Двухскоростные трехфазные асинхронные двигатели (АД) имеют широкое распространение в электроприводе (ЭП) пассажирских и грузовых лифтов, других подъемных механизмов, основной причиной чего является невысокая стоимость ЭП и простота схемы управления.
При неконтролируемом пуске двухскоростного АД вследствие колебаний электромагнитного момента при коммутациях имеют место рывки при переходе между скоростями, что, кроме прочего, вызывает динамические перегрузки в механической части. Поэтому достигаемое качество управления можно считать удовлетворительным, если речь идет об использовании лифтов в жилых домах средней этажности. При использовании двухскоростных АД, тем не менее, существует возможность смягчить динамические перегрузки за счет применения относительно простых и недорогих тиристорных устройств плав-ного пуска (УПП). Это позволяет также предотвратить преждевре-менный выход из строя АД и элементов кинематической цепи лифта, обеспечить возможность управления ЭП с использованием современных средств автоматизации, существенно снизить потребление реактивной мощности, снизить уровень шума и вибрации. При этом следует иметь в виду, что подключение двухскоростных АД к УПП имеет свои особенности, которые и рассматриваются в данной статье.
Цель статьи – анализ существующих схем ЭП лифта на базе двухскоростного АД с использованием УПП, позволяющих обеспе-чить плавность протекания переходных процессов.
Основной материал статьи. Главные требования к ЭП лифтов сводятся к обеспечению заданных (оптимальных) скоростей движения – основной (рабочей) и посадочной, что дает возможность обеспечить плавную и точную остановку. В силу самого назначения лифта его ЭП реверсивный, режим работы – повторно-кратковременный, частота включений в час – 100 – 240 (для пассажирских лифтов), 70 – 100 (для грузовых) при продолжительности включения, равной 15 – 60%.
Несмотря на то, что переходные процессы (при пуске и тормо-жении) имеют незначительную продолжительность (по сравнению с временем цикла), и практически не влияют на производительность лифта, необходимость ограничения ускорения и рывка объективно существует, поскольку обусловлена необходимостью ограничения динамических нагрузок в механической передаче и обеспечением требуемого комфорта для пассажиров (исключить отрицательное влияние на самочувствие пассажиров).
Перечисленным требованиям удовлетворяет применение достаточно простого и надёжного двухскоростного двигателя. При этом, в силу возможности получения низкой скорости, обеспечивается большая скорость движения кабины, чем в лифтах с односкоростными АД.
Один из распространенных видов двухскоростных АД является двигатель с двумя независимыми трехфазными обмотками статора, имеющими различное число пар полюсов. Частота вращения ротора двигателя определяется тем, какая из обмоток подключена к трехфазной сети. При этом переход с низкой скорости на высокую должен производиться после выдержки времени, достаточной для размагничивания двигателя, что позволяет избежать больших бросков тока из-за противофазного состояния между сетью и двигателем. Возможная схема подключения такого двухскоростного двигателя к УПП изображена на рис. 1.
В то же время следует отметить такие недостатки АД с двумя обмотками на статоре:
1) В конкретный момент времени работает только одна из обмоток, вторая при этом бездействует, в связи с этим двигатель имеет не-высокие энергетические показатели;
2) Повышенные массо-габаритные показатели (по сравнению с односкоростным АД той же мощности).
Другой распространенный вид двухскоростного АД – двигатель с одной обмоткой с подключением по схеме Даландера, соединенной внутри таким образом, чтобы обеспечить две схемы включения, в зависимости от произведенных внешних коммутаций (рис.2). Достигаемое при этом соотношение числа пар полюсов составляет 2 : 1, следовательно, двигателя имеет две рабочие скорости с тем же соотношением.
Рисунок 1 – Схема подключения к УПП двухскоростного АД с двумя обмотками на статоре (силовая цепь)
Рисунок 2 – Варианты схем включения обмоток двухскоростного АД.
С точки зрения использования в ЭП лифта двигатель с обмот-кой Даландера выглядит предпочтительней, поскольку лишен недостатков, присущих двигателю с двумя независимыми обмотками.
Схема подключения двухскоростного АД с обмоткой Даландера к УПП показана на рис.3.
Рисунок 3 – Схема подключения двигателя с соединением обмоток по схеме Даландера (силовая цепь)
Для лифтов и подъемников высотных зданий могут использо-ваться специальные двигатели – например, двигатель с обмоткой Даландера и другой независимой обмоткой (три различные скорости) или двигатель с двумя обмотками Даланлера (четыре скорости).
На кафедре «Электропривод и автоматизация промышленных установок» (ЭАПУ) в лаборатории систем управления электроприводами создается стенд для исследования схем плавного пуска на основе устройства ATS48D17Q (17А, 170-460В) серии Altistart-48 производства фирмы Schneider Electric, управляющего пуском двигателя АИР80В4/2У3 мощностью 1,5 кВт/2,2 кВт (380 В, 50 Гц, 1410/2760 об/мин, 3,8А/4,6А), по схеме рис.3. Тиристорное устройство ATS48D17Q (внешний вид показан на рис.4) способно обеспечить плавный пуск и остановку трехфазных АД с короткозамкнутым ротором мощностью от 3 до 15 кВт (в зави-симости от схемы подключения и режима работы), а также имеет ряд встроенных функций, в качестве основных из которых, в контексте рассмотрения ЭП лифта, следует выделить:
- настройка ускорения при разгоне и пускового момента;
- поддержание момента, развиваемого двигателем во время ускоре-ния и замедления (значительное уменьшение ударных нагрузок);
- возможность закорачивания УПП с помощью обходного контак-тора по окончании пуска с поддержанием электронных защит;
- наличие встроенной косвенной тепловой защиты двигателя;
- обработка информации с терморезисторов (позисторов);
- контроль времени пуска;
- защита от недогрузки и перегрузки в установившемся режиме.
- отображение электрических параметров, состояния нагрузки и времени работы;
- последовательный порт RS 485 для подключения к шине Modbus.
Перечень ссылок
1. Устройство плавного пуска Altistart 48. Руководство по эксплуатации. – Schneider Electric.