Автоматизированный электропривод кабины быстроходного лифта

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский Национальный технический университет

Кафедра: «Электропривод и автоматизация промышленных установок и технологических комплексов «

Курсовая работа

по дисциплине «Автоматизированные электропривода типовых промышленных механизмов»

на тему: «Автоматизированный электропривод кабины быстроходного лифта»

Исполнитель: студент гр.107 625

Коваленко М.В.

Руководитель: Сидоров В.Г.

Минск 2011

1. Технологическая часть

1.1 Описание промышленной установки

1.2 Анализ технологического процесса

1.3 Анализ кинематической схемы, определение параметров и проектирование расчётной схемы механической части электропривода

2. Анализ систем ЭП и выбор рациональной системы для АЭП подъема кабины быстроходного лифта

2.1 Анализ систем ЭП

3. Расчетная часть

3.1 Расчёт и построение оптимальной тахограммы движения скоростного лифта

3.2 Построение нагрузочных диаграмм и выбор двигателя

4. Проектирование силовых цепей и цепей управления системы ЭП

4.1 Определение возможных вариантов и обоснование выбора типа комплектного преобразователя

4.2 Расчет параметров и выбор преобразователя

Заключение

Лифты — один из видов обязательного инженерного оборудования современных жилых домов, общественных и промышленных зданий. Это также самый массовый и единственный пример общественного транспорта, управляемого непосредственно пассажиром, при этом не имеющий альтернативы.

Более половины старых лифтов укомплектованы морально устаревшими приводами, которые не обеспечивают надежной, безопасной и энерго-эффективной эксплуатации. Известные в среде специалистов как редукторные, эти устройства долгое время были единственными образцами, выпускаемыми предприятиями.

В процессе совершенствования конструкции лифтов широкое применение нашли без редукторные лебедки, которые относятся к оборудованию нового поколения. Такие устройства соответствует запросам современного рынка, но производится преимущественно за пределами страны, в Европе и Китае.

Без редукторный привод создан на основе инновационных моделей последнего поколения и позволяет на 40−60% снизить затраты на электроэнергию по сравнению с оборудованием предыдущего поколения. Привод обладает повышенной безопасностью и надежностью за счет совершенствования плавности хода и повышенной точности остановок. Привод является крайне неприхотливым в обслуживании и нетребовательным в ремонте. Оптимизированные режимы работы узлов с использованием частотного регулирования существенно уменьшают вероятность выхода из строя редуктора и других важных компонентов, что всегда было проблемой в редукторных приводах.

Улучшенная система управления позволяет обеспечить бесперебойное питание лифта даже в случае отключения электропитания. Повышенный ресурс работы и фактически бесшумная работа привода делают эксплуатацию лифта более комфортной и соответствующей современным техническим требованиям. Такое сочетание удобства и надежности позволяет адаптировать лифты для перемещения людей в инвалидных колясках.

Таким образом, тема данной курсовой работы актуальна и будет рассмотрена ниже.

1. Технологическая часть

1.1 Описание промышленной установки

Лифтом называется транспортное устройство прерывного действия, предназначенное для подъема или спуска людей или грузов с одного уровня на другой, кабина (платформа) которого перемещается по жестким вертикальным направляющим, установленным в шахте, и оборудованное на посадочных площадках запираемыми дверями.

Пассажирский лифт располагается в специальной шахте, в которой он осуществляет свое перемещение. В зависимости от количества лифтов в здании (от 1 до 4) возможны различные режимы работы.

Если в здании установлены два лифта, то возможна работа устройства в режиме нормальной работы при парном управлении.

Пассажирский лифт предназначен для транспортировки пассажиров в здании с одного уровня на другой. В конструкции лифта можно выделить следующие основные узлы:

· кабина;

· противовес;

· лебедка;

· установка направляющих;

· двери шахты;

· ограничитель скорости;

· оборудование приямка;

· электроаппаратура, объединенная электроразводками.

В передней стенке шахты на уровне этажей по высоте имеется ряд дверных проемов закрытых дверями шахты. Двери шахты двухстворчатые, раздвижные. В закрытом положении каждая створка запирается автоматическим замком, не позволяющим раздвинуть створки снаружи шахты. Работа автоматических замков контролируется электрическими блокировочными выключателями. Количество дверей шахты соответствует количеству остановок лифта. В шахте на всю ее высоту установлены тавровые направляющие для движения по ним кабины и уголковые направляющие для движения противовеса. Приямок находится в, нижней части шахты. Приямок является продолжением шахты ниже отметки пола первой (нижней) остановки. В приямке шахты расположены буферные устройства под кабину, противовес и натяжное устройство каната ограничителя скорости. Пружинные буфера позволяют избежать жесткого удара. Если кабина по каким-либо причинам пройдет уровень крайней верхней или крайней нижней остановок.

Рисунок 1.1 — Схема пассажирского лифта (основные компоненты).

1.2 Анализ технологического процесса

Перемещение груза и пассажиров осуществляется в кабине лифта, которая двигается по направляющим в шахте. Фиксированное положение кабины в шахте сохраняется при помощи четырех скользящих башмаков, которыми кабина при движении скользит по направляющим. Башмаки оборудованы смазывающими аппаратами. Кабина имеет подвижный пол. При наличии в кабине груза весом более 15 кг или пассажира, подвижная часть пола опускается, воздействуя на контактную систему, смонтированную под полом, чем достигается контроль наличия пассажира или груза в кабине. Под полом кабины также смонтировано устройство, контролирующее степень загрузки и перегрузки кабины. Кабина снабжена клещевыми ловителями. Назначение ловителей — остановить и надежно удерживать кабину на направляющих шахты, если скорость движения кабины вниз по каким-либо причинам превысит допустимую. Ловители приводятся в действие центробежным ограничителем скорости по средствам каната, соединяющего ограничитель скорости с рычагом механизма включения ловителя. Кабина имеет двухстворчатую дверь, которая гарантирует безопасность пользования кабиной при ее движении.

Открывание двери осуществляется приводом дверей установленным на крыше кабины, закрывание — пружиной. Когда кабина находится на уровне остановки, дверь кабины при ее открывании посредством отводок вступает во взаимодействие с Дверями шахты. Чем достигается совместная работа двери кабины и шахты. При закрывании дверей створки двери шахты двигаются по наклонным линейкам под действием веса створок.

Противовес представляет собой металлическую раму, заполненную наборными грузами. В шахте противовес двигается по своим направляющим. Фиксированное положение противовеса сохраняется при помощи четырех скользящих башмаков, которыми противовес при движении скользит по направляющим. Башмаки оборудованы смазывающими аппаратами. Движение противовеса всегда противоположно движению кабины.

Применение противовеса позволяет значительно снизить потребную мощность электродвигателя лебедки.

1.3 Анализ кинематической схемы, определение параметров и проектирование расчётной схемы механической части электропривода

Установлено, что все современные высокоскоростные лифты имеют систему подъема с противовесом и с уравновешивающими канатами.

При больших высотах подъема масса тяговых канатов является весьма существенной. В зависимости от положения кабины и противовеса по высоте шахты величины нагрузок на канатоведущий шкив имеют значительные перепады, что отражается на безопасности работа лифта. Поэтому применение уравновешивающих канатов, стабилизирующих нагрузки на КВШ, является обязательным. Необходимость уравновешивания тяжёлых подъёмных сосудов является очевидной, так как для их перемещения при отсутствии контр груза необходимо соответствующее увеличение мощности электродвигателя. Наличие противовеса приводит к выравниванию графика нагрузки электродвигателя, что снижает его нагрев в процессе работы. Противовес для подъёмников выбирается с таким расчётом, чтобы он уравновешивал вес подъёмного сосуда (кабины) и часть номинального поднимаемого груза. Лебедки лифтов могут быть редукторными и безредукторными. У редукторных лебедок канатоведущий шкив крепится к тихоходному валу редуктора. Приводы лифтов при скоростях больших 2м/с не должны иметь зубчатых передач, решением здесь является применение безредукторного привода с низкоскоростным электродвигателем. Высокоскоростные лифты имеют безредукторные лебедки, в которых применяется регулируемый электропривод. В безредукторных лебедок канатоведущий шкив крепится непосредственно на валу электродвигателя.

При использовании синхронного двигателя в качестве безредукторного привода лифта возникает необходимость использования полиспастной подвески кабины и противовеса из-за ограничения скорости вращения ротора СД. Полиспастная подвеска позволяет при одной и той же мощности электродвигателя увеличить грузоподъемность лифта при соответствующем уменьшении скорости движения. Кинематическая схема — лифта с верхним машинным помещением наиболее простая и часто применяемая. Ее преимущества: не требуется блочного помещения, отсутствие дополнительных блоков, относительно небольшой износ канатов в связи с отсутствием их перегибов на блоках, небольшая длина канатов. Недостатки: повышенный уровень шумов и вибраций в жилых помещениях верхних этажей. Кинематическая схема лифта с верхним расположением лебедки, привод с одним обхватом, кратность канатной подвески 2, имеет вид, приведённый на рисунке 1.2:

Рисунок 1.2 — Кинематическая схема лифта.

1 — канатоведущий шкив; 2 — канаты; 3 — кабина лифта; 4 — противовес; 5 — уравновешивающие канаты; 6 — натяжной блок уравновешивающих канатов; 7 — блок полиспаста;

2. Анализ систем ЭП и выбор рациональной системы для АЭП подъема кабины быстроходного лифта

2.1 Анализ систем ЭП Для привода лифтов необходимо применять двигатели с жесткими механическими характеристиками — трехфазные асинхронные и постоянного тока с независимым возбуждением, специально рассчитанные на повторно-кратковременный режим работы (а также крановых серий), либо в отдельных случаях двигатели продолжительного режима работы. Для упрощения лифтовых установок и возможности их эксплуатации персоналом средней квалификации целесообразно применять простой электропривод с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. Однако такие двигатели могут быть использованы только в тихоходных (скорость перемещения менее 1 м/с) пассажирских и грузовых лифтах.

Быстроходные (скорость перемещения 1−1,8 м/с) лифты для повышения точности остановки оборудуются асинхронными двухскоростными двигателями, обеспечивающими пониженную скорость перед остановкой кабины. Асинхронные двигатели с фазным ротором устанавливаются в тихоходных и в редких случаях в быстроходных лифтах, обычно при ограниченной мощности сети, питающей подъемную установку.

Для скоростных (скорость перемещения более 1,8 м/с) лифтов наибольшее распространение получила система электропривода генератор-двигатель, в которой для питания обмотки возбуждения генератора применяют магнитные, электромашинные и тиристорные усилители. Это система дорога, сложна в наладке и эксплуатации, но позволяет получить близкий к оптимальному закон изменения скорости привода во время пуска и торможения, а также обеспечить точность остановки кабины в пределах жестких технических требований.

В настоящее время находят применение тиристорные преобразователи для питания якоря двигателя постоянного тока. Использование систем ТП-ДПТ НВ совместно с унифицированными блоками управления позволяет достаточно точно реализовать законы оптимального пуска и торможения, а также точную остановку кабины скоростных лифтов.

Бурное развитие вычислительной техники для систем электроприводов, а также появление новой серии полупроводниковой силовой техники позволило применять системы преобразователь частоты — асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (ПЧ-АД КЗР), которые по своим характеристикам не уступают системе ТП-ДПТ НВ, для управления движением кабины лифта.

В настоящее время широко применяются безредукторные электропривода с вентильным двигателем (СДПМ). Безредукторный привод выгодно отличается от стандартных приводов непосредственным преобразованием электромагнитной энергии в линейное перемещение. В прямом приводе (безредукторный) нет частей, подверженных износу и трению, а это гарантирует высокие точностные и динамические характеристики привода, которые не изменяются с течением времени.

Основные достоинства систем прямого привода:

· Максимально высокие показатели точности (до 0,1 мм) и повторяемости.

· Способность создавать больший момент (до 50 000 Нм) и, как следствие этого, возможность развития значительных ускорений, в том числе под нагрузкой.

· Устойчивость всех основных электромагнитных и механических характеристик во время работы.

· Компактность, легкость и надежность конструкции (в прямом приводе отсутствует трансмиссия и другие традиционные элементы — редукторы, механизмы передачи, муфты, подшипники, сальники, опорная рама и т. д.).

· Вследствие отсутствия трущихся частей компоненты двигателя прямого привода не подвержены износу, а значит, заданная точность обеспечивается на протяжении всего срока службы оборудования.

· Низкие уровни шума и вибрации.

· Простота и удобство монтажа.

· Двигатель прямого привода не нуждается в смазке и практически не требует технического обслуживания.

Преимущество СДПМ по сравнению с другими существующими типами электрических машин:

· Бесконтактность и отсутствие узлов, требующих обслуживания. Отсутствие у вентильных электродвигателей скользящих электрических контактов существенно повышает их ресурс и надежность по сравнение с электрическими машинами постоянного тока или асинхронными двигателями с фазным ротором, расширяет диапазон достижимых частот вращения. Обмотка якоря СДПМ может быть запитана более высоким номинальным напряжением, поэтому конструктивная постоянная момента Cm ВД существенно превышает аналогичную величину классических машин постоянного тока, что позволяет использовать при подключении ВЭП кабели меньшего сечения и преобразователи электрической энергии на меньшие токи;

· Большая перегрузочная способность по моменту (кратковременно допустимый момент и ток СДПМ могут превышать номинальные значения в 5 и более раз);

· Высокое быстродействие в переходных процессах по моменту;

· Абсолютно жесткая механическая характеристика и практически неограниченный диапазон регулирования частоты вращения (1:10 000 и более). Возможность регулирования частоты вращения как вниз от номинальной (с постоянством длительно допустимого и максимального моментов), так и вверх (с постоянством мощности);

· Наилучшие энергетические показатели (КПД и коэффициент мощности). КПД вентильных двигателей превышает 90% и незначительно отклоняется от номинального при вариациях нагрузки, в то время как у серийных асинхронных двигателей мощностью до 10 кВт максимальный КПД составляет не более 87,5% и существенно зависит от момента. Так, уже при половинной нагрузке на валу он может

упасть до 60…70%.

· Минимальные токи холостого хода.

· Минимальные массогабаритные показатели при прочих равных условиях.

Стоить заметить, что применение безредукторного электропривода повышает комфорт пассажиров, который обеспечивается точным позиционированием кабины, плавным бесшумным стартом, равномерным движением и мягким замедлением.

На основе рассмотренных систем электроприводов, в современных АЭП подъема кабины быстроходного лифта целесообразно применять безредукторный электропривод с СДПМ. Таким образом в данной курсовой работе будем рассматривать электропривод скоростного лифта с вентильным двигателем безредукторного типа.

тахограмма электропривод лифт кинематический

3. Расчетная часть

3.1 Расчёт и построение оптимальной тахограммы движения скоростного лифта В соответствии с заданием на курсовую работу, запишем следующие параметры:

— высота этажа ;

— номинальная скорость движения .

— максимально допустимое ускорение кабины лифта ;

— максимально допустимый рывок ;

Тахограмма будет состоять из нескольких участков с определёнными законами изменения скорости и ускорения на них.

1 этап:

При разгоне поддерживается постоянным рывок .

При этом ускорение изменяется по линейному закону:

;

Начальные нулевые условия: Следовательно

;

Длительность первого интервала движения:

;

Изменение скорости характеризуется квадратичной параболой:

;

При нулевых начальных условиях, тогда скорость на первом участке:

;

В конце первого участка ускорение достигнет допустимого значения:

.

2 этап:

Скорость на втором участке движения:

;

При,: ;

Таким образом .

3 этап:

;

;

;

Среднее ускорение:

;

Полная длительность разгона представляет собой сумму длительностей первых трёх этапов:

;

Полный путь разгона:

;

Выражения, характеризующие движение кабины в процессе торможения, могут быть получены аналогично.

Рассчитаем путь, пройденный кабиной на номинальной скорости:

;

Этот путь кабина пройдет за промежуток времени:

;

Общее время:

;

Оптимальная тахограмма движения кабины лифта представленная на

Рисунке3.1:

— Оптимальная тахограмма движения кабины лифта при разгоне.

3.2 Построение нагрузочных диаграмм и выбор двигателя Для построения нагрузочной диаграммы механизма определяем статические и динамические нагрузки.

Зададимся несколькими режимами разъезда пассажиров, которые образуют 4 режима работы привода:

1) подъем груженной кабины;

2) подъем пустой (порожней) кабины;

3) опускание порожней кабины (подъем противовеса);

4) опускание груженной кабины;

Зададимся параметрами приводной системы для лифтов WSG 19.1 фирмы WITTUR [5]:

· скорость ;

· диаметр КВШ ;

· диаметр ограничителя скорости ;

· диаметр блока полиспасты кабины ;

· диаметр блока полиспасты противовеса ;

· момент инерции КВШ ;

· вращающий момент ;

· номинальная нагрузка до ;

Масса кабины лифта MRL 1000 производства WITTUR. Габариты кабины (ШГВ) составляют 210 011 002 200.

Тогда вес кабины:

;

Масса противовеса:

Вес противовеса:

где — коэффициент уравновешивания для административных зданий.

Ориентировочно определим мощность ЭД для оценки превышения момента инерции двигателя:

;

;

Предварительно выбираем двигатель из справочных данных на приводные системы для лифтов фирмы WITTUR WSG 19.1 [5]:

Таблица 3.1 — Параметры двигателя WSG 19.1 фирмы WITTUR.

Произведем расчет и оценку момента инерции привода.

В соответствии с заданием на курсовую работу:

· колличество этажей: ;

· максимальная высота подъема лифта:

расстояние от кабины лифта до лебедки в машинном отделении:

· расстояние от кабины лифта до пола приямка:

Рассчитаем длину тягового каната:

Длина электрического кабеля:

Длина каната ограничения скорости:

Длина каната натяжения кабины и противовеса:

Масса 1 м канатов Рассчитаем массы используемых канатов:

Масса тяговых канатов:

Масса каната ограничителя скорости:

Масса кабеля:

Масса натяжного каната:

Рассчитаем суммарную массу канатов:

Рассчитаем максимальную и минимальную массу приведеную к поступательному движению кабины с учетом всех движущихся частей лифта:

Средняя перемещаемая масса всех движущихся частей лифта:

Отклонение массы:

На рисунке 1.2 представлена кинематическая схема лифта с использованием полиспаста, с кратностью. Из задания на курсовую работу линейная скорость перемещения кабины равна

Определим частоту вращения КВШ:

Т.к. в данной курсовой работе проектируется безредукторный привод, то .

Для того чтобы было легко переходить от линейных скоростей и ускорений к угловым скоростям и ускорениям зададимся радиусом приведения:

Рассчитаем максимально допустимое угловое ускорение:

где — допустимое линейное ускорение кабины лифта, .

Динамический момент:

;

Момент инерции КВШ лебёдки WSG-19.1:

Определим момент инерции на тихоходном валу при максимальной загрузке:

Определим момент инерции на тихоходном валу при минимальной загрузке:

Вычисляем момент инерции ограничителя скорости :

где — плотность ОС, , — ширина ОС, .

Вычисляем момент инерции блока полиспасты кабины:

Вычисляем момент инерции блока полиспасты противовеса:

Вычисляем суммарный момент инерции приведенный к валу электродвигателя при подъеме (опускании) кабины с номинальной загрузкой:

где — момент инерции двигателя, из технических данных на лебёдку WSG-19.1;

=1,2 — коэффициент, учитывающий момент инерции вращающихся частей передаточного механизма;

Вычисляем суммарный момент инерции приведенный к валу электродвигателя при подъеме (опускании) пустой кабины:

Как видно из расчета, что удовлетворяет критериям выбора ЭД для электроприводов механизмов циклического действия.

Также выполняется условие, что указывает на применение специальной методики расчета с учетом динамики.

Для расчёта нагрузок и построение механической характеристики и нагрузочной диаграммы механизма примем следующие данные:

;

;

.

Приведенный момент:

;

Причем .

Коэффициент загрузки:

.

КПД электропривода:

.

Коэффициенты постоянных и переменных потерь

;

.

Приведенный момент механизма:

.

Приведенный момент механизма загруженной кабины:

.

Приведенный момент механизма пустой кабины:

.

Рассмотрим каждый из четырех режимов работы лифта.

1) Подъем груженой кабины (mпасс=960 кг):

Пусковой момент:

;

;

=1;

;

;

;

Тормозной момент:

;

.

Приведенный статический момент:

.

Рисунок 3.2 — Нагрузочная диаграмма электропривода лифта при подъеме груженой кабины.

2) Подъем пустой кабина (опускание противовеса):

Пусковой момент:

;

;

=1;

;

;

;

Тормозной момент:

;

.

Приведенный статический момент:

.

Рисунок 3.3 — Нагрузочная диаграмма электропривода лифта при подъеме пустой кабины.

3) Опускание порожней кабины (подъем противовеса):

Пусковой момент:

;

;

=1;

;

;

;

Тормозной момент:

;

;

.

Приведенный статический момент:

.

Рисунок 3.4 — Нагрузочная диаграмма электропривода лифта при опускании пустой кабины.

4) Опускание груженой кабины (mпасс=960 кг):

Пусковой момент:

;

;

=1;

;

;

;

Тормозной момент:

;

;

.

Приведенный статический момент:

.

Рисунок 3.5 — Нагрузочная диаграмма электропривода лифта при опускании груженой кабины.

На основании приведенных расчетов пусковых, тормозных и статических моментов рассчитаем уточненную нагрузочную диаграмму электропривода.

1-ый режим (подъем максимально загруженной кабины).

Режим разъезда начинается с загрузки кабины 12-ю пассажирами, так чтобы лифт был полностью загружен. Далее кабина лифта останавливается на каждом этаже, причем из лифта выходит один человек. Последний человек выйдет на 13 этаже, а пустая кабина продолжит движение до 14 этажа.

2-ой режим (спуск загруженной кабины).

На 14 этаже в кабину лифта заходят 3 человека, затем кабина лифта будет останавливаться 10, 6, 4 этажах с загрузкой 3-х человек. Затем полностью загруженная кабина пойдет на 1 этаж.

3-ий режим (подъем пустой кабины на 14 этаж)

4-ый режим (опускание кабины с 7 пассажирами до 7 этажа, а на 7 этаже заходят еще 5 человек).

Таблица 3.2 — Результаты расчета приведенного статического момента для 1-го режима.

Таблица 3.3 — Результаты расчета приведенного статического момента для 2-ого режима.

Таблица 3.4 — Результаты расчета приведенного статического момента для 3-го режима.

Таблица 3.5 — Результаты расчета приведенного статического момента для 4-го режима.

Рисунок 3.6 — Предварительная нагрузочная диаграмма механизма.

Результаты расчета для построения нагрузочных диаграмм электропривода для 4-х случаев покажем в виде таблиц 3.6−3.9.

Таблица 3.6 — результаты расчета уточненной нагрузочной диаграммы электропривода для 1-го режима.

Таблица 3.7 — результаты расчета уточненной нагрузочной диаграммы электропривода для 2-го режима.

Таблица 3.8 — результаты расчета уточненной нагрузочной диаграммы электропривода для 3-го режима.

Таблица 3.9 — результаты расчета уточненной нагрузочной диаграммы электропривода для 4-го режима.

Рисунок 3.7 — Нагрузочная диаграмма механизма.

4. Проектирование силовых цепей и цепей управления системы ЭП

4.1 Определение возможных вариантов и обоснование выбора типа комплектного преобразователя Частотные преобразователи применяются для регулирования скорости вращения асинхронных электродвигателей благодаря изменению частоты напряжения питания электродвигателя. Применение частотно-регулированного привода позволяет осуществлять регулирование скорости в широком диапазоне, как в процессе работы, так и при разгоне и торможении. Частотный преобразователь также осуществляет защиту электродвигателя от перегрузок, что увеличивает срок службы электрической и механической части оборудования. Экономически обосновано, что применение частотно-регулируемого привода в различных механизмах позволяет достичь до 60% энергосбережения.

При использовании частотного преобразователя пуск двигателя происходит плавно, без пусковых токов и ударов, что уменьшает нагрузку на двигатель и механику, увеличивает срок их службы.

Для питающей сети преобразователь является чисто активной нагрузкой и потребляет ровно столько энергии, сколько требуется для выполнения механической работы (с учётом КПД преобразователя и двигателя).

Частотный преобразователь позволяет регулировать выходную частоту в пределах 0…400 Гц. Разгон и торможение двигателя осуществляется плавно (по линейному закону), время разгона и торможения можно настраивать в пределах. Возможен плавный реверс двигателя. При разгоне происходит автоматическое увеличения момента для компенсации инерционной нагрузки. Момент при пуске достигает 150% от номинального.

Частотные преобразователи обеспечивают полную электронную защиту преобразователя и двигателя от перегрузок по току, перегрева, утечки на землю и обрыва линий передачи. Преобразователь позволяет отслеживать и отображать на цифровом пульте основные параметры системы — заданную скорость, выходную частоту, ток и напряжение двигателя, выходную мощность и момент, состояние дискретных входов, общее время работы преобразователя и т. д. В зависимости от характера нагрузки можно выбрать вольт-частотную характеристику или создать свою собственную.

Наиболее популярными являются преобразователи частоты известных брэндов: Siemens, ABB, Control Techniques, Schneider Electric, General Electric, Lovato Electric, Danfoss, Mitsubishi Electric, Omron и многие другие.

По рекомендациям фирм — производителей частотных преобразователей для механизмов циклического (прерывного) действия для управления главным приводом лифта выбираем наиболее подходящий преобразователь частоты фирмы «ABB».

4.2 Расчет параметров и выбор преобразователя Выбор преобразователя для регулируемого электропривода выполняется по мощности, номинальному напряжению и току на входе и выходе, максимально допустимому моменту и току в переходном процессе:

где — максимальный ток преобразователя, ;

— максимальный ток двигателя, ;

— номинальное напряжение преобразователя, В;

— номинальное напряжение двигателя, В.

Для данного преобразователя проверяем условие возможности работоспособности при кратковременном токе, соответствующему максимальному моменту электропривода:

.

Выбираем, преобразователь частоты ABB ACS800₀₁_0025₃,.

(диапазон 380−415 В). Значения номинальной мощности действительны при номинальном напряжении 400 В.

Таблица 4.1 — Технические параметры преобразователя частоты.

Номинальные характеристики:

: длительный выходной ток без перегрузки при температуре 40 °C;

: максимальный выходной ток. Допускается в течение 10 секунд при пуске двигателя; в других случаях длительность протекания такого тока ограничивается температурой привода;

Примечание: максимальная мощность на валу двигателя составляет 150% от .

Типовые характеристики:

Работа без перегрузки

: номинальная мощность двигателя при работе без перегрузки;

Работа с небольшой перегрузкой

: непрерывный ток, допускающий перегрузку 110% от в течение

1 мин / 5 мин при температуре 40 °C;

: номинальная мощность двигателя при работе с небольшой перегрузкой;

Работа в тяжелом режиме

: непрерывный ток, допускающий перегрузку 150% от в течение

1 мин / 5 мин при температуре 40 °C;

: номинальная мощность двигателя при работе в тяжелом режиме;

Таким образом, при использовании данного преобразователя условия работы на максимальном моменте и при данном напряжении выполняются.

Преобразователь ACS800−11 состоит из одного компактного блока настенного монтажа. Все компоненты данного привода, такие как активный выпрямитель, сетевой фильтр LCL и зарядная цепь, смонтированы внутри привода. Все это позволяет сократить время монтажа и уменьшить занимаемое пространство, а также предотвращает ошибки монтажа, поскольку привод испытывается на заводе-изготовителе как законченное устройство.

Также в приводе предусмотрен широкий выбор встроенных функций и дополнительных устройств.

Данный привод обеспечивает существенную экономию электроэнергии при торможении, по сравнению с другими методами торможения, например, механическим и резистивным, поскольку энергия возвращается в питающую сеть. Не требуется внешний тормозной резистор, что упрощает конструкцию и исключает бесполезное рассеивание энергии в виде тепла.

Общие встроенные возможности:

* Класс защиты IP 21;

* Встроенный входной дроссель для фильтрации гармоник;

* Долговечные охлаждающий вентилятор и конденсаторы;

* Программируемые входы/выходы с возможностью расширения;

* Гальванически изолированные входы управления;

* Три внутренних гнезда для расширения входов/выходов и шин Fieldbus;

* Многоязычная алфавитно-цифровая панель управления с Программой Запуска (Start-up Assistant) и поддержкой русского языка;

* Большие силовые клеммы, позволяющие использовать кабели с увеличенным сечением жил или алюминиевые кабели;

Дополнительное оборудование для привода ACS800−01:

* Тормозной прерыватель;

* Фильтр ЭМС;:

* Модули расширения аналоговых и цифровых входов/выходов;

* Модули шин Fieldbus;

* Интерфейсный модуль импульсного датчика (энкодера);

Входы/выходы управления привода ACS800.

Аналоговые и цифровые входы/выходы используются для различных целей, таких как управление, контроль и измерение (например, температуры двигателя). Кроме того, предусмотрены дополнительно заказываемые модули расширения входов/выходов, которые обеспечивают дополнительные аналоговые или цифровые входы/выходы. Ниже показаны стандартные соединения системы управления одиночного привода ACS800 (макрос «Заводские установки»). Для других прикладных макросов привода ACS800 функции могут отличаться от указанных.

Рисунок 4.1 — Входы/выходы управления привода ACS800.

Стандартные входы/выходы платы RMIO-01:

* 3 аналоговых входа: дифференциальные, синфазного напряжения, с групповой гальванической развязкой.

— Один ±0(2)…10 В, разрешение 12 бит;

— Два 0(4)…20 мА, разрешение 11 бит;

* 2 аналоговых выхода:

— 0(4)…20 мА, разрешение 10 бит

* 7 цифровых входов: групповая гальваническая развязка (могут быть разделены на две группы).

— Входное напряжение 24 В;

— Время фильтрации (аппаратно) 1 мс;

* 3 релейных (цифровых) выхода:

— Переключающий контакт;

— 24 В или 115/230 В переменного тока;

— Максимальный коммутируемый ток 2 А;

* Выход опорного напряжения:

— ±10 В ±0,5%, макс. 10 мА;

* Вспомогательный выход напряжения питания:

— +24 В ± 10%, макс. 250 мА;

Дополнительные входы/выходы.

Модуль расширения аналоговых входов/выходов RAIO-01.

* 2 аналоговых входа: гальванически развязаны от источника питания 24 В и от земли.

— ±0(2)…10 В, 0(4)…20 мА или ±0…2 В, разрешение 12 бит;

* 2 аналоговых выхода: гальванически развязаны от источника питания 24 В и от земли.

— 0(4)…20 мА, разрешение 12 бит;

Модуль расширения цифровых входов/выходов RDIO-01.

* 3 цифровых входа: каждый с индивидуальной гальванической развязкой.

— Уровень сигнала от 24 до 250 В постоянного тока или 115/230 В переменного тока;

* 2 релейных (цифровых) выхода:

— Переключающий контакт;

— 24 В или 115/230 В переменного тока;

— Максимальный коммутируемый ток 2 А;

Интерфейсный модуль импульсного датчика (энкодера) RTAC-01.

* 1 инкрементный вход энкодера:

— Каналы A, B и Z (нулевой импульс);

— Уровень сигнала и напряжение питания энкодера 24 или 15 В;

— Несимметричные или дифференциальные входы;

— Максимальная входная частота 200 кГц;

Осуществим привязку ПЧ к АЭП быстроходного лифта.

Схема управления содержит некоторые блокировки пуска и работы привода:

SQ11 — концевой выключатель, срабатывающий при перемещении кабины лифта выше максимальной высоты;

SQ12 — срабатывание этого контакта происходит при ослаблении натяжения грузовых канатов;

SQ13 — датчик перегрузки;

Пуск двигателя может осуществляться вызывными кнопками, находящимися на любом из этажей. Этажные переключатели ПЭ1… ПЭ4 установлены каждый на своем этаже. Этажные реле КМ1… КМ4 находятся на панели управления лифтом. Электрооборудование, расположенное в кабине, связано с панелью управления гибким кабелем. Движение кабины невозможно при открытых дверях шахты и кабины, что обеспечивается дверными контактами шахты SQ1… SQ4 и кабины QS7, включенными в цепь управления. В эту же цепь включены контакты пола QS5 и QS6, которые находятся в разомкнутом состоянии, когда кабина занята пассажирами. Контакты QS6 шунтируют контакт QS7, когда пассажир вышел из кабины, а ее дверь осталась открытой.

Предположим, что пассажиру необходимо подняться с первого этажа на третий (этажный переключатель ПЭ1 находится в среднем положении). Пассажир входит в кабину. Контакты пола QS5 размыкаются и разрывают цепь вызывных кнопок 1…4, чем исключается наружное управление. Далее управление лифтом осуществляется из кабины. Пассажир закрывает двери шахты (замыкается контакт QS1), а также двери кабины (закрывается контакт QS7) и нажимает кнопку «3 этаж». Включается реле КМ3 по цепи: через кнопку SB9 («Стоп»), контакты всех дверей шахты SQ1… SQ4, гибкий кабель, дверной контакт кабины SQ7, вторую кнопку «Стоп» SQ10 в кабине, гибкий кабель. Реле КМ3 замыкает свои контакты и включает контактор KB («Вверх»), который замыкает контакт КВ, подавая на цифровой вход DI1 преобразователя частоты сигнал «пуск двигателя». Двигатель начинает работать, при этом размыкается контакт SQ14, блокируя нажатие любой из кнопок во время движения кабины.

Кабина, пройдя второй этаж, повернет рычаг переключателя ПЭ2 (а в начале движения ПЭ1), и их контакты займут левое положение. Эти переключения подготавливают схему к последующей работе. По достижении кабиной третьего этажа ее упор поворачивает рычаг переключателя ПЭ3 в среднее положение, вследствие чего контактор KB отключает двигатель и этажное реле КМ3. Кабина быстро останавливается. После выхода пассажира аппараты управления приводятся в исходное положение (кроме этажных переключателей).

Движение пустой кабины при открытых дверях не опасно и может происходить после нажатия вызывной кнопки вследствие шунтирования дверного контакта QS7 контактами пола QS6 нужно вернуть пустую кабину с третьего этажа на первый, нажимается вызывная кнопка 1 наружного управления, расположенная на первом этаже. Включается этажное реле КМ1, которое своим контактом включает контактор КН («Вниз») и КНВ. Происходит пуск двигателя в обратном направлении. Кабина лифта опускается и по пути переставляет этажный переключатель ПЭ2 из левого положения в правое, а по достижении первого этажа переводит рычаг переключателя ПЭ1 в среднее положение. Катушки контакторов КН и КНВ обесточиваются, двигатель отключаются, кабина останавливается.

Одной и той же этажной вызывной кнопкой можно вызвать кабину с этажа, расположенного как выше, так и ниже. Например, этажной кнопкой 3 кабина может быть вызвана с первого и второго этажей на третий в результате включения контакторa KB через правые контакты переключателя ПЭЗ. Этой же кнопкой 3 можно вызвать кабину с четвертого этажа на третий, когда выключится контактор КН через левые контакты того же переключателя ПЭЗ.

Заключение

В данной курсовой работе был проведен расчет и проектирование автоматизированного электропривода скоростного частотно управляемого безредукторного пассажирского лифта. В результате проведенной работы были рассчитаны нагрузочные характеристики механизма, выбраны двигатель и частотный преобразователь.

Был проведен анализ технологического процесса, а также анализ работы пассажирского лифта. Был осуществлен выбор системы электропривода, выбор комплектным преобразователем частоты ABB ACS800₀₁_0025₃.

1. В. И. Ключев, В. М. Терехов «Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов». Учебник для вузов. — М.: Энергия, 1980.

2. Сидоров В. Г. конспект лекций по «Автоматизированный электропривод типовых промышленных установок».

3. Г. Г. Архангелский, А. А. Ионов «Основы расчета и проектирования лифтов». Учебное пособие. -М.: МИСИ, 1985, 74с.

4. Электронный технический каталог ACS800.

5. Электронный каталог «Приводные системы для электрических лифтов фирмы WITTUR».

6. К. В. Лотоцкий «Электрические машины и основы электропривода». -М.: КОЛОС, 1964.