122800 (Автоматизированный электропривод грузового лифта), страница 2

Предварительный выбор двигателя и расчет его параметров

Для лифта выбираем два двигателя серии Д21 с естественным охлаждением, номинальные данные которого определены для повторнократковременного режима работы с продолжительностью включения 40%.

Так как проектируется двухдвигательный привод, то выбираем два однотипных двигателя, так чтобы их суммарная номинальная мощность была не меньше расчетной номинальной мощности и была наиболее близка к ней.

Данные для двухдвигательного привода сведём в таблицу (табл. 2). В таблицу следует занести эквивалентные параметры двух двигателей. Выбираем параллельное соединение якорных обмоток.

Таблица 2. Эквивалентные параметры двух двигателей

Эквивалентные параметры двух двигателей, не зависящие от способа соединения их обмоток, определяются по следующим формулам:

номинальная мощность: PN = 2 PN(1) =2 3,6 = 7,2 кВт

момент инерции: JД =2 JД(1) =2 0,125= 0,25 кг м2

число пар полюсов: рn = рn(1) =2

номинальная частота вращения: nN= nN(1)= 1080 об/мин

максимально допустимый момент: Mmax=2 Mmax(1)= 2 90=180 Н м

максимально допустимый коэффициент пульсаций тока якоря: kI(доп) = 0,15

Другие эквивалентные параметры зависят от способа соединения обмоток двигателей. Для случая параллельного соединения обмоток эквивалентные параметры определяются по следующим формулам:

номинальное напряжение якоря: Uя N = UяN(1) = 220 В

номинальный ток якоря: I я N = 2 I я N(1) = 2 21 =42 А

сопротивление якорной обмотки: Rяо= 0,5Rяо=0,5 0,66= 0,33 Ом

сопротивление обмотки добавочных полюсов: RДП =0,5RДП =0,5 0,28= 0,14 Ом

В дальнейших расчетных формулах для двухдвигательного привода подразумеваются эквивалентные параметры двух двигателей.

Сопротивление цепи якоря двигателя, приведенное к рабочей темпе­ратуре:

Rя =kT (Rяо +RДП) =1,38 (0,33 +0,14) =0,6486 Ом

где kT - коэффициент увеличения сопротивления при нагреве до рабочей температуры (кт = 1,38 для изоляции класса Н при пересчете от 20°С). Номинальная ЭДС якоря:

ЕяN =UяN –IяN Rя=220-42*0,6486 =192,76 В

Номинальная угловая скорость:

Конструктивная постоянная двигателя, умноженная на номинальный магнитный поток:

Номинальный момент двигателя:

МN=сФN IяN=1,7 42=71,6 Н м

Момент холостого хода двигателя:

Индуктивность цепи якоря двигателя:

В формуле коэффициент С принимается равным 0,6 для некомпенсированного (двигатель серии Д - некомпенсированный).

Расчет передаточного числа редуктора

Расчет передаточного числа редуктора выполняется так, чтобы максимальной скорости рабочего органа механизма соответствовала номи­нальная скорость двигателя. Для привода грузового лифта:

Расчет и построение нагрузочной диаграммы двигателя

Для проверки предварительно выбранного двигателя по нагреву выполним построение упрощенной нагрузочной диаграммы двигателя (т.е. временной диаграммы момента двигателя без учета электромагнитных пе­реходных процессов). Для ее построения произведем приведение моментов статического сопротивления и рабочих скоростей к валу двигателя, опре­делим суммарный момент инерции привода и зададимся динамическим моментом при разгоне и замедлении привода. Рассмотрим расчет нагру­зочной диаграммы двигателя отдельно для каждого производственного ме­ханизма, предложенного в курсовом проекте. По результатам расчета строится нагрузочная диаграмма, а также тахограмма двигателя (рис.3 .)

Момент статического сопротивления, приведенный к валу двигателя:

где X,Y- индексы, которые применяют значения 41,12,23,34 (т.е. данная формула используется четыре раза); sign(W) – функция знака скорости.

Суммарный момент инерции механической части привода:

где — коэффициент, учитывающий моменты инерции полумуфт и редуктора (принимаем =1,2).

Модуль динамического момента двигателя определяем по условию максимального использования двигателя по перегрузочной способности:

где к - коэффициент, учитывающий увеличение максимального момента на уточненной нагрузочной диаграмме, к=0,95. – максимальный по модулю статический момент, приведенный к валу двигателя.

Ускорение вала двигателя в переходных режимах:

Ускорение кабины лифта:

Ускорение кабины лифта не должно превышать максимально допус­тимого по исходным данным.

Разбиваем нагрузочную диаграмму на 16 интервалов: 4, 8, 12, 16 – интервалы пауз; 1, 5, 9, 13 - интервалы разгона; 3, 7, 11, 15 - интервалы замедления; 2, 6, 10, 14 - интервалы работы с установившейся скоростью.

Выполним расчет нагрузочной диаграммы.

Продолжительность интервалов разгона-замедления:

WN/ с

Путь кабины при разгоне-замедлении:

Путь кабины при перемещении на три этажа, пройденный на по­стоянной скорости:

Путь кабины при перемещении на один этаж, пройденный на по­стоянной скорости:

Время движения с постоянной скоростью при перемещении на три этажа:

Время движения с постоянной скоростью при перемещении на один этаж:

Время работы в цикле:

Время стоянки на этаже:

Моменты двигателя на интервалах разгона:

Моменты двигателя на интервалах замедления:

Моменты двигателя на интервалах движения с постоянной скоро­стью:

Проверка двигателя по нагреву

Используя нагрузочную диаграмму двигателя, определяем эквивалентный по нагреву момент за время работы в цикле.

где n - число интервалов нагрузочной диаграммы, на которых двигатель находится в работе (интервалы пауз не учитываются).

Для лифта, работающего в повторно-кратковременном режиме, продолжительность включения в рабочем цикле отличается от номинальной продолжительности включения двигателя. Поэтому для этих приводов необходимо выполнить приведение эквивалентного момента к номинальной продолжительности включения двигателя.

Проверка теплового состояния двигателя осуществляется сравнением приведенного эквивалентного момента с номинальным моментом двигателя. Двигатель проходит по нагреву, если выполняется неравенство:

Выбор основных узлов силовой части электропривода

Выбор тиристорного преобразователя

Для обеспечения реверса двигателя и рекуперации энергии в тормозных режимах выбираем двухкомплектный реверсивный преобразователь для питания цепи якоря. Принимаем встречно-параллельную схему соединения комплектов и раздельное управление комплектами. Выбираем трехфазную мостовую схему тиристорного преобразователя. Т.к. проектирование самого тиристорного преобразователя не входит в задачи курсового проекта, то выбираем стандартный преобразователь, входящий в состав комплектного тиристорного электропривода КТЭУ.

• Номинальное напряжение UDN преобразователя выбирается так, чтобы оно соответствовало номинальному напряжению якоря двигателя (UDN должно быть больше номинального напряжения якоря двигателя на 5-15%).

• Номинальный ток преобразователя IDN выбирается из ряда стандартных значений. Его значение должно быть равным или ближайшим большим по отношению к номинальному току якоря двигателя.

UяN=220 В, UDN=230 В, IDN=25 А.

Выберем способ связи тиристорного преобразователя с сетью. Питание силовых цепей в электроприводах КТЭУ с номинальными токами до 1000 А осуществляется от трехфазной сети переменного тока с линейным напряжением Uc=380 В через токоограничивающий реактор. Для связи тиристорного преобразователя с сетью применяем понижающий трансформатор.

Питание цепи возбуждения в электроприводе КТЭУ выполняется от однофазной сети переменного тока с напряжением 380 В через мостовой выпрямитель. Обмотки возбуждения двигателей соединяются параллельно.

Выбор силового трансформатора

Выбираем трансформатор типа ТСП - трехфазный двухобмоточный сухой с естественным воздушным охлаждением открытого исполнения. Номинальный вторичный ток трансформатора I2N должен соответствовать номинальному току тиристорного преобразователя IdN=25 А. Эти токи для трехфазной мостовой схемы преобразователя связаны по формуле:

I2N=0,816IdN=0,816 25=20,4 А