- 0 commentsПрименение 12 марта, 2019
Темпы экономического роста в России, в текущее десятилетие, способствуют активному развитию жилищного строительства, росту этажности возводимых построек. В связи с этим увеличивается востребованность скоростных лифтов, которые обеспечивают минимальное количество времени для поездки на последний этаж. Системы требуют строгого соблюдения правил бесперебойной работы и норм безопасности. Очень важными становятся максимальные комфортабельные условия для жильцов. Что это значит? Главным образом, уменьшение шумности работы электродвигателя, рывков в момент отправки/прибытия кабины.
На сегодня требования к пассажирским лифтам-подъёмникам расширяются. Они включают в себя дополнительные пункты обеспечения экономичности системы. На передний план выступает проблема уменьшения затрат на модернизацию, самоокупаемости приобретённого оборудования за короткое время за счет использования технологий энергосбережения.
Преимущества приводов переменного тока:
- включение на низкой скорости в режиме холостого хода;
- максимальная скорость работы с плавным разгоном и торможением;
- высокая эффективность с гарантией длительного срока службы;
- удовлетворение потребностей клиентов.
Электродвигатели – лифтовые, синхронные, многоскоростные
Лифтовые электродигатели
Двигатели для привода лифтов предназначены для привода лебедок пассажирских, грузовых и грузопассажирских лифтов промышленных, административных и жилых зданий.
Электродвигатели производятся для различных климатических зон, включая тропики и север. Электродвигатели имеют много модификаций по категориями размещения, способу монтажа, климатическому исполнению, электрическим и прочим характеристикам.
Лифты со скоростью передвижения не более 1,4 м/с приводятся в движение лифтовыми асинхронным электродвигателями специального назначения короткозамкнутым ротором трехфазного тока.
Такие оборудования являются простыми по устройству и не требуют особого ухода при эксплуатационных работах.
Электродвигатель для лифтов состоит из магнитопроводов, которые набраны из листов электрической стали, которые располагаются внутри корпуса.
Статорная обмотка двигателя, которая состоит из изолированных медных проводов, укладывается в пазы магнитопровода. Для прочности на статорную обмотку нанесен изоляционный лак. Ротор асинхронного электродвигателя для лифтовой лебедки имеет цилиндрическую форму и состоит из жестко укрепленного на вал электродвигателя магнитопровода и обмотки.
Цилиндрический магнитопровод ротора набран из изолированных листов электротехнической стали. Вдоль магнитопровода сделаны пазы, в которых размещена роторная обмотка. Вращение ротора происходит в опорных подшипниках качения, которые установлены в переднюю и заднюю крышки. В лифтостроение используют односкоростные или двухскоростные асинхронные лифтовые двигатели.
Синхронный электродвигатель
Синхронным электродвигателем называют синхронную машину, которая работает в режиме двигателя, скорость вращения которой тесно связана с постоянным отношением с частотой сети переменного тока, куда этот аппарат включен.
Синхронные машины являются генераторами переменного тока.
Синхронные двигатели используются во всех случаях, когда необходим двигатель, который работает при постоянной скорости и для получения регулируемого реактивного тока устанавливают синхронные компенсаторы.
Читать еще: Что такое двигатель bts
Синхронные электродвигатели широко используются для самых различных видов привода, которые работают с постоянной скоростью: для эксгаустеров, крупных вентиляторов, генераторов постоянного тока, насосов, компрессоров и т.д. Характерной и важной особенностью синхронного электродвигателя по сравнению с асинхронным электродвигателем является то, что есть возможность регулирования реактивного тока у него путем изменения постоянного тока возбуждения.
Асинхронный электродвигатель
Асинхронный электродвигатель – это асинхронная электрическая машина, которая служит для преобразования электрической энергии в механическую.
Принцип работы такого электродвигателя основан на взаимодействие вращающегося магнитного поля, возникающее при прохождение трехфазного переменного тока по обмотке статора с током, индуктированным полем статора в обмотках ротора и в результате всего того возникают механические усилия, заставляющие ротор вращаться в сторону вращения магнитного поля. Асинхронный двигатель является самым распространенным среди двигателей переменного тока.
Многоскоростные электродвигатели
Многоскоростными электродвигателями являются асинхронные электрические машины переменного тока и имеют несколько ступеней частоты вращения.
Они могут имеет четыре, три, две частоты вращения, изменяющиеся переключением обмотки на другое число полюсов.
Габаритные (присоединительные) размеры многоскоростных асинхронных электрических двигателей полностью соответствует таким же размерам общепромышленных электродвигателей.
Асинхронный многоскоростной электродвигатель является универсальным устройством, нашедшим применение в различных областях хозяйства: деревообрабатывающие и металлорежущие станки; грузовые и пассажирские лифты; приводы вентиляторов и электронасосов и т.д. Многоскоростные электродвигатели применяются для приводов механизмов, которые требуют ступенчатого регулирования частоты вращения.
Электродвигатели для железнодорожного транспорта
Электродвигатели постоянного тока для железнодорожного транспорта используется для отопительных и вентиляционных систем пассажирских вагонов; для масляных и топливных насосов, для вентиляторов маневровых тепловозов; для контролеров и компрессоров электровозов; для компрессоров, которые обеспечивают подъем токоприемников электропоездов и электровозов.
Данные электродвигатели предназначены для длительной работы в условиях тропического, морского и умеренного климата. Тяговые двигатели постоянного тока используются для привода колёсных пар пассажирских электровозов, грузовых магистральных электропоездов постоянного тока.
Разновидности лифтов
По функциям и назначению применяемые сейчас лифты делят на три основные категории:
- пассажирские;
- грузовые;
- грузопассажирские.
Тип лифта определяет его технические параметры и конструктивные особенности. Так, грузоподъемность грузовых моделей значительно выше по сравнению с пассажирскими. Они оснащаются не менее чем 2 шкивами и более мощным двигателем.
Читать еще: Что такое core у двигателя
Для оснащения лифтов может использоваться электрический или гидравлический привод. Более распространен электропривод.
Сегодня часто используются усовершенствованные конструкции приводных механизмов с компактными электромоторами. Такие моторы крепятся непосредственно в верхней части шахты на специальной силовой раме или монтируются на направляющих.
Это делает конструкцию более компактной и позволяет отказаться от машинного отделения, что упрощает и удешевляет монтаж.
В зданиях, где требуется увеличенная пропускная способность, можно использовать лифтовую систему Twin. Она обеспечивает независимое перемещение двух кабин по общим направляющим в одной шахте. Каждая лифтовая кабина комплектуется отдельным электроприводом, шкивом и системой противовеса.
В жилых высотках эти системы не получают применения. Их используют в зданиях, где есть два или больше основных этажей для посадки пассажиров, например, первый этаж, паркинг и т. д.
В том числе система Twin может использоваться в торговых комплексах, бизнес-центрах, других здания, которые характеризуются повышенным лифтовым трафиком.
Лифт с гидроприводом имеет особую конструкцию. Движение кабины в нем осуществляется в результате поступательного перемещения штока гидравлического цилиндра. В такой системе не требуется использование противовесов. Эксплуатация лифта с этим типом привода допускается при высоте не более 20 метров. Гидропривод потребляет значительный объем масла.
К его плюсам относится сравнительно небольшой вес, что снижает нагрузки на здание. Конструкция отличается универсальностью и позволяет монтировать лифты без оборудования шахты, использовать кабины разной формы сечения, с возможностью устройства выходов на смежных сторонах лифта. Важный плюс конструкции с гидроприводом — необходимость расхода энергии только во время подъема.
Это делает эксплуатацию лифта более экономичной.
Наддув (нагнетание давления в Стирлинге)
Для получения значимых выходных мощностей необходимо повышать давление в рабочей зоне двигателя.
Зная, что двигатель Philips работал при давлении 12 бар (175 фунтов на квадратный дюйм), я хотел бы получить двигатель, который был бы конструктивно прочным и компактным, чтобы работать на данных уровнях внутреннего давления рабочего газа. Рабочим телом был воздух, и выбран он был на основании практичности.
Я хотел, чтобы в моём генераторе смазка осуществлялась маслом, так же как и в Стирлинге от Philips — эта функция в значительной степени способствует тихой работе и длительному сроку службы, который очень хочется получить в двигателе Стирлинга.
Высокочастотные машины [ править ]
Александерсон генератора переменного тока является приводом от двигателя, высокочастотный генератор , который обеспечивает радиочастотную мощность. На заре развития радиосвязи высокочастотную несущую волну приходилось генерировать механически с помощью генератора переменного тока с большим количеством полюсов, приводимых в движение на высоких скоростях.
Генераторы переменного тока Alexanderson производили ВЧ до 600 кГц, а большие агрегаты обеспечивали выходную мощность 500 кВт. В то время как электромеханические преобразователи регулярно использовались для передачи длинных волн в первые три десятилетия 20-го века, электронные методы требовались на более высоких частотах.
Генератор Alexanderson был в значительной степени заменен генератором на электронных лампах в 1920-х годах.
Читать еще: Двигатель 2пн90lухл4 схема подключения
Классификация лифтов
Соответственно, их можно разделить на:
- пассажирские;
- грузопассажирские;
- больничные;
- чисто грузовые.
- от вертикальной скорости, лифты могут быть:
- тихоходными (скорость до 0,71 м/с);
- быстроходными (от 1,0 до 1,6 м/с);
- скоростными (2 – 4 м/с);
- высокоскоростными (4-10 м/с).
Как правило, грузоподъемность пассажирской кабины составляет от 320 до 1600 кг, а грузовой – от 160 кг до 5 тонн.
При скоростях до 1,6 м/с привод канатоведущего шкива на электродвигатель производится с помощью редуктора. Для более скоростных лифтов применяют безредукторные схемы электроприводов.
При всем разнообразии конструктивных исполнений, практически любой лифт содержит следующие компоненты:
- канаты с противовесом;
- кабины;
- подъемные лебедки;
- электромеханические тормоза;
- системы управления.
Кабина, подвешенная на канатах с противовесом, перемещается по специальным направляющим. Масса противовеса (также перемещающегося по специальным направляющим) обычно рассчитывается по следующей формуле: вес кабины + половина ее грузоподъемности.
Интересное видео о замене лифта смотрите ниже:
Особенности электрических лифтов
Электрические лифты самые скоростные из всех типов лифтов.
Их стандартная скорость составляет 1 м/секунду, но может доходить и до 8-10 м/сек.
✔ Большая в сравнении с гидравлическим лифтом высота верхнего этажа и глубина приямка. Это связано с тем, что у электролифта требуется много места вверху лифтовой шахты для установки электрической лебедки.
✔ Малая мощность, так как энергии для работы лифта нужно намного меньше из-за того, что у электрического лифта есть уравновешивающий противовес.
✔ Намного большая скорость чем у гидравлического лифта.
✔ Высота подъема электрического лифта намного превышает высоту подъема гидравлического лифта. Ограничена только длиной канатов.
В остальном электрические и гидравлические лифты ничем не отличаются.
Применение преобразователей частоты в лифтах
- 19 февраля 2014 г. в 16:21
- 8427
Строительство многоэтажных зданий за последние десятилетия переживает бурный подъем.
Нет ничего удивительного в том, что не ослабевает и потребность оснащения сооруженных зданий надежным и комфортным лифтовым оборудованием.
Продуманный, качественно смонтированный и правильно отрегулированный лифт обеспечивает будущим обитателям сооружения безопасность, удобство и возможность быстрого вертикального перемещения между этажами, а также доставку необходимых грузов.
Классификация лифтов
Существуют и некоторые другие, специальные разновидности подъемников, используемые для вертикального перемещения специфических грузов. В частности, это особые подъемники для транспортировки автомобилей, которые нередко сооружаются в местах многоуровневых парковок. На мельницах, элеваторах и некоторых заводах устанавливаются транспортеры для сыпучих грузов. Особое место занимают эскалаторные системы в супермаркетах, на вокзалах, в метро, аэропортах. Приводное оборудование, аналогичное используемому в лифтах и эскалаторах, применяется также и в устройствах подъемных ворот и дверей.
Устройство приводов лифтов
Самым распространенным типом лифтового привода является тянущий. В этом случае кабина лифта поднимается и опускается с помощью тросов, наматываемых или сматываемых со специального барабана.
Вращение барабана, в свою очередь, осуществляется асинхронным двигателем. Более высокими эксплуатационными качествами обладает плунжерный гидравлический лифт, но он сложнее в монтаже и обслуживании.
Перемещение подвижного блока осуществляется посредством плунжера, приводимого в действие гидроцилиндром, размещенным в трубе.
Во всех типах лифтовых приводов используются асинхронные электродвигатели. Широкое применение этой разновидности двигателей обусловлено рядом существенных преимуществ.
Основное из них возможность плавной регулировки частоты вращения вала двигателя и, соответственно, скорости перемещения нагрузки, в случае лифта – кабины с грузами или пассажирами.
Помимо плавности хода лифта, такая регулировка позволяет экономить электроэнергию, снижая энергопотребление привода в зависимости от нагрузки путем уменьшения напряжения. Существенно повышается общий эксплуатационный ресурс и двигателя, и многих других узлов привода.
Физическую основу регулировки скорости вращения составляет возможность изменения частоты переменного напряжения, подаваемого на обмотки двигателя. Непосредственно эта задача возлагается на один из ключевых узлов любого асинхронного привода с регулировкой частоты частотный преобразователь.
Принцип работы частотных преобразователей
Частотный преобразователь – это электронное устройство для регулировки частоты выходного напряжения. Частота на выходе преобразователя задается подачей управляющего напряжения на один из входов. На другой вход подается базовое питающее напряжение от обычной электросети.
Частотный преобразователь состоит из двух ключевых блоков – выпрямителя и инвертора. Выпрямитель осуществляет преобразование входного переменного тока из обычной электросети, имеющего постоянную стандартную частоту, в постоянный ток.
Затем постоянный ток подается на инвертор, где он снова преобразуется в переменный, но уже с той частотой, которая требуется, причем эту частоту можно менять с помощью управляющего напряжения.
Основу схемы инвертора составляют запираемые тиристоры или биполярные транзисторы. Преобразователи на базе транзисторов способны работать в более широком диапазоне токов и напряжений, обладают большим КПД, устойчивы к продолжительным нагрузкам и импульсным воздействиям.
Основные требования к частотным преобразователям
Очень важным показателем для частотного преобразователя является диапазон регулирования. Практически все преобразователи надежно работают при снижении скорости вращения ротора двигателя до 10% от номинальной. Если же требуется еще более низкая скорость вращения, подойдет далеко не каждый преобразователь, и нужно четко выяснить этот момент у поставщика. Некоторые преобразователи имеют режим рекуперации – когда энергия от торможения системы преобразуется и возвращается в сеть. Такие преобразователи несколько дороже, но нередко достаточно быстро окупаются в процессе эксплуатации за счет экономии электроэнергии. Конструкция частотных преобразователей предусматривает защиту всего привода от различных внештатных ситуаций. Чем больше защитных функций заложено в конкретную модель, тем она дороже, но эти расходы зачастую оправданы, поскольку система в целом функционирует более надежно, безопасно и реже выходит из строя. Как показывает практика, при внедрение преобразователей частоты на лифтах, окупаемость частотников составляет не более 1.5 года. Также существенно сокращаются расходы на обслуживание механической части. Больше информации Вы можете получить, связавшись с нашими специалистами удобным для Вас способом в разделе Контакты
Материал подготовлен chastotinik.com.ua
Самые необычные технологии в лифтах
Простой пример. Мы привыкли, что многоэтажные дома обычно венчаются прямоугольными башенками точно над лестничными площадками: это машинные отделения лифтов, и без башенок никак не обойтись — куда же девать лебедку, шкафы управления? А вот, оказывается, обойтись вполне можно. И сэкономить тем самым стройматериалы и рабочее время, которые обычно тратились на эти «архитектурные излишества».
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
24 ящика
С тех пор, как Элиша Грейвз Отис разрубил топором канат, на котором висел деревянный подъемник, а подъемник не упал и оставил тем самым в живых стоявшего на нем гениального американского изобретателя, в мире произошла урбанистическая революция.
Безопасный лифт, который не падал, даже если лопались все удерживавшие его канаты, открыл дорогу массовому строительству многоэтажек, а затем и настоящих небоскребов. Отис демонстрировал свой опыт в далеком 1854 году, а компания, названная его именем, работает до сих пор и является одним из крупнейших в мире производителей подъемных машин.
Еще более интересно, что компания Otis уже давно укоренилась в России, построила здесь свои предприятия и производит лифты с минимальным использованием импортных комплектующих.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
«ПМ» в составе группы журналистов пригласили на завод по производству лифтов в Санкт-Петербурге, где мы с удивлением обнаружили, что… увидеть лифт на заводе лифтов невозможно. Все дело в том, что машина не поставляется на стройку в готовом виде — это не технологично.
Лифт монтируется прямо на месте из доставленных с предприятия узлов и деталей, упакованных в ящики (производственники говорят «в виде грузомест»). Сколько будет этих грузомест, зависит от производителя. На каких-то заводах упаковывают будущий лифт в шесть ящиков.
На заводе Otis лифт распределен между 24 грузоместами — здесь считают, что так монтажникам будет значительно удобнее.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Станки и штрихкоды
На предприятии в основном работают с листовым металлом разной толщины (до 4 мм). Заготовки поставляются на завод в виде «карточек», то есть листов, имеющих оптимальные размеры для выкраивания той или иной детали, — так снижается количество отходов.
Металл режут, штампуют, гнут, при этом в цеху нет страшного визга и грохота: многие операции проходят в закрытых камерах современным станком с ЧПУ. Лифты делают конвейерным способом, причем главный принцип таков: изготавливается один комплект за другим.
То есть, если нужно произвести партию из 25 лифтов, не делают сначала 25 экземпляров одной детали, потом 25 экземпляров другой и т. д. Нет, сначала все детали для одного лифта, потом для второго, и так 25 раз. Это кажется необычным, но современная техника под управлением компьютеров справляется с таким заданием легко.
Скажем, гибочный станок, получая заготовку, сканирует штрихкод и тут же подгружает программу обработки. Придет заготовка с другим штрихкодом — станок элементарно переключится на иное задание. Все станки соединены на одном уровне специальными столами типа рольгангов, по которым легко перекатывать даже массивную металлическую деталь.
Производство организовано таким образом, чтобы избежать сварки и покраски, плохо вписывающихся в конвейерный процесс: используются несварные неразъемные соединения и металлические листы с уже нанесенной краской или покрытиями. Народу в цеху мало. Согласно модным lean-технологиям, на одну производственную операцию должно приходиться не более одного рабочего.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
1 / 3
Система PULSE постоянно замеряет электрическое сопротивление стальных канатиков (сердечников), находящихся внутри полиуретанового ремня. Если канатики по той или иной причине начинают разрушаться, их сопротивление меняется. Это означает, что пора ставить новый ремень.
В конце концов все узлы будущего лифта, как уже говорилось, раскладывают по ящикам (самое большое грузоместо заключает в себе силовую конструкцию кабины и потолок) и отправляют заказчику.
Для отелей и вандалов
Собственно на кабины лифтов нам удалось посмотреть только в демонстрационном помещении предприятия. Варианты оформления интерьера кабин во многом зависят от заказчика.
Если машине предстоит работать в солидном отеле, то тут и дизайнерская панель управления с красивыми светящимися кнопками, и ЖКИ-дисплей, на котором можно крутить рекламные ролики со звуком, и стенки из металлопласта интересной расцветки. Но если лифту жить в суровых условиях спальных районов — требования к нему совсем другие.
Первое — антивандальные кнопки, которые крайне сложно выдрать из гнезд без специального инструмента и которые, к разочарованию юных хулиганов, совершенно невозможно поджечь. Правда, и гламурной подсветки они лишены. Второе — окрашенные панели стенок кабины, которые тоже должны быть устойчивы к механическому воздействию.
Для подсветки кабин стандартом Otis являются светодиодные лампы. Да, они дороже газоразрядных, но потребляют намного меньше электричества, а главное — практически нечувствительны к количеству циклов включения-выключения.
Светодиоды будут светить все 25 лет срока службы лифта, и при этом каждый раз, когда кабина окажется в простое, электроосвещение выключится. То есть, если лифт не едет, он не будет потреблять электричества вообще, что соответствует высокоэкологичному классу А энергоэффективности.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Глубокие корни
На входе в здание предприятия выставлены для осмотра два устройства. Одно из них — лебедка лифта, которая была установлена на одном из питерских сахарных заводов в 1903 году и прослужила верой и правдой 80 лет. Да-да, Otis был в России и в те времена и даже оборудовал подъемными устройствами Зимний дворец.
Старая лебедка черна и громоздка. В ней использовался редуктор в виде червячной передачи. Рядом современная лебедка. Она куда компактнее, и редуктора там нет. Лебедку приводит в действие электродвигатель с частотным преобразователем, который позволяет плавно управлять скоростью вращения вала без всяких редукторов.
Именно такие используются в лифтах современного поколения.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Наша поездка в Петербург была приурочена к началу производства в России лифта под названием GeN2, в котором как раз и воплотились все новейшие «зеленые» инновации в области подъемных устройств.
Кто давно не заглядывал в шахты лифтов, наверняка бы сильно удивился, узнав о том, что GeN2 передвигается, будучи подвешенным с помощью не традиционных канатов из стальной проволоки, а плоских ремней, которые состоят из ряда тонких стальных канатиков в окружении оболочки из полиуретана.
Такой ремень по прочности не уступает традиционному витому канату, но имеет два важных преимущества. Во-первых, он не требует смазки, а смазка — это фактор экологического загрязнения. Она пачкает помещение, к ней липнет грязь.
Во-вторых, у толстого витого каната есть значительные ограничения по радиусу гиба — шкив, на который его наматывают, должен иметь диаметр не менее нескольких десятков сантиметров, иначе канат начнет себя перетирать. Ремень намного гибче, его можно наматывать на шкив диаметром примерно 6,5 см.
И это, наряду с отсутствием редуктора — один из факторов, позволивших миниатюризировать лебедку, так что для ее размещения уже не требуется специальное машинное отделение. Все оборудование можно разместить прямо в шахте. Поэтому сегодня Otis выпускает в нашей стране две версии GeN2 — с использованием машинного помещения и без него.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
1 / 2
Электричество – в тепло!
Пустая кабина легче противовеса на половину своей грузоподъемности. Таким образом, в работе лифта используется сила гравитации и двигатель работает лишь с дисбалансом двух объектов.
Когда полностью нагруженная кабина едет вниз или пустая кабина едет вверх, лифту не нужна дополнительная энергия. Напротив, его двигатель исполняет роль генератора.
Раньше выработанная им энергия рассеивалась с помощью мощных резисторов.
Лифт-электростанция
Кстати, конструкция ремней играет определенную роль в повышении безопасности всего лифта. Металлические сердечники ремней подключены к системе электронного контроля PULSE.
В начале эксплуатации система замеряет электрическое сопротивление всех канатиков, а затем делает это каждые последующие 3 с. Если прибор обнаружит изменение сопротивления хотя бы одного из сердечников, лифту придет команда остановиться на ближайшем этаже.
А после высадки пассажиров кабина будет заблокирована до выполнения работ по замене ремня, показывающего признаки износа.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
У лифта есть кабина и противовес, состоящий из рамы, заполненной бетонными и чугунными элементами. Вес противовеса, как правило, равен весу кабины плюс половина ее грузоподъемности.
Таким образом, мотор лебедки не должен тянуть вверх весь вес лифта, он лишь работает с дисбалансом, который возникает между двумя объектами. Если пустая кабина движется вниз, для этого требуется энергия извне, иначе ей ни за что не перебороть более тяжелый противовес. В этом случае мотор крутит лебедку.
Но если пустая кабина едет вверх, то дополнительной энергии ей не надо, напротив, шкив лебедки раскручивает вал электродвигателя, и тот начинает работать как генератор.
Вопрос о том, куда девать вырабатываемую таким образом энергию, традиционно решался с помощью мощных резисторов, которые фактически переводили электричество в тепло и рассеивали его. В лифте Gen2 такому расточительству положен конец.
В системе функционирует регенеративный привод ReGen, который отдает вырабатываемую электродвигателем энергию обратно в электросеть здания, придав току стандартное напряжение (380 В) и стандартную частоту (50 Гц). Индикатор в кабине показывает пассажирам, что именно делает в данный момент лифт — потребляет электроэнергию или вырабатывает.
Открыть дверь шахты лифта, если за ней нет кабины, невозможно, так как внешние двери заперты на замок. Двигатель с частотным преобразователем обеспечивает кабине GeN2 плавное и точное «причаливание» к этажу (в лифтах старых поколений были только две фиксированные скорости, переключение между которыми происходило с помощью редуктора).
Затем так называемый подвижный отвод кабины входит в зацепление с механизмом замка внешних дверей. И эти двери открываются не сами по себе, а только с помощью привода дверей кабины. В общем, как можно убедиться, новые технологии в области материаловедения и энергосбережения позволяют совершенствовать лифт и делать его все более «умным».
Способ рекуперации энергии движения лифта
Способ рекуперации энергии движения лифта с использованием генератора постоянного тока при спуске груза, двигателя постоянного тока при его подъеме и промежуточного накопителя электроэнергии.
Механическая связь между тросовым шкивом, генератором и двигателем осуществляется открытой одноступенчатой шестеренчатой передачей между зубчатым венцом, закрепленным на торце тросового шкива, и шестернями, закрепленными на валах генератора и двигателя.
Изобретение направлено на повышение энергоэффективности лифтовой установки независимо от конструкции лифтовой лебедки. 2 ил.
Настоящее изобретение относится к области проблем энергосбережения, в частности к способам рекуперации энергии движения лифта.
Значимость настоящего изобретения определяется количеством энергии, которая может быть получена и в дальнейшем полезно использована.
Независимо от назначения лифта, энергия определяется потенциальной энергией груза, которая при скорости движения лифта, равной 1 м/с, обеспечивает мощность в 10 Вт на каждый килограмм груза.
Очевидно, что при спуске одного пассажира весом 60 кг, мощность потенциальной энергии этого движения составляет 600 Вт.
Известен ряд технических решений, направленных на использование упомянутой выше энергии. Как правило, целью этих решений является получение электроэнергии и возврат ее в электрическую цепь.
Известно также техническое решение рекуперации энергии торможения лифта (патент WO 2012074494 А1, 07.06.2012), в котором генератор постоянного тока вырабатывает электроэнергию при спуске груза, а электродвигатель, тоже постоянного тока, отдает эту энергию при подъеме груза. В этой системе используется закрытый многоступенчатый шестеренчатый редуктор.
Недостатком этого технического решения является использование в этой системе упомянутого редуктора, так как это вызывает необходимость разработки и изготовления редукторов разных типоразмеров для лифтов разной грузоподъемности и снижает КПД системы, т.к. КПД каждой ступени шестеренчатой передачи равен 0,93. Высокая стоимость редуктора снижает также экономическую эффективность изобретения.
Импульсный характер, нестабильность по частоте, сложность и высокая стоимость устройств (до 60000 руб. за комплект) тормозят внедрение известных технических решений.
- Целью настоящего изобретения является использование потенциальной энергии при спуске груза в лифте независимо от конструкции лифтовой лебедки и без активной связи с электросетью лифта.
- Эта цель достигается путем создания автономного энергетического устройства, включающего в себя генератор постоянного тока, электродвигатель постоянного тока, механически сочлененных с тросовым шкивом лебедки и накопителем электроэнергии с управляющим реле без использования специальных дорогостоящих элементов.
- Механическая связь между тросовым шкивом, генератором и двигателем осуществляется открытой одноступенчатой шестеренчатой передачей между зубчатым валом, закрепленным на тросе тросового шкива и шестерней, устанавливаемой на валах генератора и двигателя.
- В качестве зубчатого венца могут быть использованы находящиеся в свободной продаже зубчатые валы моховиков автомобильных двигателей.
На фиг. 1 приведена схема по реализации предлагаемого способа.
На фиг. 2 приведена схема электромеханического реле управления устройства.
Для обеспечения рекуперации энергии торможения в лифте на тросовом шкиве 1 (фиг. 1) лебедки закрепляется зубчатый венец 2 (аналог зубчатого венца на маховике ДВС).
Венец сочленяется с генератором постоянного тока 3 и электродвигателем 4. Крепление последних осуществляется на опорной конструкции 5, используемой для установки элементов электронакопителя 6 и управляющего реле 7.
Сочленение генератора и электродвигателя с зубчатым венцом осуществляется с помощью шестеренок, установленных на их валах с передаточным числом, соответствующим характеристикам (по числу оборотов) генератора и двигателя.
В качестве накопителя электроэнергии могут быть использованы автомобильные конденсаторные накопители, применяемые в гибридных автомобилях.
Управляющее реле (электромагнитное) обеспечивает соединение генератора с накопителем во время спуска груза и соединение электронакопителя с двигателем во время подъема груза. Такой режим обеспечивается полярностью постоянного тока генератора, вырабатываемого как при спуске, так и при подъеме груза.
Режим работы устройства по предлагаемому способу следующий.
При спуске груза генератор, используя часть потенциальной энергии спускаемого груза, вырабатывает электроэнергию, которая накапливается в электронакопителе. Электродвигатель при этом отключен.
При подъеме генератор продолжает работу, сменив полярность тока, без нагрузки и лишь питая управляющее реле, которое соединяет накопитель с электродвигателем, который отдает свою мощность на подъем груза, в помощь основному двигателю лебедки. Таким образом используется рекуперация потенциальной энергии спускаемого груза для использования ее при подъеме груза.
Это облегчает режим работы основного двигателя лебедки и, тем самым, обеспечивает экономию электроэнергии. Параметры входящих в систему элементов должны быть определены в зависимости от типа лифта.
- Положительный эффект предлагаемого способа определяется следующим:
- — использование предлагаемого способа в производстве лифтов может снизить электропотребление при эксплуатации;
- — возможный экономический эффект определяется большим количеством эксплуатируемых лифтов (более 10000 только в Москве);
- — установка предлагаемого устройства не требует значительных конструктивных переделок существующих лебедок, за исключением установки на шкиве зубчатого венца;
- — установка аппаратуры по предлагаемому способу посильна техническому персоналу, обслуживающему лифты.
- Способ рекуперации энергии движения лифта с использованием генератора постоянного тока при спуске груза, двигателя постоянного тока при его подъеме и промежуточного накопителя электроэнергии, отличающийся тем, что механическая связь между тросовым шкивом, генератором и двигателем осуществляется открытой одноступенчатой шестеренчатой передачей между зубчатым венцом, закрепленным на торце тросового шкива, и шестернями, закрепленными на валах генератора и двигателя.
Асинхронные электродвигатели лифтов
- Глава 10
- Лифтовой электродвигатель предназначается для создания необходимого вращающего или тормозного момента на червячном валу редуктора На лифтах со скоростью движения кабины до 1 м/с устанавливаются асинхронные электродвигатели как наиболее простые по устройству, надежные в работе и не требующие особого ухода при эксплуатации На рис 96, о показан асинхронный электродвигатель в разобранном виде
- Статор 3 электродвигателя состоит из чугунного корпуса, внутри которого размещен цилиндрической формы магнитопровод, набранный из листов электротехнической стали Для уменьшения потерь и нагрева эти листы изолируются друг от друга лаковыми
- или другими изолирующими прослойками По всей длине магнитопровода под определенным углом к образующей цилиндрической поверхности его устраиваются пазы, в которые укладываются секции статорной обмотки, состоящие из медных изолированных проводов.
Рис. 96 Асинхронный электродвигатель
В зависимости от требуемой частоты вращения ротора эта обмотка должна образовывать определенное число пар полюсов Выводы от катушек статорной обмотки выводятся на клеммный щиток (рис 96, б, в), к которому присоединяются провода электрической сети Ротор 5 асинхронного электродвигателя имеет цилиндрическую форму и состоит из магнитопровода, жестко укрепленного на валу электродвигателя и обмотки Цилиндрический магнитопровод ротора, так же как и магнитопровод статора, набран из изолированных друг от друга листов электротехнической стали. Вдоль всего магнитопровода по всей его поверхности устроены пазы, в которые укладывается роторная обмотка Ротор вращается в опорных подшипниках качения или скольжения, установленных в гнездах передней 1 и задней 4 крышек По конструкции асинхронные электродвигатели различают с короткозамкнутым и фазовым ротором В электродвигателях первого типа роторная обмотка выполнена в виде беличьего колеса Образующие ее прутья из цветного металла уложены в пазы магнитопровода ротора и с обеих торцовых сторон закорочены В электродвигателях второго типа в пазы магнитопровода ротора уложены секции такой же, как у статора, обмотки. Три вывода от этой обмотки присоединяются к бронзовым кольцам, укрепленным на валу ротора и изолированным от него и друг от друга Посредством этих колец и меднографитных щеток осуществляется ввод в роторную цепь добавочного сопротивления для того, чтобы сделать пуск электродвигателя плавным Если статорную обмотку асинхронного электродвигателя присоединить к 1рехфазной электрической сети, то в каждой из составляющих ее катушек возникнут токи, смещенные относительно друг друга на угол 120°. Секции обмотки расположены по окружности статора по определенному закону, поэтому токи этих катушек создадут в зазоре между ротором и статором вращающееся и пульсирующее с частотой питающего тока электромагнитное поле Это поле индуктирует в цепи роторной обмотки э д с, а так как эта обмотка замкнута, то под действием э д с в ней возникает электрический ток, который создаст в зазоре между ротором и статором электромагнитное поле ротора Взаимодействие существующих в зазоре между ротором и статором двух электромагнитных полей приводит к возникновению вращательного усилия, под действием которого неподвижный ротор начинает вращаться.
Частота вращения электромагнитного поля, созданного током статорной обмотки, зависит от частоты изменения питающего тока (F) и от числа пар полюсов обмотки (Р) и выражается зависимостью
- Из указанной формулы видно, что изменение частоты вращения электромагнитного поля, а следовательно, и частоты вращения ротора электродвигателя, может быть произведено или изменением частоты питающего тока или изменением числа пар полюсов Чем больше частота питающего тока, тем выше частота вращения электромагнитного поля, и наоборот чем меньше число пар полюсов, тем выше частота вращения электромагнитного поля, и наоборот Так как частота питающего промышленного тока неизменна (50 Гц), то изменить частоту вращения электромагнитного поля можно изменением числа пар полюсов статорной обмотки Асинхронные электродвигатели делятся на двухскоростные и много скоростные На рис 97, а изображена механическая характеристика двухскоростного асинхронного электродвигателя Она характеризует частоту вращения ротора в зависимости от величины и характера приложенной к нему нагрузки Нагрузка бывает реактивная (тормозная) и активная (двигательная) На механической характеристике по оси ординат (вверх) откладываются частота вращения ротора, по оси абсцисс (вправо и влево от оси ординат) откладываются моменты справа — реактивные, слева — активные Рассмотрим механическую характеристику 1, не принимая во внимание вторую т е будем рассматривать наш асинхронный электродвигатель как односкоростной Точка з на оси абсцисс соответствует ветчине пускового момента Мнр Пусковой момент— это момент, развиваемый электродвигателем при неподвижном роторе и поданном на статорную обмотку напряжении Точка и на оси абсцисс соответствует номинальному моменту Мнр, который электродвигатель развивает при номинальной нагрузке Величина этого момента должна быть всегда меньше пускового момента Точка ж на механической характеристике соответствует критическому моменту Мнр Момент критический — это максимальный момент, который может развить электродвигатель в переходном процессе
- Точка е на механической характеристике соответствует номинальной частоте вращения ротора электродвигателя при номинальной нагрузке Мнр
Точка г на оси ординат соответствует частоте вращения ротора электродвигателя на холостом ходу, которая зависит от частоты вращения электромагнитного поля и равна ей.
Точка б на механической характеристике соответствует частоте вращения ротора электродвигателя при наличии на его валу двигательного момента Мнр. Как видно из рис.
97, о, частота вращения ротора электродвигателя в этом режиме несколько больше; электродвигатель работает в режиме генераторного торможения
Проследим разгон ротора электродвигателя при наличии на его валу номинальной реактивной нагрузки (полностью загруженная кабина лифта приготовлена для движения вверх или порожняя— для движения вниз). После подачи напряжения на статорную обмотку ротор под действием пускового момента Мп1 (см. рис. 97, а) приходит во вращение.
На механической характеристике видно, что с увеличением частоты вращения ротора увеличивается вращающий момент электродвигателя и достигает критического М„р (на механической характеристике он равен кж). При дальнейшем увеличении частоты вращения ротора момент, развиваемый электродвигателем, уменьшается.
Разгон ротора прекратится, когда момент, развиваемый электродвигателем, сравняется с реактивным моментом, приложенным к его валу, т. е. электродвигатель будет работать с номинальным моментом Мн и развивать частоту кд.
Частота вращения ротора будет в этом случае несколько ниже частоты вращения электромагнитного поля (на механической характеристике точка е). Теперь частота вращения электромагнитного поля относительно вращающегося ротора будет всего гд, что составляет примерно 4—10% от синхронной частоты.
При такой частоте вращения электромагнитного поля статора относительно вращающегося ротора в роторную цепь индуктируется э. д. с., достаточная для создания номинального электрического тока и вращающего момента.
Если же к валу ротора приложить двигательную нагрузку Мп а, то при разгоне ротор достигнет синхронной частоты, когда частота вращения электромагнитного поля будет равна частоте вращения ротора и в роторной цепи ток будет равен нулю, так как вращающееся электромагнитное поле будет относительно вращающегося ротора неподвижным.
При дальнейшем разгоне ротора его частота вращения будет выше частоты вращения электромагнитного поля и уже ротор будет пересекать магнитные силовые линии вращающегося электромагнитного поля, а это приведет к изменению направления электрического тока в роторной цепи и к возникновению тормозного момента Мя а, электродвигатель перейдет в режим генераторного торможения с отдачей электроэнергии в электрическую сеть.
На механической характеристике асинхронного электродвигателя видно, что частота вращения ротора может быть ниже, равна или выше синхронной. Поэтому рассматриваемый электродвигатель называется асинхронным (несинхронным). Разность между синхронной частотой и частотой вращения ротора называется проскальзыванием частоты ротора относительно частоты вращения электромагнитного поля.
Лифтовые электродвигатели могут работать как в двигательном, так и в тормозном режимах. Электродвигатель работает в двигательном режиме, если масса движущейся вверх кабины больше массы противовеса или движущаяся вниз кабина легче противовеса Электродвигатель работает на холостом ходу, если масса кабины с грузом равна массе противовеса. На механической характеристике (см.
рис, 97, а) видно, что ее прямолинейная часть от точки г до точки е располагается под некоторым углом к оси ординат. Это значит, что на этом участке частота вращения ротора при уменьшении или увеличении нагрузки на его валу находится в обратно пропорциональной зависимости Чем больше нагрузка, тем меньше частота, и наоборот.
На прямолинейном участке гб механической характеристики с увеличением активной нагрузки частота вращения ротора электродвигателя увеличивается, а с уменьшением ее частота вращения ротора уменьшается до синхронной.
Величина угла наклона прямолинейной механической характеристики к оси ординат зависит от сопротивления роторной обмотки Чем больше это сопротивление, тем больше угол, т, е. прямолинейная часть механической характеристики становится положе, и наоборот. На рис.
97,6 изображены четыре механические характеристики при разных величинах сопротивлений в роторной цепи Изменение сопротивления роторной цепи влияет на наклон прямолинейного участка механической характеристики, но не влияет на величину критического момента Мкр. При этом с увеличением сопротивления роторной цепи (до определенного значения) увеличивается пусковой момент.
Механическая характеристика III имеет наибольший пусковой момент, что очень важно при разгоне ротора электродвигателя. Механическая характеристика I называется естественной (это та характеристика, на которой работает синхронный электродвигатель в нормальном режиме). Характеристики II, III, IV — искусственные.
На рис 97, а показаны механические характеристики двухскоростного электродвигателя. Характеристика I, на которой электродвигатель работает на большой частоте и характеристика //, на которой электродвигатель работает на малой частоте, имеют те же характерные точки, что и рассмотренная выше механическая характеристика односкоростного электродвигателя.
Разгон ротора после присоединения статорной обмотки большой частоты к электрической сети производится от п=0 до п = пв (точка е), если приложенная к валу ротора нагрузка имеет реактивный характер (тормозной), т. е. электродвигатель работает в двигательном режиме, и до n = n-i (точка б), если приложенная к валу ротора нагрузка активная.
Предположим, что к валу двухскоростного электродвигателя приложен момент Мп р (см рис. 97, а). В этом случае ротор достигнет частоты, равной кд, соответствующей на механической характеристике 1 точке е. С такой частотой электродвигатель будет работать до снятия напряжения со статорной обмотки.
В момент переключения напряжения со статорной обмотки большой частоты на статорную обмотку малой частота вращения ротора по причине инертности вращающихся и движущихся частей лифта не может измениться (уменьшиться) скачком. Скачком изменяется момент, развиваемый электродвигателем, и изменится он от Мп р до Ма (точка н на механической характеристике II).
Частота вращения электромагнитного поля в момент переключения уменьшилась скачком.
Если до переключения частота вращения электромагнитного поля была выше частоты вращения ротора и оно обеспечивало наличие вращательного момента, то теперь частота вращения электромагнитного поля оказалась в несколько раз меньше частоты вращения ротора и ток, протекающий в роторной цепи, мгновенно изменил свое направление на обратное, создавая тормозной момент.
Под действием тормозного момента, развиваемого электродвигателем, частота вращения ротора интенсивно уменьшается, достигает синхронной (точка г на механической характеристике II), электродвигатель переходит в двигательный режим, частота уменьшается далее до тех пор, пока усилие, приложенное к валу электродвигателя, не сравняется с усилием, развиваемым электродвигателем.
В установившемся режиме ротор вращается с частотой кд и развивает двигательный момент, равный Мв р. Предположим далее, что к валу двухскоростного электродвигателя приложен Мея. В этом случае после подачи напряжения на статорную обмотку большой частоты ротор достигнет частоты выше синхронной и электродвигатель будет работать на механической характеристике в точке б при частоте вращения ротора, равной кв, и развивать тормозной момент, равный Мна. В момент переключения напряжения со статорной обмотки большой частоты на статорную обмотку малой скачком изменяется тормозной момент от Мва до Ма. Под действием тормозного момента, развиваемого электродвигателем, частота вращения ротора интенсивно снижается и в конце переходного процесса ротор станет вращаться с частотой кв1 и развивать тормозной момент, равный кл. Соотношения величин по1 и по2 зависят от соотношения числа пар полюсов статорной обмотки.
Загрузка...
