Анализ и описание системы «электропривод – оператор»

 

Анализ и описание системы «электропривод – оператор» нужен для проектирования схемы управления с той или иной степенью, учёта требований охраны труда и техники безопасности и обеспечения качественного протекания технологических процессов.

Лифт относится к механизмам, работающим всё время в относительно тяжёлых динамических условиях, характеризующихся частыми пусками, остановами, изменениями направления скорости вращения со значительной статической нагрузкой на валу двигателя. В связи с этим требуется разработать схему управления, которая обеспечивала бы автоматический пуск и останов привода, перевод его на пониженную скорость для обеспечения точности останова.

Для выполнения этой задачи в схеме управления нужно использовать кнопки, контакторы, реле времени и путевые датчики. Кроме того, разработанная схема управления должна обеспечивать пассажирам и обслуживающему персоналу безопасную работу и хорошие условия при эксплуатации наладке лифта.

 

 

Выбор принципиальных решений

 

Построение механической части привода

 

Для упрощения механической части, уменьшения габаритов и потерь, а также осуществления благоприятного динамического режима, следует осуществлять передачу движения от двигателя к рабочему органу как можно более децентрализованным путём и без использования промежуточных звеньев в виде редукторов или других механизмов. Однако обеспечить лифту скорость 1,5 м/с представляет собой значительные трудности, т.к. для этого необходимо изготовить двигатель по спецзаказу. А это обойдётся значительно дороже. Вместе с тем повышение номинальной скорости вращения двигателей уменьшает их массу, габариты, себестоимость, что влияет на технико-экономические показатели лифта в целом.

Поэтому при эксплуатации для согласования скоростей двигателя и нагрузки используют червячный редуктор, являющийся самотормозящей парой. Кроме того, редуктор должен удовлетворять определённым требованиям в отношении габаритов, КПД, люфта, кинематической точности, инерционности, жёсткости и надёжности. Так как лифт является позиционным механизмом, то главным требованием к редуктору является кинематическая точность. Также для реверсивных передач величина бокового зазора должна быть минимальной.

 

Выбор типа привода (двигателя) и способа регулирования координат

 

Основой для выбора типа привода (двигателя) и способа регулирования координат являются требования, предъявляемые механической частью, обеспечиваемые технологические режимы, а также условия эксплуатации.

В данном случае необходимо производить регулирование скорости, которые состоит в переводе электропривода на пониженную скорость. Этим определяется диапазон регулирования:

 

w_р 56,8

D = – = – = 5,34                                                     (3.1)

w_п 10,6

 

При этом следует учитывать энергетический аспект выбора способа регулирования скорости. Это значит, что минимальный габарит двигателя и его полное использование по нагреву имеет место тогда, когда способ регулирования скорости по показанию допустимой нагрузки соответствует зависимости нагрузки от скорости.

Так как механическая характеристика механизма является крановой нагрузкой, то целесообразно использовать способ регулирования скорости при постоянном моменте, т.е. регулирование с М_с = const. В случае применения такого способа двигателю обеспечивается наилучший тепловой режим.

Регулирование скорости при постоянном моменте обеспечивают следующие системы:

— двигатель постоянного тока с шунтированием якоря.

— двигатель постоянного тока с реостатным управлением;

— асинхронный двигатель с фазным ротором (АД с ФР);

— система генератор – двигатель (Г-Д);

— АД с переключением числа параметры полюсов и коробкой передач;

— асинхронный двигатель с частотным управлением (АИН-АД);

— двигатель постоянного тока с управляемым выпрямителем (УВ-ДПТ).

Системы «двигатель постоянного тока с реостатным управлением» и «двигатель постоянного тока с шунтированием якоря» являются наихудшими способами регулирования с точки зрения обеспечения наилучшего теплового режима. Это объясняется тем, что такой способ регулирования является параметрическим, а значит неполноценным. (не изменяется скорость холостого хода). Система генератор – двигатель является морально устаревшей.

В связи с этим в качестве рассматриваемых вариантов приводов оценим три оставшиеся системы.

 

Оценка и сравнение выбранных вариантов

 

Проделаем сравнительную оценку следующих систем:

— АД с переключением числа параметры полюсов и коробкой передач;

— асинхронный двигатель с частотным управлением (АИН-АД);

— двигатель постоянного тока с управляемым выпрямителем (УВ-ДПТ).

Из нескольких вариантов систем электропривода проведение строгих технико-экономических расчётов не представляется возможным из-за отсутствия требуемых исходных данных. Поэтому воспользуемся приблизительным «методом экспертных оценок». Сравнение предварительных результатов или вариантов решения производится относительно n характеристик системы, путём сравнения определённых значений соответствующих показателей качества q_i. Показатели качества служат для количественной характеристики степени выполнения требований задания на проектирование электропривода, а также других требований рабочей машины. Показатели качества лежат в пределах от 1-цы до 5-ти. На основе этих показателей может быть охарактеризована степень выполнения каждого отдельного требования путём назначения соответствующей оценки.

Выбор варианта в качестве наилучшего зависит от того насколько равноправными являются характеристики системы, т.е. нужно оценить их значимость для выполнения необходимых требований, предъявляемых со стороны рабочего механизма. Для этого вводятся весовые коэффициенты л_i, которые можно охарактеризовать следующим образом:

— 5 – i-я характеристика системы имеет определяющее значение для достижения поставленной цели;

— 4 – i-я характеристика системы имеет большое значение;

— 3 – i-я характеристика системы имеет достаточно важное значение;

— 2 – i-ю характеристику системы желательно учесть;

— 1 – i-я характеристика системы является несущественной для выполнения задачи.

Выбор наилучшего решения производится определением взвешенной суммы. Наилучший вариант имеет большую сумму:

 

S = ∑ л_i∙q_i                                                                         (3.2)

 

Для системы АД с переключением числа параметры полюсов и коробкой передач взвешенная сумма:

S = 5∙2+5∙2+4∙3+5∙4+5∙2+5∙5+3∙4+4∙4+4∙5+5∙3+4∙5 = 170

Для системы АИН – АД взвешенная сумма:

S = 5∙5+5∙5+4∙3+5∙4+5∙5+5∙3+3∙2+4∙3+4∙5+5∙5+4∙4 = 201

Для системы УВ – ДПТ взвешенная сумма:

S = 5∙5+5∙5+4∙4+5∙5+5∙5+5∙4+3∙3+4∙4+4∙4+5∙5+4∙4 = 221

Система УВ – ДПТ имеет наибольшую взвешенную сумму. Таким образом, система УВ – ДПТ подлежит дальнейшему расчёту.