Диссертация (Асинхронные частотно-регулируемые электродвигатели для привода безредукторных лифтовых лебедок), страница 10

Определены новые алгоритмы управления потоком электродвигателя,позволяющие снизить потери в цикле, а, следовательно, уменьшить тепловыенагрузки электродвигателя.5. На основании полученных результатов и разработанных активныхчастей, электродвигатели 7A200L8 запущены в серийное производство.704.ЭКПЕРИМЕНТАЛЬНОЕИССЛЕДОВАНИЕПРИВОДАБЕЗРЕДУКТОРНОЙ ЛИФТОВОЙ ЛЕБЕДКИ С НИЗКОЧАСТОТНЫМРЕГУЛИРУЕМЫМВЫСОКОМОМЕНТНЫМАСИНХРОННЫМЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМНастоящаяглаваэкспериментальныхпосвященаисследованийпостановкеипроведениюэлектромеханическиххарактеристикэлектродвигателей безредукторного привода лифтовой лебедки. В нейпредставлено решение следующих задач:1. Разработка методики испытаний электродвигателей на специальномстенде, имитирующем проведение испытаний в шахте лифта.2.

Сравнение результатов,полученных при проектировании, срезультатами экспериментальных исследований, проведенных на стенде и нареальных объектах;3. Разработка критериев оценки энергетической эффективности приводалифтовой лебедки, в режимах, характерных для реального лифта.4.1Методикаиспытанийнизкочастотныхвысокомоментныхасинхронных электродвигателейЛифтовыеэлектродвигателикратковременногорежимапреобразователемчастоты.работыпредназначенывУчитываясоставедляповторно-приводаособенностилифтасэксплуатацииэлектродвигателей, испытания необходимо проводить по трем направлениям:1.

Определение параметров электродвигателя;2. Проверка работоспособности электродвигателя;3. Определение энергетической эффективности лифтовой лебедки.Определениепараметровэлектродвигателянеобходимоосуществлять по рабочим характеристикам, снимая их при различных71значениях напряжения и частоты. Питание электродвигателя при этомосуществляется от преобразователя частоты КЕВ типа F5 с разомкнутойобратной связью. Несущая частота широтно-импульсного модулятора привсех испытаниях принимается 8 кГц.

Следует отметить, что сложностьизмерений при испытаниях обусловлена, как несинусоидальным характеромвыходного напряжения, так и низкими значениями частоты первойгармоники(4-15измерительныеГц).приборы,Вработеназванияиспользовалисьипоказателиширокополосныеточностикоторыхприведены в табл.4.1.Таблица 4.1Состав измерительного оборудованияФизическая величинаНаименованиеНапряжениеШунты к прибору Norma Flukeток5000 N5KмощностьПрибор Norma Fluke 5000 N5KчастотаВращающий моментТензомуфта М40-1кЧастота вращенияКласс точности0,20,150,2Работоспособность электродвигателя необходимо определять порезультатам испытаний на нагревание, которые проводятся при 75%номинального момента, что эквивалентно 75% загрузке кабины.

Такоеснижение грузоподъемности относительно ее номинального значенияобъясняется вероятным характером загрузки кабины на реальных лифтах,которые отражаются в традициях лифтовых испытаний [26, 29, 30].Параметры цикла соответствуют режиму при 150 включений в час. На рис.4.1 приведена временная диаграмма скорости движения кабины лифта.

Наней vН – номинальная скорость перемещения кабины; tПУСК – время разгонакабины до номинальной скорости, tРАБ – время движения кабины наноминальной скорости, tТОРМ – время торможенияВремя цикла определяется, исходя из числа включений в час и, исходяиз заданной скорости перемещения и предельного значения ускорения,определяется требуемое время разгона и замедления:72t ПУСК = t ТОРМ =νН,a(4.1)где а – предельное ускорение, м/с2., tПЗ – время паузы, tЦ –время цикла.Рис.4.1 Временная диаграмма скорости движения кабины лифтаДля всех испытательных режимов принимается время разгона и замедленияравное 2 с. Это обусловлено предельным ускорением и необходимостьюобеспечения поэтажного разъезда, при котором достигается заданнаяскорость перемещения.Определение энергетической эффективности лифтовой лебедкиявляется важным фактором, который определяет перспективы модернизациилифтов новым оборудованием.

Существует ряд экспертных оценок,касающихся энергопотребления и энергоэффективности [48] использованиярегулируемых электроприводов в такой области применения, как лифт [106,107, 117]. Однако, на наш взгляд, объективная оценка энергоэффективностивозможна при проведении эксплуатационных испытаний, которые показалибы целесообразность применения и экономический эффект от использованиябезредукторногоэлектропривода,взаменприводастрадиционнымдвухскоростным асинхронным электродвигателем.

Поэтому, необходимосопоставление лабораторных испытаний с испытаниями в лифтовой шахте иэкстраполяция этих результатов по отношению к другим двухскоростнымасинхронным электродвигателям в лифтах.Согласноразработаннойпрограммеиметодикеиспытаний,проводились два вида испытаний: определение параметров электродвигателя73и привода при различной загрузке кабины лифта и сравнительные испытанияв типовых режимах работы с другими приводами. При проведениииспытаний был учтен зарубежный опыт подобных исследований, вчастности, проект «Е4» - Энергоэффективность лифтов и эскалаторов.Испытания проводились как в ручном, так и в автоматическом режимах ибыли выполнены в строениях следующих категорий:- здания офисных помещений (ООО «РУСЭЛПРОМ»);- испытательные шахты лифтостроительного завода (ОАО «ЩЛЗ»);- индустриальные здания (ОАО «НИПТИЭМ»).1.

автоматическое испытание по циклическому режиму: кабина лифтанепрерывно перемещается между заданными этажами, с заблокированнымидверями и порожней кабиной;2. ручное испытание: кабина управляется от первого до последнегоэтажа, и назад по следующей процедуре:1.

Открыть дверь.2. Закрыть дверь.3. Подъем кабины от первого этажа до верхнего конца.4. Открыть дверь.5. Закрыть дверь.6. Опускание кабины от верхнего этажа до первого.7. Открыть дверь.8. Закрыть дверь.4.2 Разработка физической модели лифта и стенда испытанийнизкочастотных электродвигателей безредукторной лифтовой лебедкиДля проведения испытаний электродвигателей в циклических режимахработы в испытательном центре ОАО «НИПТИЭМ» [26, 32] был изготовленлабораторный стенд, схема которого приведена на рис. 4.2. Стенд реализует74упрощенное управление по скорости перемещения кабины, которое показанонарис.4.1,атакжециклическуюрассчитываютсяисходяизнагрузку,одномассовойпараметрымодели,которойразработаннойиисследованной во второй главе.

Упрощенный характер нагрузочнойдиаграммы представлен на рис. 4.3.Рис. 4.2 Принципиальная схема испытательного стенда лифтовыхэлектродвигателейM1 - лифтовый электродвигатель; M2 – электродвигатель нагрузки; Y – измерительнаятезномуфта; ДС1, ДС2 – датчики скорости лифтового двигателя и двигателя нагрузки,соответственно; ПЧ1 – преобразовать лифтового двигателя; ПЧ2 – преобразовательнагрузки R1 – балластное сопротивление; P1 - релеРис. 4.3 Нагрузочная диаграмма стенда75Схема стенда для испытаний, приведенная на рис.4.2 включает в себяследующие элементы:- Электродвигатель привода лебедки М1;- Датчик скорости электродвигателя ДС1 (ЛИР158АТ-2048);- Преобразователь частоты электропривода ПЧ1 (КЕВ 16.F4.F1G);- Нагрузочная машина М2 (А315S20);- Датчик скорости нагрузочной машины ДС2 (ЛИР158АТ-5000);- Преобразователь частоты нагрузочной машины ПЧ2 (КЕВ 20.F5.M1H);- Тензометрическая муфта Y (М40-500);- Реле времени Р1 (УТ-24);Резистор для рассеивания мощности R (12 Ом).На рисунке 4.4 приведена фотография стенда во время испытанийэлектродвигателя АЧ180МВ8.Рис.

4.4 Фотография испытательного стенда реализующего физическуюмодель лифтовой лебедки.76Алгоритм работы стенда таков: используя преобразователь частотыПЧ2, задается три значения момента сопротивления нагрузки: МПУСК, МРАБ,МТОРМ, в зависимости от состояния дискретных входов I1 и I2. Моментсопротивления равный МПУСК формируется одновременно с подачей сигнала«Forward» на ПЧ1, при этом активен вход I1. При разгоне двигателя М1 дозаданной частоты вращения срабатывает встроенное реле преобразователяПЧ1 и активизируется вход I2, при этом создается момент сопротивленияравный МРАБ.

Реле времени Р1 формирует сигнал «Forward» на ПЧ1 и при егоотключении сигналы I1 и I2 становятся неактивны. Электродвигатель М1замедляется, нагрузочная машина М2 создает момент сопротивления МТОРМ.Таким образом, и с использованием разработанных схем и алгоритмовбылипроведеныисследованияэлектродвигателейприводовлифтовгрузоподъемностью 400, 630, 1000 кг, с кратностью полиспаста 2:1, 1:1 иноминальной скоростью перемещения кабины 1.0, 1.6 м/с с разработаннымив третьей главе высокомоментными, низкочастотными регулируемымиасинхронными электродвигателями типов АЧ180МА8ЛБ и АЧ180М8ЛБ,АЧ200L8, АЧ200LB8, АЧ200LC8, АЧ200LD8Сравнение результатов расчета режима номинальной загрузки сэкспериментальными характеристиками, полученными на стенде, приведенов таблице 4.2.Таблица 4.2Сравнение расчетных и экспериментальных характеристикТипQ/KдвигателяРасчетныеU1 f1 MI1s180МА8200L8200LB8200LС81901992092088,79,711,314,812,818,210,624,6В400/2400/1630/2630/1качестве9,45,09,05,3202382324598примера,вcosY ηЭкспериментальныеU1 f1 M I1scosY η0,820,830,840,881902002102050,760,800,810,8563517046приложении9,15,095,32003803206008,79,911,914,89,416,09,720,43приведены69516851рабочиехарактеристики электродвигателя АЧ200LB8.Анализ результатов, ряд которых, представлен в таблице 4.2, показал,что точность вычисления основных электромеханических параметровполученных в разделе 3.2 удовлетворяет необходимую точность.77На рис.

4.5, 4.8 приведены диаграммы цикла стендовых испытанийпривода лифтовой лебедки.Рис. 4.5 Временная диаграмма цикла испытаний лебедки на стенде сQ=400кг, v=1.0 м/с;верхний график - момент, нижний - частота вращенияРис. 4.6 Временная диаграмма цикла испытаний лебедки на стенде сQ=630кг, K=2:1 v=1.0 м/с;верхний график - момент, нижний - частота вращения78Рис.

4.7 Временная диаграмма цикла испытаний лебедки на стенде сQ=630кг, K=2:1 v=1.6 м/с;верхний график - момент, нижний - частота вращенияРис. 4.8 Временная диаграмма цикла испытаний лебедки на стенде сQ=400кг, K=2:1 v=2.0 м/с;верхний график - момент, нижний - частота вращенияОтсутствие колебательных свободных составляющих в переходныхпроцессах,приведенныхнаграфиках4.5-4.8свидетельствуютомонотонности процесса управления частотой вращения, что в свою очередь,79позволяетутверждатьохорошейуправляемостиэлектродвигателя,питаемого от автономного инвертора и управляемого системой управления свекторным управлением и обратной связью по частоте вращения.4.3 Исследование электромагнитной совместимости безредукторныхприводов с сетьюВажным параметром электроустановок вообще, и лифтовых приводов,в частности, является установленная мощность [48], которая определяетсяполной мощностью привода лифта во время разгона двигателя приопускании порожней или подъеме груженой кабины:S = 3 ⋅U 1 ⋅ I1 ,(4.2)Так как питание электродвигателя лебедки происходит от автономногоинвертора,напряжениеитоккоторогоимеютсложнуюформу,гармонические характеристики которой могут быть определены только спомощью фильтрации сигналов, то,целесообразно их определение спомощью расчета величины среднеквадратических значений:TU СКЗ =1 1⋅ ∫ u 2 ( t )dt ,T30I СКЗ =12⋅ ∫ i1 ( t )dt ,T 0(4.3)T(4.4)где u(t) – мгновенное значение линейного напряжения, i(t) – мгновенноезначение фазного тока.Учитываяприборов,ограниченнуюразложениевполосуспектртокапропусканияиизмерительныхнапряженияограниченомаксимальным индексом гармоники, входящей в полосу пропусканияизмерительного прибора, формулы (4.3) и (4.4) принимают вид:U СКЗ =1 1 n 2⋅ ∑U i ,3 T i =1(4.5)I СКЗ =1 n 2⋅ ∑ I1i ,T i =1(4.6)80гдеUСКЗ–среднеквадратическоезначениесреднеквадратическое значение тока,напряжения,IСКЗ–Ui – значение i-ой гармоникилинейного напряжения, I1i – значение i-ой гармоники фазного тока, n – числогармоник.При несинусоидальных токах и напряжениях полную мощность можнопредставить в пространстве (рис.4.9).Рис.4.9.