Модернизация электропривода лифта

 

 

 

 

 

 

1.7 Выбор двигателя

 

Применение преобразователей частоты (ПЧ) позволяет использовать АД с КЗ ротором общего применения. Момент инерции таких двигателей на порядок меньше аналогичных лифтовых двухскоростных двигателей, а стоимость значительно меньше. Применение АД с КЗ ротором общего применения позволяет уменьшить срок окупаемости модернизации.

 

1.7.1. Определяем мощность двигателя

 

1.7.1.1 Определяем эквивалентный момент на валу двигателя с учетом продолжительности включения по формуле 8.1

                                                                                      

                   Мст1²*t´´´ + Мст2²* t´´´             ПВр                                                           

Мэкв =                                             *                         , н*м;      (8.1)                                   

                        2 * t´´´                             ПВном

 

 

где  Мст – статический  момент на валу двигателя, н*м;

t´´´ – время движения кабины от одной станции до другой, с;

ПВр – расчетная продолжительность включения двигателя;

ПВном  – номинальная продолжительность включения двигателя.

 

                                                 

 (64,3² +28²)

Мэкв =                                 *  0,89 =    44,2 н*м:     

        2                       

 

1.7.1. 2 Определяем скорость вращения двигателя по формуле 8.2

 

60 Vк i

 nрасч =                     ,         (8.2)

П*D

 

где  Vк – скорость движения кабины, с;

i – передаточное число редуктора;

П – число П = 3,14;

D – диаметр КВШ, м.

 

                                    60 * 1 * 30

nрасч =                          = 882 об/ мин.

                                            3,14 * 0,65

 

1.7.1.3 Определяем мощность двигателя по формуле 8.3

 

Мэкв * n

       Р =                        ,          (8.3)

9550

 

где Мэкв– эквивалентный момент на валу, н*м;

n – скорость вращения двигателя на большой скорости, об/мин;

 

   44,2 * 882

   Р =                      = 4,08 кВт

      9550

 

1.7.2 Выбор двигателя

 

Из каталога выбираем двигатель типа АИРМ132S6, его характеристики приведены в таблице 2.

 

Таблица 2- Характеристики односкоростного АД.

тип	Pном, кВт	n об/мин	КПД, %	Cos	Iном, А	Мном, Н*м		Iпуск Iном	Число пусков	J Кг*м2	Масса, кг
АИРМ132S6	5,5	960	84,5	0,8	12,4	55	2	5,8	---	0,048	68,5

 

Степень защиты IP54, класс нагревостойкости изоляции «F» , 2р=6; n = 1000 об/мин

 

1.7.3 Построение тахограммы

 

Для того чтобы движение лифта было комфортным для пассажиров, и для снижения динамических моментов, время на участках разгона и замедления нужно увеличить.

tуст. = 1,5 с, время установившейся работы зависит от расположения шунтов.

tп. = 1,5 с, время пуска двигателя программируется в ПЧ;

tпер = 0,8 с, время перехода программируется в ПЧ;

tт.м. = 0,08 с, время торможения на малой скорости зависит от времени наложения тормоза, расположения шунтов и от ПЧ;

tм. = 0,6 с, время движения на малой скорости зависит от расположения шунтов;

1.7.3.1 Определяем частоту выходного напряжения от ПЧ для большой скорости вращения по формуле 8.4

 

     , (8.4)

где f1 – частота напряжения, требуемого для вращения вала двигателя с частотой 882 об/мин, Гц;

nрасч. – расчетная частота вращения вала двигателя, об/мин;

fсети – частота сети, 50 Гц;

nном. –  номинальная частота вращения вала двигателя, об/мин;

 

 

1.7.3.2 Определяем частоту выходного напряжения от ПЧ для большой скорости вращения по формуле 8.5

 

 

     , (8.5)

где  f2 – частота напряжения, требуемого для вращения вала двигателя с частотой 192 об/мин, Гц;

nмал. –частота вращения вала двигателя на малой скорости, об/мин;

fсети – частота сети, 50 Гц;

nном. –  номинальная частота вращения вала двигателя, об/мин;

 

С применением ПЧ номинальная скорость лифта равна 1 м/с, а при движении на малой скорости 0,22 м/с. Так же ПЧ обеспечивает плавные переходы скорости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.7.3.3 Построение тахограммы

 

Для построения тахограммы используем ранее полученные времена.

 

Рисунок 5 - Тахограмма лифта с использованием ПЧ и односкоростного АД.

 

 

1.7.4 Определение моментов инерции

 

1.7.4.1 Определяем угловую скорость двигателя по формуле 8.6

 

Wдв = nрасч. /9,55 ,   (8.6)

 

где  nрасч. – количество оборотов двигателя, об/мин;

 

Wдв = 882 /9,55 = 92,4 рад/с;

 

1.7.4.2 Определяем момент инерции при пуске и номинальной загрузке кабины по формуле 8.7

, (8.7)

где  JΣ1–момент инерции при номинальной загрузке кабины, кг*м²;

Jдв – момент инерции двигателя, кг*м²;

m1 – масса загруженной кабины на остановках, н;

Vк – скорость движения кабины, м/с;

Wдв – угловая скорость двигателя, рад.

 

JΣ 1 = 0,048 + 454,4 * (1 / 92,4) ² = 0,1 кг*м²;

 

1.7.4.3 Определяем момент инерции при пуске пустой кабины по формуле 8.8

,(8.8)

где  JΣ2 –момент инерции при пустой кабине, кг*м²;

Jдв – момент инерции двигателя, кг*м²;

m2 – масса пустой кабины на остановках, н;

Vк – скорость движения кабины, м/с;

Wдв – угловая скорость двигателя, рад.

 

JΣ 2 = 0,048 + 196,7 * (1 / 92,4) ² = 0,07 кг*м²;

 

 

1.7.4.4 Определяем момент инерции при переходе с большой скорости на малую при полной загрузке кабины по формуле 8.9

,(8.9)

где  JΣпер.–момент инерции при переходе и номинальной  загрузке            кабины, кг*м²;

Jдв – момент инерции двигателя, кг*м²;

m1 – масса загруженной кабины на остановках, н;

Vк – скорость движения кабины, м/с;

Wдв – угловая скорость двигателя, рад/с;

Vм – малая скорость движения кабины, м/с;

Wм – малая угловая скорость двигателя, рад/с;

 

JΣпер. = 0,048 + 454,4 * ((1-0,22) / (92,4-20,1)) ² = 0,1 кг*м²;

 

1.7.4.5 Определяем момент инерции при переходе с большой скорости на малую при пустой кабине по формуле 8.10

,(8.10)

где  JΣпер.п.–момент инерции при переходе пустой кабины, кг*м²;

Jдв – момент инерции двигателя, кг*м²;

m2 – масса пустой кабины на остановках, н;

Vк – скорость движения кабины, м/с;

Wдв – угловая скорость двигателя, рад/с;

Vм – малая скорость движения кабины, м/с;

Wм – малая угловая скорость двигателя, рад/с;

 

JΣпер.п = 0,048 + 196,7 * ((1-0,22) / (92,4-20,1)) ² = 0,07 кг*м²;

 

1.7.4.6 Определяем момент инерции на малой скорости и полной загрузке кабины по формуле 8.11

, (8.11)

 

где JΣ1м –момент инерции на малой скорости и полной загрузке кабины, кг*м²;

Jдв – момент инерции двигателя, кг*м²;

m1 – масса загруженной кабины на остановках, н;

Vм – малая скорость движения кабины, м/с;

Wм – малая угловая скорость двигателя, рад/с;

 

JΣм= 0,048 + 454,4 * (0,22 / 20,1) ² = 0,1 кг*м²;

 

 

1.7.4.7 Определяем момент инерции на малой скорости при пустой кабине по формуле 8.12

,(8.12)

 

где JΣ1м.п. –момент инерции на малой скорости при пустой кабины, кг*м²;

Jдв – момент инерции двигателя, кг*м²;

m2 – масса загруженной кабины на остановках, н;

Vм – малая скорость движения кабины, м/с;

Wм – малая угловая скорость двигателя, рад/с;

 

JΣм.п.= 0,048 + 196,7 * (0,22 / 20,1) ² = 0,07 кг*м²;

 

1.7.5 Построение нагрузочной диаграммы двигателя

Для построения нагрузочной диаграммы  двигателя определим динамические моменты на участках:

1. Пуск;

2. Переход с большей скорости  на меньшую;

3. Торможение на малой скорости;

 

1.7.5.1 Определяем  динамический  момент  при пуске загруженной кабины по формуле 9.1

 

Мдин. п.=  (JΣ1* Wдв )/tп    , (9.1)

 

где  Мдин. п. – динамический момент при пуске, н*м;

JΣ1– момент инерции при номинальной загрузке кабины, кг*м²;

Wдв – угловая скорость двигателя, рад/с;

tп  – время пуска двигателя, с;

 

Мдин. п. = (0,1*92,4)/1,5= 6,16 н*м;

 

1.7.5.2 Определяем  динамический  момент при пуске пустой кабины по формуле 9.2

 

Мдин. п.’=  (JΣ2* Wдв )/tп    , (9.2)

 

где  Мдин. п.’ – динамический момент при пуске, н*м;

JΣ2– момент инерции при номинальной загрузке кабины, кг*м²;

Wдв – угловая скорость двигателя, рад/с;

tп  – время пуска двигателя, с;

 

Мдин. п.’ = (0,07*92,4)/1,5= 4,3 н*м;

 

 

 

1.7.5.3 Определяем динамический момент при переходе с большей скорости на меньшую загруженной кабины по формуле 9.3

 

Мдин.пер.=  ( - JΣпер* Wдв )/tпер    , (9.3)

 

где  Мдин.пер. – динамический момент при переходе с большей скорости на меньшую загруженной кабины, н*м;

JΣпер– момент инерции при переходе с большей скорости на меньшую, кг*м²;

Wдв. пер. – угловая скорость двигателя , рад/с;

tпер  – время перехода с большей скорости на меньшую, с;

 

Мдин.пер. = (-0,1*72,3)/0,8 = - 9 н*м;

1.7.5.4 Определяем динамический момент при переходе с большей скорости на меньшую пустой кабины по формуле 9.4

 

Мдин.пер.’=  ( - JΣпер.п.* Wдв )/tпер    , (9.4)

 

где  Мдин.пер.’ – динамический момент при переходе с большей скорости на меньшую загруженной кабины, н*м;

JΣпер.п.– момент инерции при переходе с большей скорости на меньшую пустой кабины, кг*м²;

Wдв. пер. – угловая скорость двигателя , рад/с;

tпер  – время перехода с большей скорости на меньшую, с;

 

Мдин.пер.’ = (-0,07*72,3)/0,8 = - 6,3 н*м;

 

1.7.5.5 Определяем динамический момент при торможении на малой скорости загруженной кабины по формуле 9.5

 

Мдин.т.=  ( - JΣм* Wм )/tпер    , (9.5)

 

где  Мдин.т. – динамический момент при торможении, н*м;

JΣм– момент инерции при переходе с большей скорости на меньшую загруженной кабины, кг*м²;

Wм – малая угловая скорость двигателя, рад/с;

tт .м. – время торможения, с;

 

Мдин.т. = (-0,1*20,1)/0,08 = -25 н*м;

1.7.5.6 Определяем динамический момент при торможении на малой скорости пустой кабины по формуле 9.6

 

Мдин.т.’=  ( - JΣм.п.* Wм )/tпер    , (9.6)

 

где  Мдин.т.’ – динамический момент при торможении, н*м;

JΣм.п.– момент инерции при переходе с большей скорости на меньшую пустой кабины, кг*м²;

Wм – малая угловая скорость двигателя, рад/с;

tт .м. – время торможения, с;

 

Мдин.т.’ = (-0,07*20,1)/0,08 = -17,6 н*м;

 

 

 

Теперь определяем моменты  двигателя на этих участках в двух случаях:

1. Когда кабина загружена  полностью и движется вверх;

2. Когда кабина пустая и движется  вниз;

Определяем момент на валу двигателя при подъеме загруженной кабины:

1. при пуске

 

М1=Мст1+ Мдин. п.     ,

 

где  М1 – момент на валу двигателя при пуске и полностью загруженной кабине, н*м;

Мдин. п. – динамический момент при пуске, н*м;

Мст1 – статический момент на валу двигателя, н*м;

 

М1= 64,3 + 6,16 = 70,5 н*м

2. при переходе с большей скорости на меньшую

 

М2=Мст1+ Мдин.пер.     ,

 

где  М2 – момент на валу двигателя при переходе с большей скорости на меньшую, н*м;

Мдин.пер. – динамический момент при переходе с большей скорости на меньшую, н*м;

Мст1 – статический момент на валу двигателя, н*м;

М2= 64,3 - 9 = 55,3 н*м

3. при торможении на малой скорости

 

М3=Мст1+ Мдин.т.     ,

 

где  М3 – момент на валу двигателя при торможении на малой скорости, н*м;

Мдин.т. – динамический момент при торможении на малой скорости, н*м;

Мст1 – статический момент на валу двигателя, н*м;

 

М3= 64,3 - 25 = 39,3 н*м

Определяем момент на валу двигателя при спуске пустой кабины:

1. при пуске

М1’=Мст2+ Мдин. п.’     ,

 

где  М1’ – момент на валу двигателя при пуске пустой кабины, н*м;

Мдин. п.’ – динамический момент при пуске, н*м;

Мст2 – статический момент на валу двигателя, н*м;

 

М1’= 28 + 4,3 = 32,3 н*м

2. при переходе с большей скорости на меньшую

 

М2’=Мст2+ Мдин.пер.’     ,

 

где  М2’ – момент на валу двигателя при переходе с большей скорости на меньшую, н*м;

Мдин.пер.’ – динамический момент при переходе с большей скорости на меньшую, н*м;

Мст2 – статический момент на валу двигателя, н*м;

 

М2’= 28 – 6,3 = 21,7 н*м

3. при торможении на малой скорости

 

М3’=Мст2+ Мдин.т.’     ,

где  М3’ – момент на валу двигателя при торможении на малой скорости, н*м;

Мдин.т.’ – динамический момент при торможении на малой скорости, н*м;

 

М3’= 28 - 17,6 = 10,4 н*м

 

1.7.5.6 Построение нагрузочной диаграммы