Особенности выбора лифтовых электроприводов

Лифт — электромеханическая система. Ее динамические характеристики находятся в зависимости и от конструкции механических элементов, и от состава и особенностей электрической части. Разные кинематические схемы, применяемые при конструировании лифтов, предъявляют разные требования к двигателям, обеспечивающим перемещение кабин, и к системам, управляющим электроприводами.

При наличии полностью сбалансированной механической системы вес нагруженной кабины равен весу противовеса, а наличие уравновешивающего каната обеспечивает компенсацию изменения длины троса, поднимающего кабину. В механически уравновешенной системе нет крутящего момента, создаваемого нагрузкой и приложенного к шкиву, через который проходит подъемный трос. Поэтому двигателю нужно развивать лишь момент, необходимый для противодействия моменту сил трения, возникающих при работе механической передачи, и создания динамического момента, необходимого для обеспечения разгона/торможения кабины.

В механической системе, не имеющей противовеса, должен устанавливаться двигатель с увеличенной мощностью, и, как следствие, со значительными габаритами и массой, так как в этом случае такому двигателю приходится самому преодолевать момент сил тяжести нагруженной кабины. Причем, если при торможении и разгоне, момент, развиваемый двигателем одинаков по величине в обоих случаях, то это будет приводить к существенным отличиям в значениях ускорений, испытываемых кабиной в этих двух режимах. А для того, чтобы обеспечить их выравнивание, приходится принимать дополнительные меры, усложняя управление лифтом и повышая требования к электродвигателям (в части их регулировочных характеристик).

Но необходимо понимать, что даже наличие противовеса не ведет к полному устранению неравномерности нагрузки, обусловленной изменяющейся загрузкой кабины.

Но, если противовес есть, то это ведет:

1) к существенному уменьшению абсолютной величины неравномерности нагрузки на вал двигателя;

2) к облегчению работы электромеханических устройств торможения;

3) к уменьшению массы и габаритов электромеханической тормозной системы;

4) к значительному снижению величины момента, необходимого для того, чтобы удерживать кабину в заданном положении при неработающем двигателе (в полностью сбалансированной системе такой момент вообще соответствует нулевому значению).

В то же время выбор электродвигателя может влиять на то, какой будет кинематическая схема у данного конкретного лифта с таким оборудованием. В частности, использование высокоскоростного типа привода неизбежно требует наличия редуктора, чтобы добиться согласования скоростей вращения валов электродвигателя и шкива, через который проходит трос, удерживающий кабину.

При использовании электроприводов постоянного тока, возможен выбор тихоходных двигателей со скоростью вращения вала, совпадающей со скоростью вращения шкива, несущего канат. В этом случае необходимость в редукторе отсутствует, а механическая передача существенно упрощается, что способствует снижению потерь мощности, которые возникают при работе этого механического передаточного устройства. Кроме того, система в целом получается более бесшумной.

Но решение о том, какой выбрать вариант привода для лифта, проектировщики принимают также с учетом и того факта, что у тихоходных двигателей гораздо большие габариты и вес, а их якорь обладает значительным по величине моментом инерции.

Электроприводы, как правило, работают в режиме часто повторяющихся выключений и включений. При этом выделяются такие виды движения кабин:

А) перемещение с ускорением до достижения кабиной установившейся скорости;

Б) перемещение с постоянной (установившейся) скоростью,

В) перемещение с замедлением скорости кабины (до нулевого значения или до скорости «дотягивания» к уровню остановки лифта);

Г) торможение с остановкой кабины на нужном этаже с заданной точностью.

Важно понимать, что при движении лифта у него может вообще отсутствовать этап перемещения, на котором скорость кабины может считаться установившейся. Это происходит в том случае, если суммарное время, требуемое на разгон лифта и его остановку на следующем этаже, меньше времени необходимого для того, чтобы скорость кабины лифта, двигающегося в штатном режиме с ускорением, достигла значения установившейся скорости.

Одним из условий, обычно предъявляемых к электроприводам, используемым в лифтах, является требование минимального времени перемещения кабины между этажами. Поэтому кажется естественным стремление повысить значение установившейся скорости перемещения кабины для уменьшения времени ее движения с одного этажа на другой. Но такой способ не всегда бывает оправданным.

Лифты, способные развивать большую скорость перемещения кабины, в случае если кабина останавливается очень часто, по сути, не используют эту скорость. Двигаясь на промежутке между соседними этажами с необходимостью остановки на каждом из них и имея ограничения на значение ускорения, как при разгоне, так и при торможении, кабина лифта, как правило, не может достичь значительной скорости.

Исходя из вышесказанного, во многих случаях целесообразнее использовать электроприводы, способные работать с различными значениями установившихся скоростей перемещения кабины.

Например, рекомендуется (с учетом назначения лифтов) выбирать номинальные скорости перемещения кабины по следующим критериям:

А) в зданиях, имеющих высоту в шестнадцать этажей и больше — 2 м/сек и 4 м/сек;

Б) в зданиях высотой более девяти этажей, но менее шестнадцати — в диапазоне 1…1,4 м/сек;

В) в зданиях высотой менее девяти этажей — в диапазоне 0,7…1 м/сек.

Рекомендуется в случае, если лифты эксплуатируются со скоростью большей, чем 2 м/сек, устраивать экспрессные зоны, занимающие, например, три, четыре или пять этажей. При необходимости остановки кабины внутри экспрессной зоны ее движение происходит на малых скоростях движения. Такой сложный комбинированный режим работы лифтового оборудования обеспечивается его схемой управления, осуществляющей переключение скорости с ее повышенного значения (если работа лифта происходит с учетом наличия экспрессных зон) на низкое значение (при необходимости поэтажной развозки пассажиров).

На практике, если имеется два рядом установленных лифта, то возможно более простое решение: система управления работает таким образом, что один лифт движется, например, только между четными этажами, а другой — между нечетными. Это позволяет использовать более эффективно скоростные возможности двигателя и увеличить производительность лифта.

От значения номинальной скорости перемещения кабины зависит производительность лифта. Но если она (номинальная скорость) больше 0,71 м/сек, то должно быть предусмотрено и ее значение меньшее 0,4 м/сек: такой режим движения кабины необходим для проведения обследования шахты с целью осуществления ее ревизии.

Важным требованием (способ выполнения которого обуславливает выбор типа привода, и схем управления его работой) является необходимость ограничивать ускорения и рывки (производные от ускорений) кабин при их торможении/разгоне.

Ускорение, с которым перемещается кабина лифта, во всех случаях при нормальной работе лифта не должно быть более:

А) 2 м/сек² для пассажирских лифтов (за исключением больничных);

Б) 1 м/сек² для лифтов, применяемых в лечебных учреждениях.

Хотя значение рывка не регламентировано, но его ограничение необходимо для снижения динамических нагрузок, действующих на элементы механической передачи, и обеспечения комфортного перемещения пассажиров.

Необходимость ограничивать ускорения не позволяет значительно увеличивать производительность лифтов потому, что для обеспечения плавности движения кабины, нужно повышать время, затрачиваемое на разгон/торможение, а значит, снижать производительность лифта в целом. Отсюда появляется необходимость использования более сложных схем управления оборудованием лифтов, которые могут управлять электроприводами таким образом, что разгон и торможение происходят с максимально возможными допустимыми ускорениями.

Также важно, кроме плавности перемещения кабин, обеспечивать высокую точность их остановки на загрузочных площадках. Потому что в случае пассажирских лифтов неточная остановка их кабин понижает:

производительность лифтов (за счет увеличения времени, затрачиваемого пассажирами при входе в кабину и выходе из нее);
комфортабельность пользования такими лифтами;
безопасность перемещения пассажиров (так как при их погрузке и выгрузке возрастает опасность получения ими травм, связанных с наличием разницы в уровнях пола кабины и лифтовой площадки).

Неточная остановка платформ грузовых лифтов также крайне вредна, так как она затрудняет, а иногда делает невозможной процедуру их загрузки/разгрузки.

Как правило, в зависимости от того, с какой точностью необходимо обеспечивать остановку лифтовой кабины, выбирается та или иная система управления электроприводом и его тип.

Для создания условий безопасной эксплуатации лифтов пол их остановленной кабины должен иметь смещение относительно пола загрузочной площадки, не превышающее:

для лифтов больничного типа и грузовых лифтов, которые загружают с помощью движущегося по полу транспорта — ±15 миллиметров;
для других лифтов — ±50 миллиметров.

Большинство тихоходных лифтов, обладая небольшим по величине путем торможения, имеют и маленькую неточность остановки. Но при возрастании скорости перемещения лифтов, увеличивается и ошибка положения остановленной кабины, в результате требуется применение специальных мер, повышающих точность остановки кабины. При этом нередко требуется возможность осуществления электроприводом реверсивного движения, для обеспечения дополнительного опускания или подъема кабины после ее первоначальной остановки.

В течение часа количество включений (с длительностью 15…60 %) не должно превышать:

100…240 раз (пассажирские лифты);
70…100 раз (грузовые лифты).

Напряжение силового электропитания в машинных отделениях не должно быть более 660 В, поэтому исключено применение электродвигателей, рассчитанных на работу при более высоких номинальных напряжениях.

Снятие механического торможения должно производиться только после появления вращающего момента электродвигателя, достаточного для удержания кабины.

В случае использования асинхронных двигателей, нередко применяемых в тихоходных, а также быстроходных лифтах, обеспечение выполнения этого вышеизложенного требования гарантируется подачей питающего напряжения на электрические двигатели одновременно с отключением тормоза. Что касается электрических двигателей, работающих от постоянного тока, то перед отключением тормоза в схему их управления подается команда для задания нужной величины момента вращения двигателя с помощью установления определенного тока через него. Величина тока при этом выбирается такой, чтобы обеспечивалось удержание пола кабины на одном уровне с полом загрузочной площадки при отключенных тормозах.

Остановка кабины всегда должна сопровождаться включением системы механического торможения. Отключение же электродвигателя может производиться только после приведения в действие тормоза.

При возникновении неисправности в системе торможения в то время, когда кабина находится на одном уровне с этажной площадкой, электрический двигатель и преобразователь, от которого он получает питание, должны продолжать оставаться во включенном состоянии, чтобы обеспечивать удержание лифтовой кабины на занимаемом ею уровне.

В электрические цепи, идущие от преобразователя к обмоткам якоря электродвигателя, не допускается включение никаких промежуточных устройств, в том числе:

А) предохранителей,

Б) выключателей.

При появлении перегрузки или КЗ в цепях электродвигателя или в цепях силовых и управления электроприводом, автоматически должно сниматься напряжение с электропривода и накладываться механический тормоз.

2016.05.15