Диссертация (Асинхронные частотно-регулируемые электродвигатели для привода безредукторных лифтовых лебедок), страница 2

На базе этих исследований разработать системубезредукторной лифтовой лебедки, построенную на основе низкочастотных,высокомоментныхрегулируемыхасинхронныхэлектродвигателейскороткозамкнутым ротором, и реализующую специальные алгоритмыуправления, что, в совокупности, обеспечит снижение энергопотребления,уменьшение себестоимости, повышение безопасности и комфортностипередвижения.Задачи работы:1.

Исследование процессов, протекающих при циклической работелифта в части механики, электромеханики, энергетики, управления, спомощью математических моделей и экспериментов.2. Анализ вариантов пазово-зубцовой геометрии и размеров активнойчасти асинхронных электродвигателей, предназначенных для использованияв высокомоментном тихоходном электроприводе с векторным управлениемчастотой вращения.73. Анализ влияния алгоритмов управления частотой вращения имагнитным потоком на энергетические параметры системы.4.

Анализ факторов, влияющих на комфортность пассажиров,энергопотребление лебедки и себестоимость системы.5. Исследование влияния механических нагрузок, возникающих впроцессе работы со стороны кабины лифта, на несущие элементы лебедки ипоиск перспективных конструктивных решений.6. Исследование энергетических характеристик лифтовой лебедки испособов оценки её эффективности.7. Разработка методики выбора элементов системы безредукторнойлифтовой лебедки.8.Разработка,безредукторныхпроизводстволифтовыхлебедокипрактическаяреализациядляпассажирскихлифтовсгрузоподъемностью до 1000 кг.Методы исследований.

Основные результаты работы получены наоснове использования методов электромеханики, классической механики,теории автоматического управления. Теоретические результаты получены сиспользованиемреализованныхапробированныхииспользуемыхрасчетныхОАОметодик,«НИПТИЭМ»впрограмм,научнойипрактической работе. Экспериментальные результаты получены на основеисследований, проводимых в сертифицированном испытательном центреОАО «НИПТИЭМ», а также в специальных экспериментальных лифтовыхшахтах, созданных ОАО «НИПТИЭМ» совместно с ОАО «Карачаровскиймеханическийзавод»,ОАО «Щербинскийлифтостроительныйзавод»,ООО «РУСЭЛПРОМ», а также в шахтах лифтов в городах: Владимир,Москва, Санкт-Петербург, Уфа, Красноярск и др.

при проведении пусконаладочных работ.Научная новизна. В диссертационной работе получены следующиеновые результаты:8С1.помощьюрасчетнойиконструкторско-технологическойпроработки, серийного изготовления и эксплуатации электродвигателейразныхтиповдвигателей(синхронныхспостояннымимагнитами,асинхронных, вентильно−индукторных), в электроприводах безредукторныхлифтовых лебедок основных типоразмеров лифтов обоснована возможностьи показана целесообразность построения электроприводов безредукторныхлифтовыхлебедокнаосновеспециальныхчастотно−регулируемыхасинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором .2. На основе анализа разработанных в диссертации математическихмоделей механической части безредукторных лифтовых лебедок созданаметодикаопределенияспециальнымтехническихэлектродвигателямтребований,безредукторныхпредъявляемыхлифтовыхклебедок,входными параметрами которой являются основные параметры лифтов.3.

Проведено исследование влияния главных размеров, параметровзубцово−пазовойзоныиобмоточныхданныхнахарактеристикинизкочастотных асинхронных электродвигателей, предназначенных дляпривода безредукторных лифтовых лебедок. На основе полученныхрезультатов разработаны активные части асинхронных электродвигателей,обеспечивающиевысокиймаксимальныймоментприминимальнойматериалоёмкости и себестоимости.4.

Разработаны и исследованы физическая модель испытаний, методикастендовых испытаний лифтовых электродвигателей, создан оригинальныйиспытательный стенд, что позволо моделировать сложную циклическуюработу машины в основных режимах движения и оценить ее основныехарактеристики в этих режимах.6. Разработана методика рационального выбора конструктивныхэлементовлифтовойлебедки,основаннаянааппаратедискретногопрограммирования.7. Представлены результаты исследования динамических режимовработы привода безредукторной лебедки с учетом алгоритмов управления9частотой вращения электродвигателя позволившие, с одной стороны,подтвердить адекватность расчетов проведенных на основе методикиповерочного электромагнитного расчета, с другой стороны, сформулироватьрекомендации по регулированию магнитного потока в основных режимахдвижения.Практическая ценность.1.Путемимитационногомоделированиянакомпьютерныхифизических моделях проведена оценка фактической экономии электрическойэнергии, получаемой при замене устаревших редукторных лебедок на новыебезредукторные; величина экономии составила от 40 до 60%.

Проведеныиспытания в лифтовых шахтах, подтвердившие полученные теоретическиерезультаты.2. Впервые разработаны активные части, конструктивные элементы итехнологияизготовлениясерииспециальныхасинхронныхэлектродвигателей, предназначенных для применения в электроприводебезредукторных лифтовых лебедок с диметрами канатоведущего шкиваD=320, 240, 160 мм, грузоподъемностями Q=400, 630, 1000 кг, кратностямиполиспаста K=1:1,2:1 и скоростью перемещения кабины v=1.0, 1.6 м/c.Разработка позволила заменить устаревшие редукторные лебедки соснижением энергопотребления лифта на 60% при близких ценах на комплект.3. Разработаны техническое описание и руководящие документы, наосновании которых внедрено в эксплуатацию испытательное оборудование,позволяющее проводить не только исследование отдельных характеристик,но и типовые и приемо-сдаточные испытания лифтовых электродвигателейдля безредукторных лифтовых лебедок.4.

Разработаны рекомендации и руководящие документы, позволившиеорганизовать и освоить производство девяти типоразмеров серии лифтовыхэлектродвигателей на Владимирском электромоторном заводе «ПК «ВЭМЗ».Реализация и внедрение результатов работы. Полученные вдиссертационнойработетеоретическиеипрактическиерезультаты10использовались при разработке и реализации безредукторных лифтовыхлебедоксерииКИАТ-ЛПП,разработанныхивыпускаемыхОАО«НИПТИЭМ», прошедших сертификацию и поставленных на более чем 350лифтов, в том числе в городах РФ: Москва, Санкт-Петербург, Красноярск,Сочи, Владимир, Уфа и др.Основные положения, выносимые на защиту.1.

Конструктивные решения электродвигателей, предназначенных длябезредукторных лифтовых лебедок, обеспечивающие надежную работу призначительных радиальных нагрузках, получаемых со стороны подвешеннойкабины лифта.2.Структуранизкочастотногобезредукторнойвысокомоментноголифтовойлебедкирегулируемогонаосновеасинхронногоэлектродвигателя с короткозамкнутым ротором.3.Новыеэлектродвигателейэффективнуюпазовыесработугеометрииактивнойкороткозамкнутымвнизкочастотномчастиротором,асинхронныхобеспечивающиевысокомоментномчастотно-регулируемом приводе лифтовой лебедки.4. Методика расчета и выбора элементов для безредукторныхлифтовых лебедок с грузоподъемностью до 1000 кг.Апробация работы. Основные результаты исследований и разработокдокладывались на Международной конференции по электромеханике иэлектротехнологии, МКЭЭ–2008, 2012, Международной научно-техническойконференции«Бенадросовскиечтения»(г.Иваново,2009г.),Международной научно-технической конференции по Электромеханике (г.Тольятти, 2009г.), V Международной научно-технической конференции«Электромеханические и электромагнитные преобразователи энергии иуправляемые электромеханические системы» (г.

Екатеринбург, 2011).Доклады, посвященные теме диссертации, неоднократно заслушивались иобсуждались на научно-технических советах ОАО «НИПТИЭМ», ООО11«РУСЭЛПРОМ», а также на заседании кафедры электромеханики НИУ МЭИ(ТУ).Публикации.Поматериалам,изложеннымвдиссертации,опубликовано 20 научных работ, в том числе 2 патента РФ на изобретение.Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит извведения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы иприложений.

Общий объем диссертации 170 страниц. Работа содержит 130страниц машинописного текста, 52 рисунка, 29 таблиц, библиографическийсписок из 121 наименований, и приложений на 26 страницах.Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетномобразовательном учреждении высшего профессионального образования«Национальный исследовательский университет «МЭИ» в период с 2008 по2013 гг.121. ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПАССАЖИРСКИХ ЛИФТОВВ настоящей главе представлены результаты анализа тенденцийсовершенствованиясовременныхпассажирскихигрузопассажирскихлифтов, полученные на основе изучения научно-технических, справочноинформационных работ. Рассмотрены основные элементы конструкциилифта и их функциональное назначение. Особое место уделено лифтовойлебедке, ее приводу, и, прежде всего, электродвигателям, на основе которыхизготавливаетсяприводлифтовойлебедки.Сформулированызадачиисследования.1.1 Основные элементы современных грузопассажирских лифтов иих функциональное назначениеКак известно, лифт (англ.

lift — поднимать) это разновидностьгрузоподъемнойнаклонногомашины,перемещенияпредназначеннойгрузовнадлявертикальногоспециальныхилиплатформах,передвигающихся по жёстким направляющим [1, 74]. Соответственно,основной целью грузопассажирского лифтового оборудования являетсяподъем и вертикальное перемещение грузов и пассажиров, размещенных вкабине, по специальным направляющим, расположенным в шахте лифта. Всвою очередь основными элементами лифта являются: шахта, кабина,лебедка.

Устройство типового электрического пассажирского лифта показанона рис. 1.1.Следует отметить, что основная часть научных и практическихрезультатов и знаний в области лифтостроения были получены в 19-20-мстолетии. В это время были разработаны:− рациональные схемы взаимодействия канатоведущих шкивов иканатов – являющихсяосновным элементом лифта и обеспечивающимнезависимость параметров движения кабины от высоты подъема;13− кинематические схемы современных лифтов и запасовки канатов;− методы обеспечения безопасности перемещения;− основные алгоритмы управления электродвигателями лифтов,основанные на требованиях условий перевозки пассажиров.1 - лебедка, 2 - кабина, 3 - канатыподвески, 4 - противовес, 5 направляющие кабины, 6 - направляющиепротивовеса, 7 - буфер кабины, 8 - буферпротивовеса, 9 - контроллер, 10 - копираппарат, 11 - лента привода копираппарата, 12 - ограничитель скорости, 13 натяжноеустройствоограничителяскорости, 14 - подвесной кабель, 15 привод дверей, 16 - роликовые башмаки,17 - ловитель кабины, 18 - устройствобезопасности двери, 19 - отводной блок,20конечныйвыключательбезопасности, 21 - нижний конечный выключательРис.

1.1. Типовой пассажирский лифт (Otis)Улучшение характеристик лифтовых лебедок в конце 20-го столетиябылооснованонасовершенствованиимеханическихпередач,преобразующих параметры вращения, получаемые от нерегулируемыхасинхронных электродвигателей и передаваемые канатоведущему шкиву.