Курсовая работа (т): Модернизация электропривода грузового лифта грузоподъемностью 2 тонны

Для дальнейших расчетов потребуется ряд данных двигателя, которые не приведены в справочнике. Выполним расчет недостающих данных двигателя:

Номинальная мощность:  кВт

Момент инерции:  кг*м2

Номинальная частота вращения:  об/мин

Максимальный доп. момент:  Нм

Максимальный коэффициент пульсации: K1(доп)=0,15

Номинальный ток якоря: А

Сопротивление обмоток якоря:  Ом

Сопротивление доп. полюсов:  Ом

Данные выбранного двигателя Д(2*22)

Табл. 4.2

Для дальнейших расчетов потребуется ряд данных двигателя, которые не приведены в справочнике. Выполним расчет недостающих данных двигателя:

Номинальная угловая скорость:

где ΩN - номинальная угловая скорость, рад/с;- номинальная частота вращения, об/мин.

Номинальный момент двигателя:

Сопротивления цепи якоря приведенного к рабочей температуре:

Где  - коэффициент увеличения сопротивления при нагреве до рабочей температуры(=1,38)

Номинальный ЭДС якоря:

Конструктивная постоянная двигателя, умноженная на номинальный магнитный поток:

Момент холостого хода:

где МN - номинальный момент двигателя, Нм;

РN - номинальная мощность двигателя, Вт.

Индуктивность цепи якоря двигателя:

4.3 Расчет передаточного числа редуктора

Расчет передаточного числа редуктора ip выполняется так, чтобы максимальной скорости рабочего органа механизма соответствовала номинальная скорость двигателя.

.4 Расчет и построение нагрузочной диаграммы двигателя

Для проверки предварительно выбранного двигателя по нагреву выполним построение упрощенной нагрузочной диаграммы двигателя (т.е. временной диаграммы момента двигателя без учета электромагнитных переходных процессов). Для ее построения произведем приведение моментов статического сопротивления и рабочих скоростей к валу двигателя, определим суммарный момент инерции привода и зададимся динамическим моментом при разгоне и замедлении привода. По результатам расчета строится нагрузочная диаграмма, а также тахограмма двигателя.

Моменты статического сопротивления, приведенные валу двигателя:

где - X,Y - индексы, которые принимают значения 41, 12, 23, 34 (т.е. данная формула используется четыре раза);

Суммарный момент инерции механической части привода:

где δ - коэффициент, учитывающий моменты инерции полумуфт и редуктора (принимаем δ=1,2).

Примечание. Считаем, что момент инерции не зависит от массы груза в кабине, поэтому подставляем в формулу массу номинального груза.

Модуль динамического момента двигателя определяем по условию максимального использования двигателя по перегрузочной способности:

|Mдин | =k(Mmax-|Mc|max),

где k - коэффициент, учитывающий увеличение максимального момента на уточненной нагрузочной диаграмме, k=0,95;

|Mc|max - максимальный по модулю статический момент, приведенный к валу двигателя.

М max= (2-2,5)МN

Принимаем М max= 195 Нм

|М дин |= 0,95·(216-107,23)=103,33 Нм.

Ускорение вала двигателя в переходных режимах:

Ускорение кабины лифта:

Расчетное ускорение кабины лифта не превышает максимально допустимое по исходным данным.

Разбиваем нагрузочную диаграмму на 16 интервалов: 4, 8, 12, 16 -интервалы пауз; 1, 5, 9, 13 - интервалы разгона; 3, 7, 11, 15 - интервалы замедления; 2, 6, 10, 14 - интервалы работы с установившейся скоростью. Вид тахограммы и нагрузочной диаграммы двигателя показан на рис.4. Выполним расчет нагрузочной диаграммы.

Продолжительность интервалов разгона-замедления:

.

Путь кабины при разгоне-замедлении:

Путь кабины при перемещении на три этажа, пройденный на постоянной скорости:

Путь кабины при перемещении на один этаж, пройденный на постоянной скорости:

Время движения с постоянной скоростью при перемещении на три этажа:

Время движения с постоянной скоростью при перемещении на один этаж:

Время работы в цикле:

Время стоянки на этаже:

Моменты двигателя на интервалах разгона:

М1=МС(41)-|МДИН| = 48,24- 103,3=-55,06 Нм;

М5 = МС(12) + |МДИН| = -86,48 +103,3=16,8 Нм;

М9 = МC(23) + |МДИН| = 107,23 + 103,3=210,53 Нм;

М13 = МC(34) + |Мдин| = 19,14+103,3=122,4 Нм.

Моменты двигателя на интервалах замедления:

М3 = МC(41) + |МДИН| = 48,24 +103,3= 151,54 Нм;

М7 = МC(12) - |Мдин|=-86,48-103,3=-189,78 Нм;= МC(23)-|Мдин| = 107,23 - 103,3,45 = 3,9 Нм;= МС(34)-|МДИН| = 19,14-103,3=-84,2 Нм.

Моменты двигателя на интервалах движения с постоянной скоростью:

М2 = МC(41) = 48,24 Нм; М6 = МC(12) = -86,6Нм;

М10 = МC(23) = 107,23 Нм; М14 = МC(34) = 19,14 Нм.

По результатам расчета строится нагрузочная диаграмма и тахограмма двигателя (рис.4)

.5 Проверка двигателя по нагреву

Для проверки выбранного двигателя по нагреву используем метод эквивалентного момента.

Используя нагрузочную диаграмму двигателя, определяем эквивалентный по нагреву момент за время работы в цикле.

,

где n - число интервалов нагрузочной диаграммы, на которых двигатель находится в работе (интервалы пауз не учитываются).

Мэкв = 69,233≈69 Нм.

Для механизмов, работающих в повторно-кратковременном режиме, продолжительность включения в рабочем цикле отличается от номинальной продолжительности включения двигателя. Поэтому для этих приводов необходимо выполнить приведение эквивалентного момента к номинальной продолжительности включения двигателя.

Проверка теплового состояния двигателя осуществляется сравнением приведенного эквивалентного момента с номинальным моментом двигателя. Двигатель проходит по нагреву, если выполняется неравенство: Мэкв(пр)≤МN.

Если данное условие не выполняется, то необходим выбор другого двигателя большей номинальной мощности. 68.4 Нм < 91Нм.

Так как условие Мэкв(пр)≤МN выполняется, то выбранный двигатель проходит по нагреву.

Запас по нагреву:

Запас более 5%.

5. Выбор основных узлов силовой части электропривода

.1 Выбор тиристорного преобразователя

Для обеспечения реверса двигателя и рекуперации энергии в тормозных режимах выбираем двухкомплектный реверсивный преобразователь для питания цепи якоря. Принимаем встречно-параллельную схему соединения комплектов и раздельное управление комплектами. Выбираем трехфазную мостовую схему тиристорного преобразователя. Проектирование самого тиристорного преобразователя не входит в задачи курсового проекта. Поэтому выбираем стандартный преобразователь, входящий в состав комплектного тиристорного электропривода КТЭУ. Подробные сведения о комплектных электроприводах КТЭУ приведены в справочнике (1).

Номинальные значения напряжения и тока преобразователя выбираются по табл.З. Номинальное напряжение преобразователя UdN выбирается так, чтобы оно соответствовало номинальному напряжению якоря двигателя (UdN должно быть больше номинального напряжения якоря двигателя на 5-15%). Номинальный ток преобразователя IdN выбирается из ряда стандартных значении (см.табл. 5.1). Его значение должно быть равным или ближайшим по отношению к номинальному току якоря двигателя.

Таблица 5.1

Стандартные значения номинального напряжения и номинального тока тиристорного преобразователя

Выберем преобразователь с параметрами (U я N = 220 UdN = 230 В, IdN=100A

Выберем способ связи тиристорного преобразователя с сетью.

Если IdN <200 А, то питание цепи возбуждения в электроприводе КТЭУ выполняется од однофазной сети переменного тока с напряжением 380 В через мостовой выпрямитель. При больших номинальных токах - от трехфазной сети с напряжением 380 В через нереверсивный мостовой тиристорный преобразователь.

.2 Выбор силового трансформатора

При трансформаторном варианте связи с сетью следует выбрать трансформатор типа ТСП-трехфазный двухообмоточный сухой с естественным воздушным охлаждением открытого исполнения (или ТСЗП- защищенного исполнения). Справочные данные о трансформаторах этого типа приведены в прил.2. Номинальный вторичный ток трансформатора I2n должен соответствовать номинальному току тиристорного преобразователя IdN- Эти токи для трехфазной мостовой схемы преобразователя связаны по формуле:

I2N = 0,816 • IdN = 0,816100 = 81,6 А

Выбираем трансформатор ТСП-25/0,7-УХЛ4

Выпишем данные выбранного трансформатора:

тип трансформатора: трёхфазный двухобмоточный сухой с естественным воздушным охлаждением открытого исполнения;

схему соединения первичных и вторичных обмоток У/Л;

номинальную мощность St - 29,1 кВА;

номинальное линейное напряжение вторичных обмоток U2n=205 В;

номинальный линейный ток вторичных обмоток I2n=82 А;

мощность потерь короткого замыкания Рk = 1100Вт

относительное напряжение короткого замыкания Uk=5,5%.

Рассчитаем параметры трансформатора.

Коэффициент трансформации:

Номинальный линейный ток первичных обмоток:

А

Активное сопротивление обмоток одной фазы трансформатора:

Ом

Активная составляющая напряжения короткого замыкания:

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания:

Индуктивное сопротивление обмоток одной фазы трансформатора:

 Ом

Индуктивность обмоток одной фазы трансформатора:

 Гн

где Qc -угловая частота сети (при частоте питающей сети 50 Гц Qc= 314 рад/с).

.3 Выбор сглаживающего реактора

Сглаживающий реактор включается в цепь выпрямленного тока преобразователя с целью уменьшения переменной составляющей тока (пульсаций). Пульсация выпрямленного тока должны быть ограничены на уровне допустимого значения для выбранного двигателя. Максимально допустимый коэффициент пульсации KI(доп) задается в числе данных двигателя и представляет собой отношение действующего значения переменной составляющей тока якоря к его номинальному значению. Для расчета индуктивности сглаживающего реактора определим требуемую индуктивность всей главной цепи системы «тиристорный преобразователь- двигатель» по условию ограничения пульсаций.

ЭДС преобразователя при угле управления :

где Ке - коэффициент, зависящий от схемы преобразователя (для трехфазной мостовой схемы Ке = 1,35).

Максимальная эквивалентная индуктивность главной цепи по условию ограничения пульсаций выпрямленного тока:

 Гн

Расчетная индуктивность сглаживающего реактора:

Гн