Асинхронный электропривод лифта (Бакалаврская работа)

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

Институт электронного обучения

Направление подготовки 13.03.02 - Электроэнергетика и электротехника (бакалавриат)

Кафедра электропривода и электрооборудования

БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА

Тема работы

Асинхронный электропривод лифта

Студент

Группа

ФИО

Подпись

Дата

Руководитель

Должность

ФИО

Ученая степень,

звание

Подпись

Дата

Доцент

Кандидат

технических

наук, доцент

КОНСУЛЬТАНТЫ:

По разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение»

Должность

ФИО

Ученая степень,

звание

Подпись

Дата

Доцент

Кандидат

экономиче-

ских наук,

доцент

По разделу «Социальная ответственность»

Должность

ФИО

Ученая степень,

звание

Подпись

Дата

Доцент

Кандидат

технических

наук, доцент

ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ:

Зав. кафедрой

ФИО

Ученая степень,

звание

Подпись

Дата

Доцент

Кандидат

технических

наук, доцент

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт электронного обучения

Направление подготовки 13.03.02 - Электроэнергетика и электротехника (бакалавриат)

Кафедра электропривода и электрооборудования

УТВЕРЖДАЮ:

Зав. кафедрой

________ _______

(Подпись) (Дата)

(Ф.И.О.)

ЗАДАНИЕ

на выполнение выпускной квалификационной работы

В форме:

Бакалаврской работы

(бакалаврской работы, дипломного проекта/работы, магистерской диссертации)

Студенту:

Группа

ФИО

Тема работы:

Асинхронный электропривод лифта

Утверждена приказом директора (дата, номер)

№ 1655/с от 09.03.2017г

Срок сдачи студентом выполненной работы:

01.06.2017г.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ:

Исходные данные к работе

Материалы преддипломной практики,
техническая литература, техническая
документации на лифт

Перечень подлежащих исследованию,
проектированию и разработке
вопросов

Подробное

изучение

технологического

процесса, выбор двигателя по кинематической
схеме лифта, исследование динамической
модели АД во вращающейся системе
координат,

оптимизация

контуров

регулирования, исследование электропривода
лифта на модели нелинейного асинхронного
ЭП с векторным управлением на базе модели
АД во вращающейся системе координат.

Перечень графического материала

Кинематическая схема
Функциональная

схема

частотно-

регулируемого ЭП
Структурная схема динамической модели АД
во вращающейся системе координат
Структурная схема нелинейного ЭП с
векторным управлением
Переходные

процессы

нелинейного

асинхронного ЭП с векторным управлением

Консультанты по разделам выпускной квалификационной работы

Раздел

Консультант

Финансовый менеджмент,
ресурсоэффективность

ресурсосбережение

Фигурко Аркадий Альбертович

Социальная ответственность
Названия разделов, которые должны быть написаны на русском и иностранном
языках:
Заключение

Дата выдачи задания на выполнение выпускной
квалификационной работы по линейному графику

06.03.2017г.

Задание выдал руководитель:

Должность

ФИО

Ученая степень,

звание

Подпись

Дата

Доцент

Владимирович

Кандидат
технических
наук

06.03.2017г.

Задание принял к исполнению студент:

Группа

ФИО

Подпись

Дата

З-5Г2А1

Реферат

Выпускная квалификационная работа состоит из шести глав. Общий

объем работы 138 с., включая 55 рисунка, 36 таблиц, 21 источников, 1
приложение.

Растущий парк механизмов подъемных вызывает улучшения средств

внутреннего  транспорта  зданий  в  следствии  нынешних  научно-технических
достижений.  В  настоящее  время  в  нашей  стране  существует  следующая
проблема замены морально устаревшего оборудования лифтового с релейно-
контакторной  системой  управления  на  более  безопасную,  надежную,  и
простой  в  эксплуатации  систему  управления  лифтом.    Как  правило
большинство  электроприводов  лифта  представляют  собой  конструкцию,
которая  состоит  из  двигателя  асинхронного  с  короткозамкнутым  ротором,
устройства  тормозного,  редуктора  и  схемой  релейно-контакторного
управления.  В  связи  с  бурным  развитием  микропроцессорной  техники  и
систем частотно токовым-регулированием электропривода переменного тока,
одним  из  способов  решения  проблемы  выражается  применение  системы
преобразователь частоты – асинхронный двигатель. Регулирование скорости
двигателей  переменного  тока  путем  изменением  частоты  напряжения
подводимого к статору по существу весьма экономически эффективно и может
обеспечить  плавное  регулирование  в  больших  пределах.  Для  обеспечения
этого способа регулирования скорости нужно устройство преобразовательное,
которое  позволит  плавно  регулировать  частоту  и  по  определенному  закону
изменять при этом напряжение тока переменного.

Целью данной работы выражается разработка регулируемого

электропривода лифта.

Выпускная квалификационная работа выполнена с использованием

текстового  редактора  Microsoft  Word,  также  для  расчетов  использовалась
программный  продукт  MathCad  14,  среда  Simulink  прикладной  программы
MATLAB.  Для  обработки  графиков  и  рисунков  использовалась  программа
Microsoft Visio.

Содержание

Общие вопросы проектирования

1.1 История развития лифтового электропривода

1.2 Классификация электроприводов лифта

1.3 Требования к электроприводу лифта

Разработка электропривода лифта

2.1 Выбор электродвигателя лифта

2.2 Выбор преобразователя частоты

2.3 Выбор автоматического выключателя и пускателя

2.4 Выбор датчиков

2.5 Выбор станции управления лифтом

Разработка функциональной схемы системы электропривода

Математическое описание электропривода лифта

4.1 Расчет параметров схемы замещения электродвигателя

4.2 Расчет статических характеристик при частотном управлении

4.3 Динамическая модель АД во вращающейся системе координат для
расчета переходных процессов

4.4 Расчет параметров преобразователя

4.5 Структурная схема линеаризованной САУ

4.6 Оптимизация контуров регулирования САУ электропривода

4.6.1 Оптимизация контура тока

4.6.2 Оптимизация контура потокосцепления

4.6.3 Оптимизация контура скорости

4.6.4 . Отработка контуром скорости возмущающих воздействий

4.7 Имитационное исследование САУ регулируемого электропривода с
точной моделью двигателя

4.8 Математическое описание механической части лифта

4.9 Исследование электропривода лифта

5. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение. 75

5.1 Потенциальные потребители проекта. Инициализация проекта и его
технико-экономическое обоснование

5.2 Обоснование выбранного оборудования и принятого способа управления
агрегатами.

5.3 Анализ и оценка научно-технического уровня проекта

5.4 Анализ конкурентных технических решений

5.5. Планирование комплекса работ на создание проекта

5.6. Бюджет проектной работы

5.7 Формирование бюджета по монтажу и ПНР лифта

100

5.8 Расчет расходов при эксплуатации электропривода

100

5.9 Расчет амортизационных отчислений

101

5.10 Расчет заработной платы обслуживающего персонала

101

5.11 Расчет общей суммы эксплуатационных расходов

103

5.12. Определение ресурсосберегающей и экономической эффективности
проекта

101

Социальная ответственность

109

6.1. Введение

109

6.2. Техногенная безопасность

110

6.3. Производственный шум

110

6.4. Вибрация

111

6.5. Электробезопасность

112

6.6. Требования к защите от перегрева

113

6.7. Требования к механической прочности

114

6.8 Расчёт искусственного заземления

115

6.9. Охрана окружающей среды

119

6.10 Правовые и организационные мероприятия обеспечения безопасности 119

6.11. Защита в чрезвычайных ситуациях

120

Заключение

123

Список использованных источников

125

Приложение А

129

1. Общие вопросы проектирования

1.1 История развития лифтового электропривода

Формирование каждый сферы хозяйственной деятельности населения

страны во все времена всегда формировалось побудительными факторами и
достигнутым степенью технологических процессов.

Первоначальные упоминания о лифте существует в работах римского

конструктора Ветрувия, что информирует о этом, что же Архимед создал
грузоподъемный устройство, возможно, пока что в 236 г. вплоть до нашей
эпохи. В писательских источниках больше запоздалого этапа упоминается о
портальных приборах с кабиной, подвешенной в пеньковом тросе и сводимой
в передвижение ручным способом либо с применением животной силы.

Таким (образом, в половине 6 столетия нашей эпохи подобного

семейства  подъемные  аппарата  использовались  в  Синайском  монастыре
Египта. В 13 столетии - в дворцовых и монастырских строениях Франции. В
17 столетии прототипы лифтов были в дворцовых строениях Великобритании
(Виндзорский  дворец)  и  Франции  (планирующий  стульчик  Велайера  в  1  с
парижских замков). С половины 18 века лифты начали использоваться в Рф
(лифты дворцовых сооружений Царского Села и имения Кусково). В 1795 г.
И.П.  Изобретатель  сформировал  подъемник  с  винтообразным  устройством
подъема  с  целью  Зимнего  Дворца.  В  1816  г.  подъемник  был  определен  в
Главном помещении подмосковной имения Архангельское.

Указанные ранее данные индивидуального выхода в свет лифтов никак

не  защищало  какой-либо-или  стойкой  направленности  формирования
технической.  Формирование  отдельных  стандартов  подъемников  с  целью
транспортировки  человек  имелось  продиктовано  прихотью  зажиточных
человек и креативным воображением изобретателей.

Хроника формирования лифтостроения действительно стартовала в

завершении 19 и истоке 20 века в взаимосвязи с яростным формированием
капитализма в Европе и Северной Америки. [5]

Концентрация крупных масс народонаселения в населенных пунктах и

постоянно вырастающая цена территории повергло к постройке строений
высокой этажности, что никак не имели возможность неплохо действовать без
надежной системы внутреннего пассажирского и транспорта грузового.

К данному времени, в иных секторах экономики домашней работы,

возникли довольно компактные источники машинной энергии:
гидродвигатели, паровые автомобиля, моторы внутреннего сгорания и
электрические автомобиля.

Металлургическая индустрия благополучно осваивала создание

железного  проката  и  металлических  тросов.  Благополучно  формировалась
электротехническая  сфера,  что  овладела  изготовление  частей  конструкций
лапидарной и телефонной взаимосвязи, что имели возможность стать базой с
целью  формирования  релейно-контактной  организации  управления  работой
лифта.

Настойчивая необходимость в лифтовом оборудовании строений и

построек в фоне активно формирующейся индустрии заложили настоящую
базу становления лифтостроения.

Первоначальные подъемники, послужившие прообразом нынешних

лифтов, возникли в АМЕРИКА в 1850 г. (подъемник Уотермена), в 1852 г. -
подъемник Отиса с ловителями кабины, что подключались около обрыве
веревочной подвески. В данный время кабины лифтов доводились в
передвижение с пароводяной автомобиля и обладали вращающийую лебедку.
[5]

В 1867 г. возникли лифты с гидромеханическим приводом в варианте

гидроцилиндра с плунжером, к какому напрямую храбрилась лифт лифта.
Использовались установки с противовесом и без противовеса.

Невысокая безопасность металлических тросов и настоящая угроза яра

веревочной подвески провоцировала поиски плодотворных выводов
достоверных приборов аварийного подключения ловителей кабины.

В 1878 г. в первый раз был придуман разграничитель быстроты,

автоматом запускающий ловители рядом аварийном превышении быстроты
перемещения кабины.

Одновременно

совершенствованием

установки

участков

защищенности лифтов подходит отбор определенных конструкций привода. В
замену паровым машинам и движкам внутреннего сгорания прибывает
привод.

Ранее в 1880 в Германии возникает основной турбоэлектрический

подъемник Сименса с реечным устройством роста и приводом непрерывного
тока.
К основанию 20 века лифты с электроприводом взяли преобладающее статус
со временем вытесняя лифты с иными режимами привода.

Последующее увеличение масштабов многоэтажного постройки в

АМЕРИКА  и  система  массового  изготовления  лифтов  установили  перед
подозрение  рациональность  использования  вращающийых  лебедок,
характеристики  каковых  значительно  находились  в  зависимости  с  вышины
роста  кабины,  что  же  безусловно  мешало  унификации  установки  лифтов  и
удерживало их массовое изготовление.

К окончанию 19 века находились сформированы лифтовые лебедки с

канатоведущим шкивом (КВШ), в каковых портальное напряжение
формироваться из-за расчет фрикционного взаимодействия тяговых тросов с
ободком шкива. Данное открытие стало превосходной базой последующего
улучшения установки лифтов.

Использование КВШ разрешило убрать полный серия важных

трудностей. Появилась вероятность подвески кабины в некоторых
синхронных ветвях тяговых тросов, что же значительно нарастило
защищенность транспортировки пассажиров.

Была изъята угроза стягивания кабины перед заграждение шахты,

таким (образом равно как рядом высадке противовеса в буфер, растяжение
тросов приходиться на долю и юз тросов заканчивало последующий рост
кабины.

Бесспорным плюсом использования КВШ в лифтовых лебедках

появилась самостоятельность их характеристик с вышины роста кабины.
Данное раскрывало обширные возможности учреждения глобального
массового изготовления лифтов в основании основ унификации и типизации
участков и элементов. [5]

В 1922 г. в Чикаго был определен основной безредуторный передача.

За  минувшие  80  в  сферы  лифтостроения,  всемирные  фирмы  получили
большой  навык  в  предоставленной  области.  На  сегодняшний  день
сформированы  лифтовые  лебедки,  умеющие  передвигать  с  быстротой  1000
метров в одну минуту и значительнее.

На настоящий сутки всемирными руководителями в сферы

лифтостроения увлекаются фирмы OTIS, KONE, ABB.

1.2 Классификация электроприводов лифта

Типом привода механизма подъемного:

• Электрические лифты;
• Гидравлические лифты.

Типом груза транспортируемого:

• Пассажирские:

•  Для зданий жилых;
•  Для зданий общественных;
•  Для зданий предприятий промышленных;
•  Малоэтажных зданий жилых;
•  Лифты больничные.

• Грузовые:

•  Обычные лифты грузовые (грузоподъемность до 5000 кг);
•  Лифты грузовые малые;
•  Лифты тротуарные;
•  Лифты грузопассажирские.

По типу скорости движения кабины:

•  Лифты тихоходные (до 1 м/с);
•  Лифты быстроходные (от 1 м/с до 2 м/с);
•  Лифты высокоскоростные (от 2 м/с до 7 м/с).

Типом строения лебедки лифта:

• Лебедка лифта электрического с редуктором;
• Лебедка лифта электрического без редуктора.

Типом конструкции привода лифта:

• Лифты с лебедкой барабанного типа;
• Лифты с лебедкой с канатоведущим шкивом (КВШ).

Типом системам управления лифтом:

• Управление одиночное;
• Управление групповое группой лифтов.

1.3 Требования к электроприводу лифта

Главные условия в конструирование, производство и использование

лифтового оснащения отображены в ГОСТ «Правила устройства и безопасной
эксплуатации лифтов» и Технических условиях в проектирование лифтов
[2,8].

• • Отклонение рабочей быстроты перемещения кабины с номинальной

необходимо находиться отнюдь не больше ±15%.

• • Ограничитель быстроты перемещения кабины обязан включаться, в

случае если темп перемещения кабины внизу превзойдет номинальную
отнюдь не меньше Нежели в 15% и никак не больше 40% - с целью
лифтов с номинальной с быстротой с 0,5 до 1,6 м/с включая.

• • Номинальный калибр тяговых тросов обязан являться никак не меньше

8 миллиметров – с целью лифтов, в каковых разрешается перевозка
людей.
• Номинальный калибр каната, погружающего разделитель быстроты,
обязан являться никак не меньше 6 миллиметров.

• • У лифтов, оснащенных лебедкой с канатоведущим шкивом, обязана

являться изъята вероятность роста противовеса рядом недвижной
кабине.
• Конструкция обязана являться рассчитана н перегрузки,
функционирующие в рабочих, испытывающих и аварийных системах.

• • Между канатоведущим органом лебедки и тормозом обязаны являться

отнюдь  не  размыкаемая  кинематическая  взаимосвязанность.
•  Тормозной  фактор  обязан  формироваться  рядом  поддержки  пружин
либо груза.
•  Эксплуатационные  свойства  лифта  в  характеризующей  уровня
находятся  в  зависимости  с  установки  и  характеристик  портального
механизма.

Надежность остановки кабины обусловливается размером разнице

оценок  пола  кабины  и  пола  этажной  площадки.  Предел,  возникающий  в
следствии неточности приостановки, предполагает риск с целью пассажиров
и  усложняет  погрузочно-выгрузочные  деятельность  с  использованием
напольного  автотранспорта  либо  однорельсной  организации  разгрузки
кабины.

Неопределенность остановки обусловливается связью тормозного пути

кабины с массы груза и направленности перемещения в период торможения.

При торможении подымающейся кабины, задержка случится некоторое
количество пониже порога выгрузочной площадки, в этом случае равно как
порожняя лифт минует более значительный курс и встанет повыше данного
значения. Рядом перемещении книзу достаточно замечаться оборотная
картина.

Плавность перемещения кабины количественно обусловливается

степенью  убыстрения  при  разгоне  и  торможении  портального  механизма.
Согласно  общепризнанным  меркам  «Правил  аппарата  и  не  опасной
эксплуатации  лифтов»  наибольшая  размеры  форсирования  (сдерживания)
кабины  в  стандартных  рабочих  системах  пассажирских  лифтов  никак  не
обязана быть выше 2 м/с2, наибольшая размеры замедления кабины лифтов
при остановке клавишей «Стоп» обязано являться никак не наиболее 9.81 м/с2.
При  высадке  кабины  в  ловители  либо  буфер  в  аварийных  моментах
разрешается увеличение быстродействия вплоть до 25м/с2 [8].

Результат физического влияния ускорений значительно находится в

зависимости  с  времени  их  воздействия.  Таким  (образом,  рядом  времени
воздействия  ускорений  меньше  0.04  с,  Общечеловеческий  тело  достаточно
выдерживает  форсирования  примерно  30-40  м/с2.  Следовательно  «Правила
аппарата  и  не  опасной  эксплуатации  лифтов»  дозволяют  временное
преобладание форсирования сдерживания кабины.

Удобство

обстоятельств

транспортировки

пассажиров

обусловливается наименьшей размером времени надежды лифта в посадочной
площадке, мягкостью и правильностью приостановки, неимением гула и
пульсации в кабине, присутствием превосходной проветривания салона и
необходимой освещенностью.

Общедоступность использования лифтом подразумевает присутствие

легкий и ясной организации управления перемещением с кабины и этажных
площадок.

Беззвучность деятельность лифта поддерживается вблизи граней

согласно уменьшению степени гула и предупреждению его распространения

Асинхронный электропривод лифта (Бакалаврская работа) - часть 1