АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 НАЗНАЧЕНИЕ И ОПИСАНИЕ ГРУЗОВГО ЛИФТА 9
1.1 Описание работы грузового лифта в технологическом процессе 9
1.2 Технические характеристики грузового лифта в соответствии с
требованиями технического задания 10
2 ВЫБОР И РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 11
2.1 Расчет моментов статических сопротивлений и предварительный
расчет мощности электродвигателя 11
2.2 Обоснование выбора системы электропривода 15
2.3 Предварительный выбор электродвигателя, определение
передаточного числа и выбор редуктора 16
2.4 Приведение статических моментов к валу двигателя 18
2.5 Приведение моментов инерции к валу двигателя 19
2.6 Предварительная проверка двигателя по производительности и
нагреву 21
2.7 Расчёт статических характеристик электропривода 24
3 ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 26
3.1 Выбор преобразователя частоты 26
3.2 Принципиальная схема подключения преобразователя частоты к АД
27
3.3 Построение переходных процессов электропривода 28
3.4 Энергетические показатели электропривода 30
3.5 Проверка электропривода на заданную производительность, по
нагреву и перегрузочной способности двигателя 32
4 МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 35
4.1 Функциональная схема системы регулирования скорости асинхронного двигателя с управлением по вектору потокосцепления ротора 35
4.2 Структурная схема асинхронного двигателя при управлении по
вектору потокосцепления ротора 38
4.3 Наблюдатель векторной системы управления асинхронного
двигателя 42
4.4 Пространственно-векторная ШИМ в трехфазном мостовом
инверторе напряжения 43
4.5 Компьютерная модель частотно-регулируемого электропривода с
векторной системой управления 51
4.6 Расчет и настройка замкнутых контуров системы электропривода .. 57
4.6.1 Структурная схема системы ПЧ-АД с векторным управлением
при ориентации координат х, у по потокосцеплению ротора 57
4.6.2 Настройка внутреннего контура регулирования тока статора.. 60
4.6.3 Настройке внешнего контура регулирования потока 63
4.6.4 Настройка внешнего контура регулирования скорости 66
4.7 Статические и динамические характеристики электропривода 67
4.7.1 Механические характеристики электропривода 67
4.7.2 Динамические характеристики электропривода 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 73
Трудно представить современную жизнь без лифта. Лифт - самый распространённый подъемный механизм, предназначенный для вертикального перемещения различных по массе и объему грузов. В настоящий момент благодаря техническому прогрессу лифтостроение постоянно развивается и усовершенствуется.
К лифтам применяется ряд требований, необходимых для обеспечения безопасной и надежной работы лифта. Поэтому современный лифт представляет собой сложной электромеханическое устройство с высокой степенью автоматизации.
Современный лифт должен обеспечить:
- точность остановки кабины. Кабина должна останавливаться на заданного уровне, чтобы между полом кабины и полом помещения не оставалось разницы, приводящей к возникновению порога;
- плавное перемещение кабины без рывков и вибраций. Необходимо обеспечить качество переходных процессов регулирования. Ускорение при разгоне и торможение при остановке лифта строго регламентированы для каждого вида лифта в нормах ПУБЭЛ;
- контроль скорости. Кабина лифта должна перемещаться в соответствии с заданной скоростью или несколькими скоростями;
- комфортабельность при использовании лифта. В кабине не должно быть лишних шумов и вибраций.
Для выполнения данных требований необходимо просчитывать различные режимы работы электропривода и выбирать оборудование, соответствующее этим режимам. Для упрощения расчетов применяются различные компьютерные программы.
Сейчас компьютерные технологии позволяют смоделировать работу любого устройства и уточнить режимы его работы, проверить его на заданную
работоспособность. Методы проектирования лифтов совершенствуются за счет широкого применения САПР.
Основным элементом в системе является электропривод. В качестве двигателя наиболее часто используется асинхронный двигатель с
короткозамкнутым ротором. Для качественной работы необходимо грамотно выбирать систему управления, что позволит повысить производительность и сэкономить на электроэнергии.
Целью этой работы является разработка электропривода грузового лифта и моделирование его в программе Matlab+Simulink.
В данном выпускном квалификационном проекте исходя из технического задания была разработана система электропривода грузового лифта. Выбранная система электропривода - это ПЧ-АД с векторной системой управления.
Согласно рассчитанным нагрузкам был выбран редуктор РЦТ-640 и двигатель АИРС 160S6, он прошёл проверку по нагреву и по производительности.
Для оптимальной работы данной системы был выбран преобразовать частоты ABB ACS580-01-032A-4, который способен обеспечить векторное управление.
На основе номинальных данных электродвигателя были построены естественные и искусственные статические характеристики асинхронного двигателя в программе «haradkz.m», которые обеспечивают работу в заданных точках. В программе «zipchad.m» были построены переходные характеристики для движения лифта вперед и назад, по которым видно, что на каждом участке работы система обеспечивает необходимые параметры скорости и момента, а также требуемое время переходного процесса.
В работе рассчитаны энергетические показатели, по которым видно, что система имеет достаточно высокий коэффициент мощности, однако КПД не достигает высоких показателей.
Построена модель электропривода разрабатываемого грузового лифта в программе Matlab+Simulink, для более точного мониторинга процессов. Для построения модели в программе были рассмотрены функциональная и структурная схема системы регулирования скорости асинхронного двигателя с управлением по вектору потокосцепления ротора. В описании работы модели был рассмотрен каждый элемент данной системы.
В работе были настроены контуры регулирования, а именно два одинаковых по параметрам внутренних контура регулирования I1y и I1x тока статора, внешний контур регулирования потокосцепления ротора и внешний контур регулирования скорости. В данных контурах было исследовано влияние
пропорционального и интегрального звена на переходные процессы, а затем выбраны оптимальные параметры, исходя из наибольшего быстродействия и отсутствия перерегулирования.
После настройки контуров были построены механические характеристики для различных сигналов задания, а также динамические характеристики при разгоне и торможении при движении вперед и назад. По динамическим характеристикам видно, что разработанная система работает корректно.
На основании проделанной работы и полученных результатов, можно сделать вывод, что спроектированный электропривод выполняет все необходимые требования, предоставленные в техническом задании.
