Разработка электропривода лебёдки лифта
Курсовая работа, 15 Декабря 2012, автор: пользователь скрыл имя
Краткое описание
Установка современного лифтового оборудования позволяет экономить 60% электроэнергии, повысить надежность, улучшить быстродействие и плавность хода, сделать работу лифта бесшумной и комфортной для окружающих.
Лебедки, позволяющие добиться этих преимуществ, выполняются на основе безредукторного асинхронного или вентильного двигателя с ПЧ и возможностью рекуперации энергии в сеть. В данной курсовой работе применен вентильный двигатель с постоянными магнитами.
Содержание
Введение.
1.Кинематическая схема лифта.
2.Техническое задание
3.Выбор двигателя
4.Выбор преобразователя
5.Разработка ДСПУ.
6.Расчетная часть.
7.Анализ переходных процессов.
Заключение.
Список литературы.
Вложенные файлы: 1 файл
тело.docx
— 472.21 Кб (Скачать файл)
Расчет динамического момента.
Расчет приведенного момента инерции.
Приведенный момент инерции при максимально загруженном лифте:
Динамический момент зависит как от загруженности лифта и режимов разгона и торможения. Рассчитаем динамический момент при разгоне по линейному закону с постоянным ускорением .
Максимальный момент, прикладываемый к валу двигателя.
Построим нагрузочную диаграмму:
Рис. 3.3 Нагрузочная диаграмма.
Рис. 3.4 Мощность на валу двигателя.
Выбор двигателя осуществляем основываясь на нагрузочной диаграмме и экстремальных условиях, то есть подъем максимального груза.
Заданным параметрам соответствует
асинхронный двигатель
Двигатели асинхронные трехфазные с короткозамкнутым ротором АИР180 нормальной и повышенной точности основного, химически стойкого, пылезащищенного исполнений применяются для привода пассажирских и грузовых лифтов, для энергоблоков атомных электростанций, для угле- и нефтегазодобывающей, химической промышленности и рассчитаны для работы от сети трехфазного переменного тока напряжением 220, 380, 660, 220/380, 380/660 В частотой 50, 60 Гц.
Синхронная частота вращения, |
750 |
Частота вращения, |
730 |
Мощность, |
15 |
Момент, |
200 |
Ток статора, |
31,3 |
Напряжение, |
220/380 |
0,76 | |
Кратность пускового тока |
5,5 |
Кратность пускового момента |
2 |
Кратность максимального момента |
2,5 |
Эффективность |
0,89 |
Момент инерции, |
0,25 |
Выбранный двигатель имеет внешнее охлаждение.
Проверка выбора двигателя.
Проверку выбранного двигателя
проведем по методу эквивалентного момента.
Для гарантированной
Эквивалентный момент рассчитывается по формуле:
учитывает коэффициенты теплоотдачи:
Выделяем три участка – разгон, установившийся режим, торможение.
Разгон, |
228 |
Установившаяся скорость, |
188 |
Торможение, |
148 |
Так как условие выполняется, значит, двигатель выбран правильно.
- Выбор преобразователя.
Наиболее подходящим преобразователем является модель серии Sinamics S110. Данная серия включает в себя замкнутый контур управления положением, встроенные функции работы с механическим тормозом, и прочие полезные функции.
Основываясь на каталоге Сименс, выбираем преобразователь по мощности и перегрузочной способности - 6SL3203-0CD25-3AA0.
Входное напряжение, В |
3АС, 380 |
Ток, А |
45 |
Мощность, кВт |
20 |
Устойчивость к перегрузкам по току |
200% |
Выходная частота, Гц |
0,1 – 400 |
- Разработка ДСПУ.
- Граф состояний алгоритма функционирования ДСПУ.
Рис. 5.1 Граф состояний кабины лифта.
Номер состояния |
Описание состояния |
Лифт стоит в шахте. Неизвестно в каком положении. | |
Медленный после-аварийный спуск до ближайшего этажа. | |
Лифт стоит на этаже, где номер этажа – “x” | |
Лифт спускается на “y” этажей вниз. | |
Лифт поднимается на “z” этажей вверх. | |
Доводка кабины лифта до места точной остановки. Подтверждение соответствия положения лифта и дверей шахты. 601 – доводка «сверху», 603 – доводка «снизу». | |
Экстренная остановка лифта |
Таблица условий перехода.
Условие перехода формируется из сочетания определенных блокировок, запрещающих переход из одного состояния в другое. Условия будут называться по шаблону – , где – это предыдущее состояние, – последующее, – условия перехода.
Условие перехода |
Словестное описание блокировок |
Если концевой выключатель в нижнем положении (НЗ) шахты замкнут, И Если отсутствует авария концевых выключателей, И Если отсутствует авария привода, И Если лебёдка готова к работе, И Если ИБП заряжен, То можно медленно спускать кабину до ближайшего этажа. | |
Если во время медленного спуска происходит авария лебёдки или авария ИБП или авария датчиков положения, то перейти в состояние экстренной остановки. Если случайно достигли самого верха или самого низа, тоже следует срочно остановиться | |
Если скорость двигателя равна 0, и механический тормоз зажат, значит кабина стоит. | |
|
|
Если кабина лифта стоит, отсутствует авария концевых выключателей, и концевой выключатель (НО) на 1 этаже замкнут, значит, кабина лифта стоит на 1 этаже. |
|
|
Если кабина лифта стоит, отсутствует авария концевых выключателей, и концевой выключатель (НО) на 1 этаже замкнут, значит, кабина лифта стоит на 2 этаже. |
|
|
Если кабина лифта стоит, отсутствует авария концевых выключателей, и концевой выключатель (НО) на 1 этаже замкнут, значит, кабина лифта стоит на 3 этаже. |
|
|
Если кабина лифта стоит, отсутствует авария концевых выключателей, и концевой выключатель (НО) на 1 этаже замкнут, значит, кабина лифта стоит на 4 этаже. |
|
|
Если кабина лифта стоит, отсутствует авария концевых выключателей, и концевой выключатель (НО) на 1 этаже замкнут, значит, кабина лифта стоит на 5 этаже. |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 2 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 3 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 4 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 5 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 3 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 4 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 5 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 4 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 5 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 5 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 1 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 2 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 1 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 3 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 2 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 1 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 4 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 3 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 2 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если лифт работает правильно (отсутствуют любые аварии), И Если кнопка 1 зажата, И Если двери закрыты, То можно ехать. | |
Если , (пройденный путь больше или равен заданному) то переходим в состояние доводки кабины лифта до точного положения. | |
Если , (пройденный путь больше или равен заданному) то переходим в состояние доводки кабины лифта до точного положения. | |
Если отсутствует авария концевых датчиков и сработал концевой датчик на 1 этаже, то остановить лифт на 1 этаже. | |
Если отсутствует авария концевых датчиков и сработал концевой датчик на 2 этаже, то остановить лифт на 2 этаже. | |
Если отсутствует авария концевых датчиков и сработал концевой датчик на 3 этаже, то остановить лифт на 3 этаже. | |
Если отсутствует авария концевых датчиков и сработал концевой датчик на 4 этаже, то остановить лифт на 4 этаже. | |
Если отсутствует авария концевых датчиков и сработал концевой датчик на 5 этаже, то остановить лифт на 5 этаже. | |
Если возникла авария концевых выключателей, или авария привода, то экстренная остановка. | |
Если возникла авария концевых выключателей, или авария привода, то экстренная остановка. |
Таблица аварий.
В таблице аварий собраны словестные описания условий приводящих к авариям.
Авария |
Условия аварии |
Отключение в схеме |
Если все автоматы и контакторы включены, то схема в порядке. Если кто-нибудь включился - авария. |
Авария концевых датчиков положения кабины лифта в шахте |
Недопустимая комбинация сигналов с датчиков. |
Авария дверей лифта в кабине |
Из графа состояния дверей лифта. |
Авария привода |
Любая авария привода. |
Авария ИБП |
Любая авария ИБП. (Батарея вышла из строя, недопустимое напряжение) |
Перегруз кабины |
Сработал датчик максимального веса в кабине. |
Лифт работает правильно, если отсутствуют
все аварии и привод лебёдки готов к работе.
Аварии сбрасываются по нажатию кнопки.
- Алгоритм работы дверей.
Граф состояния дверей.
Рис. 5.2 Граф состояния дверей.
Номер состояния |
Описание состояния |
Двери закрыты. | |
Двери открываются. | |
Двери открыты. | |
Двери закрываются. | |
Авария дверей. |
Таблица условий перехода.
Условие перехода |
Словестное описание блокировок |
Разрешение на открытие дверей. Если лифт стоит на одном из этажей, то открыть двери. | |
Если сработал концевой датчик открытых дверей (НО) то остановить открытые дверей – двери открыты. | |
Если зажата любая кнопка и лифт стоит, то подождать 2 с. И закрыть двери. | |
Если сработал концевой датчик закрытых дверей (НО), то двери закрыты | |
Если сработал концевой датчик открытых дверей (НО), то авария. | |
Если сработали концевые датчики одновременно – авария. Если двери не открылись за 2 с. – авария. | |
Если сработал концевой датчик закрытых дверей (НО), то авария. | |
Если сработали концевые датчики одновременно – авария. | |
Если двери не закрылись за 2 с., то открывать двери. | |
Если авария устранена, то закрыть двери. |
Двери в кабине и двери на заданном
этаже работают синхронно, и считаются
одним механизмом.
- Обработка вызовов.
Если в кабине появляется минимальный груз, то управление лифтом отдается пульту управления (ПУ) находящемуся в кабине. В случае нажатия определенной кнопки, вызов запоминается и при нормальной работе лифта выполняется. После завершения выполнения вызова, вызов сбрасывается и включается таймер на 1 минуту, по истечении которого управление лифтом передается посту вызова (ПВ) на этажах, если минимальный груз исчез раньше, то таймер срабатывается, и управление передаётся ПВ. Так же, в случае если в кабине появился груз, и никаких приказов в течение 1 минуты не поступило, управление передается ПВ. В случае управления с поста вызовов вызовы принимаются с кнопок на этажах. В случае движения лифта по заданному алгоритму приоритет вызова отдаётся ПУ если в кабине есть груз, или ПВ если в кабине груза нет. После запоминания вызова сравнивается текущее местоположение лифта и необходимое и происходит переход в состояние подъема или спуска на заданное количество этажей. После достижения заданного этажа вызов сбрасывается.
- Выполняемые действия.
Приведем таблицу выполняемых действий в каждом состоянии объекта.
Состояние лифта |
Действия, совершаемые контроллером |
0 |
Отключение питания привода |
4 |
Подключение питания привода лебёдки. Задание на привод |
5 |
Задание на привод |
201, 202, 203, 204, 205 |
Обработка вызовов. Обработка графа двери. |
101, 102, 103, 104 |
Задание на привод . Обработка вызовов. |
301, 302, 303, 304 |
Задание на привод . Обработка вызовов. |
601 |
Задание на привод . |
603 |
Задание на привод |
Состояние двери |
Действия, совершаемые контролером |
0 |
Выключить контактор закрывающий дверь |
1 |
Включить контактор двигателя открывающего дверь |
2 |
Выключить контактор открывающий дверь |
3 |
Выключить контактор открывающий дверь, включить контактор закрывающий дверь |
5 |
Выключить оба контактора. |
- Выбор элементной базы
Ввиду сложности алгоритма управление целесообразно выбрать ПЛК, S7-300.
Процессор: CPU-315 2 DP
Сигнальные модули:
3 Вводных модуля DI на 16
входов, 24 В, 0,01 А.
2 Выводных модуля DO на 16 выходов, 24 В, 0,5
А.
Блок питания: PS 307 10 А.
Алгоритм программы на языке FBD приложении 1.
Программа состоит из 6 функциональных блоков, основного цикла, и блоков данных. В таблице приведено описание структуры программы.
OB1 |
Основной цикл программы. Здесь вызываются функциональные блоки. |
FB1 |
Граф состояния кабины лифта. |
FB2 |
Условия переходов по графу состояния кабины лифта. |
FB3 |
Проверка всех аварий. |
FB4 |
Обработчик вызовов лифта. |
FB5 |
Граф состояния дверей. |
FB6 |
Действия контроллера. |
DB1 |
Переменные состояния кабины лифта, вызовов, аварий. |
DB2 |
Блок данных FB1 |
DB3 |
Переменные переданные преобразователем в контроллер. |
DB4 |
Блок данных для запоминания условий переходов по графу состояния кабины лифта. |
DB5 |
Переменные RS тригеров аварии датчиков положения, отключения автоматов, и сохраненные вызовы лифта. |
DB7 |
Блок данных для графа состояния дверей: состояние дверей, условия перехода. |
DB8 |
Блок данных FB2 |
DB9 |
Блок данных FB3 |
DB10 |
Блок данных FB4 |
DB11 |
Блок данных FB5 |
DB12 |
Блок данных FB6 |
- Расчетная часть.
Для расчета регуляторов необходимы параметры двигателя.
Наименование параметра |
Значение параметра |
Мощность, |
15 кВт |
Ток статора, |
31,2 А |
Номинальный момент, |
200 Нм |
Количество полюсов, |
4 |
Номинальная частота вращения, |
76,5 рад/с |
Скольжение, |
0,026 |
Активное сопротивление |
0,275 Ом |
Активное сопротивление ротора, |
0,12 Ом |
Индуктивность статора |
0,0886 Гн |
Индуктивность ротора |
0,0898 Гн |
Взаимная индуктивность, |
0,0871 Гн |
Расчет коэффициента рассеяния двигателя:
Электромагнитная постоянная статорной цепи двигателя: