Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обоснование задач исследований
1.1. Конструкции лифтовых лебедок 6
1.2. Особенности электропривода лифта : 10
1.3. Цель и задачи исследований 13
ГЛАВА 2. Безредукторныи электропривод на основе системы преобразователь частоты - низкоскоростной асинхронный двигатель
2.1. Математическое описание низкоскоростного АД 15
2.2. Безредукторный электропривод с типовым АД 33
2.3. Принцип выполнения низкоскоростного АД 41
2.4. Результаты экспериментальных исследований 43
2.5. Безредукторный электропривод с низкоскоростным АД 50
2.6. Безредукторные электроприводы лифтов с низкоскоростными АД 55
2.7. Выводы по главе 60
ГЛАВА 3. Особенности переходных процессов частотно-управляемого электропривода с низкоскоростным асинхронным двигателем
3.1. Математическое описание переходных процессов АД при постоянстве скорости 62
3.2. Анализ коэффициентов затухания и частот свободных составляющих переменных АД 67
3.3. Переходные процессы в разомкнутых структурах скалярного управления 77
3.4. Переходные процессы в замкнутых по скорости структурах скалярного управления 86
3.5. Переходные процессы в структурах векторного управления 92
3.6. Выводы по главе 105
ГЛАВА 4. Энергосбережение безредукторного электропривода с тихоходным асинхронным двигателем
4.1. Энергопотребление лифтов 106
4.2. Оценка энергетической эффективности электропривода лифта
4.3. Результаты экспериментальной оценки энергетической эффективности действующих лифтовых установок 113
4.4. Выводы по главе 125
ГЛАВА 5. Сопоставление параметров механической части безредукторного и редукторного электроприводов лифтов 126
Выводы по главе 5 133
Общие выводы 134
Список литературы 135
- Особенности электропривода лифта
- Безредукторный электропривод с типовым АД
- Анализ коэффициентов затухания и частот свободных составляющих переменных АД
- Результаты экспериментальной оценки энергетической эффективности действующих лифтовых установок
Введение к работе
Актуальность темы.
В Российской Федерации используется около 500 000 лифтов. Порядка 430 тысяч лифтов эксплуатируются в жилом фонде, из них по разным оценкам 35-50 % нуждается в модернизации или замене, поэтому разработки современного отечественного лифтового оборудования являются актуальными. Технические показатели лифтов в значительной степени определяются характеристиками используемого электропривода.
Основным типом применяемого электропривода лифта является редукторный с двухскоростным асинхронным двигателем. Такой электропривод широко используется до настоящего времени, однако имеет ряд недостатков технико-экономического характера. Производство редукторов - трудоемкий процесс, требующий наличия сложного оборудования. Редукторы нуждаются в регулярном техническом обслуживании (замене масла, уплотнительных сальников и т. д.). Силы трения в редукторе обусловливают потери энергии, что снижает энергетические показатели электропривода.
Современным направлением в развитии приводной техники является упрощение или исключение механических передаточных устройств. В частности, в 90-е годы ХХ-го века в области лифтостроения наметилась тенденция перехода к безредукторному электроприводу.
Безредукторные электроприводы лифта вызывают большой интерес у специалистов и разрабатываются в ряде стран. Зарубежные безредукторные электроприводы изготавливаются с использованием синхронных двигателей с дорогостоящими постоянными магнитами. Рядом исследовательских центров установлено, что в настоящее время по ряду Европейских стран количество безредукторных электроприводов в жилом секторе составляет около 3%, однако безредукторные электроприводы лифтов получают все большее распространение.
Самым распространенным типом электродвигателей являются асинхронные двигатели (АД). Широкое применение АД объясняется их достоинствами по сравнению с другими типами электродвигателей:
конструктивной простотой и, как следствие, высокой надёжностью и невысокой стоимостью. В нашей стране имеется большой опыт изготовления и применения АД различных типов, поэтому должны найти массовое применение безредукторные электроприводы, выполненные на базе асинхронных двигателей отечественного производства. Их исследование и разработка представляет значительный теоретический и практический интерес.
Цель диссертационной работы - совершенствование технико-экономических показателей лифтовых установок с безредукторным электроприводом, выполненном на базе частотно-управляемого тихоходного
глгчжтгщ\гт^/лт11тг\т,г\ тттіттг'о'т,атт*т тг/*оттатт/лт»ітгтхо ґ\ґ*/\паттнг\/*т^гх т>от^/лгч-* ^ттат/"ттч/м-т»^т»г»г\тт«
и разработка методики его расчета. Для достижения поставленной цели в диссертационной работе были поставлены и решены следующие задачи:
-
Разработка математического описания электропривода с тихоходным асинхронным двигателем (ТАД).
-
Анализ особенностей переходных процессов частотно-управляемого безредукторного электропривода с тихоходным асинхронным двигателем.
3. Определение энергетической эффективности безредукторного
частотно-управляемого электропривода с ТАД и сопоставление технико-
экономических показателей редукторных и безредукторных
электроприводов.
4. Экспериментальная проверка особенностей безредукторного
частотно-управляемого электропривода с ТАД путем проведения его
лабораторных исследований и испытаний на действующих лифтовых
установках.
Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использовались:
теория электропривода;
теория автоматического управления;
" теоретические основы электротехники;
" моделирование средствами персонального компьютера в специализированных программах MatLab и Mathcad;
экспериментальные исследования (лабораторные и на действующих
лифтах).
Обоснованность и достоверность научных положений и выводов подтверждена результатами экспериментальных лабораторных исследований и испытаний безредукторного электропривода с ТАД на действующих лифтах.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработано математическое описание ТАД (система дифференциальных уравнений, выражения для статических режимов), позволяющее по известным параметрам базового АД рассчитать параметры работы ТАД, изготовляемого из базового путем изменения числа витков обмотки статора;
выявлены особенности переходных процессов частотно-управляемого безредукторного электропривода с ТАД.
Основной практический результат диссертации состоит в подтверждении положительных свойств безредукторного электропривода с ТАД результатами лабораторных исследований и испытаний на действующих лифтах, а также в разработанном математическом описании ТАД, оказывающемся полезным при расчете и анализе электроприводов на его основе.
Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались на заседаниях кафедры «Автоматизированного электропривода» Московского Энергетического Института (Технического Университета), докладывались на 16 международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, МЭИ, 2010 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано четыре печатных работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка литературы. Количество страниц - 142, иллюстраций - 57, число наименований использованной литературы - 97 на 8 страницах.
Особенности электропривода лифта
Важными требованиями, предъявляемыми к электроприводу лифта, является обеспечение точной остановки и плавности движения.
Недостаточная точность остановки снижает производительность лифта, уменьшается комфортабельность и безопасность его использования. Точность автоматической остановки лифта при эксплуатационных режимах работы должна быть в пределах 35 мм, а для лифтов, предназначенных для инвалидов и маломобильных групп населения — 20 мм [65].
Плавность движения кабины количественно определяется значением ускорения при разгоне и замедлении кабины. Максимальное ускорение кабины при эксплуатационных режимах не должна превышать [65]: для пассажирских и грузовых лифтов, доступных для людей — 2 м/с2; для лифтов в лечебно-профилактических учреждениях - 1 м/с2.
При изменении ускорения движения увеличиваются нагрузки на конструктивные элементы лифта и появляются неприятные ощущения у пассажиров, так как вестибулярный аппарат человека чувствителен к значению рывка. Максимальное значение рывка документально не ограничивается, но обычно ограничивается на уровне 3-10 м/с3 [39].
Для обеспечения максимальной производительности лифта электропривод должен обеспечивать разгон и замедление кабины с максимальными ускорением и рывком [39]. Ограничение ускорений и рывков на уровне максимально допустимых целесообразно в случае, когда большая производительность лифта более предпочтительна повышенному комфорту передвижения, к примеру, в административных зданиях. В жилых зданиях более рационально снизить ускорение и рывок для достижения более высокого комфорта перемещения.
Качественные показатели электропривода в динамических режимах работы существенно определяются особенностями работы электрической машины при переходных процессах в выбранной структуре управления электроприводом. Важной задачей является исследование особенностей динамических режимов» работы безредукторного частотно-управляемого электропривода с тихоходным асинхронным двигателем в различных структурах управления: Полученные- результаты, могут быть полезны не только на лифтовых, но и- на других механизмах-, где использование безредукторного электропривода с тихоходным асинхронным двигателем окажется целесообразным.
В настоящее1 время население Земли составляет 6,9 миллиарда-человек [31]. По прогнозам к 2050 году население увеличится до 9,-2 миллиардов [31]. В результате потребность в энергетических ресурсах уже к 2030 году увеличится на 60% по сравнению с 2004 годом. Во всех отраслях хозяйственной деятельности вопросы энергосбережения приобретают все большее значение.
Около» 40% энергетических затрат приходится на здания и сооружения [15]. Доля лифтов в суммарном энергопотреблении здания составляет от 3 до 10 % [15,70,71]. Показателям энергетической эффективности лифтов уделяется серьезное внимание.
Наибольшее количество лифтов установлено в жилых зданиях [46, 83]. В [17] показано, что расходы на оплату электрической энергии, потребляемой лифтом в жилом здании, при установленных в [28] нормах на 2008 год в среднем1 составляли 8051 рублей. Учитывая тариф 2008 года на электрическую энергию, годовое энергопотребление лифта составляет около 5000 кВт -ч.
Лифт содержит множество потребителей энергии: электропривод, станция управления, освещение,- вентиляция, система диспетчеризации, органы управления, устройства и цепи безопасности, электропривод дверей кабины. У лифтов выделяется два характерных режима энергопотребления: ожидания и движения. В режиме ожидания энергопотребление лифта составляет от 20 до 85 % от общего энергопотребления [46,70]. Для лифтов в жилых зданиях на долю электропривода приходится около 30 % от суммарного энергопотребления [70]. Энергосберегающие свойства электропривода лифта- являются важными наряду, с показателями качества движения и технико-экономическими показателями. Оценка энергетической эффективности безредукторного частотно-управляемого электропривода с тихоходным асинхронным, двигателем и сопоставление технико-экономических показателейредукторныхи безредукторныхзлектроприводовіпредставляется задачей, заслуживающей серьезного внимания.
Использование асинхронного двигателя для построения безредукторного электропривода лифта является нестандартным решением. Важной задачей является экспериментальная проверка особенностей безредукторного частотно-управляемого электропривода с тихоходным асинхронным1 двигателем путем проведения его испытаний (тепловые испытания, измерение переменных электропривода, точности остановки, шумов и вибраций, проверка запаса по моменту) на действующих лифтовых установках.
В соответствии со сказанным целью данной диссертационной работы является совершенствование технико-экономических показателей лифтовых установок с безредукторным электроприводом, выполненном на базе частотно-управляемого тихоходного асинхронного двигателя, исследование особенностей такого электропривода и разработка методики его расчета. Для достижения данной цели в диссертационной работе поставлены и решены следующие задачи: 1. Разработка математического описания электропривода с тихоходным асинхронным двигателем. 2. Анализ особенностей переходных процессов частотно-управляемого безредукторного электропривода с тихоходным асинхронным двигателем. 3. Определение энергетической эффективности безредукторного частотно-управляемого электропривода с тихоходным асинхронным двигателем и сопоставление технико-экономических показателей редукторных и безредукторных асинхронных электроприводов. 4. Экспериментальная проверка особенностей безредукторного частотно-управляемого электропривода с тихоходным асинхронным двигателем путем проведения его лабораторных исследований и испытаний на действующих лифтовых установках.
Безредукторный электропривод с типовым АД
Коэффициенты магнитной проводимости пазового (Лп1), лобового (Ял1) и дифференциального рассеяния (Лд1) статора определяются геометрическими, размерами магнитопровода и технологией изготовления обмотки статора. Рассматриваемые асинхронные двигатели имеют одинаковые геометрические размеры магнитопроводов, поэтому значения их коэффициентов магнитной проводимости равны. Длина станины 1 8, а также число пар полюсов рт и количество пазов статора на фазу электрической машины q одинаковы у АД1 и АД2. В соответствии с (2.9) отношение индуктивных сопротивлений рассеяния обмоток статора АД1 и АД2 для одной частоты питающего напряжения / равно: где Я , Лг Ли коэффициенты пазового, лобового и дифференциального рассеяния ротора, Яск2- коэффициент магнитной проводимости скоса, учитывает влияние скоса пазов на магнитную проводимость. Коэффициенты магнитной проводимости зависят, как и в случае Х{, от геометрических размеров магнитопровода и технологии изготовления обмотки ротора. Параметры, входящие в (2.11), имеют одинаковые значения для рассматриваемых двигателей, следовательно, равны и Х2 соответствующих машин. Для нахождения величины Х г необходимо воспользоваться формулой, аналогичной (2.7). Таким образом, отношение приведенных индуктивных сопротивлений рассеяния обмоток ротора АД1 и АД2 равны:
Для выявления влияния номинального фазного напряжения АД на сопротивление взаимной индукции обмоток статора и ротора (Х0) используем уравнения, приведенные в [26]. Известно, что Таким образом, в случае, если имеются две асинхронные электрические машины, имеющие одинаковые габариты, одинаковую механическую мощность, но выполненные на различное номинальное напряжение (С/НОмі У первой машины и UHQM2 У второй), то при известных параметрах Т-образной схемы замещения АД2 параметры АД1 можно определить по формулам : 1,АД1 - - 1,АД2 2,ЛД1 = 2,АД2 І.АЛІ = Х,АП2К ;Х2_Ат = Хг кхгуК ; (2.1э) параметры Т-образной схемы замещения АД1 с /ном1; Д2)АД2, Я2)Ад2 хі,лд2 2,АД2 О,АД2 -соответственно параметры Т-образной схемы замещения АД2 с номинальным напряжением UHOM2, входящий в (2.15), с учетом написанного выше равен: где Kw — коэффициент изменения числа витков АД. Формула для Щ из (2.15) справедлива в случае, если диаметр обмоточного провода первого двигателя (с повышенным номинальным напряжением) точно соответствует диаметру, определяемому по формуле
Если же провод с таким диаметром отсутствует, значение R, отличается от определяемого по (2.15) и требует уточнения по (2.6). Однако ряд выпускаемых промышленностью обмоточных проводов имеет сравнительно малую дискретность и на практике удается выбрать провод с диаметром, весьма близким к d2 \—, что с большой степенью точности позволяет использовать (2.15) для определения параметров схемы замещения двигателя с одним номинальным напряжением по известным параметрам двигателя с другим номинальным напряжением.
В табл. 2.1 приведены значения активных сопротивлений статора [3] для некоторых асинхронных двигателей серии 4А с номинальным напряжением 220 и 380 В. Номинальные напряжения выбранных двигателей отличаются в л/3 раз, таким образом, в соответствии с (2.15) и (2.16) активные сопротивления должны различаться в 3 раза. Из табл. 2.1 видно, что отношения активных сопротивлений статора у рассматриваемых АД близки к 3, что подтверждает справедливость формул (2.15). Таблица 2.1. Активные сопротивления статора АД где wx и С/ном1- число витков обмотки статора и номинальное напряжение АД1; w2 и С/ном2 — число витков обмотки статора и номинальное напряжение АД2 соответственно. Из (2.19) видно, что чем больше число витков обмоток статора, тем выше номинальное напряжение двигателя.
Отношение номинальных напряжений АД определяется соотношением числа витков обмоток статора. Таким образом, можно записать: Выражения для расчетов статических характеристик, а также уравнения электрической машины включают параметры Т-образной схемы замещения в определенных соотношениях, называемых обобщенными параметрами, которые выражаются через параметры Rx, R2, Хх, Х2, Х0 Т-образной схемы замещения АД как [76]: изменяются при выполнении его на другое номинальное напряжение.
В дальнейшем будем использовать понятие базовый двигатель, под которым понимается произвольно взятый асинхронный двигатель с известными параметрами схемы замещения и номинальными данными. В случае выполнения базового АД на другое номинальное напряжение параметры схемы замещения нового двигателя можно рассчитать при помощи известных параметров базового двигателя и коэффициента изменения его номинального напряжения в соответствии с (2.15) и (2.20). К примеру, если принять за базовый двигатель АД2, то выражения (2.15) можно записать с учетом (2.20) в виде:
Анализ коэффициентов затухания и частот свободных составляющих переменных АД
значение требуемого двигателю напряжения превысит сетевое значение, что приведет Из анализа рис. 2.10 следует, что двигатели с большим номинальным моментом при низких частотах имеют больший запас по напряжению. Например, при мощности двигателя более 20 кВт при работе начастоте 5 Гц, величина Ки равняется 5-6, при этом рабочее напряжение-непревышает 220 В. Это означает, что при изготовлении тихоходного двигателя для работы с частотой, не превышающей 5 Гц, АД можно..изготавливать с Ки = 5-6, что позволит снизить требуемую для работы мощность ПЧ в те же 5-6 раз по сравнению с вариантом, когда используется типовой АД. При изготовлении тихоходных АД из рассматриваемых электрических машин значения коэффициента Ки не должны превышать приводимых на рис. 2.10, соответствующих определенной частоте питающего напряжения. В противном случае расчетное к недостаточности напряжения в статических режимах работы и невозможности работы электропривода. При изготовлении АД для какой-либо частоты с Ки, меньшим чем приводится в табл. 2.8, требуемое рабочее напряжение при данной частоте окажется меньше сетевого значения (220В).
Для рассматриваемых АД рассчитаны значения отношения токов ном для частот питающих напряжений 5; 10 и 15 Гц. Для-удобства сравнения с результатами расчетов для типовых АД (с номинальным напряжением в 220В), приведенных в табл. 2.3 и на рис. 2.4 и 2.5, в качестве номинального тока будем использовать номинальный ток типового двигателя. Предполагаем, что номинальные напряжения тихоходных двигателей для каждой рассматриваемой частоты (5, 10 или 15 Гц) изменяется на величину Kv, приводимую на рис. 2.10. Расчеты проводим по (2.40) и (2.42) с использованием параметров типовых АД (принятых здесь за базовые) и значений Ки из табл. 2.8. В табл. 2.9 приведены результаты расчетов, выполненных для низкоскоростных двигателей. Таблица 2.9. Отношение рабочего тока низкоскоростногоАД к номинальному току типового АД (при номинальном моменте)
Из графиков, приведенных на рис. 2.5 и 2.11, видно, что токи тихоходных АД ниже токов аналогичных типовых двигателей в 3-10 раз в зависимости от номинальной мощности двигателя и диапазона частот. Например при работе типового двигателя 4A132S6Y3 с частотой 5 Гц рабочий ток при номинальном моменте составляет 13,3 А, а при работе тихоходного АД, выполненного с соответствующим для данного диапазона частот Кц, рабочий ток равен 3,11 А. Таким образом, рабочий ток снизился в 4,3 раза. Для двигателя 4А25086УЗ при номинальном; моменте на частоте 5 Гц рабочийтоктипового АД составил 58 12 А, в то время как у тихоходного! - 10;08 А. Таким; образом, ток при использовании тихоходного; АД "снизился практические 6 раз по сравнению/с вариантом; использования типового АД1
Следует отметить, что при: определении увеличениям номинального напряжения Ки ранее учитывались только статические режимы, работы: При проектировании? безредукторного электропривода требуется» проверять, достаточность сетевого напряжения и при динамических режимах работы. Система дифференциальных уравнений (2.24) позволяет достаточно просто это сделать. Для расчетов требуются только параметры базового АД, номинальное напряжение которого известно и которое предполагается изменить в Ки раз для: изготовления тихоходного двигателя. В качестве базового двигателя может быть использован; например, какой-либо выпускаемый серийно двигатель (как в приводимых выше примерах, относящихся к двигателям серии 4А); при этом, как отмечалось выше, изменение его номинального напряжения в Ки раз не вносит дополнительных трудностей в технологию его изготовления.
При увеличении температуры двигателя увеличивается и требуемое двигателю для поддержания определенного крутящего момента напряжение, определяемое согласно (2.56) для произвольной частоты. В связи с этим, при выборе KJJ в ходе проектирования требуется учитывать тепловые: состояния
АД имеющие место в реальном электроприводе, при его безредукторном исполнении. Это может быть учтено как путем теоретических расчетов; так и проведением определенных испытаний на действующих установках.
При проектировании низкоскоростного АД следует учитывать также нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения в сети, которые соответственно составляют ±5% и ± 10% от напряжения электрической сети по [18]. Использование тихоходного асинхронного двигателя [25, 44] для безредукторного электропривода позволяет снизить требуемую для работы электропривода мощность преобразователя частоты. Стоимость современных преобразователей частоты определяется их мощностью. Мощность преобразователей частоты при одинаковом номинальном напряжении определяется номинальным током. Обоснованное уменьшение требуемой к установке мощности преобразователя частоты при І использовании тихоходного асинхронного двигателя позволяет улучшить технико-экономические показатели безредукторного электропривода по сравнению с вариантом использования типового АД.
Разработан безредукторный электропривод для лифтов грузоподъемностью 400 кг с прямым и полиспастным подвесом. Данный электропривод содержит низкоскоростной асинхронный двигатель, статор которого подключен к сети переменного тока через преобразователь частоты, а на валу ротора установлен канатоведущий шкив [44]. Разработанные безредукторные электропривода выгодно отличаются минимальными стоимостными показателями асинхронного двигателя и преобразователя частоты.
Низкоскоростной асинхронный двигатель для лифта грузоподъемностью 400 кг с полиспастным подвесом кабины и противовеса выполнен на основе серийного восьмиполюсного АД типа 4АМН180М8 [44]. Технические данные этого типового двигателя приведены в табл. 2.10. Таблица 2.10. Технические данные типового АД ном.кВт пном , об/мИН 1 А1 ном"- U НОМ " Мном, Нм 18,5 730 40 380 242 Испытания, низкоскоростного АД, выполненного на основе 4АМН180М8, проведены при работе его в безредукторном частотно-управляемом электроприводе с векторным управлением и использованием-обратной- связи по скорости. Испытания проводились на. действующих лифтовых установках испытательного центра Карачаровского механического завода с участием автора диссертации: Изменение момента сопротивления в ходе испытаний электропривода осуществлялось, путем изменения загрузки кабины лифта тарированными разновесками.
В целях уточнения функциональных возможностей и количественных показателей системы безредукторного электропривода произведены измерения значений напряжения и тока статора, а также момента сопротивления в установившихся режимах работы. Для измерения тока и напряжения- использовались средства контроля и диагностики, предусмотренные практически во всех современных преобразователях частоты.
Измеренные значения переменных приведены в табл. 2.11 для частоты вращения АД 120 об/мин. При использовании полиспастного подвеса частоте вращения 120 об/мин соответствует линейная скорость кабинььв 1м/с.
Результаты экспериментальной оценки энергетической эффективности действующих лифтовых установок
В [17] показано, что расходы на оплату электрической энергии, потребляемой лифтом в жилом здании, при установленных нормах на 2008 год в среднем составляли 8051 рубль [28]. Учитывая тариф1 2008 года на электрическую энергию, годовое энергопотребление составляет около 5000 кВт ч. Сопоставляя с данными из табл. 4.2, можно сделать вывод, что это соответствует лифтам с редукторным электроприводом на базе двухскоростного асинхронного двигателя. Такой тип электропривода на сегодняшний день имеет наибольшее распространение, поэтому годовое энергопотребление лифта в 5000 кВт ч соответствует реальному.
Из табл. 2 видно, что лифты с безредукторным электроприводом потребляют меньше энергии по сравнению с лифтами, оборудованными редукторным электроприводом. Отличия в энергопотреблении лифтов (см. табл. 4.2) обусловлены не только типом используемого электропривода, но и различными энергосберегающими мероприятиями. Приводимые в литературе данные, как правило, относятся к энергопотреблению всего лифта. В связи с этим остается неясным, какая часть энергии сэкономлена благодаря использованию безредукторного электропривода, а какая за счет других энергосберегающих мероприятий.
Лифт включает в состав множество устройств, обеспечивающих его надежную и- безопасную эксплуатацию. Главный электропривод и электропривод дверейі кабины, станция управления, освещение, вентиляция, система диспетчеризации, органы» управления, устройства и цепи. безопасности - вот не полный список, потребителей,электроэнергии лифта. У лифтов можно1 выделить два характерных режима энергопотребления: движения (перевозки) и ожидания (простоя). Для каждого режима работы характерно различное влияние на суммарное энергопотребление перечисленных потребителей.
При перевозке пассажиров задействованы все системы лифта. Режим движения лифта характеризуется большей мощностькгэнергопотребления по сравнению с режимом ожидания, однако в режиме ожидания лифт работает более продолжительно. Потребление энергии лифтом в режиме ожидания составляет от 20 до 85 % от общего энергопотребления [46,70,88]. Большее значение соответствует лифтовым установкам с меньшей интенсивностью использования. Для лифтов, работающих в жилых зданиях, эта цифра составляет порядка 70%, а для лифтов, устанавливаемых в больницах и административных зданиях - 25 % [70, 71].
Энергетические характеристики интенсивно используемых лифтов (больничные и административные здания) в большей степени определяются показателями электропривода, а лифтов с небольшой интенсивностью использования (жилые здания) — мощностью потребителей, задействованных при простое. Использование энергосберегающего электропривода на1 лифтах с высокой интенсивностью использования позволяет значительно улучшить энергетические показатели лифта. На лифтах с небольшой интенсивностью использования для энергосбережения эффективно использовать меры, снижающие потребление энергии в режиме ожидания.
Для снижения потребления энергии в режиме ожидания широко используется отключение неосновных потребителей [85,88]. В этом случае для пуска лифта требуется дополнительное время, что остается- практически незаметным для пассажиров, а эффект уменьшения энергопотребления1 существенный. Использование энергосберегающего освещения также снижает энергопотребление лифта [88].
При» наличии нескольких лифтов влияние на эффективность их использования оказывает используемый групповой алгоритм управления, в котором критерий минимального энергопотребления должен быть соответствующим образом учтен.
При выборе преобразователя частоты для регулируемого электропривода следует обращать внимание на его энергопотребление в режиме ожидания. Мощность потребления энергии преобразователем частоты составляет от 20 до 30 Вт при мощности от 4 до 7,5 кВт без учета потребления вентилятором охлаждения, использующем от 6 до 14 Вт [70]. За год потребляемая инвертором в режиме ожидания энергия может составить 200-380 кВт-ч.
Улучшение энергетических показателей лифта является комплексной задачей и требует рассмотрения множества факторов. Использование безредукторного электропривода, энергосберегающего освещения, отключение неосновных потребителей энергии в режиме ожидания, уменьшение мощности станции управления .и другие меры улучшают эффективность лифта. Указанные меры приводят к различному экономическому эффекту в зависимости от интенсивности использования лифта.
В случае внедрения энергосберегающих мероприятий на действующих лифтах требуется замена оборудования. Для этого необходимы единовременные капиталовложения. Требуется тщательно сопоставлять материальные затраты и ожидаемый эффект снижения потребления энергии для каждого энергосберегающего мероприятия в отдельности.
Использование безредукторного электропривода с тихоходным асинхронным двигателем позволяет обеспечить высокий комфорт перемещения, снизить, механические нагрузки на элементы лифта. Это подтвердилось! в« ходе испытаний1 лифтов, различной грузоподъемности и скорости движения [43, 44]. Энергосбережение является важным, но не единственным аспектом улучшения эффективности лифта при использовании- безредукторного электропривода с тихоходным, асинхронным двигателем.
Представляет интерес произвести экспериментальную оценку снижения энергопотребления лифта при использовании безредукторного электропривода с тихоходным асинхронным двигателем по сравнению с используемым массово редукторным электроприводом с двухскоростным АД.
Наиболее точную оценку энергетической эффективности электропривода лифта могут дать длительные наблюдения. за энергопотреблением на различных лифтах. Использование таких методов в каждом конкретном случае представляется затруднительным. Возрастающее внимание к энергетическим показателям лифтового оборудования заставляет использовать методы, позволяющие с минимальными временными затратами экспериментально определить такие показатели.
На сегодняшний день отсутствуют подобные, утвержденные законодательно, отечественные методы. В Европе разработаны две методики, представленные в следующих документах: ISO/DIS25745-1 - [81] (2008 год) и VDI 4707 - [85] (2009 год). В [81] и [85] предлагается определять энергетические показатели лифта в,режимах движения и простоя.
В режиме ожидания производится измерение потребляемой- мощности после 10 минут простоя лифта. За это время станция управления перейдет в режим ожидания, отключив неосновные потребители.
В режиме движения согласно [81] и [85] оценка энергоэффективности лифта производится путем измерения потребляемой энергии, затрачиваемой в определенном контрольном цикле. Контрольный цикл - перемещение пустой кабины лифта на высоту шахты 2 раза (в каком-либо начальном и обратном ему направлении) [81, 85]. Такой цикл используется ввиду простоты его реализации» (отсутствует необходимость в использовании тарированных грузов) [24].
Для экспериментального определения энергетических показателей электропривода лифта требуется измерять потребляемую энергию. В частотно-регулируемом электроприводе наибольшее распространение на сегодняшний день получили преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока и неуправляемым выпрямителем на входе. Форма тока, потребляемая из сети данным типом устройств, является несинусоидальной. Такой тип преобразователей частоты используется в составе безредукторного электропривода.
