Расчёт мощности электродвигателя по нагрузочной диаграмме методом эквивалентного тока (мощности, момента)

Федеральное агентство по образованию РФ

 

ГОУ ВПО «СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Факультет автоматизации и информационных технологий

Кафедра автоматизации производственных процессов

 

 

РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРИВОДА ГРУЗОВОГО ТРЕХЭТАХЖНОГО ЛИФТА

 

Пояснительная записка

(АПП. 220301. 025 ПЗ)

 

Вариант № 4

 

Руководитель:

 

_______________В. А. Драчёв

(подпись)

__________________________

(оценка, дата)

 

 

Разработал:

студент группы 23-1

________Д.Р. Мамед-Кулиева

(подпись)

__________________________(дата)

Федеральное агентство по образованию РФ

ГОУ ВПО «СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Факультет автоматизации и информационных технологий

Кафедра автоматизации производственных процессов

Учебная дисциплина: Электромеханические системы автоматизации

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект

 

Электропривод грузового трехэтажного лифта: расчёт, выбор и управление

 

Студент:

Мамед-Кулиева Д.Р.группа 23-1

Дата выдачи:«___»________2010г.

Срок выполнения:______________

Руководитель: Драчёв В.А.

 

Исходные данные

 

Электропривод вертикального перемещения грузового лифта:

вес кабины = 1000 кг;

грузоподъёмность лифта = 2500 кг;

скорость подъёма кабины = 0,95 м/с;

КПД подъёмного механизма – согласно стандартной кинематической схемы передачи грузового лифта.

Электропривод механизма открытия/закрытия дверей:

мощность электродвигателя данного механизма определяется по нагрузочной диаграмме электропривода, выданной преподавателем, осуществляющим руководство курсовым проектированием. 

Электрогидротолкатель (ЭГТ) тормоза механизма вертикального перемещения кабины:

требуемое усилие на расжатие колодок тормоза = 450 Н.

Лампа рабочего освещения кабины = 60 Вт;

лампа рабочего освещения шахты лифта = 200 Вт.

Состав силовой части электрооборудования агрегата:

М1 – двигатель вертикального перемещения грузовой кабины, 3^х-фазный, асинхронный, с фазным ротором, реверсивный;

М2 – двигатель механизма открытия/закрытия дверей левой стороны, 3^х-фазный, асинхронный с к.з.р., реверсивный;

М3 – двигатель механизма открытия/закрытия дверей правой стороны, 3^х-фазный, асинхронный с к.з.р., реверсивный;

М4 – электрогидротолкатель (ЭГТ) тормоза механизма вертикального перемещения кабины, 3^х-фазный, асинхронный с к.з.р.;

НL1 – лампа рабочего освещения кабины, U_пит = 36 вольт;

HL2 – лампа рабочего освещения шахты лифта, U_пит = 12 вольт.

Функциональные возможности релейной схемы управления и логической программы LOGO!:

1. дистанционное управление электроприводами осуществляется из кабины лифтёром;

2. выбор направления движения кабины лифта (т.е. выбор этажа) при помощи ключа управления;

3. автоматический останов (позиционирование) кабины лифта на этажах при помощи конечных выключателей (управление в функции «пути») предварительно выбираемых ключом управления (п.2);

4. наличие трёх ступеней разгона электропривода М1 в функции времени;

5. закрытие дверей осуществляется из кабины лифта лифтёром;

6. наличие кнопки вызова лифта на трёх этажах путём подачи светового и звукового сигнала лифтёру;

7. максимальная длительность действия светового и звукового сигналов вызова определяется промежутком времени ∆t₁;

8. наличие возможности ручного снятия лифтёром действия сигнала вызова, до окончания промежутка времени ∆t₁;

9. автоматическое открытие дверей левой стороны после останова на нечётных этажах по истечении времени ∆t₂;

10.  автоматическое открытие дверей правой стороны после останова на чётных этажах по истечении времени ∆t₂;

11.  контроль по «положению» (т.е. автоматическое отключение) привода М2 и М3 при открытии и закрытии дверей;

12.  невозможность использования лифта при отсутствии рабочего освещения в кабине;

13.  наличие в схеме управления и логической программе управления следующих электрических блокировок: а) невозможность включения привода М1 при незакрытых дверях лифта: б) автоматический останов и торможение кабины при открытии дверей кабины во время её движения: в) невозможность включения привода М1, если не осуществлён выбора следующего этажа следования;

14.  наличие световой сигнализации при длительной перегрузке привода М1 действующая с задержкой включения (без отключения М1) при помощи однофазных токовых реле;

15. наличие необходимых электрических видов защит электроприводов и схемы управления с учётом режимов работы электроприводов и обеспечения безопасных условий работы персонала.

 

Графический материал

 

 

Рисунок 1 – Нагрузочная диаграмма электропривода М2 и М3

 

Перечень вопросов

 

3.1 Разработать структурно-конструктивную схему производственной установки, электрические принципиальные схемы и логическую программу управления электроприводами грузового трёхэтажного лифта с учётом выполнения функциональных возможностей и составом силовой части электрооборудования и произвести расчёт и выбор электроприводов.

Рекомендуемая литература

 

1. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода: Учебник для вузов. – 6–е изд., доп. и перераб. –М.: Энергоатомиздат, 1981. – 576 с.

2. Соколов М.М. Автоматизированный электропривод общепромышленных механизмов. Учебник для студентов, обучающихся по специальности «Электропривод и автоматизация промышленных установок» – 3-е изд., доп. и перераб. –М.: Энергия, 1976. – 488 с.

3. Чиликин М.Г. и др. Теория автоматизированного электропривода. / М.Г. Чиликин, В.И. Ключев, А.С. Сандлер. – М.: Энергия, 1979. – 616 с.

4. Основы теории электрических аппаратов: Учебник для вузов по спец. «Электрические аппараты» / И.С. Таев, Б.К.Буль, А.Г. Годжелло и др.; Высш. шк., 1987. – 352 с.

5. Варварин В.К. и др. Наладка электрооборудования. Справочник. /В.Я.Койлер, П.А.Панов. - 2-е изд.,перераб.и доп. – М.: Россельхозиздат,1984. – 349 с.

6. Пижурин А.А. и др. Справочник электрика деревообрабатывающего предприятия./ Алексин М.В., Пижурин А.А., Яковенко В.А. – М.: МГУЛ, 1999. – 340 с.

7. Петров Л.П. и др. Автоматическое управление торможением станочных электроприводов / Подзолов Р.Г, Буштян Л.В.- М.: Машиностроение , 1978.- 135 с.

8. Марголин Ш.М. Точная остановка электроприводов. – 2-е изд., перераб. И доп. - Энергоиздат, 1984.- 104с.

9. Зевин М.Б., Парини Е.П. Справочник молодого электромонтера. 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1984. – 192с.

10. Электропривод: Расчёт, выбор и управление. Составитель Драчёв В.А. Учебное пособие по выполнению курсового и дипломного проектирования. Красноярск, ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», 2005.

11. ГОСТ 2.755 – 74 Обозначения условные графические в схемах. Устройства коммутационные и контактные соединения.

12. ГОСТ 2.710 – 81 .Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах.

13. Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР. – 6-е изд., перераб. и доп. – Красноярск,1998. – 650 с.

14. Сибикин Ю.Д. Справочник молодого рабочего по эксплуатации электроустановок промышленных предприятий: Справочное пособие для ПТУ. – 3- е изд., исправл. и доп. – М.: Высш. шк., 1992. – 176 с.

15. Кравчик А.Э. и др. Выбор и применение асинхронных двигателей./ Стрельбицкий Э.К., Шлаф М.М. – М.: Энергоиздат, 1987. – 96 с.

16. Пижурин А.А. Электрооборудование и электроснабжение лесопромышленных и деревообрабатывающих предприятий: Учебник для техникумов. – М: Лесн. пром-ть, 1980.- 408с.

17. Чунихин А.А. Электрические аппараты: Общий курс. Учебник для вузов. 3-е изд., перераб и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 720 с.

18. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник/ А.Э. Кравчик, М.М. Шлафт, В.И.Афонин, Е.А. Соболенская.- М.: Энергоиздат,1982.-504 с.

19. Москаленко В.В. Электрический привод. Учебник для электротехнических специальностей техникумов. – М.: Высшая школа, 1991. – 430 с.

20. Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. В.А. Елисеева, А.В. Шинянского. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 616 с.

21. Цейтлин Л.С. Электропривод, электрооборудование и основы управления. –М.: Высш. шк., 1985. – 192 с.

22. Смирнов А.Д., Антипов К.М. Справочная книжка энергетика.– 2-е изд., перераб. –М.: Энергоатомиздат, 1987. - 568 с.

23. Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию: Учебное пособие для вузов. – 2-е изд., доп. – М.: Высшая школа, 2000. – 255 с.

24. Алиев И.И. Электротехнический справочник. – 3-е изд., испр. и доп. – М.: ИП РадиоСофт, 2000. – 384 с.

25. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами / Под ред. В.И. Круповича, Ю.Г. Барыбина, М.Л. Самовера. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоиздат, 1982. – 416 с.

26. Справочник энергетика строительной организации. В 2 т. Т. 1. Электроснабжение строительства / В.Г. Сенчев, А.Г. Азаров, В.С.Аушев и др.; Под ред. А.Г. Сенчева. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1991. – 660 с. – (Справочник строителя).

27. Москаленко В.В. Электрический привод: Учеб. для электротехн. спец. техн. –М.: Высш. шк., 1991. – 430 с.

28. Васин В.М. Электрический привод. –М.: Высш. шк., 1984. – 231 с.

29. Шпаннеберг Х. Электрические машины: 1000 понятий для практиков: Справочник: Пер. с нем. –М.: Энергоатомиздат, 1988. – 252 с.

30. Автоматизированный электропривод: Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов специальности 21.02 всех форм обучения. Составители: Драчёв В.А., Драчёва З.А. – Красноярск: СибГТУ, 2000.

31. Электромеханические системы автоматизации. Учебное пособие к выполнению курсового и дипломного проектирования для студентов всех форм обучения специальности 210200 всех специализаций. Часть 1. –Красноярск: СибГТУ, 2002. – 32 с.

32. Электромеханические системы автоматизации. Учебное пособие к выполнению курсового и дипломного проектирования для студентов всех форм обучения специальности 210200 всех специализаций. Часть 2. –Красноярск: СибГТУ, 2002. – 32 с.

Руководитель: Драчёв В.А.

                          (подпись)

Задание принял к исполнению:

Мамед-Кулиева Д.Р.

              (подпись)

 Реферат

 

В данной курсовой работе  был произведён расчёт и выбор электродвигателя вертикального перемещения кабины грузового трёхэтажного лифта, двигателя открытия/закрытия дверей, а также электрогидротолкателя тормоза вертикального перемещения кабины лифта. В ходе курсовой работы так же были реализованы электрические и логические схемы управления электроприводами грузового трёхэтажного лифта.

Пояснительная записка выполнена в текстовом редакторе Word, которое является приложением Microsoft Office. Логические схемы разработаны в программе  LOGO! Soft Comfort (Version 2.0).

Пояснительная записка содержит 31 лист печатного текста, 9 рисунков, 11 таблиц, 5 использованных литературных источников.

 

 

 

Содержание

Введение…………………………………………………………………………..7

1 Расчёт мощности электродвигателя по нагрузочной диаграмме методом эквивалентноготока (мощности, момента)……..……………………..………...8

1.1Определение режима работы электропривода по нагрузочной диаграмме..8

1.2 Расчёт эквивалентного тока (мощности,момента)…………...……...……...9

1.3 Предварительный выбор электродвигателя…………………………...…...10

1.4 Проверка электродвигателя на перегрузочную способность …………….10

1.5Окончательный выбор электродвигател………..……….….........................12

2 Расчёт и выбор типа электродвигателей производственной установки......12

3 Разработка принципиальной схемы управления электроприводами.……...15 3 Схема управлени…………………………………………………………….....15

Силовая схема………………………………..………………..………………....16

4 Расчет и обоснование выбора аппаратуры …………………..………….…...17

4.1 Расчёт и обоснование выбора аппаратуры управления электрическими цепями …….……………………………………………………………..………17

4.2 Расчёт и обоснование выбора аппаратуры защиты……………….…..…..19

4.3 Расчёт и обоснование выбора аппаратуры перемещения……...………….23

4.4 Расчёт и обоснование выбора аппаратуры проводов и кабелей….………24

5. Логическая схема управления электроприводами произодственной установки…………………………………………………………………………25

5.1 Разработка программы управления LOGO! с помощью программного обеспечения LOGO!Soft Comfort (Version 2.0)……………………………...…25

6 Расчёт объёма памяти и обоснование выбора модели универсального логического модуля LOGO!.................................................................................27

Заключение……………………………………………………………………….29

Библиографический список..……………………………………………………30

Приложение………………………………………………………………………31

 

Введение

Тема данной курсовой работы – «Расчет и выбор электрического привода грузового трёхэтажного лифта».

Лифт является разновидностью подъемника и представляет собой транспортное средство прерывного действия, предназначенное для подъема и спуска людей (грузов) с одного уровня на другой. Кабина лифта перемещается вдоль неподвижных вертикальных жестких направляющих, установленных в шахте, снабженной на загрузочных площадках запираемыми дверями. Конструктивно лифт состоит их шахты, оборудованной дверями, установленными в порталах, приямком и машинным помещением с подъемной приводной лебедкой. Под шахтой понимается пространство, в котором перемещается платформа или кабина и противовес, а также установлено другое оборудование лифта, а машинное помещение — часть шахты (или иное помещение), предназначенная для установки приводного механизма, аппаратуры управления и другого оборудования лифта.

 

 

 

 

 

Расчёт мощности электродвигателя по нагрузочной диаграмме методом эквивалентного тока (мощности, момента)

           

1.1 Определение режима работы электропривода по нагрузочной диаграмме

 

Для каждого производственного механизма или машины характерна своя нагрузочная диаграмма, которая определяется условиями её работы.

Следуя рисунку 1 «Нагрузочная диаграмма электропривода М2 и М3» можно определить режим работы электроприводов М2 и М3. В данном случае это повторно-кратковременный режим работы (S3), характеризующийся тем, что кратковременные периоды работы и паузы не настолько длительны, чтобы превышение температуры τ всех частей двигателя могло достигнуть установившихся значений τ_уст за время одного рабочего цикла.

Повторно-кратковременный режим работы характеризуется относительной продолжительностью включения.

Относительная продолжительность включения определяется по формуле

 

,

где  - время работы, мин;

 - время отключённого состояния (пауза), мин.

 

 

Относительную продолжительность включения часто выражают в процентах

,

где ε - относительная продолжительность включения (мин.).

 

 

Нормируемые значения ПВ – 15,25,40 и 60%.

В зависимости от численного значения ПВ определяется режим работы электропривода:

· При ПВ > 60% - режим работы считается продолжительным;

· При ПВ < 10% - режим работы считается кратковременным;

· При 10% < ПВ < 60% - режим повторно-кратковременный.

 

Относительную продолжительность включения составляет 25%, следовательно режим работы электропривода М2 и М3 - повторно-кратковременный.

 

 

1.2 Расчёт эквивалентного тока (мощности, момента)

 

       Для расчёта эквивалентных значений выходной величины электропривода график, изображенный на рисунке 1 «Нагрузочная диаграмма электропривода М2 и М3» разбивается на участки времени, на которых выходная величина неизменна или изменяется незначительно. В тех случаях, когда выходная величина изменяется интенсивно с целью уменьшения числа временных участков и упрощения расчёта электропривода на данном участке определяется некоторое среднее (эквивалентное) значение выходной величины на данном участке.

 

 

 Рисунок 2 – Разбивка графика  на временные участки.

 

В данном случае нагрузочная диаграмма электропривода представлена зависимостью , значит расчёт эквивалентной мощности производится по формуле

где Р₁ – среднее значение мощности на первом временном участке, кВт;

Р₂ – среднее значение мощности на втором временном участке, кВт;

Р_n – среднее значение мощности на n-ом временном участке, кВт;

t₁ – продолжительность времени работы на первом временном участке при среднем значении мощности, равном I₁, мин;

 

 

t₂ – продолжительность времени работы на первом временном участке при среднем значении мощности, равном I₂, мин;

t_n – продолжительность времени работы на первом временном участке при среднем значении мощности, равном I_n, мин.

 

 

 

1.3 Предварительный выбор электродвигателя

 

По численному значению в каталоге или справочнике выбираем электродвигатель, исходя из условия
 , где Рн – номинальная мощность электродвигателя, указанная в каталоге или справочнике.

Электроприводам М2 и М3, эквивалентное значение мощности которых составило 1,3416 кВт, соответствует двигатель АИР100L8.

        Механические характеристики двигателей представлены в таблице 1.

 

тип двигателя	Рном, кВт	nном, кВт	m IM1081, кг	Iном при U=380В, А	Мном, Н*м	Мпуск/ Мном	Iпуск/ Iном	Мmax/ Mном	дин.I рот., кг*м*м	КПД, %	cosφ
АИР100L8	1,5	705	33,5	4,1	20,3	2,2	4,4	2,5	0,01	75	0,71

 

Таблица 1 – Технические и пусковые характеристики двигателя типа АИР100L8.

 

 

1.4 Проверка электродвигателя на перегрузочную способность

 

Проверка электродвигателя на перегрузочную способность выполняется по максимальному и пусковому моменту.

Используя вычисленное эквивалентное значение мощности, вычислим эквивалентное значение момента для электропривода М2 и М3.

        

 

 

Эквивалентное значение момента находится по формуле

 

 

где Рэкв – эквивалентное значение мощности, кВт;

n_c – значение синхронной скорости электродвигателя, мин^-1;

Sn – значение номинального скольжения электродвигателя.

 

Номинальное значение момента электроприводов М2 и М3 смотрим в соответствующем столбце таблицы 1.

Мном=20,3Н*м;

, следовательно, условие  выполнено.

 

Для того, чтобы удовлетворить требованиям кратковременных перегрузок для данного привода, необходимо, чтобы максимально допустимый момент двигателя М_{max дв.} был больше максимального момента действующего М_{max действ.} со стороны нагрузки (машины, агрегата).

 М_{max действ.} определяем по формуле

 

 

где  - максимальное значение мощности (определяем графически), кВт;

n_c – значение синхронной скорости электродвигателя, мин^-1;

Sn – значение номинального скольжения электродвигателя.

 

 

    Максимально допустимый момент электродвигателя находим по формуле

 

где Мном – номинальное значение момента двигателя (используем значение соответствующего столбца из таблицы 1 «Технические и пусковые характеристики двигателя типа АИР100L8»), Н*м;

 - кратность критического (максимально допустимого) момента двигателя (используется значение столбца Мпуск/Мном таблицы 1«Технические и пусковые характеристики двигателя типа АИР100L8»).

 

 

.

 

44,66>42,624, следовательно, условие М_{max дв.} >М_{max действ} соблюдено.

Проверка электродвигателя на перегрузочную способность по максимальному и пусковому моменту выполнена, требования перегрузок удовлетворены, следовательно, электродвигатель АИР100L8 выбран верно.

 

        

 

1.5 Окончательный выбор электродвигателя

 

Для электродвигателей механизма открытия/закрытия дверей левой стороны М2 был выбран двигатель АИР100L8.

Для электродвигателей механизма открытия/закрытия дверей правой стороны М3 был выбран двигатель АИР100L8.

 Технические и пусковые данные выбранных двигателей приведены в таблице 1 «Технические и пусковые характеристики двигателя типа  АИР100L8».

Двигатели изготавливаются в закрытом обдуваемом исполнении со степенью защиты IP54, что говорит о полной защите персонала от соприкосновения с вращающимися и токоведущими частями внутри машины, в также защите от вредных отложений пыли внутри машины. Вода, разбрызгиваемая на оболочку в любом направлении, не оказывает вредного воздействия на двигатели.

 Электродвигатели имеют систему охлаждения IC041 ГОСТ 20459-75, которая осуществляется путем обдува корпуса внешним центробежным вентилятором, расположенным на валу двигателя со стороны, противоположной приводу и защищенным кожухом. Степень защиты вентилятора не ниже IP20 по ГОСТ 17497-87.

Электродвигатели асинхронные типа АИР общего назначения предназначены для привода механизмов и машин в условиях умеренного климата У категории размещения 2 по ГОСТ15150-69.

  
2 Расчёт и выбор типа электродвигателей производственной установки

Определим мощность электропривода М1.

Мощность двигателя (кВт) лифта без противовеса при подъёме груза определяется по формуле

где  - вес кабины (платформы), Н;

 - вес номинального поднимаемого груза;

 - скорость подъёма груза, м/с;

 - КПД подъёмного механизма.

 

Принимая значения =1000кг = 9800Н, =2500кг = 24500Н, =0,95 м/с,

 = 85,5%, вычислим значение мощности электропривода М1.

 

 

Т.к. значение мощности электропривода М1 составляет 27,86 кВт, следовательно выбираем двигатель АД200L6.

Технические и пусковые характеристики данного двигателя приведены в таблице 2.

 

тип двигателя	Рном, кВт	nном, кВт	m IM1081, кг	Iном при U=380В, А	Мном, Н*м	Мпуск/ Мном	Iпуск/ Iном	Мmax/ Mном	дин.У рот., кг*м*м	КПД, %	cosφ
АД200L6	30	975	240	59	294	1,8	6	2,7	0,25	85,5	0,86

 

Таблица 2 - Технические и пусковые характеристики двигателя типа АД200L6.

 

Проверим правильность выбора электродвигателя М1. Для этого определим эквивалентное значение момента.

    Эквивалентное значение момента определяем по формуле

 

 

где Рэкв – эквивалентное значение мощности, кВт;

n_c – значение синхронной скорости электродвигателя, мин^-1;

Sn – значение номинального скольжения электродвигателя.

 

 

Критерием адекватности выбора электродвигателя АД200L6 является соблюдение условия: .

Номинальное значение момента электродвигателя определяем, используя данные таблицы 1 «Технические и пусковые характеристики двигателей типов АД200L6 и АИР100L8».

Мном = 294 Н*м.

, следовательно, условие  выполнено. Двигатель АД200L6 выбран верно.

Двигатель изготавливается в закрытом обдуваемом исполнении со степенью защиты IP54, что говорит о полной защите персонала от соприкосновения с вращающимися и токоведущими частями внутри машины, в также защите от вредных отложений пыли внутри машины. Вода, разбрызгиваемая на оболочку в любом направлении, не оказывает вредного воздействия на двигатели.

Электродвигатель имеет систему охлаждения IC041 ГОСТ 20459-75, которая осуществляется путем обдува корпуса внешним центробежным вентилятором, расположенным на валу двигателя со стороны, противоположной приводу и защищенным кожухом. Степень защиты вентилятора IP20 по ГОСТ 17497-87.

 

 

3 Разработка принципиальной схемы управления электроприводами

Силовая схема

---

Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 638; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

123Следующая ⇒

---

Мы поможем в написании ваших работ!