К числу самых распространенных механизмов вертикального транспорта относятся лифты. Они находят широкое распространение в зданиях современных промышленных предприятий и в жилых домах. Служат для перемещения грузов в вертикальном направлении по строго определенному пути. По назначению лифты разделяются на пассажирские, грузовые с проводником и без проводника, специальные, грузопассажирские.
В настоящее время лифты выполняются с высокой степенью автоматизации операций по открыванию и закрыванию двери, по передвижению и остановке кабины, они отличаются безусловной безопасностью, комфортабельностью и общедоступностью пользования.
Все электрооборудование лифтов выполняется в соответствии с “Правилами устройства и безопасной эксплуатации лифтов ”.
Напряжение главных цепей в шахтах, кабинах и на этажных площадках должно быть не выше 380 В., осветительных цепей, цепей управления и сигнализации — не выше 220 В, переносных ламп — не выше 36 В.
Для управления лифтами, кроме аппаратуры общего применения (контакторы, реле, кнопки управления, конечные выключатели и др.) используется специальная аппаратура: этажные переключатели, переключатели скорости, индуктивные датчики, контакты пола, дверные контакты, контакты ловителя, магнитная отводка и этажные реле.
Общая часть
Краткая характеристика лифта с описанием основных узлов кинематической схемы.
Основными узлами оборудования для грузовых лифтов являются: канаты, противовес, кабина, подъемная лебедка, двигатель, тормоз и аппаратура управления.
На рисунке показан общий вид кинематической схемы лифта. В шахте, которая ограждена со всех сторон, по направляющим перемещается кабина К , подвешенная на несущих канатах НК . Эти канаты навиваются в несколько заходов в клиновидные или полукруглые дорожки на поверхности канатоведущего шкива КШ . Между главными канатами и шкивом КШ осуществляется связь за счет трения, а не жестким креплением, как в барабанных лебедках мостовых кранов. Противовес ПР подвешен на противоположном конце канатов КШ . Противовес движется по своим направляющим. От двигателя Д через червячный редуктор Р сообщается движение шкиву и несущим канатам. В верхней части кабины современных лифтов устанавливается электропривод дверей, который через систему рычагов раздвигает створки дверей. При помощи гибкого кабеля подводится питание к двигателю дверей, а так же к аппаратуре управления и сигнализации, расположенной в кабине лифта. Через этот же кабель осуществляется связь с электрооборудованием, находящимся вне кабины.
Электропривод пассажирского лифта
... СПГУТД 1. Конструкторская часть 1 Устройство лифта и принцип работы 1.1 Классификация лифтов По назначению можно выделить следующие типы лифтов: а) пассажирский - предназначен для подъема и спуска ... перемещается посредством тяговых канатов лебедки; б) лифты цепные, реечные и винтовые, в которых движение кабины осуществляется посредством тяговых цепей, системы винт-гайка или приводная шестерня ...
На общей раме монтируются двигатель, редуктор, тормозной электромагнит, канатоведущий шкив и вместе со шкивом устанавливаются в машинном помещении, чаще всего над шахтой.
Высокие требования безопасности пользования лифтом вызывают необходимость применения специального оборудования, действующего при различного рода повреждениях и авариях. На валу двигателя установлен электромагнитный тормоз Т , затормаживающий привод при снятии напряжения с двигателя при нормальной работе и в аварийных режимах.
Описание режима и цикла работы электродвигателя привода лифта
Электропривод лифта должен обеспечивать реверсивную работу двигателя, плавный пуск и торможение при условии, чтобы ускорения и замедления, а так же их производные не превышали установленные нормы, минимальное время переходных процессов, точную остановку кабины против уровня пола этажа.
Выполнение этих требований связано с некоторыми особенностями лифтов, которые видны из формулы производительности лифта:
Где Е к — емкость кабины;
- Н-высота подъема, м;
- ?? — скорость движения кабины, м/сек.;
- ?t- полное затраченное время, сек.;
Лифты с большой скоростью движения кабины (выше 2 м/с) если они должны делать остановки на каждом этаже, не используются по скорости, ибо на одном перегоне между этажами (при Н = 3,2-3,6 м.) по условиям заданного ускорения кабина не может развивать скорость выше 1,6-1,8 м/с, так как по достижении такой скорости ее опять требуется снижать для достижения точной остановки. Скорость кабины более 1,5 м/с применяется для скоростных лифтов в том случае, если они работают с экспрессными зонами, то есть обслуживает не все этажи подряд, а кратные 2 или 5. Допустимые значения ускорения кабины при пуске и замедлении ее работы для тихоходных и быстроходных лифтов1,5 м/с2 , для скоростных лифтов- 2,5 м/с2 .
Максимальное замедление при остановке кнопкой “стоп” не должно превышать 3,0 м/с 2 наибольшая допустимая скорость ускорения ограничивается значениями 3-4 м/с2 .
Для привода лифтов применяются двигатели с жесткими механическими характеристиками, специально рассчитанные повторно-кратковременный режим работы.
Специальная часть
Расчет мощности электрического двигателя электропривода лифта и выбор его в каталоге
Выбор мощности двигателя лифта заключается в предварительном подборе двигателя по статической нагрузке за цикл работы и последующей проверке на нагрев с учетом переходных процессов при пуске и торможении привода.
Современные лифты имеют противовесы, которые выбираются с таким расчетом, чтобы противовес уравновешивал силу тяжести пусковой кабины G 0 и части номинального поднимаемого груза бG ном :
G пр =G0 + бGном (1) (Л-4. Стр. 172)
Где G пр — сила тяжести противовеса, Н;
Контрольная работа по «Инженерное оборудование зданий и сооружений»
... по звукопоглощению, чтобы при работе лифтов уровень звуковой мощности за пределами машинных помещений и шахты не превышал санитарных норм. Допустимый уровень звуковой мощности лифтового оборудования приведен в ГОСТ 22011. ... при приложении к нему усилия 10Н. 2.7 При расстоянии между кабинами соседних лифтов или между кабиной одного лифта и противовесом другого 500мм и более и при устройстве наверху ...
- б- коэффициент уравновешивания, который обычно принимается равным 0,4-0,6.
Если пренебречь трением в направляющих кабины, и противовеса, то без учета силы тяжести несущих канатов НК усилие Fc на канатоведущем шкиве КШ определяется как разность сил F1 и F2
F c = F1 — F2 = G-бGном (2) (Л-4, стр. 173)
Где F 1 = G0 + G
F 2 = Gпр
F 1 и F2 -усилия в набегающей и сбегающей ветвях канатов, Н
G ном =mном q
G 0 =m0 q
Где m 0 -масса кабины
m ном — грузоподъемность лифта(1500 кг)
q- Ускорение свободного падения
G ном = 1500•9,8= 14700 Н
G 0 =750•9,8= 7950 Н
G пр =14700+0,5•7950=18375 Н
F 1 = 7950+14700= 22650 Н
F 2 = Gпр =18375 Н
F c =22650-18375=4275 Н
Из формулы следует, что нагрузка двигателя определяемая усилием F c зависит от загрузки кабины и от коэффициента уравновешивания б .
Кроме того значительной высоте подъема Н и большой грузоподъемности лифта существенное влияние на нагрузку станет оказывать сила тяжести несущих канатов. В этих случаях лифты снабжают уравновешивающим канатом УК .
При F c >0 двигатель лифта будет работать в двигательном режиме при подъеме кабины и в генераторном режиме при ее опускании, при Fc <0 — в генераторном режиме при подъеме и в двигательном при спуске.
Статические мощности и момент на валу двигателя определяются по формуле:
(3) (Л-4 стр.174)
Где P c 1 ,Mc 1 и Pc 2 , Mc 2 — мощность , кВт и момент Н•м, при работе привода соответственно в двигательном и генераторном режимах;
D кш — диаметр канатоведущего шкива, м.
i p — передаточное число редуктора;
з p 1 и зp 2 — КПД редуктора при прямой и обратной передаче мощности.
Поскольку нагрузка лифта и циклы его работы, как правило, могут быть весьма различными, то предварительный выбор мощности двигателя удобнее выбрать исходя из условного расчетного цикла. Этот цикл состоит из рабочих операций подъема номинального груза с первого этажа на последний и спуска пустой кабины на первый этаж.
Приняв, что скорости подъема и спуска кабины ?? к одинаковы и равны номинальной скорости ??ном , т.е. времена подъема (tп ) и спуска (tс ) равны и , определив по формулам (3) значения статических мощностей Pc 1 и Pc 2 для указанных нагрузок, находят эквивалентную статическую мощность за суммарное время рабочих операций.
При расчете P c 1 и Pc 2 допустимо считать, что значения КПД редуктора зp 1= зp 2 =зр ном
Система жидкостного и воздушного охлаждения двигателей: устройство ...
... с расширительным бачком, вентилятора, соединительных патрубков и шлангов. Рубашка охлаждения двигателя В настоящее время применяются системы жидкостного охлаждения, как правило, закрытого типа с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости. ... насос: 46. Крышка термостата; 47. Поршень рабочего элемента; 48. I. Схема работы термостата; 49. II. Температура жидкости менее 80 С; 50. III. Температура ...
Тогда требуемая мощность двигателя P дв , кВт при ПВном определится как
(5) (Л-4 стр. 175)
= 1,3 ч1,5 — коэффициент запаса, учитывающий влияние на нагрев двигателя динамических нагрузок, которые обычно бывают значительными.
Необходимая угловая скорость двигателя, рад/с.
(6) (Л-4 стр. 175)
=340,13 об/мин
Затем по каталогу выбирают двигатель повторно — кратковременного режима работы по условиям
P ном ? P дв ;
- Выбираем двигатель: 4АК 160М 8У3; P = 11 кВт
Проверяем выбранный двигатель на перегрузочную способность.
Примем расчетную скорость т.е. двигатель работает с постоянной нагрузкой и скоростью.
Где Р р — расчетная мощность двигателя
- частота вращения двигателя
0,14>0,13
Расчет пусковых сопротивлений графическим и аналитическим способом
Пусковые сопротивления.
Для пуска и торможения электроприводов требуются определенные значения моментов. Их определяют соответствующим расчетом сопротивлений в силовой цепи двигателя. Рассматриваемые ниже методы расчетов справедливы для номинальных значений питающего напряжения и магнитного потока.
Тормозные сопротивления.
Сопротивления для торможения рассчитываются на основании выражений. При торможении противовключением в соответствии внешнего сопротивления R в.ш.пв. в цепи якоря.
R в.ш.пв. =[(Uc +E)/Йт ]-Rдв (7)
Где Е- ЭДС якоря при начальной угловой скорости торможения ?? т
Й т — допустимый начальный ток при торможении.
Для динамического торможения внешнее сопротивление
R в.ш.пв. =(E/Йт )-Rдв (8)
Регулировочные сопротивления.
Чтобы получить угловую скорость, меньшую чем на естественной характеристике при номинальной нагрузке, сопротивление рассчитывают по формулам для двигателя независимого и последовательного возбуждения соответственно.
(9)
- угловая скорость на реостатной характеристике при номинальном токе.
Для нескольких ступеней пуска, торможения и регулирования угловой скорости двигателя сопротивления каждой ступени определяют при соответствующих значениях угловых скоростей на реостатных характеристиках.
Определение значения сопротивления пускового реостата и времени разгона электропривода до номинальной угловой скорости.
Каталожные данные двигателя 4АК 160М 8У3:
P ном = 11 кВт; Uном =220; КПД=0,86; 750об/мин; Cos ц=0,72; Йном =16,5 А.
Момент инерции якоря Ј дв =0,058 кГ
- м2
Сопротивление нагретых обмоток якоря, обмоток добавочных полюсов и последовательной обмотки R дв = 1,45 Ом
Данные механизма: приведенный к валу двигателя момент инерции механизма Ј м =0,7 Јдв
Ј м =0,7•0,058= 0, 0406 кГ
- м2
Приведенный к валу двигателя момент статической нагрузки двигателя М ст =0,8Мном .
Ограничения динамического момента нет.
Момент инерции электропривода.
Ј= Ј дв + Јм
Ј=0,058+0,0406=0,099 кГ
- м 2
Номинальный момент двигателя
М ном = 11•10-3 /35,6= 308,9 Н•м
Момент статической нагрузки
М ст =0,8Мном
М ст =0,8•308,9=247,19 Н•м
Номинальное сопротивление двигателя
R ном =Uном / Йном
R ном =220/16,5=13,3 Ом
Относительное сопротивление двигателя
R #дв = Rдв / Rном
R #дв =1,45/13,3=0,11 Ом.
Принимаем максимальный пусковой ток
Й 1 =2,2Йном или Й#1 =2,2 А
Отношение пускового тока Й 1 к току переключения Й2 .
Где m = 4- число пусковых ступеней.
Сопротивления пускового реостата:
Ом
Сопротивление пускового реостата
Ток переключения ступеней
Й #2 = Й#1 /л
Й #2 =2,2/1,42=1,55 A
Среднее значение тока двигателя при разгоне
Й #ср =0,5(Й#2 + Й#2 )
Й #ср =0,5(2,2+1,55)=1,87 А
Среднее значение момента
М ср =1,76•308,9=543,6 Н•м
Время разгона привода до номинальной угловой скорости.
принимается равным 0,1 (?t pi +?tpi )
Оно учитывает время движения кабины на пониженной скорости, время возможных задержек и другие факторы.
Время остановки (пауза) — это время необходимое для открытия и закрытия дверей кабины и шахты , входа и выхода пассажиров, погрузки и разгрузки грузов, а так же для включения двигателя лифта.
Задаемся значением продолжительности включения ПВ расч .
Согласно действующим стандартам лифты по продолжительности работы делятся на 4 категории: Л, С, Т, и ВТ. Время одного включения двигателя, его работы и последующей остановки , называется рабочим циклом. Продолжительность цикла обычно не более 10 минут.
Промышленность выпускает электродвигатели для лифтов, рассчитанные на 15, 25, 40, 60%-ную относительную продолжительность включения.
Величина ПВ показывает, сколько времени двигатель находится включенным во время цикла.
(10)
Время равномерного хода двигателя можно определить по формуле:
(11) (Л-2 стр. 53)
- путь пройденный рабочим органом, с установившейся скоростью
(12) (Л-2 стр. 52)
Где Н- высота подъема,Н=20м
- путь пройденный рабочим органом за время пуска
- путь пройденный рабочим органом за время торможения ()
Исходя из условий технологического процесса принимаем время паузы равное
Что удовлетворяет техническим требованиям выбранного двигателя.
Определяем ПВ
tn- время пуска привода(tn=0,4 сек)
tn-время торможения (tn=0,2 сек)
Следовательно, выбираем 15% работы ПВ.
Построение нагрузочной диаграммы.
Где tn- время пуска
tn-время торможения
tр-время работы
t0-время паузы
М0- момент пуска
Мр- момент работы
Мm- момент торможения
Электрические машины не должны нагреваться свыше допустимых пределов.
По нагрузочной диаграмме определяем по нагреву момент двигателя за время его работы без учета времени пауз.
(12) (Л-2 стр. 49)
Где Мn и Мm — моменты развиваемые двигателем при пуске и торможении.
После этого производим перерасчет эквивалентного момента на ближайшую статическую продолжительность включения.
(13)
Где — действительная продолжительность включения двигателя
- ближайшая по величине стандартная продолжительность включения по отношению к действительной ПВ.
Если полученный в результате расчета момент Мэ<Мн, двигатель , который был предварительно выбран, по условиям нагрева проходит.
Если же Мэ>Мн, то необходимо задаться следующим габаритом двигателя и расчет производить вновь.
Определяем эквивалентный момент:
Где
Где — грузоподъемность лифта
- диаметр барабана
m-число полиспастов
i-передаточное отношение
з-КПД привода
Пересчитаем эквивалентный момент на ПВ= 15%:
(14)
Поскольку Мн = 308,9>Мэ= 253,35, то двигатель по условию нагрева проходит.
Для построения механической характеристики асинхронного двигателя воспользуемся формулой Клосса:
(15) (Л-3 стр. 61)
Где Мк — критический момент двигателя.
(16) (Л-3 стр. 62)
- критическое скольжение двигателя.
(17) (Л-3 стр. 61)
л — перегрузочная способность двигателя.
- номинальное скольжение двигателя.
(по паспортным данным )
Критическое скольжение двигателя
Критический момент двигателя
Для построения механической характеристики переходим от скольжения к числу оборотов на основании уравнения
Скольжение определяется в пределах от 0 до 1.
S=0
S=0,02
S=0,04
S=0,06
S=0,08
S=0,1
S=0,3
S=0,5
S=0,8
S=0,9
S=1
При тех же скольжениях находим по формуле Клосса соответствующие им моменты.
S=0
S=0,02
S=0,04
S=0,06
S=0,08
S=0,1
S=0,3
S=0,5
S=0,8
S=0,9
S=1
Пользуясь этими значениями построим естественную нагрузочную характеристику.
Выбор ящиков сопротивления, кнопок управления, рычажных переключателей и реле, дверных контактов, ловителей, конечных выключателей
Электрооборудование кабины и шахты лифта
Исходя из полученных данных произведем выбор оборудования.
Оборудование выбирается из каталогов и заносится в таблицу
Электрооборудование |
марка |
||
1 |
Асинхронный двигатель с фазным ротором |
4АК 160М8У3 |
|
2 |
Тормозной электромагнит |
КМТД-100 |
|
3 |
Комплексное низковольтное устройство управления лифтом |
ШДК 59/6-А 171 УХЛ УН1 |
|
4 |
Вводное устройство |
ВУ-3У3 |
|
5 |
Электромагнитная отводка |
ЭМО-1 |
|
6 |
Контакты дверные |
ДШ1-ДШ9 |
|
7 |
Кнопочный пост |
ПЛ-4400УЗ |
|
8 |
Вызывная аппаратура (кнопки) |
ВП-54УЗ |
|
9 |
Контакты пола |
КП-1чКП-9 |
|
10 |
Выключатель ловителей |
ВК-200ГБУ2 |
|
11 |
Контакты ловителей |
КЛ |
|
12 |
Этажные переключатели |
ДПЭ 101УЗ |
|
13 |
Реле этажное |
РЭВ-811 |
|
14 |
Контакторы |
ПА-422 КТПВ-421 |
|
Описание работы электрической схемы лифта
Пуск двигателя производится в три ступени с управлением в функции времени при помощи механических реле времени, пристроенным к контакторам KM1.6, KM2.6, KM3, KM4. Параллельно статорной обмотке подключен тормозной электромагнит YB, растормаживающий механизм лифта при включении.
Этажные переключатели SA1-SA5 установлены каждый на своем этаже . На панели управления лифтом находятся этажные реле K1-K5. Таким образом количество этажных переключателей и этажных реле соответствует числу этажей, обслуживаемых лифтом. Электрооборудование, расположенное в кабине, связанно с панелью управления гибким кабелем. Контакты конечного выключателя ВК, ограничивающего в аварийных случаях ход кабины вверх и вниз, включены непосредственно в статорную цепь двигателя. Движение кабины невозможно при открытых дверях шахты и кабины, что обеспечивается контакторами SQ6.1 -SQ6.5 и SQ3 в цепи управления. В эти же цепи включены: контакт конечного выключателя SQ5, контролирующего натяжение канатов (размыкающегося при их ослаблении или разрыве); контакт ловителя SQ4, размыкающийся при срабатывании механизма ловителя; контакты пола SQ1 и SQ2, которые разомкнуты если кабина заполнена и замкнуты когда пуста.
Предположим что необходимо подняться с первого этажа на четвертый. Пассажир входит в кабину. При этом контакты пола размыкаются и разрывают цепь вызывных кнопок 1-5, исключая наружное управление. Далее управление лифта производится из кабины. Пассажир закрывает двери шахты , замыкая Д1, а так же ДК и нажимает кнопку 4 эт. ,размыкающий контакт ЗУ. Реле 4РЭ замыкает свои контакты и включает В(вверх), присоед. Статор двигателя к сети и включает ЭТ.
При достижении 4 этажа упор кабины повернет рычаг 4ПЭ в среднее положение, отсоединив двигатель от сети.
Организация и экономика
Спецификация основного оборудования.
Основное оборудование лифта располагается в машинном помещении. Выбор электрооборудования производится по техническим данным лифта и записывается в таблицу.
№ |
Электрооборудование |
Марка |
Кол-во (ШТ) |
|
1 |
Комплектное низковольтное устройство управления лифтом |
ШДК 59/6-А 171 УХЛ 4Н1 |
1 |
|
2 |
АД с фазным ротором |
4АК 160М8У3 |
1 |
|
3 |
Вводное устройство |
ВУ-3У3 |
1 |
|
4 |
Тормозной электромагнит |
КМТД-100 |
1 |
|
5 |
Электромагнитная отводка |
ЭМО-2 |
1 |
|
6 |
Кнопочный пост |
ПЛ-4400УЗ |
1 |
|
7 |
Вызывной аппарат |
ВП 54УЗ |
9 |
|
8 |
Выключатель ловителей |
ВК-200Г БУ2 |
8 |
|
9 |
Путевые конечные выключатели |
ВПК-2110У |
2 |
|
10 |
Этажные переключатели |
ДПЭ-101У3 |
9 |
|
11 |
Реле этажное |
РЭВ-811 |
9 |
|
12 |
Контакторы |
ПА-422 |
2 |
|
13 |
Контакторы |
КТПВ-421 |
2 |
|
Сметная стоимость электрооборудования.
По экономическим элементам составим смету на покупку оборудования.
№ |
Электрооборудование |
Марка |
Кол-во (ШТ) |
Цена (1шт.) |
Цена общая |
|
1 |
Комплектное низковольтное устройство управления лифтом |
ШДК 59/6-А 171 УХЛ 4Н1 |
1 |
9350 |
9350 |
|
2 |
АД с фазным ротором |
4АК 160М8У3 |
1 |
30250 |
30250 |
|
3 |
Вводное устройство |
ВУ-3У3 |
1 |
11250 |
11250 |
|
4 |
Тормозной электромагнит |
КМТД-100 |
1 |
3540 |
3540 |
|
5 |
Электромагнитная отводка |
ЭМО-2 |
1 |
370 |
370 |
|
6 |
Кнопочный пост |
ПЛ-4400УЗ |
1 |
1750 |
1750 |
|
7 |
Вызывной аппарат |
ВП 54УЗ |
9 |
250 |
2250 |
|
8 |
Выключатель ловителей |
ВК-200Г БУ2 |
8 |
310 |
2480 |
|
9 |
Путевые конечные выключатели |
ВПК-2110У |
2 |
310 |
620 |
|
10 |
Этажные переключатели |
ДПЭ-101У3 |
9 |
280 |
2520 |
|
11 |
Реле этажное |
РЭВ-811 |
9 |
1700 |
15300 |
|
12 |
Контакторы |
ПА-422 |
2 |
440 |
880 |
|
13 |
Контакторы |
КТПВ-421 |
2 |
440 |
880 |
|
С ? =С1 +С2 +С3 +С4 +С5 +С? +С7 +С8 +С9 +С10 +С11 +С12 +С13
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/elektroprivod-lifta/
1. Лотоцкий К.В. Электрические машины и основы электропривода- М., издательство «Колос», 1964.
2. Ключев В.И., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов — М., «Энергия», 1980.
3. Дьяков В.И. Типовые расчеты по электрооборудованию. Практическое пособие- 7-е издание., М.,«Высшая школа», 1991
4. Зимин Е.Н. Электрооборудование промышленных предприятий и установок. М., «Энергоиздат», 1981.
5. Александров М.П. Подъемно-транспортные машины. -М., «Высшая школа»,1972.
6. Анурьев В.И. Справочник конструктора машиниста. — М., «Машиностроение», 2001.
7. Ермишкин В.Г. Техническое обслуживание лифтов. — М., «Недра», 1977.
8. Райков Е.И. Справочник молодого монтажника лифтов. — М., «Высшая школа», 1990.