Диссертация (Асинхронные частотно-регулируемые электродвигатели для привода безредукторных лифтовых лебедок), страница 11

Графическое представление вектора полной мощности черезсоставляющиеТаким образом, полная мощность цепи при несинусоидальных токах инапряжениях определяется тремя составляющими:S 2 = P2 + Q2 + T 2 ,(4.7)где P - активная мощность; Q - реактивная мощность; T - мощностьискажений.Активная мощность в выражении (4.7) определяется:T1Р = ⋅ ∫ u( t ) ⋅ i1 ( t )dt .Т 0(4.8)Реактивная мощность в выражении (4.7) определяется:TQ=1⋅ u (t ) ⋅ i P (t )dt ,Т ∫0(4.9)где i P (t ) - реактивная составляющая тока, которая определяется с посредствомпреобразования Гильберта:iP ( t ) = Η[i1 ( t )] .(4.10)81Преобразование Гильберта над временной функцией осуществляетповорот всех гармоник на угол 90°.

С учетом (4.9) и (4.10) реактивнаямощность может быть представлена:TQ=1⋅ u( t ) ⋅ H [i1 ( t )]dt .Т ∫0(4.11)Тогда, из выражения (4.7), с учетом (4.8) и (4.11), где две составляющиеполноймощностиявляютсяизмеряемымивеличинами,определяютмощность искажения:Т = S 2 − P2 − Q2 .(4.12)Известным способом улучшения электромагнитной совместимости,является применение фильтров.

Однако использование дросселя в качествефильтра электромагнитной совместимости не решает проблему мощностиискажения в полной мере, так как мощность искажения перераспределяетсямежду сетью дросселем и двигателем. Применение сетевого дросселяпозволяетуменьшитьсоставляющуюмощности,потребляемойизсетимощностиприискажениянезначительномполнойухудшенииспектрального состава выходного напряжения преобразователя частоты.Рассмотрение вопроса об установленной мощности лифтового приводапроводилосьнаосновеэкспериментальногоисследованияприводаразличных типов:1. Безредукторный привод с преобразователем частоты;2. Редукторный привод с преобразователем частоты;3.

Редукторный привод с традиционным двухскоростным асинхроннымдвигателем.Результатыисследованияполноймощностилифтовыхразличного типа и грузоподъемности приведены в табл.4.3.лебедокДля оценкипусковых характеристик асинхронных двигателей общего назначенияиспользуется кратность пусковой мощности:KП =S,P2(4.12)82Для сравнительного анализаполной мощности приводов в составелифта введем отношение полной мощности при разгоне к полной мощности врабочем режиме:K=S1,S2(4.13)где S1 - полная мощность при разгоне двигателя привода, кВА; S 2 - полнаямощность при опускании порожней или подъеме груженой кабины, кВА.Таблица 4.3Сопоставление энергетических характеристик двигателей длябезредукторных лебедок различной грузоподъемностиГрузоподъемность,400630500500630кгПолиспаст1:11:11:21:21:1Скорость11111перемещения, м/сЧисло включений150150200200150Тип двигателя200L8 13VTR 200M8200МВ6/24 200LC8Тип привода12131Режим разгонаНапряжение, В383377371361380Ток, А14,331,412,383,118,8Подводимая6,35515,565,28529,8429,015мощность, кВтПолнаямощность, 9,48620,57,90351,95812,35кВАРабочий режимНапряжение, В383377371375380Ток, А10,017,29,812,413,4Подводимая4,4617,7843,9015,1118,591мощность, кВтПолнаямощность, 6,63311,236,2978,0348,819кВАОтношение полной 1,431,831,266,471,41мощностикноминальнойТаким образом, исследование вопросов о полной мощности показало,что для безредукторных приводов с одинаковой кратностью полиспастаотношение полной мощности одинаково.

Применение полиспаста позволяет83уменьшить установленную мощность на 10-20%. Однако, в приводах лебедокс одинаковой грузоподъемностью – редукторных с преобразователемчастоты и безредукторного привода, это отношение больше на 20% уредукторного привода. Полная мощность приводов лифтовой лебедки страдиционными двухскоростными асинхронными двигателями больше в 5раз (т.е. на 400%) чем у лебедок с безредукторным приводом.Эксплуатационные4.4испытанияэлектродвигателейбезредукторной лифтовой лебедкиДля оценки адекватности результатов испытаний, проведенных настенде, относительно реальной лифтовой лебедки, необходимо провести рядиспытаний непосредственно в шахте лифта.

На указанных испытанияхнеобходимо подтвердить адекватность стендовых испытаний, а такжеопределитьфактическоередукторныхлебедокэнергосбережение,набезредукторныйсоответствующеелифтовыйзаменеприводсразработанными электродвигателями.Ксожалению,лифтовснеобходимойноменклатуройгрузоподъемности (Q=400, 630, 1000 кг, K=1:1, 2:1, v=1.0, 1.6 м/с) в нашемраспоряжении не имеется. Однако есть лифтгрузоподъемностью 320 кгK=1:1, расположенный в ОАО «НИПТИЭМ» и лифт грузоподъемностью500 кг K=2:1, расположенный в ООО «Русэлпром», на которых и былипроведены эксплуатационные испытания. Полученные результаты, затем,необходимо экстраполировать на другие типоразмеры.Таким образом, сравнительные испытания были проведены в лифтовойшахте ОАО «НИПТИЭМ» на двух лифтах грузоподъемностью 320 кг.

Наодном лифте установлена безредукторная лебедка с односкоростнымасинхронным двигателем АЧ200L8ЛБ и преобразователем частоты фирмыSiemens. На другом - редукторная лебедка с двухскоростным асинхронным84двигателем АС2-72-6/18. Оба лифта управляются лифтовыми станциями типаШК5714-13А1ВУ4. Режим работы был выбран, исходя из предельногорежимаработыдвигателяАС2-72-6/18–150включенийвчас.Продолжительность включения определялась, исходя из перемещения лифтачерез 2 этажа. В качестве регистрирующего прибора применялся приборNorma Fluke N5K (класс точности 0,15). Режим работы задавался релевремени фирмы «Овен» УТ24.

Измерения производились на вводе лифтовойстанции, с учетом энергопотребления всех элементов лифта: привода,двигателя, пускорегулирующей аппаратуры, сигнализации. Результатыиспытаний с порожней кабиной двух лифтов приведены в табл.4.4Таблица 4.4Сопоставление энергетических характеристик лифтов безредукторного иредукторного типовЭлектродвигательАЧ200L8ЛБЧАО2-72-6/18ДвижениеСпускПодъемСпускПодъемСкорость перемещения, м/с0,880,880,720,72Число включений в час150150150150ПВ, %62,562,562,562,5Входное напряжение, В403403403403Входной ток, А8,643,159,227,79Максимальный входной ток, А9,324,7668,0425,08Подводимая мощность, кВТ3,7751,3911,2881,369Реактивная мощность, кВАр-0,115-0,1306,3445,337Полная мощность, кВА7,0022,5607,4326,363Коэффициент мощности0,540,540,170,21Энергопотребление в часовом режимеАктивная энергия, кВт*ч1,3102,209Реактивная энергия, кВАр*ч0,0254,949* Примечание Коэффициент мощности: λ =АнализрезультатовP3Sэксплуатационныхиспытаний(табл.4.4)показывает, что подводимая активная мощность в установившемся режиме убезредукторной лебедки с двигателем АЧ200L8ЛБ практически равнаподводимой мощности лебедки с двигателем АС2-72-6/18, если привести ихк одной скорости перемещения.

В переходных режимах безредукторная85лебедка потребляет меньше активной мощности, чем редукторная лебедка страдиционным асинхронным двигателем.На рис.4.10, 4.11, 4.12 представлены временные зависимости активноймощности, тока, реактивной мощности, соответственно, при спускепорожней кабины лебедкой с двигателем АЧ200L8ЛБ (сплошная линия) иАС2-72-6/18 (штриховая линия). На рис.4.13, 4.14, 4.15 показаны временныезависимостиактивноймощности,тока,реактивноймощности,соответственно, при подъеме порожней кабины.Рис.4.10. Временная зависимость активной мощности при спуске порожнейкабиныРис.4.11. Временная зависимость тока при спуске порожней кабины86Рис.4.12. Временная зависимость реактивной мощности при спускепорожней кабиныРис.4.13. Временная зависимость активной мощности при подъеме порожнейкабиныРис.4.14.

Временная зависимость тока при подъеме порожней кабины87Рис.4.15. Временная зависимость реактивной мощности при подъемепорожней кабиныРеактивная мощность для безредукторной лебедки положительнатолько в моменты, когда двигатель привода отключен. Это объясняетсяналичием в лифтовой станции индуктивных элементов (согласующиетрансформаторы, катушки пускателей), которые потребляют реактивнуюмощность. Во время работы двигателя безредукторной лебедки этареактивная мощность компенсируется за счет преобразователя частоты,поэтому реактивная мощность отрицательна.Результаты эксплуатационных испытаний лифта, приведенные втабл.

4.4, были приведены к стандартным режимам работы с помощьюинтегрирования по времени, а также уменьшения или увеличения временицикла за счет времени установившегося режима. В результате былиполучены данные, приведенные в табл. 4.5Таблица 4.5Энергопотребление безредукторного привода лифтаЧисло включений в часПВ, %Энергопотребление,кВт*час90400,874601,32912040600,875 1,32115040600,881 1,32318040600,879 1,298200400,88601,296Данные, приведенные в табл.

4.5., могут быть использованы для оценкиэнергопотребления лифта грузоподъемностью 320 кг с безредукторнымприводом лифтовой лебедки.88Длякабиныреализации эксперимента по определению влияния загрузкилифтанаэлектромеханическиепоказателидлялифтагрузоподъемностью 400 кг со скоростью перемещения 1м/с и кратностьюполиспаста 1:1, используем лифт грузоподъемностью 320 кг, с величинойостаточного дисбаланса 40 кг.

В таблице 4.6 приведены основные данныеэтого эксперимента, полученные при испытаниях в шахте лифта ОАО«НИПТИЭМ».Таблица 4.6Результаты испытаний двигателя при разной загрузке кабиныЗагрузкакабины, кгСпускподъемСпускПодъемСпускподъемСпускподъем360подъем200Спуск160Подъем120Спуск80подъемU1, Bf1, ГцIСКЗ, АI1, АР1, кВтS,%40СпускДвижениекабины0286,34,419,258,533,53418,56128,83,127,957,22-0,3-15,2267,84,278,387,562,80515,72145,43,297,176,3-0,21-9,3248,84,127,616,692,15912,63163,43,456,635,65-0,02-4,2229,13,976,975,951,309,551803,66,335,280,230,192093,826,515,431,025,91983,736,365,270,563,811903,686,315,190,62,262203,96,765,681,337,881203,038,397,66-0,27-18,62994,59,799,064,0120,1Анализ результатов показывает, что наиболее тяжелыми с точки зренияэнергопотребления в режиме двигателя являются режимы спуска пустойкабины и подъема полностью загруженной кабины.