Силова частина електроприводу вантажного ліфта

Определим суммарный момент инерции:

         Кабины  лифта                                           Противовеса

Определим моменты при подъёме:

           Кабина  лифта                                                Противовес

Момент потерь в редукторе определяется текущими значениями нагрузки передачи. Его можно приближенно принять постоянным и равным моменту, соответствующему статическому режиму.

Момент сопротивления первой и  второй масс соответственно равны:

Кабина лифта 

Противовес

Определим суммарный момент инерции привода с учетом одномассовости системы:

Определим коэффициент жёсткости:

Clin – линейная жёсткость Н/м²

Определим жёсткость связи между первой и второй массами:

Для этого используется высота подъёма  кабины h. (h=6м).

По рассчитанным данным получаем кинематическую схему:

 

Рисунок 11 –Схема двухмассовой системы.

Данной кинематической схеме электропривода лифта соответствует структурная схема:

 

Рисунок12 - Структурная схема электропривода лифта.

 

Система уравнений двухмассовой системы (стр. 55 Ключев)

Обозначив d/dt=p, а запишем:

Частота собственных колебаний  двухмассовой упругой системы.

 

Возможность упрощения модели механической части электропривода тоесть представление последней в виде одномассовой (жесткой) системы можно оценить по значению отношения:

 

Поскольку значение γ₁₂ незначительно превышает единицу (значение J2 составляет около 15% от значения J1), то можем считать J2 << J1. В таком случае можно представить механическую часть электропривода жестким приведенным звеном (рис13. ), суммирующий момент инерции которого равен:

 

Суммирующий момент нагрузки при движении на подъём равен:

 

Динамический момент равен:

 

Рисунок13  –Схема одномассовой системы.

 

Уравнение движения одномассовой системы имеет вид:

М-Мс=Jсум·p·ω.  (т.е М_акт-М_сум=J_сум·p·ω).

 

Для построения механической характеристики нагрузки Мс(ω) в данном положении кабины лифта и противовеса нужно определить момент нагрузки предположении, что осуществляется опускание загруженной кабины лифта. В этом случае потенциальные (активные) моменты М₁ и М₂ сохраняют свое направление, а реактивный момент потерь М_р изменяет его на противоположное. Следовательно, при изменении знака скорости момент нагрузки изменяет свое направление:

M'_c = М₁+ (-М₂)+ (-М_р) = 245.25 – 196.2 – 2.582 = 46.468 Н·м.

 

Механическая характеристика нагрузки показана на рис 14. При опускании кабины с грузом двигатель работает в тормозном режиме. Тормозной момент М= M'_c совместно с моментом потерь М_р уравновешивают движущий активный момент

М_акт = М₁+ (-М₂)= 245.25 – 196.2 =49.05Н·м.

обусловленный результирующим усилием на шкиве от разности масс загруженной кабины и противовеса.

Рисунок 14 – Механическая характеристика нагрузки.

7. Предварительная проверка двигателя по нагреву и производительности.

Определяем номинальную угловую скорость вращения ротора двигателя.

Определяем номинальный момент.

Определяем приведенное ускорение.

Определяем пусковой, установившийся и тормозной моменты:

Определяем время пуска:

Определяем время торможения

Время торможения равняется времени  пуска

  

Путь, проходимый за время пуска (торможения) рабочей машиной (стр.11, Драчев)

Время установившегося режима движения со средней скоростью.

    

Рисунок 15 – Нагрузочная диаграмма при подъеме груза.

 

Коэффициент ухудшения теплопроводности:    β=0.5

При пуске и торможении скорость изменяется от 0 до ω_ном значит средняя скорость ω_ср=ω_ном/2, ω_ср=ω_ном/2=97,39/2=48,695 рад/сек.

Рассчитываем мощности на разных участках диаграммы.

Для проверки двигателей по нагреву применяются методы эквивалентного момента, эквивалентного тока и эквивалентной мощности.

 

Проверка выбранного двигателя методом эквивалентной мощности.

Эквивалентная мощность:

Мощность выбранного двигателя (9 кВт) больше рассчитанного, поэтому данный двигатель проходит по нагреву и его можно использовать в данной системе.

 

Сравнение пускового и максимального  моментов с рассчитанными значениями.

Из расчетов можно сделать вывод, что двигатель проходит по всем параметрам.

Расчеты производились при подъеме груза, а значит если данный двигатель сможет поднять груз, то он сможет его и опустить. Данный вывод можно сделать исходя из того, что при поднятии груза mg действует против направления груза, а при опускании – по направлению. Следовательно для опускания груза понадобится меньше мощности.

 

 

8. Допустимая частота пусков.

Начальное скольжение.

Номинальное скольжение S_н и критическое скольжение S_к двигателя.

Номинальное скольжение:

Критическое скольжение:

Определяем критическую угловую скорость вращения ротора двигателя:

Номинальное напряжение, конструктивный коэффициент, мощность двигателя:

Механические потери:

Коэффициент вязкого трения:

Сопротивление ротора:

Сопротивление статора:

Индуктивность статора и ротора:

Индуктивность статора и индуктивность ротора должны быть приблизительно одинаковы.

   

Индуктивность рассеивания статора и индуктивность рассеивания ротора:

 

Взаимоиндукция:

 

Проверка конструктивного коэффициента:

Можно принять что С1(1.068) совпадает с выбранным ранее с1(1.066), (небольшая разница в полученных данных произошла в результате округлений данных в расчётах), значит конструктивный коэффициент выбран правильно.

 

Приведенное активное сопротивление ротора:

Потери энергии в статоре:

Потери энергии при нагрузке:

Средний момент:

Потери энергии при пуске и торможении (Дж):

Потери мощности в номинальном режиме:

Допустимая частота включений:

Допустимая частота включений (по условию)  Z =30, а допустимая частота включений двигателя ( рассчитанная Z =530) значит по частоте включений двигатель вполне подходит.

9. Построение механической характеристики, используя формулу  Клосса:

Для удобства производится также построение механической характеристики в логарифмическом  масштабе.

Рисунок 16 – Механическая характеристика двигателя.

Графическим способом можно найти скольжение при пусковом и установившемся моментах (что и показано на графиках). S_пуск=0,11(11%), S_уст=0,035(3,5%).

5.7 Построение характеристики изменения скорости при изменении момента сопротивления на валу двигателя.

β – жесткость механической характеристики электропривода.

Линеаризированная механическая характеристика асинхронного двигателя.

Рисунок 17 – Линеаризированная механическая характеристика.

10. Построение переходных процессов.

Все полученные в ходе проектирования данные вводятся в виртуальную электронную лабораторию (математический пакет)MATLAB, и производится построение переходных процессов.

 

Рисунок 18 – Структурная схема ЭП

Все математические вычисления в данном курсовом проекте  производились с помощью компьютерной программы (математического пакета) Mathcad 2000 Professional, а моделирование в виртуальной(компьютерной)  электронной лаборатории (математическом пакете) MATLAB.

 

Литература

 

1. Львов А.П. Справочник электромонтёра. – Киев: Вища школа, Главное издательство, 1980,- 376 стр.

2.П.С. Сергеев Проектирование электрических машин. Издательство “Энергия”, 1970 г.

3. М.М. Кацман. Проектирование электрических машин. М. Энергоатомиздат, 1984г.

4. Ключев В.И.: «Теория электропривода», Москва, Энергоатомиздат, 1985г.

5. Герман-Галкин С.Г.: «Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.0», Санкт-Петербург, Корона Принт, 2001г.

6. Иванченко Ф.К.: «Конструкция и расчет подъемно-транспортных машин», Киев, Вища Школа, 1983г.

7. Драчев Г.И.: «Теория   электропривода», Челябинск, ЮУрГУиздат, 2002г.

8. Борцов Ю. А, Соколовский Г. Г. Автоматизированный электропривод с упругими связями. - СПб.: Энергоатомиздат, 1992.