта движется вверх со скоростью 0,25Vном. При нажатии на кнопку «Ревизия вниз» и последующем её удержании кабина лифта движется вниз со скоростью 0,25Vном.
8.2 Выбор элементов схемы
Выбор автоматического выключателя производим согласно следующим требованиям:
– Uн ав >= Uc;
— Iуст max расц >= (1,5 – 1,8) ∙ Iп;
– Iн ав >= Iдлит;
— Iн тепл расц >= Iн длит.
Рассчитываем значения токов и напряжений:
Uc = 380 В; Iдлит = Iн = 116 А; Iп = 3∙Iн = 3 ∙ 116 =348 А, 1,8∙ Iп = 626 А.
По рассчитанным параметрам выбираем автоматический выключатель серии А374 5Б У3 с номинальными параметрами:
– Uн ав = 220 В;
– Iн ав = 160 А;
– Iуст max расц = 960 А;
— Iн тепл расц = 125 А.
Выбираем резисторы R1, R2, R3, R4, R5. Задаёмся сопротивлением резистора R3=1000 Ом. После проделанных расчётов получили R1=2749 Ом, R2=1937 Ом. При этом максимальный ток, протекающий через контакты промежуточных реле, будет равен Iконт=Umax з/R3 =10/1000=0,01 А. Выбираем резисторы R1, R2, R3, R4, R5 типа ПЭВ с номинальной мощностью Рн=10 Вт и выше рассчитанными величинами сопротивлений.
Зная максимальный ток, протекающий через контакты промежуточных реле проделаем выбор промежуточных реле осуществляем согласно следующим условиям:
– Uн = Uc;
– Iконт >= Iн нагр;
– по числу и исполнению контактов.
Принимая во внимание, что Uc = 220 В и Iконт=0,01 А, выбираем промежуточные реле типа РПЛ 22 с номинальными параметрами: Uн=220 В, Iконт = 10 А, Рн=9 В∙А.
Реле времени выбираем по следующим условиям:
– Uн = Uc;
– Iн >= Iконт;
– по заданной выдержке времени.
Исходя из условий выбираем реле времени РВП-72 со следующими номинальными параметрами: Uн=220 В, Iконт = 1 А и выдержкой времени 5,14 с.
Выбор путевых выключатей осуществляем исходя из следующих условий:
— Uн пв >= Uс;
— Iн пв >= Iнагр.
Ток через контакты концевых выключателей определим исходя из номинальной мощности выбранных промежуточные реле: Iн пв= Рн/Uс=9/220=0,04 А.
Устанавливаем путевой выключатель ВП16П с номинальными параметрами Uн=220 В, Iн = 0,2 А.
Кнопочные выключатели выбираем из условий:
– Uн >= Uc;
– Iн >= Iдлит;
Выбираем кнопочные выключатели серии КЕ с номинальными параметрами Uн=220 В, Iн = 3 А.
Выбор тахогенератора проводим согласно следующим условиям:
– – wн тг >= wmax;
— коэффициент передачи тахогенератора должен обеспечивать все режимы работы привода.
Скорость wmax соответствует рабочей скорости wр = 56,8 рад/с.
Выбираем тахогенератор ПТ 31/1 с номинальными данными:
— n = 600 об/мин;
— U = 230 В;
— Iя =0,5 А;
— Rя = 31,1 Ом;
— I в = 0,52 А;
— Rв = 94 Ом.
Заключение
В результате расчёта разработан электропривод лифта высотного здания, обеспечивающий все предъявляемые к нему требованиям: пуск до рабочей скорости, стабилизация скорости, точный останов с помощью перехода на пониженную скорость с её последующей стабилизацией и перемещение кабины лифта на заданную высоту. Процесс расчёта переходных процессов и последующий расчёт средне-квадратичного момента за цикл работы показали, что спроектированный электропривод обеспечивает хороший тепловой режим, следовательно двигатель по мощности выбран верно.
Литература
1. Павлов В.Н. Лифты и подъёмники – М.: Энергия, 1989. – 247 с.
2. Ключев В.И. Теория электропривода: Учебник для вузов. – М.: Энергоатомииздат, 1985. – 560 с.
3. Теория электрического привода. Методические указания по курсовому проектированию. – ч. 1 – ч. 5. Могилёв: ММИ, 1991.
4. Комплектные тиристорные электроприводы: Справочник. Под ред. канд. техн. наук В.М. Перельмутера. – М.: Энергоатомииздат, 1988. – 319 с.
5. Чиликин М.Г. и др. Теория автоматизированного электропривода: Учеб. Пособие для вузов / Чиликин М.Г., Ключев В.И., Сандлер А.С. – М.: Энергия, 1979. – 616 с.