В современном мире не обойтись без подъемно-транспортных машин, которые можно разделить на машины непрерывного и циклического действия. Машинами непрерывного действия являются пассажирские конвейеры, многокабинные подъемники, лифты. Из-за большой распространенности лифтов вопросы, связанные с повышением их экономичности являются актуальными. В работе рассматривается вариант включения преобразователей частоты, питающих асинхронные двигатели главного движения лифтов, обеспечивающий значительное снижение потребляемой электрической энергии. Достоинством работы является возможность внедрения предложенных решений при модернизации уже существующих лифтов без замены двигателей [1].
Ключевые слова: лифты, асинхронный двигатель, экономия электрической энергии, преобразователь частоты, рекуперация.
Лифт представляет собой единую электромеханическую систему (рис. 1), технические характеристики которой зависят как от параметров механической части, так и от состава и параметров электрической части.
До последнего времени в приводах лифтов использовались асинхронные машины с фазным ротором и релейно-контакторной системой управления.
Сейчас наметилась тенденция внедрения преобразователей частоты (далее ПЧ) для регулирования скорости электродвигателя и замены двигателей с фазным ротором на асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором (далее АД). Такой электропривод обладает лучшими энергетическими и эксплуатационной характеристикой. [1]
ПЧ обеспечивают бесконтактное управление АД и плавное регулирование скорости, что существенно уменьшает нагрузки на механическую часть лифта. Это, в свою очередь, снижает аварийность и увеличивает его срок службы. Необходимо отметить, что такая замена возможна и на эксплуатируемых лифтах с оставлением существующих асинхронных двигателей при закорачивании фазного ротора. [1]
Рис. 1. Кинематическая схема лифта
На рис. 2а представлена функциональная схема трех индивидуальных электроприводов лифтовых станций, имеющая традиционную структуру ПЧ-АД с тормозными резисторами (РТ).
На рис. 3а показан результат расчета потребляемой электрической энергии (
) из питающей сети при моделировании работы двух электродвигателей лифтов, работающих на подъем (АД1) и на спуск (АД2).
Потребляемая электрическая энергия определялась следующим образом:
где 
– потребляемый фазный ток на входе ПЧ-АД; 
– фазное напряжение на входе ПЧ-АД; Pн — номинальная мощность АД.
Как видно из графиков изменения напряжений в звене постоянного тока (АД1 и АД2) (рис. 3б) второй электродвигатель работает в режиме рекуперативного торможения и благодаря наличию тормозных резисторов, на них рассеивается вырабатываемая энергия, что ограничивает рост напряжения.
Рис. 2. Структурная схема электроприводов лифтов ПЧ-АД: а) независимое включение ПЧ-АД; б) включение ПЧ-АД с общей шиной постоянного тока
Рис. 3. Результат моделирования работы лифта при независимом включении ПЧ-АД: а) график изменения потребляемой электрической энергии; б) график изменения напряжения на шине постоянного тока
Определим величину тормозной энергии, рассеиваемой в тормозных резисторах при движении лифта вниз (рис. 4):
,
где 
– кинетическая энергия; 
– потенциальная энергия.
Величина энергии двигателя, затрачиваемая при движении вверх, определяется как
,
Из формул видно, что при работе лифта на спуск выделяется энергия соизмеримая с энергией, затрачиваемой во время работы на подъем, и ее необходимо рассеивать в тормозных резисторах.
Для использования энергии торможения предлагается объединить ПЧ по шине постоянного тока (рис. 2б). Предлагаемое решение позволяет перераспределять электрическую энергию между электроприводами, работающими на подъем и на спуск, и отказаться от использования АВР.
Рис. 4. Расчетная схема
Результат расчета потребляемой электрической энергии из питающей сети при моделировании работы двух электродвигателей лифтов, работающих на подъем (АД1) и на спуск (АД2) включенных по схеме с общей шиной постоянного тока показан на рис. 5. Из графиков видно, что такая схема позволила значительно сократить потребление электрической энергии за счет ее перераспределения между работающими в разных режимах электроприводов.
Рис. 5. Результат моделирования работы лифта при включении ПЧ-АД с общей шиной постоянного тока: а) график изменения потребляемой электрической энергии; б) график изменения напряжения на шине постоянного тока
Литература:
- Соколовский Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: учебник для вузов.– Москва: Изд-во Академия, 2006. — 272 с.
- ПБ 10–06–92. Правила устройства и безопасности эксплуатации лифтов.
- Шаряков В. А. Шарякова О. Л. Шестаков В. М. Компьютерное исследование характеристик и режимов работы асинхронных двигателей С-Петербург: Из-во СПбГПУ, 2008.
