1. Предварительный выбор электродвигателя.

Ориентируемся на выбор двигателя серии 4А, рассчитанного на номинальный повторно-кратковременный режим работы с

Эквивалентный статический момент на канатоведущем шкиве за время работы в цикле ( с учетом потерь в передачах):

=

= (1.23)

Учет влияния потерь в передачах выполняется подстановкой значений:

- в тормозном режиме (знаки момента и скорости различны);

- в двигательный режим (знаки момента и скорости одинаковы).

(1.24)

(1.25)

(1.26)

(1.27)

Расчетная мощность двигателя:

, (1.28)

где, - коэффициент запаса (принимаем

Выбираем двигатель серии 4А. Асинхронный двигатель 4А80В2У3 имеет следующие технические данные [ ]:

Таблица 2 – Технические данные двигателя типа 4А80В2У3

Uном, В	Pном, кВт	n0, об/мин	η, %	cos φ	Sном, %	Jдв, кг*м2	iп	f, Гц	Uф.ном, В
380	2,2	2850	83	0,87	0,38	0,0021	6,5	50	220

2. Построение нагрузочной диаграммы.

Для проверки выбранного двигателя по нагреву выполним построение упрощенной нагрузочной диаграммы двигателя ( без учета электромагнитных переходных процессов). Для построения нагрузочной диаграммы произведем расчет передаточного числа редуктора, приведение моментов статического сопротивления и рабочих скоростей к валу двигателя, примем динамический момент и ускорение электропривода с учетом перегрузочной способности двигателя и заданного допустимого ускорения.

Передаточное число редуктора:

(1.29)

Моменты статического сопротивления, приведенные к валу двигателя:

(1.30)

для XY = 111, 15, 52, 28,

где - функция знака скорости:

(1.31)

(1.32)

(1.33)

(1.34)

Суммарный момент инерции привода:

(1.35)

где - коэффициент, учитывающий моменты инерции полумуфт и редуктора ( принимаем равным 1,2).

Примечание: считаем, что момент инерции не зависит от массы груза в кабине, поэтому подставляем в формулу массу номинального груза.

Модуль динамического момента двигателя по условию максимального использования двигателя по перегрузочной способности:

(1.36)

– максимальный по модулю статический момент, приведённый к валу двигателя.

Ускорение вала двигателя в переходных режимах:

(1.37)

Ускорение кабины лифта:

(1.38)

Ускорение кабины лифта менее максимально-допустимого.

Разбиваем нагрузочную диаграмму на 16 интервалов: 4, 8, 12, 16 – интервалы пауз; 1, 5, 9, 13 – интервалы разгона; 3, 7, 11, 15 – интервалы замедления; 2, 6, 10, 14 – интервалы работы с установившейся скоростью.

Продолжительность интервалов разгона-замедления:

(1.39)

(1.40)

Путь кабины при разгоне-замедлении:

(1.41)

Путь кабины при перемещении на 10 этажей, пройденный на постоянной скорости:

(1.42)

Путь кабины при перемещении на 1 этаж, пройденный на постоянной скорости:

(1.43)

Путь кабины при перемещении на 3 этажа, пройденный на постоянной скорости:

(1.44)

Путь кабины при перемещении на 4 этажа, пройденный на постоянной скорости:

(1.45)

Путь кабины при перемещении на 6 этажей, пройденный на постоянной скорости:

(1.46)

Время движения с постоянной скоростью при перемещении на 10 этажей:

(1.47)

Время движения с постоянной скоростью при перемещении на 1 этаж:

(1.48)

Время движения с постоянной скоростью при перемещении на 3 этажа:

(1.49)

Время движения с постоянной скоростью при перемещении на 4 этажа:

(1.50)

Время движения с постоянной скоростью при перемещении на 6 этажей:

(1.51)

Время работы в цикле:

(1.52)

Время стоянки на этаже:

(1.53)

Моменты двигателя на интервалах разгона:

(1.54)

(1.55)

(1.56)

(1.57)

Моменты двигателя на интервалах движения с постоянной скоростью:

(1.58)

(1.59)

(1.60)

(1.61)

Моменты двигателя на интервалах движения с постоянной скоростью:

По результатам расчета строится нагрузочная диаграмма и тахограмма двигателя.

Т ахограмма

t,с

-

М М3

Н агрузочная М5 М9 М13

д иаграмма

М2

М4 М6 М8 М12 М14 М16 t,с

М10

М1 М7 М11 М15

Нагрузочная диаграмма

1.3.4.ПРОВЕРКА ВЫБРАННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ И ПЕРЕГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ.

Для проверки двигателя по нагреву используем метод эквивалентного момента. Используя нагрузочную диаграмму, находим эквивалентный по нагреву момент за время работы в цикле. Затем приводим эквивалентный момент к номинальной продолжительности включения двигателя. Для нормального теплового состояния двигателя необходимо, чтобы приведённый к номинальной ПВ эквивалентный момент был не больше номинального момента двигателя.

Эквивалентный момент за время работы в цикле (по нагрузочной диаграмме):

=5,58Нм (1.62)

Приведенный к номинальной ПВ эквивалентный момент:

(1.63)

Так как условие выполняется ( то выбранный двигатель проходит по нагреву.

Запас по нагреву:

(1.64)

Запас более 11%

3. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ И ВЫБОР СИЛОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДА.

Из справочника выбираем двигатель типа 4А80В2У3, технические данные которого приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Технические данные двигателя типа 4А80В2У3

Uном, В	Pном, кВт	n0, об/мин	η, %	cos φ	Sном, %	Jдв, кг*м2	iп	f, Гц	Uф.ном, В
380	2,2	2850	83	0,87	0,38	0,0021	6,5	50	220

Произведем предварительный расчет механической части электропривода.

Находим номинальный момент электродвигателя

(1.65)

гдеω_ном– номинальная угловая скорость вращения вала двигателя

(1.66)

где ω₀ – угловая скорость вращения вала двигателя при холостом ходу

(1.67)

Находим максимальную угловую скорость вращения вала двигателя

(1.68)

Находим минимальную угловую скорость вращения вала двигателя

(1.69)

Находим приведенный момент механической передачи

(1.70)

гдеM_мех – механический момент;

i_п– отношение начального пускового тока к номинальному.

(1.71)

Находим момент нагрузки, приведенный к валу двигателя

(1.72)

Находим максимальный момент

(1.73)

Находим пусковой момент

(1.74)

Находим минимальный момент

(1.75)

Находим момент инерции механизма

(1.76)

Определим потери в двигателе

(1.77)

(1.78)

(1.79)

(1.80)

(1.81)

(1.82)

Находим момент холостого хода

(1.83)

(1.84)

где M_э.ном– эквивалентный номинальный момент

(1.85)

(1.86)

Находим ток статора

(1.87)

Находим активное сопротивление статора

(1.88)

Находим полное сопротивление короткого замыкания

(1.89)

Находим индуктивное сопротивление короткого замыкания

(1.90)

(1.91)

Находим сопротивление ротора

(1.92)

Ом

Находим индуктивное сопротивление статора и ротора

(1.93)

Находим критическое скольжение двигателя

(1.94)

Находим ток холостого хода

(1.95)

Находим приведенный ток ротора

(1.96)

Находим активное сопротивление взаимной индукции

(1.97)

(1.98)

Находим индуктивное сопротивление взаимной индукции

(1.99)

Находим индуктивность статора

(1.100)

Находим индуктивность ротора

(1.101)

Находим взаимную индукцию

(1.102)

Находим эквивалентное сопротивление цепи статора

(1.103)

Находим эквивалентную индуктивность цепи статора

(1.104)

Находим суммарный момент инерции ЭП

(1.105)

Выбор силовых ключей инвертора.

В качестве силовых ключей рекомендуется использовать модули IGBT, в состав которых входят биполярные транзисторы с изолированными затворами и обратные диоды.

Предварительный выбор.

Находим номинальный фазный ток статора

(1.106)

Находим средний ток через силовой ключ

(1.107)

гдеk_з – коэффициент запаса, учитывающий перегрузку по току при коммутации ключа; k_з = 2;

I

_max– амплитудное значение тока в плече силовой цепи инвертора.

(1.108)

Находим рабочее напряжение на силовом ключе

(1.109)

гдеU_max – амплитудное значение напряжения в силовой цепи инвертора;

ΔU_п.н– коммутационное перенапряжение на ключе.

(1.110)

гдеU_л – линейное напряжение сети; U_л = 380 В.

С

учетом рекомендаций принимаем значение перенапряжения U_п.н = 600 В.

На основании выражений (1) и (2) по каталогу был выбран силовой модуль типа 202GB1280, технические параметры которого приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Технические параметры силового модуля типа 202GB1280

Величины	Значения
Рабочее напряжение Uраб, В	1200
Ток коллектора Ic, А	190
Напряжение насыщения UCEsat, В	1,9
Общая энергия потерь переключения Etat, мДж	21
Среднеквадратичное значение тока ICRMS, А	100
Тепловое сопротивление «кристалл – корпус»Rthjc, ̊C/Вт	0,165

Выбор силовых вентилей выпрямителя

Выбор тиристоров по току.

Находим действующее значение тока фазы

(1.111)

Находим действующее значение тока

(1.112)

Находим действующее значение тока через вентиль

(1.113)

Предварительно выбираем вентиль по соотношению

(1.114)

гдеk_зо– коэффициент, учитывающий отклонение условий работы вентилей от номинальных; k_зо = 1,15;

k_зрi– коэффициент запаса по току в рабочем режиме; k_зрi= 1,45.

Из справочника был выбран тиристор типа Т112-10 с охладителем типа О111-60, технические данные которых приведены в таблице 5.

Таблица 5 – Технические данные тиристора типа Т112-10 и охладителя типа О111-60

UT(TO), В	rТ, мОм	Rthja, ̊C/Вт	Rthjc, ̊C/Вт	Rthha, ̊C/Вт	Tjm, ̊C	Ta, ̊C	ITAVm, А	Rthch, ̊C/Вт
1,25	29,1	7,5	1,8	5,5	125	40	6,287	0,2

Для выбранного тиристора рассчитываем максимальный допустимый средний ток при заданном режиме и условиях работы

(1.115)

гдеU_T(TO) – пороговое напряжение;

k_фi– коэффициент формы тока;

r_T– дифференциальное сопротивление;

T_jm– максимально допустимая температура;

T_a– температура охлаждающей среды;

R_thja– тепловое сопротивление «переход – среда»;

(1.116)

(1.117)

гдеR_thch– тепловое сопротивление «корпус – контактная поверхность охладителя»;

R_thjc– тепловое сопротивление «переход – корпус»;

R_thha– тепловое сопротивление «контактная поверхность охладителя – охлаждающая среда»

Выбранный тиристор должен удовлетворять условию

(1.118)

Условие выполняется.

Максимально допустимое напряжение, прикладываемое к вентилю, не должно превышать допустимого значения повторяющегося импульсного напряжения

(1.119)

гдеk_зu– коэффициент запаса по напряжению; k_зu= 1,3;

k_c– коэффициент, учитывающий возможное повышение напряжения в сети; k_c= 1,1;

U_обр.m– максимальное обратное напряжение на вентиле.

(1.120)

Тиристоры выбраны верно.

Выбор конденсаторов силового фильтра.

Находим суммарную емкость конденсаторов силового фильтра

(1.121)

гдеU_d– среднее значение выпрямленного напряжения;

T_э – постоянная времени нагрузки;

R_э – активное сопротивление нагрузки;

ΔU_c– допустимое повышение напряжения на конденсаторе.

(1.122)

г

деk_сх– коэффициент схемы; k_сх = 0,9.

(1.123)

(1.124)

Н

аходим максимальное допустимое напряжение на конденсаторе

(1.125)

На основе результатов выбираем конденсатор силового фильтра.

Конденсатор К78-99.