Электрический привод лифта

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД ЛИФТА

Введение

К числу самых распространенных механизмов вертикального транспорта относятся лифты. Они находят широкое распространение в зданиях современных промышленных предприятий и в жилых домах. Служат для перемещения грузов в вертикальном направлении по строго определенному пути. По назначению лифты разделяются на пассажирские, грузовые с проводником и без проводника, специальные, грузопассажирские.

В настоящее время лифты выполняются с высокой степенью автоматизации операций по открыванию и закрыванию двери, по передвижению и остановке кабины, они отличаются безусловной безопасностью, комфортабельностью и общедоступностью пользования.

Все электрооборудование лифтов выполняется в соответствии с “Правилами устройства и безопасной эксплуатации лифтов ”.

Напряжение главных цепей в шахтах, кабинах и на этажных площадках должно быть не выше 380 В., осветительных цепей, цепей управления и сигнализации - не выше 220 В, переносных ламп - не выше 36 В.

Для управления лифтами, кроме аппаратуры общего применения (контакторы, реле, кнопки управления, конечные выключатели и др.) используется специальная аппаратура: этажные переключатели, переключатели скорости, индуктивные датчики, контакты пола, дверные контакты, контакты ловителя, магнитная отводка и этажные реле.

Общая часть

Краткая характеристика лифта с описанием основных узлов кинематической схемы.

Основными узлами оборудования для грузовых лифтов являются: канаты, противовес, кабина, подъемная лебедка, двигатель, тормоз и аппаратура управления.

На рисунке показан общий вид кинематической схемы лифта. В шахте, которая ограждена со всех сторон, по направляющим перемещается кабина К, подвешенная на несущих канатах НК. Эти канаты навиваются в несколько заходов в клиновидные или полукруглые дорожки на поверхности канатоведущего шкива КШ. Между главными канатами и шкивом КШ осуществляется связь за счет трения, а не жестким креплением, как в барабанных лебедках мостовых кранов. Противовес ПР подвешен на противоположном конце канатов КШ . Противовес движется по своим направляющим. От двигателя Д через червячный редуктор Р сообщается движение шкиву и несущим канатам. В верхней части кабины современных лифтов устанавливается электропривод дверей, который через систему рычагов раздвигает створки дверей. При помощи гибкого кабеля подводится питание к двигателю дверей, а так же к аппаратуре управления и сигнализации, расположенной в кабине лифта. Через этот же кабель осуществляется связь с электрооборудованием, находящимся вне кабины.

На общей раме монтируются двигатель, редуктор, тормозной электромагнит, канатоведущий шкив и вместе со шкивом устанавливаются в машинном помещении, чаще всего над шахтой.

Высокие требования безопасности пользования лифтом вызывают необходимость применения специального оборудования, действующего при различного рода повреждениях и авариях. На валу двигателя установлен электромагнитный тормоз Т, затормаживающий привод при снятии напряжения с двигателя при нормальной работе и в аварийных режимах.

Описание режима и цикла работы электродвигателя привода лифта

Электропривод лифта должен обеспечивать реверсивную работу двигателя, плавный пуск и торможение при условии, чтобы ускорения и замедления, а так же их производные не превышали установленные нормы, минимальное время переходных процессов, точную остановку кабины против уровня пола этажа.

Выполнение этих требований связано с некоторыми особенностями лифтов, которые видны из формулы производительности лифта:

Где Е_к- емкость кабины;

Н-высота подъема, м;

?? - скорость движения кабины, м/сек.;

?t- полное затраченное время, сек.;

Лифты с большой скоростью движения кабины (выше 2 м/с) если они должны делать остановки на каждом этаже, не используются по скорости, ибо на одном перегоне между этажами (при Н = 3,2-3,6 м.) по условиям заданного ускорения кабина не может развивать скорость выше 1,6-1,8 м/с, так как по достижении такой скорости ее опять требуется снижать для достижения точной остановки. Скорость кабины более 1,5 м/с применяется для скоростных лифтов в том случае, если они работают с экспрессными зонами, то есть обслуживает не все этажи подряд, а кратные 2 или 5. Допустимые значения ускорения кабины при пуске и замедлении ее работы для тихоходных и быстроходных лифтов1,5 м/с², для скоростных лифтов- 2,5 м/с².

Максимальное замедление при остановке кнопкой “стоп” не должно превышать 3,0 м/с² наибольшая допустимая скорость ускорения ограничивается значениями 3-4 м/с² .

Для привода лифтов применяются двигатели с жесткими механическими характеристиками, специально рассчитанные повторно-кратковременный режим работы.

Специальная часть

Расчет мощности электрического двигателя электропривода лифта и выбор его в каталоге

Выбор мощности двигателя лифта заключается в предварительном подборе двигателя по статической нагрузке за цикл работы и последующей проверке на нагрев с учетом переходных процессов при пуске и торможении привода.

Современные лифты имеют противовесы, которые выбираются с таким расчетом, чтобы противовес уравновешивал силу тяжести пусковой кабины G₀ и части номинального поднимаемого груза бG_ном:

G_пр=G₀+ бG_ном (1) (Л-4. Стр. 172)

Где G_пр - сила тяжести противовеса, Н;

б- коэффициент уравновешивания, который обычно принимается равным 0,4-0,6.

Если пренебречь трением в направляющих кабины, и противовеса, то без учета силы тяжести несущих канатов НК усилие F_c на канатоведущем шкиве КШ определяется как разность сил F₁ и F₂

F_c= F₁- F₂ = G-бG_ном (2) (Л-4, стр. 173)

Где F₁= G₀+ G

F₂= G_пр

F₁ и F₂ -усилия в набегающей и сбегающей ветвях канатов, Н

G_ном=m_номq

G₀=m₀q

Где m₀-масса кабины

m_ном- грузоподъемность лифта(1500 кг)

q- Ускорение свободного падения

G_ном= 1500•9,8= 14700 Н

G₀=750•9,8= 7950 Н

G_пр=14700+0,5•7950=18375 Н

F₁= 7950+14700= 22650 Н

F₂= G_пр=18375 Н

F_c=22650-18375=4275 Н

Из формулы следует, что нагрузка двигателя определяемая усилием F_c зависит от загрузки кабины и от коэффициента уравновешивания б .

Кроме того значительной высоте подъема Н и большой грузоподъемности лифта существенное влияние на нагрузку станет оказывать сила тяжести несущих канатов. В этих случаях лифты снабжают уравновешивающим канатом УК.

При F_c>0 двигатель лифта будет работать в двигательном режиме при подъеме кабины и в генераторном режиме при ее опускании, при F_c<0 - в генераторном режиме при подъеме и в двигательном при спуске.

Статические мощности и момент на валу двигателя определяются по формуле:

(3) (Л-4 стр.174)

Где P_c1,M_c1 и P_c2, M_c2- мощность , кВт и момент Н•м, при работе привода соответственно в двигательном и генераторном режимах;

D_кш - диаметр канатоведущего шкива, м.

i_p- передаточное число редуктора;

з_p1 и з_p2 - КПД редуктора при прямой и обратной передаче мощности.

Поскольку нагрузка лифта и циклы его работы, как правило, могут быть весьма различными, то предварительный выбор мощности двигателя удобнее выбрать исходя из условного расчетного цикла. Этот цикл состоит из рабочих операций подъема номинального груза с первого этажа на последний и спуска пустой кабины на первый этаж.

Приняв, что скорости подъема и спуска кабины ??_к одинаковы и равны номинальной скорости ??_ном , т.е. времена подъема (t_п) и спуска (t_с) равны и , определив по формулам (3) значения статических мощностей P_c1 и P_c2 для указанных нагрузок, находят эквивалентную статическую мощность за суммарное время рабочих операций.

При расчете P_c1 и P_c2 допустимо считать, что значения КПД редуктора з_p1= з_p2=з_{р ном}

Тогда требуемая мощность двигателя P_дв , кВт при ПВ_ном определится как

(5) (Л-4 стр. 175)

Где Размещено на http://www.allbest.ru/

= 1,3 ч1,5 - коэффициент запаса, учитывающий влияние на нагрев двигателя динамических нагрузок, которые обычно бывают значительными.

Необходимая угловая скорость двигателя, рад/с.

(6) (Л-4 стр. 175)

=340,13 об/мин

Затем по каталогу выбирают двигатель повторно - кратковременного режима работы по условиям

P_ном? P_дв ;

Выбираем двигатель: 4АК 160М 8У3; P = 11 кВт

Проверяем выбранный двигатель на перегрузочную способность.

Примем расчетную скорость т.е. двигатель работает с постоянной нагрузкой и скоростью.

Где Р_р - расчетная мощность двигателя

- частота вращения двигателя

0,14>0,13

Расчет пусковых сопротивлений графическим и аналитическим способом

Пусковые сопротивления.

Для пуска и торможения электроприводов требуются определенные значения моментов. Их определяют соответствующим расчетом сопротивлений в силовой цепи двигателя. Рассматриваемые ниже методы расчетов справедливы для номинальных значений питающего напряжения и магнитного потока.

Тормозные сопротивления.

Сопротивления для торможения рассчитываются на основании выражений. При торможении противовключением в соответствии внешнего сопротивления R_в.ш.пв. в цепи якоря.

R_в.ш.пв.=[(U_c+E)/Й_т]-R_дв (7)

Где Е- ЭДС якоря при начальной угловой скорости торможения ??_т

Й_т - допустимый начальный ток при торможении.

Для динамического торможения внешнее сопротивление

R_в.ш.пв.=(E/Й_т)-R_дв (8)

Регулировочные сопротивления.

Чтобы получить угловую скорость, меньшую чем на естественной характеристике при номинальной нагрузке, сопротивление рассчитывают по формулам для двигателя независимого и последовательного возбуждения соответственно.

(9)

Где Размещено на http://www.allbest.ru/

- угловая скорость на реостатной характеристике при номинальном токе.

Для нескольких ступеней пуска, торможения и регулирования угловой скорости двигателя сопротивления каждой ступени определяют при соответствующих значениях угловых скоростей на реостатных характеристиках.

Определение значения сопротивления пускового реостата и времени разгона электропривода до номинальной угловой скорости.

Каталожные данные двигателя 4АК 160М 8У3:

P_ном = 11 кВт; U_ном=220; КПД=0,86; 750об/мин; Cos ц=0,72; Й_ном=16,5 А.

Момент инерции якоря Ј_дв =0,058 кГ• м²

Сопротивление нагретых обмоток якоря, обмоток добавочных полюсов и последовательной обмотки R_дв = 1,45 Ом

Данные механизма: приведенный к валу двигателя момент инерции механизма Ј_м =0,7 Ј_дв

Ј_м =0,7•0,058= 0, 0406 кГ• м²

Приведенный к валу двигателя момент статической нагрузки двигателя М_ст=0,8М_ном.

Ограничения динамического момента нет.

Момент инерции электропривода.

Ј= Ј_дв+ Ј_м

Ј=0,058+0,0406=0,099 кГ• м²

Номинальный момент двигателя

М_ном= P_ном /Размещено на http://www.allbest.ru/

М_ном= 11•10^-3/35,6= 308,9 Н•м

Момент статической нагрузки

М_ст=0,8М_ном

М_ст=0,8•308,9=247,19 Н•м

Номинальное сопротивление двигателя

R_ном=U_ном/ Й_ном

R_ном=220/16,5=13,3 Ом

Относительное сопротивление двигателя

R_#дв= R_дв/ R_ном

R_#дв=1,45/13,3=0,11 Ом.

Принимаем максимальный пусковой ток

Й₁=2,2Й_ном или Й_#1=2,2 А

Отношение пускового тока Й₁ к току переключения Й₂.



Где m = 4- число пусковых ступеней.

Сопротивления пускового реостата:

Ом

Сопротивление пускового реостата

Ток переключения ступеней

Й_#2= Й_#1/л

Й_#2=2,2/1,42=1,55 A

Среднее значение тока двигателя при разгоне

Й_#ср=0,5(Й_#2+ Й_#2)

Й_#ср=0,5(2,2+1,55)=1,87 А

Среднее значение момента

М_ср=1,76•308,9=543,6 Н•м

Время разгона привода до номинальной угловой скорости.

Дополнительное время Размещено на http://www.allbest.ru/

принимается равным 0,1 (?t_pi+?t_pi)

Оно учитывает время движения кабины на пониженной скорости, время возможных задержек и другие факторы.

Время остановки (пауза) - это время необходимое для открытия и закрытия дверей кабины и шахты , входа и выхода пассажиров, погрузки и разгрузки грузов, а так же для включения двигателя лифта.

Задаемся значением продолжительности включения ПВ_расч.

Согласно действующим стандартам лифты по продолжительности работы делятся на 4 категории: Л, С, Т, и ВТ. Время одного включения двигателя, его работы и последующей остановки , называется рабочим циклом. Продолжительность цикла обычно не более 10 минут.

Промышленность выпускает электродвигатели для лифтов, рассчитанные на 15, 25, 40, 60%-ную относительную продолжительность включения.

Величина ПВ показывает, сколько времени двигатель находится включенным во время цикла.

(10)

Время равномерного хода двигателя можно определить по формуле:

(11) (Л-2 стр. 53)

- путь пройденный рабочим органом, с установившейся скоростью

(12) (Л-2 стр. 52)

Где Н- высота подъема,Н=20м

- путь пройденный рабочим органом за время пуска

()

- путь пройденный рабочим органом за время торможения ()

Исходя из условий технологического процесса принимаем время паузы равное

Что удовлетворяет техническим требованиям выбранного двигателя.

Определяем ПВ

tn- время пуска привода(tn=0,4 сек)

tn-время торможения (tn=0,2 сек)

Следовательно, выбираем 15% работы ПВ.

Построение нагрузочной диаграммы.



Где tn- время пуска

tn-время торможения

tр-время работы

t0-время паузы

М0- момент пуска

Мр- момент работы

Мm- момент торможения

Электрические машины не должны нагреваться свыше допустимых пределов.

По нагрузочной диаграмме определяем по нагреву момент двигателя за время его работы без учета времени пауз.

(12) (Л-2 стр. 49)

Где Мn и Мm - моменты развиваемые двигателем при пуске и торможении.

После этого производим перерасчет эквивалентного момента на ближайшую статическую продолжительность включения.

(13)

Где - действительная продолжительность включения двигателя

- ближайшая по величине стандартная продолжительность включения по отношению к действительной ПВ.

Если полученный в результате расчета момент Мэ<Мн, двигатель , который был предварительно выбран, по условиям нагрева проходит.

Если же Мэ>Мн, то необходимо задаться следующим габаритом двигателя и расчет производить вновь.

Определяем эквивалентный момент:

Где

Где - грузоподъемность лифта

- диаметр барабана

m-число полиспастов

i-передаточное отношение

з-КПД привода

Пересчитаем эквивалентный момент на ПВ= 15%:

(14)

Поскольку Мн = 308,9>Мэ= 253,35, то двигатель по условию нагрева проходит.

Для построения механической характеристики асинхронного двигателя воспользуемся формулой Клосса:

(15) (Л-3 стр. 61)

Где Мк - критический момент двигателя.

(16) (Л-3 стр. 62)

- критическое скольжение двигателя.

(17) (Л-3 стр. 61)

л - перегрузочная способность двигателя.

- номинальное скольжение двигателя.

(по паспортным данным )

Критическое скольжение двигателя

Критический момент двигателя

Для построения механической характеристики переходим от скольжения к числу оборотов на основании уравнения

Скольжение определяется в пределах от 0 до 1.

S=0

S=0,02

S=0,04

S=0,06

S=0,08

S=0,1

S=0,3

S=0,5

S=0,8

S=0,9

S=1

При тех же скольжениях находим по формуле Клосса соответствующие им моменты.

S=0

S=0,02

S=0,04

S=0,06

S=0,08

S=0,1

S=0,3

S=0,5

S=0,8

S=0,9

S=1

Пользуясь этими значениями построим естественную нагрузочную характеристику.



Выбор ящиков сопротивления, кнопок управления, рычажных переключателей и реле, дверных контактов, ловителей, конечных выключателей

Электрооборудование кабины и шахты лифта

Исходя из полученных данных произведем выбор оборудования.

Оборудование выбирается из каталогов и заносится в таблицу

	Электрооборудование	марка
1	Асинхронный двигатель с фазным ротором	4АК 160М8У3
2	Тормозной электромагнит	КМТД-100
3	Комплексное низковольтное устройство управления лифтом	ШДК 59/6-А 171 УХЛ УН1
4	Вводное устройство	ВУ-3У3
5	Электромагнитная отводка	ЭМО-1
6	Контакты дверные	ДШ1-ДШ9
7	Кнопочный пост	ПЛ-4400УЗ
8	Вызывная аппаратура (кнопки)	ВП-54УЗ
9	Контакты пола	КП-1чКП-9
10	Выключатель ловителей	ВК-200ГБУ2
11	Контакты ловителей	КЛ
12	Этажные переключатели	ДПЭ 101УЗ
13	Реле этажное	РЭВ-811
14	Контакторы	ПА-422 КТПВ-421

Описание работы электрической схемы лифта

Пуск двигателя производится в три ступени с управлением в функции времени при помощи механических реле времени, пристроенным к контакторам KM1.6, KM2.6, KM3, KM4. Параллельно статорной обмотке подключен тормозной электромагнит YB, растормаживающий механизм лифта при включении.

Этажные переключатели SA1-SA5 установлены каждый на своем этаже . На панели управления лифтом находятся этажные реле K1-K5. Таким образом количество этажных переключателей и этажных реле соответствует числу этажей, обслуживаемых лифтом. Электрооборудование, расположенное в кабине, связанно с панелью управления гибким кабелем. Контакты конечного выключателя ВК, ограничивающего в аварийных случаях ход кабины вверх и вниз, включены непосредственно в статорную цепь двигателя. Движение кабины невозможно при открытых дверях шахты и кабины, что обеспечивается контакторами SQ6.1 -SQ6.5 и SQ3 в цепи управления. В эти же цепи включены: контакт конечного выключателя SQ5, контролирующего натяжение канатов (размыкающегося при их ослаблении или разрыве); контакт ловителя SQ4, размыкающийся при срабатывании механизма ловителя; контакты пола SQ1 и SQ2, которые разомкнуты если кабина заполнена и замкнуты когда пуста.

Предположим что необходимо подняться с первого этажа на четвертый. Пассажир входит в кабину. При этом контакты пола размыкаются и разрывают цепь вызывных кнопок 1-5, исключая наружное управление. Далее управление лифта производится из кабины. Пассажир закрывает двери шахты , замыкая Д1, а так же ДК и нажимает кнопку 4 эт. ,размыкающий контакт ЗУ. Реле 4РЭ замыкает свои контакты и включает В(вверх), присоед. Статор двигателя к сети и включает ЭТ.

При достижении 4 этажа упор кабины повернет рычаг 4ПЭ в среднее положение, отсоединив двигатель от сети.

Организация и экономика

Спецификация основного оборудования.

Основное оборудование лифта располагается в машинном помещении. Выбор электрооборудования производится по техническим данным лифта и записывается в таблицу.

№	Электрооборудование	Марка	Кол-во (ШТ)
1	Комплектное низковольтное устройство управления лифтом	ШДК 59/6-А 171 УХЛ 4Н1	1
2	АД с фазным ротором	4АК 160М8У3	1
3	Вводное устройство	ВУ-3У3	1
4	Тормозной электромагнит	КМТД-100	1
5	Электромагнитная отводка	ЭМО-2	1
6	Кнопочный пост	ПЛ-4400УЗ	1
7	Вызывной аппарат	ВП 54УЗ	9
8	Выключатель ловителей	ВК-200Г БУ2	8
9	Путевые конечные выключатели	ВПК-2110У	2
10	Этажные переключатели	ДПЭ-101У3	9
11	Реле этажное	РЭВ-811	9
12	Контакторы	ПА-422	2
13	Контакторы	КТПВ-421	2

Сметная стоимость электрооборудования.

По экономическим элементам составим смету на покупку оборудования.

№	Электрооборудование	Марка	Кол-во (ШТ)	Цена (1шт.)	Цена общая
1	Комплектное низковольтное устройство управления лифтом	ШДК 59/6-А 171 УХЛ 4Н1	1	9350	9350
2	АД с фазным ротором	4АК 160М8У3	1	30250	30250
3	Вводное устройство	ВУ-3У3	1	11250	11250
4	Тормозной электромагнит	КМТД-100	1	3540	3540
5	Электромагнитная отводка	ЭМО-2	1	370	370
6	Кнопочный пост	ПЛ-4400УЗ	1	1750	1750
7	Вызывной аппарат	ВП 54УЗ	9	250	2250
8	Выключатель ловителей	ВК-200Г БУ2	8	310	2480
9	Путевые конечные выключатели	ВПК-2110У	2	310	620
10	Этажные переключатели	ДПЭ-101У3	9	280	2520
11	Реле этажное	РЭВ-811	9	1700	15300
12	Контакторы	ПА-422	2	440	880
13	Контакторы	КТПВ-421	2	440	880

С_?=С₁+С₂+С₃+С₄+С₅+С_?+С₇+С₈+С₉+С₁₀+С₁₁+С₁₂+С₁₃

Список литературы

1. Лотоцкий К.В. Электрические машины и основы электропривода- М., издательство «Колос», 1964.

2. Ключев В.И., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов - М., «Энергия», 1980.

3. Дьяков В.И. Типовые расчеты по электрооборудованию. Практическое пособие- 7-е издание., М.,«Высшая школа», 1991

4. Зимин Е.Н. Электрооборудование промышленных предприятий и установок. М., «Энергоиздат», 1981.

5. Александров М.П. Подъемно-транспортные машины. -М., «Высшая школа»,1972.

6. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиниста. - М., «Машиностроение», 2001.

7. Ермишкин В.Г. Техническое обслуживание лифтов. - М., «Недра», 1977.

8. Райков Е.И. Справочник молодого монтажника лифтов. - М., «Высшая школа», 1990.

Размещено на Allbest.ru