Модернизация электропривода пассажирского лифта

Рисунок 3.19 – Структурная схема контура потокосцепленияСогласно существующим рекомендациям, настраивать контур стабилизации потокосцепления необходимо на оптимум по модулю.Стоит отметить, что внутренний контур тока настроен на оптимум по модулю, его передаточная функция является апериодическим звеном второго порядка, которую можно заменить на апериодическое звено первого порядка с постоянной времени, равной двум малым постоянным времени контура тока:Неизменяемая часть контура потокосцепления после принятых допущений представляет собой два последовательно включенных апериодических звена первого порядка (рисунок 3.20). Следовательно, необходимо использовать пропорционально-интегральный регулятор.Рисунок 3.20 – Структурная схема упрощённого контура потокосцепленияа)б)Рисунок 3.21 – Структурные схемы контуров потокосцепления с рассчитанными параметрами: а) упрощенная, б) реальнаяПостоянная времени регулятора:динамический коэффициент усиления:Структурные схемы упрощённого и реального контуров потокосцепления изображены на рисунке 3.21.Переходные функции, изображённых на рисунке 3.21 контуров, представлены на рисунке 3.22.Рисунок 3.22 – Графики переходных функций контуров потокосцепления: сплошная линия ― реального, пунктирная ― упрощённогоAнализ этих графиков показывает, что перерегулирование и время первого согласования характеристики реального контура отличаются от значений, характерных для идеальной настройке на оптимум по модулю, но контур быстродействующий и устойчивый.3.5.3.3 Синтез регулятора контура моментаСтруктурная схема реального контура момента, выделенная из структурной схемы на рисунке 3.14, приведена на рисунке 3.23.Рисунок 3.23 - Структурная схема реального контура моментаКонтур момента является внутренним по отношению к внешнему контуру скорости и внешним по отношению к контуру тока. Следовательно, контур момента необходимо настраивать на оптимум по модулю. Учитывая замену реального контура тока апериодическим звеном первого порядка, регулятор момента должен быть интегральным.На рисунке 3.24 изображен упрощённый контур момента, в котором контур тока представлен звеном с передаточной функцией апериодического звена первого порядка с постоянной времени Tμ = 2ТПЧ.Рисунок 3.24 - Структурная схема упрощенного контура моментаПостоянная времени регулятора:На рисунке 3.25 представлены структурные схемы упрощённого и реального контуров момента с рассчитанными параметрами.а) б)Рисунок 3.25 – Структурные схемы контура момента с рассчитанными параметрами: а) упрощённая, б) реальнаяДля анализа уровня отличий переходных функций упрощённого и реального контуров момента их графики представлены на рисунке 3.26.Рисунок 3.26 – Графики переходных функций контура момента: реального ― сплошная линия, упрощенного ― штриховая линияАнализ графиков переходных функций реального и упрощённого контуров момента показывает, что переходная функция реального контура момента не соответствует переходной функции идеально настроенного на оптимум по модулю контура. Однако реальный контур момента устойчивый и быстродействующий.3.5.3.4 Синтез регулятора контура скоростиСтруктурная схема реального контура скорости при замене контура тока апериодическим звеном второго порядка приведена на рисунке 3.27.Рисунок 3.27 – Структурная схема реального контура скоростиКонтур скорости является внешним контуром, поэтому его целесообразно настраивать на симметричный оптимум. Это позволяет при возникновении возмущающего воздействия по моменту исключить ошибку по скорости, то есть сделать ее равной нулю.Внутренний контур момента заменяется на апериодическое звено первого порядка с постоянной времени Tμ2 = 4Tпч. В таком случае объект управления в контуре скорости будет выглядеть как последовательно соединенные интегральное и апериодическое звено первого порядка. Структурная схема упрощённого контура скорости представлена на рисунке 3.28.Рисунок 3.28 – Структурная схема упрощенного контура скоростиВ качестве регулятора следует использовать ПИ ― регулятор.Динамический коэффициент усиления рассчитывается по формуле:Постоянная времени регулятора рассчитывается по формуле:Структурные схемы упрощённого и реального контуров скорости представлены на рисунке 3.29.Для определения уровня идентичности упрощённого и реального контуров скорости на рисунке 3.30 приведены графики их переходных функций.а)б)Рисунок 3.29 – Структурные схемы контура скорости с рассчитанными параметрами: а) упрощённая, б) реальнаяРисунок 3.30 – Графики переходных функций контура скорости: сплошная линия ― реального контура, штриховая линия ― упрощённого контураИзображённые на рисунке 3.30 переходные функции имеют практически равные быстродействия и перерегулирования. Поэтому, можно предположить, что замена структурной схемы, изображённой на рисунке 3.29б, на упрощённую структурную схему в более сложных структурных схемах электроприводов не внесёт значительных ошибок в результаты анализа работоспособности этих приводов.При достаточно высокой точности стабилизации потокосцепления структурную схему, изображенную на рисунке 3.14, можно заменить на структурную схему, изображенную на рисунке 3.29 (структурная схема аналогична структурной схеме САР скорости с двигателем постоянного тока с независимым возбуждением).Для проверки правильности этого утверждения нужно провести сравнительный анализ графиков переходных процессов скоростей и моментов при пуске электропривода, при его работе на холостом ходу и при отработке возмущающего воздействия по моменту сопротивления механизма в реальной и упрощённой структурных схемах.Рисунок 3.31 – Структурные схемы асинхронного электропривода с рассчитанными параметрами: а) с векторным управлением со стабилизацией потокосцепления ротора, б) аналогичная структурной схемеавтоматизированного привода постоянного тока с двигателем независимого возбужденияС целью облегчения процедуры сравнительного анализа реальная структурная схема асинхронного электропривода с векторным управлением со стабилизацией потокосцепления ротора и упрощённая, аналогичная структурной схеме автоматизированного электропривода постоянного тока с двигателем с независимым возбуждением с рассчитанными параметрами, одновременно приведены на рисунке 3.31.Ограничение тока осуществим, ограничив входные сигналы регуляторов тока на уровне .Ограничение момента двигателя осуществим, ограничив входной сигнал регулятора момента на уровне .Двигатель запускается на холостом ходу и в момент времени t = 1,5 секунды набрасывается статический момент, равный номинальному.Задание на скорость осуществляется с помощьюS-образногозадатчика интенсивности ЗИ (см. рисунок 32), сигнал которого плавно (не скачкообразно) возрастает с нуля до значения номинальной скорости за 4,5 с (см. рисунок 33). Задание на скорость начинаем подавать только после стабилизации потокосцепления.На рисунках 3.34 - 3.37 в одних осях представлены результаты моделирования по структурным схемам, приведённым на рисунке 3.31.Рисунок 3.32–Структурная схема S-образного задатчика интенсивностиРисунок 3.33 - График переходных процессов при S-образном задатчике скоростей: сплошная линия –момента, прерывистая линия - скоростиРисунок 3.34 - График потокосцепления ротора по модели векторного привода со стабилизацией потокосцепления ротораРисунок 3.35 - Графики тока: Сплошная линия ― составляющая тока iβ по модели векторного привода со стабилизацией потокосцепления ротора и по модели, аналогичной модели привода постоянного тока с двигателем независимого возбуждения, штриховая линия ― составляющая тока iα по модели векторного привода со стабилизацией потокосцепления ротора Рисунок 3.36 – Графики сигнала задания на скорость и скорости электропривода по модели векторного привода со стабилизацией потокосцепления ротора и по модели, аналогичной модели привода постоянного тока с двигателем независимого возбужденияРисунок 3.37 – Графики развиваемого двигателем момента, полученные по модели векторного привода со стабилизацией потокосцепления ротора и по модели аналогичной модели привода постоянного тока с двигателем независимого возбуждения4 технико-экономическое обоснование4.1 Концепция экономического обоснования«В условиях трудностей современной экономической ситуации появляется необходимость рационального использования ресурсов. Предприятиям необходимо изготавливать конкурентоспособную продукцию, как по качеству, так и по цене. Важным аспектом в реализации этой задачи становится планирование себестоимости продукции. Используя себестоимость продукции, предприятия вырабатывают стратегию развития, выстраивают план продвижения товара на рынок, выявляют возможности повышения эффективности производства и анализируют результаты деятельности» [13]. «Понятие себестоимости можно охарактеризовать как оценку использования сырья, материала, энергии и других ресурсов на изготовление и реализацию продукции. Себестоимость является важной экономической величиной, формирующей итоговую стоимость выпускаемой продукции. Анализ данной величины позволяет эффективно распределять экономические ресурсы во время производства и выпускать конкурентоспособную продукцию» [14].Предмет исследования – система управления пассажирским лифтом. Проведем анализ полной себестоимости разработки.4.2 Детализированный план-график выполнения ВКРВ таблице 4.1 приведены:- стадиивыполнения работ;- количество задействованных в работе людей;- время выполнения работы. Таблица 4.1 Трудоемкость работ по выполнению ВКРНаименование работыТрудоемкость (чел./дни)ИсполнительРуководительНаписание техничсекого задания33Сбор и анализ научно-технической литературы и информации111Сбор материала для реализации проекта92Обработка данных исследования, принятие решения о рабочем варианте проекта72Написание разделов проекта, подготовка графического материала, презентации17-Проверка проекта руководителем105Работа над ошибками после отзыва руководителя на проект1311Оформление отчета и защита22-Итого92244.3 Расчет себестоимости разработки4.3.1 Расчет основной заработной платыОклад студента-инженера насчитывает 25000 рублей, а оклад руководителя 41000 рублей. Определяем дневную заработную плату исходя из количества рабочих дней в месяце (21 день). Студент-инженер: 25000 /21 = 1190 руб/день.Руководитель: 41000/21=1952 руб/день.По данным расчетов дневной заработной платы и сведений о трудоемкости определяем расходы на основную заработную плату участвующих в проекте работников:, (4.1)где Зосн.з/пл.- затраты на основную заработную плату исполнителей (руб.); k – число исполнителей; Тi - время, затраченное i-м исполнителем на выполнение исследования (дни или часы); Ci - ставка i-гоработника (руб./день или руб./час).4.3.2 Расчет дополнительной заработной платыВ дополнительную заработную платувключаются выплаты за не рабочее время, отпуска и т.п. Затраты на дополнительную заработную плату исполнителей рассчитывается по формуле (4.2)где Здоп.з/пл–затраты на дополнительную заработную плату исполнителей (руб.); Зосн.з/п л- затраты на основную заработную плату исполнителей (руб.);Ндоп– норма отчислений заработной платы (14 %). 4.3.3 Отчисления на социальные нужды«К отчислениям на социальные нужды относятся социальное, пенсионное, медицинское страхование» [14]. Рассчитываются отчисления на социальные нужды по следующей формуле (4.3)где Зсоц - затраты на социальные нужды с заработной платы (руб.);Зосн.з/ пл- расходы на оснoвную заработную плату испoлнителей (руб.); Здоп..з/ пл- расхoды на дополнительную зарабoтную плату исполнителей(руб.); Нсоц–«норматив отчислений на страховые взносы на обязательное социальное, пенсионное и медицинское страхование (30.2 %)» [14].4.3.4 Затраты на материалыКалькуляция «Затраты на материалы» приведена в таблице 4.2. Таблица 4.2Затраты на материалыМатериалыЕдиницы измеренияКоличествоЦена, рубСумма, руб12345Бумага А4Пачка1235235Чернила для принтера214002800USB-накопительшт.1850850Продолжение таблицы 4.212345Папка-обложка для твердого переплеташт.1200200Канцелярские товарышт.350150Итого:4235Транспортно-заготовительные расходы 10%423,5Всего:4658,54.3.5 Амортизационные отчисления«Для вычисления амортизационных отчислений в ходе выполнения ВКР необходимо использовать время, в течение которого использовалось основное средство. Для расчета амортизации оборудования применяется линейный метод» [14]. Стоимость основных применяемых в проекте средствсредств представлена в таблице 4.3. Таблица 4.3 Стоимость основных применяемых в проекте средствОсновные средстваБалансовая стоимость, рубВремя использования, месНоутбук520003Принтер80003ПО50003Сумма амортизации за год рассчитывается по следующей формуле:, (4.4)где Коб- балансовая стоимость; Нам - норматив отчислений (20%). Амортизация оборудования за срок выполнения выпускной дипломной работы определяется по формуле:, (4.5)где N - число месяцев в году;Nд.п. – количество месяцев за время выполнения выпускной квалификационной работы. 4.3.6 Накладные расходы«К накладным расходам относятся затраты на эксплуатацию основных средств, обслуживание производства и т.п.» [15]. Величина накладных расходов рассчитывается по следующей формуле, (4.6)где Нн.р= 34% - процент отчислений на накладные расходы4.3.7 Калькуляция себестоимости разработкиДля расчета общих затрат на проведение проекта сведем полученные данные в сводную таблицу 4.4. Таблица 4.4 Калькуляция себестоимости разработкиНаименование статьи калькуляцииСумма, руб12Основная заработная плата156328Таблица 4.412Дополнительная заработная плата21886Отчисления на социальные нужды53821Затраты на материалы4658,5Амортизационные отчисления16248Накладные расходы80475,79Итого333417,294.4 ВыводГлавной задачей данного раздела ВКР является расчет себестоимости разработки, который по результатам составил 333417,29 рублей. Наибольшие затраты приходятся на заработную плату исполнителей – 156328 рублейзаключениеПри выполнении данной выпускной квалификационной работы, был проведен анализ конструкции лифта и его систем управления. Отличия заключаются в «мощности» комплектующих, на которую влияет в первую очередь грузоподъемность лифта. Также на комплектацию влияет скорость перемещения кабины лифта, количество этажей в доме. Названные параметры и являются исходными данными для расчета параметров лифта и выбора его электрооборудования: электродвигателя и системы управления его работой. По результатам расчета были выбраны:- односкоростной асинхронный электродвигатель типа АИР132М2;- преобразователь частоты ATV58HU90N4S309;- система управления ШУЛМ с контроллером собственной разработки производства ООО СП «Практика»;- датчики силы;- межэтажные датчики.Завершением выпускной квалификационной работы можно считать моделирование системы управления пассажирским лифтом в среде Matlab. По полученным графикам переходных процессов можно сделать вывод, что разработанная система управления работает и может применяться для пассажирских лифтов.библиографический список1. Энергосберегающие лифты – подъем на новые высоты [Электронный ресурс]: ООО «Строительная компания – МонтажЛифтСервис» Режим доступа:http://mlifts.com/stati/energosb/2. Устройство лифта [Электронный ресурс]: информационный ресурс «Акрукс» Режим доступа:https://www.akruks.net/article/ustrojstvo_ inzhiniringovyh_sis/p483-ustrojstvo_lifta/#title13. Устройства управления лифтами серии УЛ [Электронный ресурс]: информационный ресурс «Лифт Пресс» Режим доступа:http://www.lift-press.ru/view_post.php?id=4764. Устройства управления лифтом серии УЭЛ [Электронный ресурс]: информационный ресурс «ЭлектроИмпульс». Режим доступа:https://el-im.ru/product/ustroystvo-upravleniya-liftom-serii-uel/5. Устройства управления лифтом серии УКЛ [Электронный ресурс]: информационный ресурс «LarisonLift». Режим доступа:http://larison-lift.ru/index.php?p=3436. Электродвигатель АИР132М2 [Электронный ресурс]: ООО «УЭСК». Режим доступа:https://uesk.org/katalog/elektrodvigateli/trehfaznye-380v/elektrodvigateli-air/132m2/7. Основы расчета мощности и выбора типа электродвигателя [Электронный ресурс]: Информационный ресурс «StudRef.com». Режим доступа:https://studref.com/382584/tehnika/osnovy_rascheta_moschnosti_vybora_tipa_elektrodvigatelya8. Электрический расчет лифта [Электронный ресурс]: Информационный ресурс «StudFile.net» Режим доступа:https://studfile.net/preview/8953293/9. ГОСТ 33984.4-2017 Лифты. Методы расчета основных несущих узлов лифта [Электронный ресурс]: Режим доступа:https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293744/4293744132.htm10. Датчики управления лифтом, их типы и особенности [Электронный ресурс]: Информационный ресурс «Лифт Пласт» Режим доступа:https://liftplast.ru/datchiki-upravleniya-liftom/11. Схема включения этажных реле. Датчик точной остановки лифта. [Электронный ресурс]: Информационный ресурс «Лифт Спас» Режим доступа: https://www.liftspas.ru/read/6/18-datchik-tochnoj-ostanovki-passazhirskogo-lifta-gruzopodjemnostyu-320-kg-iskorostyu-dvizheniya-071-ms.html12. Моделирование векторного управления асинхронным двигателем в Simulink [Электронный ресурс]: Информационный ресурс «Allbest.Ru» Режим доступа: https://knowledge.allbest.ru/physics/2c0a65625b2ad79a5c43a894 21216d37_0.html13. Экономика предприятия: курс в схемах [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://www.fa.ru/org/dpo/vsgu/Documents/uslugi/%D0%AD%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D0%B0%20%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%BF%D1%80%D0%B8%D1%8F%D1%82%D0%B8%D0%B9-%20%D0%BA%D1%83%D1%80%D1%81%20%D0%B2%20%D1%81%D1%85%D0%B5%D0%BC%D0%B0%D1%85.pdf 14. Лекции по теме «Издержки производства и калькулирование себестоимости продукции» [Электронный ресурс]: Информационный портал «AUP.RU» Режим доступа: http://www.aup.ru/books/m217/7_1.htm15. Накладные расходы [Электронный ресурс]: Информационный портал «Сравни.Ру» Режим доступа: https://www.sravni.ru/text/nakladnye-rashody/