книги / Электрооборудование лифтов массового применения

2)в качестве расчетной принята упрощенная трапецеидаль­ ная диаграмма скорости с временем пуска и замедления, рав­ ным 1,4 с; с точки зрения нагрузок эта диаграмма мало отли­ чается от оптимальной;

3)момент сопротивления Мс и момент инерции системы J

определены по формулам (4) и (5) применительно к лифту гру­

= 3/д (Ми и / д— номинальный момент и момент инерции рото­ ра двигателя);

4) превышение момента сопротивления при трогании над расчетным моментом сопротивления в расчетах не учитыва­ лось;

5) коэффициент момента /гм, входящий в формулу момента динамического торможения, зависит от параметров двигателя следующим образом (см. п. 3.3) :

/гм % (1 + Х о /Х ^2.

Полученные нагрузочные диаграммы асинхронного двига­ теля лифта при тиристорном фазовом управлении показывают, что при правильном выборе асинхронного двигателя возможно помимо оптимизации движения кабины лифта обеспечить бла­ гоприятный тепловой режим двигателя. Необходимую точность остановки кабины можно обеспечить, в частности, путем пере­ вода двигателя в двигательный режим.

Для оценки теплового состояния двигателя целесообразно использовать метод эквивалентного тока; последний для задан-

-^т.э — | /Г(^т! "Г ^тх^т2 “Г ^тг)/3

Оценка теплового состояния двигателя, нагрузочные диаг­ раммы которого при тиристорном управлении приведены на рис. 35, при П В = 40 % и. N=90 пусков/ч показала, что эквива­ лентный ток при подъеме расчетного груза составляет 0,98 /п, а при спуске 0,95 / н. Это означает, что при тиристорном управ­ лении за счет соответствующего запаса двигателя по мощности и выбора двигателя с моментом инерции не более 4-10~3 кгХ Хм2/(Н-м) обеспечивается нормальный тепловой режим дви­ гателя в самый напряженный период работы лифта. Рассмот­ ренное выше относится также и к режиму противовключения асинхронного двигателя при замедлении движения кабины лифта.

3.7.ЛИФТОВОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

СРЕЛЕЙНО-КОНТАКТОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Механизм подъема грузовых и пассажирских лифтов при скорости движения кабины до 1,5 м/с оборудуют чаще всего асинхронным электроприводом с релейно-контакторным управ­ лением. Такой электропривод отличается простотой схемных решений, небольшими первоначальными затратами, простотой эксплуатации, обеспечивает необходимую точность остановки кабины на этаже. Последнее иллюстрируется диаграммой ско­ рости движения (или частоты вращения двигателя), построен­ ной на рис. 34 с помощью электромеханических характеристик двухскоростного двигателя (см. рис. 23) и уравнения движения электропривода. По диаграмме скорости видно, что компенса­ ция разброса пути замедления обеспечивается движением ка­ бины на малой скорости, т. е. когда двигатель работает на об­ мотке малой скорости с числом полюсов большим, чем у об­ мотки большой скорости. Такая диаграмма формируется при соответствующих дискретных воздействиях в функции пути: начало интервала замедления совпадает с моментом прохожде­ ния кабиной этажного переключателя заданного этажа, конец дотягивания кабины на малой скорости и начало стопорения системы механическим тормозом соответствуют моменту дости­ жения кабиной заданного этажа при срабатывании датчика точной остановки.

Схемная реализация лифтового электропривода с релейно­ контакторным управлением может быть различной, схема, при­ меняемая на большинстве отечественных грузовых и пассажир­ ских лифтов с двухскоростным асинхронным двигателем, при­ ведена на рис. 38. Для подготовки схемы к работе замыкают контакты выключателей QS, Q1 и' Q2. Кабина находится на этажной площадке какого-либо этажа, и контакт датчика точ­ ной остановки К7 разомкнут, контакты SJ, S2, S3 и S4 замкну-

ты. Схема электропривода работает следующим об­ разом. Для движения ка­ бины в направлении «подъем» замыкают кон­ такты К8, один из которых включает катушку контак­

тора КЗ, а другой подготовляет к включению катушку контак­ тора KL Контактор КЗ своими главными контактами подготовля­ ет к включению обмотку большой скорости двигателя, замыкаю­ щим блок-контактом включает реле времени КТ, а размыкающим блок-контактом разрывает цепь питания контактора К4. Реле времени КТ срабатывает и с небольшой выдержкой времени за счет ЯС-цепи замыкает свои контакты КТ в цепи катушки контактора К1 и в цепи реле импульсов точной остановки Кб,

электромагнит Y тормоза и подает питание на катушку контак­ тора К1. Последний, включаясь, своими главными контактами подает напряжение на обмотку большой скорости двигателя М и на электромагнит Y, замыкающим блок-контактом шунтирует контакты К8 в цепи катушки контактора К1 и размыкающим блок-контактом дополнительно разрывает цепь катушки кон­ тактора К2.

Так как растормаживание тормоза под действием электро-

магнита Y происходит практически одновременно с возникно­ вением начального пускового момента двигателя М, то послед­ ний запускается. После трогания кабины с места контакт дат­ чика точной остановки К7 в цепи катушки реле Кб замыкается, однако это не изменяет состояния реле, так как оно перед этим было включено контактом реле времени КТ.

В описанном состоянии схема остается.на протяжении вре­ мени пуска и установившегося движения до момента прохожде­ ния кабиной этажного переключателя заданного этажа, когда при срабатывании этого переключателя и соответствующего логического устройства размыкаются контакты направления «подъем» К8. Размыкание контактов 1(8 приводит к отключе­ нию катушки контактора КЗ (контактор К1 удерживается во включенном состоянии замыкающим блок-контактом К1). За­ мыкающий блок-контакт контактора КЗ мгновенно отключает катушку реле времени К Т размыкающий блок-контакт вклю­ чает катушку контактора К4У а главные контакты отключают от сети обмотку двигателя М. Реле времени КТ с выдержкой времени размыкает свои замыкающие блок-контакты в цепях реле Кб и контакторов /<7 и К4. Эта выдержка рассчитывается так, чтобы контактор К4 замыкающим блок-контактом К4 ус­ пел зашунтировать контакт реле времени в цепи своей катуш­ ки, размыкающим контактом К4 разорвал дополнительно цепь катушки контактора КЗ и главными замыкающими контактами К4 включил в трехфазную сетй обмотку малой скорости двига­ теля М. Двигатель, у которого включена обмотка малой ско­ рости, сначала находится в режиме генераторного торможения. Затем на малой скорости в двигательном режиме двигатель дотягивает кабину до заданного этажа, контакт датчика точ­ ной остановки К7 размыкается и приводит к отключению по­ очередно реле импульсов точной остановки Кб, реле точной ос­ тановки Кб и контакторов К4 и КК Контактор К1 своими глав­ ными контактами отключает от сети двигатель М и электромаг­ нит Y тормоза, который стопорит электродвигатель и механизм подъема лифта.

Работа схемы электропривода в направлении «спуск» (пос­ ле замыкания контакта реле направления «спуск» К9) проис­ ходит аналогично.

Лифтовой электропривод переменного тока с релейно-кон­ такторным управлением имеет ряд крупных недостатков, сни­ жающих его эффективность и препятствующих применению на лифтах со скоростью движения кабины более 1,5 м/с:

1) невозможность реализации оптимальных законов движе­ ния кабины, обусловливающая низкий уровень комфортности лифта и неполное использование его производительности вслед­ ствие дотягивания на малой скорости;

2) большие масса и размеры двухскоростных асинхронных двигателей, превышающие соответствующие показатели одно­

скоростных двигателей в 2—3 раза и приводящие к значительно­ му увеличению первоначальных затрат и эксплуатационных рас­ ходов на электропривод;

3)высокие потери энергии при пуске и торможении электро­ привода, обусловленные вынужденным увеличением момента инерции системы электропривода для ограничения ускорения при пуске и торможении;

4)низкая эксплуатационная надежность релейно-контактор­ ной аппаратуры, приводящая к снижению общего уровня на­ дежности лифта и удорожанию его эксплуатации;

5)увеличение неточности остановки кабины на этаже при возрастании номинальной скорости движения кабины.

В нерегулируемом электроприводе, каким является любой лифтовой электропривод переменного тока с релейно-контак­ торным управлением, полное устранение перечисленных недо­ статков невозможно. Поэтому возникает необходимость пере­ хода к регулируемому электроприводу, который, ликвидируя перечисленные недостатки, дает возможность решать новые задачи по улучшению технико-экономических показателей лифтов.

4.РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ЛИФТОВ

4.1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Взависимости от рода тока приводного электродвигателя регулируемый электропривод лифтов бывает переменного тока

сасинхронным электродвигателем и постоянного тока с двига­ телем постоянного тока. Регулируемый электропривод перемен­ ного тока с асинхронным двигателем называется тиристорным асинхронным электроприводом вследствие применения силовых управляемых вентилей (тиристоров). Такой электропривод в си­ лу особенностей асинхронного двигателя выполняется только ре­ дукторным, т. е. двигатель и механизм подъема лифта связаны редуктором (как правило, червячным). Это объясняется, в

частности, тем, что тихоходный асинхронный двигатель имеет более сложную схему обмотки, низкие энергетические показа­ тели, большие массу и размеры, значительно превосходящие те же параметры соответствующего двигателя постоянного тока.

Регулируемый электропривод постоянного тока с двигателем независимого возбуждения применяется только на высокоско­ ростных лифтах со скоростью движения кабины свыше 2 м/с и может быть редукторным и безредукториым. Различают элек­ троприводы: регулируемый постоянного тока с электромашинным преобразователем; системы генератор — двигатель (Г—Д) с полупроводниковым управляемым преобразователем; системы тиристорный преобразователь —двигатель (ТП—Д).

ности, необходимой надежности и минимума расходов предъяв­ ляют следующие требования:

1) обеспечение оптимального движения кабины лифта при ускорениях не более 1,5 м/с2 и рывках скорости не более 10 м/с3; 2) точность остановки кабины на уровне этажной площадки

должна быть в пределах ±30 мм;

3)лифтовой подъемный двигатель должен допускать без опасного перегрева расчетное число включений в час; в случае асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором его меха­ нические характеристики должны обеспечивать формирование оптимальных диаграмм движения кабины, а сам двигатель дол­ жен иметь удельный момент инерции ротора не более 4Х ХЮ“3 кг-м2/Н-м;

4)обеспечение устойчивой пониженной скорости движения кабины (в 3—6 раз меньшейее номинального значения) для выполнения ревизии шахты; в случае асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в процессе ревизии двигатель не должен перегреваться сверх допустимой температуры.

Перечисленным требованиям удовлетворяют регулируемые электроприводы постоянного и переменного тока, в том числе и

стиристорным управлением [22]. Для высокоскоростных лифтов применяют тиристорный безредукториый электропривод посто­ янного тока.

При разработке тиристорного электропривода переменного тока в соответствии с перечисленными требованиями следует учитывать функциональную пригодность, надежность и эконо­ мическую целесообразность. Из проведенных исследований ус­ тановлено, что необходимые показатели надежности электропри­ вода могут быть получены при применении полупроводниковой аппаратуры управления и асинхронного электродвигателя с ко­ роткозамкнутым ротором и с изоляцией класса F. Основным коммутирующим и регулирующим аппаратом в электроприводе является трехфазный реверсивный тиристорный регулятор на­

пряжения. Устройства управления комплектуются из аналоговых и дискретных интегральных микросхем, оптронных тиристоров, транзисторов, резисторов, конденсаторов и других элементов. Менее надежную контактную аппаратуру (реле, контакторы и т. д.) применяют, когда это неизбежно в целях безопасности или не снижает заданного уровня надежности. Последнее мо­ жет быть достигнуто, так как контакты коммутируют электри­ ческие цепи в такие интервалы времени, когда ток в цепи прак­ тически отключен полупроводниковыми устройствами. В этом случае надежность контактного аппарата определяют уровнем его механической износостойкости, которая обычно во много раз выше уровня электрической износостойкости.

Полупроводниковое устройство, имеющее более простую схе­ му и меньшее число элементов, более надежно и экономически целесообразно. Поэтому при оптимизации схемы тиристорного

электропривода переменного тока и его основных устройств не­ обходимо учитывать следующие критерии: 1) их функциональ­ ную пригодность; 2) минимум элементов и простоту схем.

4.3. СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ЛИФТОВЫМ АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

При выборе способов управления лифтовым асинхронным двигателем следует учитывать два основных режима работы лифта:

1) нормальный, когда электропривод обеспечивает реализа­ цию оптимальных диаграмм движения при номинальной скорос­ ти в интервале установившегося движения;

2) режим ревизии шахты, когда в интервале установившего­ ся движения электропривод имеет скорость в 3—6 раз меньше номинальной; при этом диаграммы движения кабины необяза­ тельно должны быть оптимальными.

Как показано в п. 3.3, наиболее простым способом воздейст­ вия на электромеханические характеристики асинхронного дви­ гателя является изменение величины питающего напряжения. Этот способ одинаково эффективен как в двигательном режиме, так и в режимах противовключения и динамического торможе­ ния. В последнем случае вместо регулируемого трехфазного источника используют регулируемый источник постоянного то­ ка. Среди тиристорных и тиристорно-диодных схем регулируе­ мых трехфазиых источников или преобразователей напряжения наибольшее применение нашла схема, показанная на рис. 39 [15]. Она предусматривает реверсирование и торможение противовключением. Кроме того, по этой схеме при соответствующем алгоритме управления вентилями асинхронный двигатель мо­ жет работать на пониженной частоте, а также в режиме дина­

Рис. 40. Диаграммы фазных напряжений и токов при фазовом управлении:

а — при а<ср; б — при а>ф

мгновенное напряжение иа более положительно, чем напряже­ ния иъ и ис, управляющие импульсы должны поступать на тири­ сторы VI, V4 и V5. При угле регулирования (отпирания) а ти­ ристоров, меньшем или равном углу фазового сдвига <р между

на фазные обмотки асинхронного двигателя, и последний развивает наибольший вращающий момент при данной ча­ стоте вращения ротора. Если система управления тиристора­ ми устанавливает угол регулирования а><р, то ток в каждой фазе появится с задержкой а—ср по сравнению с естественными условиями питания, что эквивалентно уменьшению фазного напряжения (рис. 40,6). В данном случае напряжение каждой фазы и соответствующий ему ток фазы становятся несинусои­ дальными. Так как действующее значение первой гармоники этого несинусоидального напряжения становится меньше, чем при а<ф , то вращающий момент двигателя в соответствии с формулой (9) также уменьшается. При питании асинхронного двигателя через тиристорный регулятор напряжения угол регу­ лирования а теоретически может лежать в пределах 0<а<зт. Однако практически пределы его изменения несколько меньше (нижний предел а=<р, верхний предел а^5я/6).

Для обеспечения работы двигателя в направлении «назад» СИФУ должна подавать управляющие сигналы на тиристоры V5—V10. При этом временные диаграммы оказываются подоб­ ными диаграммам, показанным на рис. 40, б. При этом напряже­