Разработка системы автоматического управления электроприводом пассажирского лифта

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.О.СУХОГО

Факультет автоматизированных и информационных систем

Кафедра «Автоматизированный электропривод»

РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине «Системы управления электроприводами»

на тему: «САУ электроприводом пассажирского лифта» 

Исполнитель:   студент гр. ЭП-41

Левшенко И.А.

Руководитель:         Захаренко В.С.

                               Дата проверки:                 ___________________

                                   Дата допуска к защите:   ___________________

                                   Дата защиты:                    ___________________

                                   Оценка работы:                ___________________

 Подписи членов комиссии

 по защите курсовой работы: _________________________________

Гомель 2011

Содержание

Введение……………………………………………………………………………….

1.  Технические характеристики механизма. Требования к САУ ЭП……………..

2.  Выбор системы ЭП и типоразмера ЭД…………………………………………...

3.  Выбор силового оборудования и расчёт параметров ЭП……………………….

4.  Разработка структуры САУ……………………………………………………….

5.  Синтез САР и выбор элементов контуров регулирования……………………...

6.  Анализ статических показателей…………………………………………………

7.  Анализ динамики ЭП……………………………………………………………...

8.  Синтез и расчёт узлов ограничений и защит…………………………………….

9.  Синтез системы включения ЭП и выбор аппаратов…………………………….

Заключение…………………………………………………………………………….

Литература……………………………………………………………………………..

Введение

Подъемные машины прерывистого режима работы в различных конструктивных исполнениях находят широкое применение во всех отраслях народного хозяйства. К числу наиболее распространенных разновидностей механизмов вертикального транспорта следует отнести лифты, применение которых в народном хозяйстве и на промышленных предприятиях приобретает все большее значение. Лифты предназначены для транспортировки пассажиров и грузов в производственных и административных зданиях. Они выполняются высокоавтоматизированными, общедоступными, комфортабельными и безопасными. Все операции при открывании и закрывании дверей, передвижении, замедлении и точной остановки кабины лифта осуществляется с помощью электропривода.

Электропривод большинства грузоподъёмных машин характеризуется повторно-кратковременном режимом работы при большой частоте включений, широком диапазоне регулирования скорости и постоянно возникающих значительных перегрузках при разгоне и торможении. Особые условия использования электропривода в грузоподъёмных машинах явились основой для создания специальных серий электрических двигателей и аппаратов.

          В данном курсовом проекте необходимо спроектировать систему автоматического управления электроприводом пассажирского лифта. При проектировании таких механизмов необходимо брать в учет те высокие требования безопасности и комфортабельности, которые предъявляются к ним. К этим требованиям относятся точность остановки, ускорение и рывок. Спроектированная система автоматического управления должна отвечать всем этим требованиям.

1. Технические характеристики механизма.

Требования к САУ ЭП

          Лифты являются механизмами вертикального транспорта, предназначенные для транспортировки пассажиров в жилых, производственных и административных зданиях. Эти установки выполняются с высокой степенью автоматизации. Они отличаются общедоступностью пользования, комфортабельностью и безопасностью. Все основные операции при открывании и закрывании дверей, передвижении, замедлении и точной остановки кабины лифта осуществляются с помощью автоматизированного электропривода. Только он может выполнять те требования, которым должны удовлетворять современные лифты.

          Основными требованиями, которым должен удовлетворять электропривод, является возможность реверса, точная остановка кабины на заданном уровне, обеспечение минимального времени переходных процессов при строго ограниченных максимальных значениях ускорения и рывка.

          Весьма существенным вопросом, который решается при проектировании электропривода, является точная остановка кабины на заданном уровне, с заданной точностью остановки. Неточная остановка влечет за собой увеличение времени входа и выхода пассажиров, что снижает производительность и комфортабельность лифта, что крайне неблагоприятно.

          Эффективным путем повышения точности остановки является переход на пониженную скорость, с которой кабина подходит к датчику точной остановки.

          Т.к. точность остановки Δs = ±15 мм, а скорость кабины υ = 1,5 м/с, то по графику ([1], рис.1.2) получаем диапазон регулирования D = 20.

Угловая скорость двигателя:

         

Радиус приведения механизма:

         

Для выбора тормоза определяем необходимый тормозной момент:

М_т ≥ К_з · M_cmax = 2,5 · 570 = 1425 Н·м

где     К_з = 2,5 – коэффициент запаса;

          М_сmax = 570 Н·м – максимальный приведенный статический момент.

Выбираем тормоз ТКП-400 с тормозным моментом М_т = 1500 Н·м.

2. Выбор системы электропривода и типоразмера электродвигателя

Выбираем систему ТП-Д по следующим причинам:

·  возможность реверса скорости электродвигателя;

·  использование безинерционного силового преобразователя позволяет наиболее полно реализовать желаемый закон движения во время переходных процессов с ограничением требуемых координат;

·  общие рекомендации для скоростных пассажирских лифтов.

Выбираем два электродвигателя Д808:

U_н = 220 В;                               I_н = 134 А;

Р_н = 30 кВт;                              J_дв = 2 кг·м²;

n_н = 825 об/мин;                       ω_н = 86,4 рад/с;

R_яд = 0,054 Ом (15˚С);             Ф_н = 3,86·10^-2 Вб;

N = 278;                                    2a = 2;

2р = 4;                                       λ_I = 3.

Конструктивная постоянная двигателя:

         

где     р_д = 2 – число пар полюсов двигателя;

          N = 278 – число активных проводников якоря;

          2а = 2 – число параллельных ветвей обмотки якоря.

          КФ_н = 88,54 · 3,86·10^-2 = 3,42

Индуктивность якоря:

         

где     β_к = 0,6 – коэффициент, учитывающий отсутствие компенсационной обмотки;

          ω_н = 86,4 рад/с – номинальная угловая скорость вращения двигателя.

3. Выбор силового оборудования и расчет параметров электропривода

Максимальный момент инерции механизма:

J_max = (m_каб + m_кан – m_пв + m_гр)·ρ² =

= (4000 + 1040 – 5100 + 2200) · 0,01836² = 0,72 кг·м²

где     m_каб = 4 т – масса кабины;

          m_кан = 1,04 т – масса канатов;

          m_пв = 5,1 т – масса противовеса;

          m_гр = 2,2 т – грузоподъемность.

Минимальный момент инерции механизма:

          J_min = (m_каб + m_кан – m_пв)·ρ² = (4000 + 1040 – 5100) · 0,01836² = 0,02 кг·м²

Суммарный максимальный момент инерции:

          J_Σmax = 2·J_дв + J_max = 2·2 + 0,72 = 4,72 кг·м²

Суммарный минимальный момент инерции:

          J_Σmin = 2·J_дв + J_min = 2·2 + 0,02 = 4,02 кг·м²

Сопротивление якоря двигателя при рабочей температуре:

          R_яд = R_яд´ · (1 + α·Δt) = 0,054 · (1 + 3,9·10^-3 · 140) = 0,083 Ом

Выбираем электропривод КТЭ–320/220–23213–УХЛ4. Его параметры:

U_ном = 220 В;        I_ном = 320 А.

Выбираем трансформатор ТСП–100/0,7–УХЛ4. Его параметры:

S_н = 93 кВ·А;       U₁ = 380 В;

U_пр = 230 В;          I_пр = 320 А

Вентильная обмотка:

U₂ = 205 В;           I₂ = 262 А;