中型超摆电气计算书.doc

北京九华游乐设备制造有限公司悬挂式过山车电气设计计算书中型超级大摆锤电气设计计算书北京九华游乐设备制造有限公司第 1 页 共 6 页北京九华游乐设备制造有限公司悬挂式过山车电气设计计算书目录1主要技术参数.22 机械设计参数.23 电机选型.34 电机控制选型.35 工艺流程顺序.36 电气控制组成.37 容量.68 供电导线截面积计算（参考值）.6 1 主要技术参数1.1 乘员总数 42人1.2 最大复摆角度 1101.3 摆动半径 16.3m1.4 最大复摆线速度（110） 21m/s1.5 转盘直径 9m1.6 转盘速度 9.5r/min1.8 运行时间 约3min2 机械设计参数2.1 主驱动2.1.1主驱动功率计算 W=mgh=24095*9.8*12.52（1+sin20）=3.97*10JP=W /（t*）=3.97*10/（22*0.855）212kW 其中：W 势能增加值 m 摆动部分质量 h 运行高度变化量t 驱动运行实际时间 机械驱动总效率=0.855 单次摆动周期t=2=2*3.148.1s r 摆动半径16.3m；g=9.8m/s设备到达110时间（仿真计算）为68s。t=68/322s 减速机机械效率=0.95；机械效率=0.92.1.2主驱动速度计算 减速机减速比i=25.4减速机小齿轮齿数：27； 回转支撑齿数：127i=127/27=4.704 电机转速n=1500*400/440/60=1364/60=22.73r/s 速度变换公式：v=r =2f r=2n r/i=2*3.14*22.72*16.3/119.5=19.46m/s其中f=1364/60=22.73r/s根据公式：mgh=1/2mvv h=L（ cos-sos） v=110时=20.7m/s n= 1450r/min U=425V 90时=17.87m/sn=1252r/min U=367V70时=14.52m/sn=1017r/min U=298V 2.2 角度计算用编码器 1024 脉冲数/度=1024*7.0555/360=20.069脉冲数/度 显示度=1024脉冲数/20.069脉冲数 小齿轮齿数：18； 回转支撑齿数：127i=127/18=7.05552.3 旋转驱动 座椅转盘相对于吊臂轴的质心转动惯量J=7.95*10kgm 质心回转半径r=3.46m 转盘转速n=9.5rmp 启动时间t=30s 仿真启动转矩=8880Nm；运行峰值转矩=12500Nm 变速箱齿轮比i=26.35 小齿轮齿数22；回转支撑齿数131；i=22/131=0.168 减速机效率=0.93；机械效率=0.9=0.837 T=J*=7.95*10*9.5/30=25185Nm 选择30kW电机；n=1450rmp T=9550P/n=30*9550*0.837/(1450*0.168/26.35)=25952Nm3 电机选型3.1 主驱动电机（上海南洋）Z4-180-41-55kW-1500rmp/440V-139A 4台3.2 旋转驱动电机（减速机自带）30kW-1450rmp/380V-50Hz 1台3.3 空压机（带三个储气罐） 7.5kW4 电机控制选型4.1 直流调速器（西门子）6RA7075-6DV62-0-420V-210A-335V-15A 4台 4.1.1 为保持速度一致，采用一主三从RS485 通讯控制方式 4.2 变频调速器（台达） VFD-300B43A 1台5 工艺流程顺序运行条件检查压杠安全检查驱动往复摆动（设定110时约为68s）；转盘启动运转到达设定高度进入自由摆动（约运行时间40s）进入制动摆动区域（设定110时约为68s）；转盘停止运行进入停车（转盘到位停止；摆锤摆动1；时间约为4s）运行结束6 电气控制组成6.1 直流电控柜（3#，4#）：摆臂回转支撑驱动系统6.1.1 两套调速系统/柜：可逆运行。6.1.2 每套系统主电源供电只设空气开关及快速熔断器，不设接触器6.1.3 根据三相整流原理中的交直流电流变换系数可知：调速器交流侧进线电流=139*0.82=114A6.1.4 摆臂单次运行周期=8s，即单次运行时间=4s。如设计直流电机驱动时间=2.4s驱动占空比在设备运行中约占6/10；制动区域内电流减半，占空比约为5/10；如果将上下客时间（估算为120s）计算在内的话，直流电机工作的占空比在设备运行中将1/4。加之直流调速器具有良好的截流特性及在交流侧安装有快速熔断器。因此，在直流调速器交流侧可装配断路器 NSE160N/3，可作为维修调试及供电时使用。6.1.4.1断路器参数：环境温度60时，额定电流160A； 供电380V： 绝缘电压750V；冲击耐压8kV； 极限分断能力36kA； 有热-磁脱扣保护；冲击8倍过电流时25s分断； 冲击10倍过电流时2s分断6.1.4.2 进线电抗器的选取：为降低直流调速器工作时对电网的污染，在直调器进线端应加进线电抗器。短路压降选2%；电流选120A。6.1.4.2 快速熔断器的选取：考虑到快熔的热积累效应，一般选取按输入最大电流的1.2倍计算，即114A*1.2=140A 选用快速熔断器：RS711C-160A/660V（茗熔，带底座）6.1.5 直流电机电枢电缆的计算：6.1.5.1 导线电阻 （公式来源：电气工程师手册第二版 第128页）其中： 导线电阻 软态导电用铜（在20情况下）的导电系数 0.01724 导线长度 导线的导电截面积取：，系数（考虑温升及铜质）k=0.025/0.017241.45； 可以推出6.1.5.2 线路压降 U=IR取：； 根据三相整流系数：考虑到电网电压波动10%；整流后可达到400V减去线路压降：400-9.8=390V经计算90时，可以满足摆锤正常运行工作要求。6.1.5.3 本设备运行属间歇式负载根据公式： 热等效电流A； 驱动段负载电流A； 驱动时间s； 制动段负载电流A； 稳态满载时间； 间歇周期时间；取：； 6.2 变频器电控柜（1#）：旋转转盘控制系统 6.2.1 旋转转盘运行状态：相对摆臂旋转，不可逆运行。6.2.2 转盘旋转电机：减速器自带交流电机（30kW-1450r/s）。根据三相交流电动机的线电流计算公式：功率电流公式中效率取值范围：0.70.97；本公式中取值0.86.2.3 变频器选型：VFD300B43A (台达) 一台 适配电机功率：30kW； 输入电压：380V 输入电流：60A频率：50Hz 输出电压：380V 输出电流：60A6.2.3.1 变频器附件按台达VFD-B说明书推荐值考虑进线电抗器 ACL-0080-EISC-EMI9B 1台输出电抗器 OCL-0080-EISC-E87C 1台输入滤波器 NFI-065 1台输出滤波器 NFO-065 1台制动单元 VFDB4030 1台制动电阻 80/1500（等效电阻20/6000W） 1组6.2.4 交流侧安装配电断路器 NSE100N3P080 1台作为供电，维修及调试时使用。6.2.4.1断路器参数：环境温度60时，额定电流80A； 供电380V： 绝缘电压750V；冲击耐压8kV； 极限分断能力36kA； 有热-磁脱扣保护；冲击8倍过电流时25s分断； 冲击10倍过电流时2s分断6.3 系统电气控制柜：PLC控制；外围系统供电及系统供电断路器等6.3.1 系统供电状态：名称功率kW数量电流A工作状态空气压缩机7.5115不定时工作：0.4 起动；0.8 停止驱动直流电机554456运行时使用直流电机励磁1.7424长时间工作直流电机风机3424长时间工作旋转交流电机30157运行时使用站台升降电机5.5444升降时使用，运行时停止灯饰及照明4 19单相，夜间使用其他2 9系统损耗，长期系统最大工作电流为610A 6.3.2 作为设备系统供电，维修及调试时使用。交流侧安装配电断路器（中国正泰）NM1-630S/3300 1台6.2.4.1断路器参数：环境温度40时，额定电流630A； 供电380V： 绝缘电压800V；极限分断能力50kA； 有热-磁脱扣保护； 脱扣电流1.5 4min；冲击8倍过电流时1.8s分断； 瞬时脱扣电流107 容量7.1 总装机容量239（直流电机电枢+励磁+冷却风机）+30（旋转驱动电机）+7.5（空压机）+22（平台升降电机）+6（照明及其他）305kVA8 供电导线截面