4.1.4 Расчет необходимой мощности привода лебедки

Nд = Pmax ∙ V ∙ / η_ред, (кВт) (1.36)

где Pmax – максимальное значение величины окружной нагрузки КВШ в режиме подъема неуравновешенного груза (режимы с 1 по 4);

Nд = 2,67∙ 0,71/ 0,75 = 2,52 (кВт)

Выбор двигателя по каталогу и определение его основных параметров.

Тип электродвигателя: 4АН16OS6/18НЛБУЗ

Таблица 1.1 – Основные параметры двигателя 4АН16OS6/18НЛБУЗ.

Число полюсов	Мощность на валу, кВт	Номинальная частота вращения, мин-1	Номинальный момент, Н∙м	КПД, %	Пусковой момент, Н∙м	Максимальный момент, Н∙м	Максимальный генераторный момент, Н∙м	Момент инерции ротора, кг∙м2	Суммарный момент инерции, кг∙м2	Продолжительность включения в цикле, с	Число включения (циклов) в час	Форма исполнения по ГОСТ 2479-79	Масса, кг
6	3,0	950	30,8	73	80-96	88-110	-	0,125	0,75	18	120	IM3001	110
18	1,0	283	34,5		Не менее 65		88-110			4,5

5 Динамический расчёт

Цель динамического расчета – определения инерционных и силовых характеристик механизма подъема, гарантирующих обеспечение допустимого уровня ускорений и точности остановки, долговечность и надежности работы механизм подъема.

5.1 Механические характеристики двухскоростного электродвигателя

Под механической характеристикой подразумевается зависимость между частотой вращения и величиной крутящего момента вала двигателя (Рисунок 2.1). На рисунке 2.1 приняты следующие дополнительные обозначения: М _н, М _к, М _с - номинальный критический момент вала двигателя на большой скорости, приведенный момент внешних сопротивлений; М _г - генераторный момент двигателя на малой скорости; Р _БД, Р _БГ , Р _МД – рабочая точка механической характеристики в двигательном и генераторном режиме на большой и малой скорости; , - частота вращения вал двигателя на большой и малой скорости при действии приведенного момента внешних сил

М _с; , - синхронная частота вращения вала двигателя при работе и большой и малой скорости,- критическая частота вращения при работе двигателя на большой скорости; 1-9 - характерные точки механических характеристики большой и малой скорости.

Рассмотрим статические механические характеристики двухскоростного привода применительно к задаче динамического расчета.

График механической характеристики асинхронного двигателя трехфазного переменного тока строится по аналитической зависимости или экспериментальным данным стендовых испытаний.

По оси ординат отсчитываются величина частоты вращения ротора двигателя, а по оси абсцисс - крутящего момента. В первом квадранте располагается двигательная часть механической характеристики, во втором - генераторная, а в 4-м тормозная характеристика соответствующая режиму противовключения статорной обмотки. Последняя в работе привода лифтовых лебедок не используется.

Рисунок 2.1 - Статические механические характеристики двухскоростного асинхронного двигателя трехфазного переменного тока

На рис.2.1 показаны статические механические характеристики двухскоростного асинхронного двигателя трехфазного переменного тока, где М,п – крутящий момент и частота вращения вала двигателя; Б, М - механическая характеристика при работе двигателя на статорной обмотке большой и малой скорости.

Работа в двигательном режиме соответствует подъему неуравновешенного груза, когда приведенный момент внешних сопротивлений действует против направления вращения ротора. В этом случае ротор вращается медленнее магнитного поля статора.

Генераторный режим работы двигателя возникает при опускании неуравновешенного груза, когда приведенный к валу момент внешних сопротивлений действует в направлении вращения магнитного поля и ротор обгоняет поле.

Механические характеристики двигателя при работе на большой (Б) и малой (М) скорости подобны и отличаются главным образом величиной синхронной частоты вращения ротора.

При работе двигателя на статорной обмотке малой скорости синхронная частота вращения в несколько раз меньше, чем при включении обмотки большой скорости, так как величина частоты вращения определяется соотношением числа пар полюсов соответствующих статорных обмоток.

Величина синхронной частоты вращения ротора зависит от частоты питающего двигатель переменного тока и числа пар полюсов статорной обмотки.

Рассмотрим характерные точки и участки механической характеристики при работе двигателя на большой скорости (Б): 1 - точка начального пускового момента; 2 - критическая точка, которой соответствуе наибольший развиваемый двигателем критический крутящий момент М _к в стопорном режиме; точка 4 - точка номинального режима работы двигателя, которой соответствует номинальное, по условию нагрева статорной обмотки, значение крутящего момента вала двигателя; точка 5 называется точкой холостого хода, которой соответствует синхронная частота вращения ротора, равная частоте вращения магнитного поля статора.

Участок двигательной ветви характеристики 1-2 называется неустойчивой ветвью механической характеристики. Участок 2-3 представляет собой криволинейную часть перегрузочной ветви механической характеристики. Часть характеристики от точки 2 до точки 4 называется перегрузочной ветвью, где двигатель развивает момент больше номинальной величины. Часть характеристики, лежащая во втором квадранте на участке 5-6, называется генераторной ветвью механической характеристики.

Рассмотрим работу привода лебедки в характерных режимах.

При пуске двигателя на подъем груженой кабины его ротор развивает начальный пусковой момент М _пн, соответствующий точке 1. Так как, движущий момент ротора больше величины приведенного момента внешних сопротивлений М _с, частота его вращения возрастает в соответствии с ходом графика на участках 1-2, 2-3, до рабочей точки Р _БД, соответствующей достижению равенства движущего момента и момента внешних сопротивлений. Далее кабина будет двигаться с установившейся большой скоростью.

При пуске двигателя на опускание груженой кабины разгон ротора происходит аналогичным образом, но заканчивается в рабочей точке

Р _БГ генераторной ветви механической характеристики большой скорости. Ротор будет обгонять вращающееся магнитное поле статора. Двигатель будет работать в генераторном режиме, отдавая энергию в силовую электросеть за вычетом потерь, определяемых КПД двигателя и достаточно низким значением обратного КПД червячного редуктора.

Работу привода при замедлении кабины перед остановкой на этажной площадке рассмотрим для подъема груженой кабины.

При подходе кабины к этажной площадке сработает датчик замедления, система управления выключит статорную обмотку большой скорости и одновременно включит обмотку малой скорости.

Так как работа двигателя с этого момента определяется характеристикой малой скорости (М), его обороты будут соответствовать точке 7 генераторной ветви и начнут падать под действием тормозного генераторного момента М _Г в направлении, обозначенном на графике стрелками.

Процесс снижения частоты вращения закончится в точке Р _мл, которой соответствует равенство движущего момента и момента внешних сопротивлений.

Аналогичный процесс будет происходить при замедлении опускающейся кабины. Диаграмма изменения скорости кабины лифта с двухскоростным приводом приведена на рисунке 1.27. На диаграмме приняты следующие обозначения: V _УБ, V _УМ - установившиеся значения скорости кабины при работе привода на большой и малой скорости; t _р, t _в,t _т - время разгона, выбега и механического торможения; t УБ, t УМ, t Б/М – время движения кабины с установившейся большой и малой скоростью, время перехода с большой на малую скорость; 1-7- характерные точки диаграммы скорости.

Рисунок 2.2 - Диаграмма изменения скорости кабины при разгоне и замедлении

Период разгона t _р характеризуется практически постоянной величиной ускорения несмотря на криволинейный характер механической характеристики на участке разгона. Это объясняется инерцие ротора двигателя, тормозного шкива, других вращающихся частей и электромагнитными переходными процессами. Постоянство ускорений предполагает постоянство момента на валу. Это позволяет существенно упростить аналитическое выражение уравнения движения привода механизма подъема.

Остальные участки диаграммы изменения скорости отражают процесс движения кабины с установившейся большой скоростью (t _УБ), режим генераторного торможения при переходе с большой на малую скорость (t Б/М). движение с остановочной малой скорости (t _УМ), период выбега (t _в) и торможение (t _Т).