3.2. Выбор двигателя подъемных машин по мощности

Современные пассажирские и грузовые лифты, а также некоторые шахтные подъемные машины выполняются с противовесом, или, как его называют контргрузом. В шахтных машинах уравновешивание чаще производится не противовесом, а вторым подъемным сосудом.

Противовес для подъемников выбирается с таким расчетом, чтобы он уравновешивал вес подъемного сосуда (кабины) и часть номинального поднимаемого груза.

,

где:

- вес номинального поднимаемого груза, Н;

- вес кабины, Н;

- вес противовеса, Н;

- коэффициент уравновешивания, обычно принимается равным 0.4 - 0.6.

Необходимость уравновешивания тяжелых подъемных сосудов является очевидной, так как для их перемещения при отсутствии контргруза необходимо соответствующее увеличение мощности двигателя.

Наличие противовеса приводит к выравниванию графика нагрузки двигателя, что снижает его нагрев в процессе работы. Если обратиться к схеме (рис. 40), то при значении веса противовеса , отсутствии уравновешивающего каната и трения кабины и противовеса о направляющие, можно записать:

;

,

где – вес 1 м каната, Н/м.

Усилие на канатоведущем шкиве равно

Момент и мощность на валу двигателя определяется на основании выражений:

где:

–момент и мощность при работе привода в двигательном режиме, соответственно Нм и кВт;

–момент и мощность при работе привода в генераторном режиме, соответственно Нм и кВт;

i – передаточное число редуктора подъемной лебедки;

–КПД редуктора;

–диаметр канатоведущего шкива, м;

V – скорость движения, м/с.

Результирующее усилие F представляется в виде алгебраической суммы активного усилия и реактивного, обусловленного трением усилия. Эти составляющие определяют соответственно активнуюи реактивнуюсоставляющую приведенного к валу двигателя статического момента

.

Из приведенного соотношения следует, что статический момент зависит от загрузки кабины и от коэффициента уравновешивания . Кроме того, при большой высоте подъемаН на статический момент может оказывать существенное влияние вес ветвей каната.

Если высота каната невелика, составляющая , тогда при подъеме номинального груза () и пустой кабины () статический момент можно определить с помощью соотношений:

;

,

где - КПД подъемной установки с учетом потерь на трение.

Статический момент при спуске определяется соотношениями:

;

.

Из соотношений для видно, что примаксимальные и минимальные статические моменты как по значению, так и по характеру одинаковые при любом направлении движения.

Рис. 41

3.3. Требования к системам электроприводов лифтов

Основными требованиями, которым должен удовлетворять электропривод лифтов, является возможность реверсирования; точная остановка кабины против заданного уровня; обеспечение минимального уровня переходных процессов при строго ограниченных максимальных значениях ускорения и рывка.

По рабочей скорости движения пассажирские лифты могут быть разделены на четыре категории (см. табл. 7).

Таблица 7

Категория лифтов	Скорость движения кабины, м/c
Тихоходные
Быстроходные
Скоростные
Высокоскоростные

Правила эксплуатации лифтов допускают верхний предел скорости движения кабин пассажирских лифтов, равный 5 м/с. Грузовые лифты жилых и административных зданий выполняются чаще всего со скоростью движения кабины 0.1 - 0.5 м/с. Помимо основной скорости движения кабины должна быть предусмотрена ревизионная скорость м/с, необходимая для контрольного обследования шахты. В лифтовых установках при движении допускается относительный перепад скорости двигателя не более 5%.

Так как пассажирские лифты устанавливаются в жилых, общественных и административных зданий, то на работу их оборудования накладывается ограничение по уровню допустимого шума, который должен быть не более 50 дБ.

Выражение определяющее производительность лифта имеет вид

,

где:

П – производительность лифта, т.е. число перевезенных пассажиров в час;

Е – номинальная расчетная емкость кабины (грузоподъемность), число человек;

Н – высота подъема, м;

V – скорость движения кабины, м/с;

–время, затрачиваемое на всех остановках на открывание и закрывание дверей, вход и выход пассажиров, ускорение и замедление кабины, с;

–коэффициент загрузки кабины, которая зависит от интенсивности потока пассажиров и равен примерно 0.6 - 0.8.

Практический ряд скоростей движения лифтов составляет: 0.71, 1.0, 1.4, 2.0 и 4.0 м/c, ряд грузоподъемности 320, 500 и 1000 кг.

Для лифтов очень важным является вопрос о допустимых значениях ускорения и замедления и их производных. Максимальное значение ускорения и замедления движения кабины при нормальных режимах работы не должны превышать для всех лифтов, кроме больничного, , для больничного. Максимальное замедление приостановке кнопкой «СТОП» не должно превышать. Производная ускорения, рывок, не подлежит строгому нормированию. Для скоростных лифтов он обычно составляет. Ограничение ускорение и рывка определяется нормальным самочувствием пассажиров, но целесообразно и в целях снижения динамических усилий на несущие канаты и кабину лифта.

Отмеченные условия ограничения ускорения и рывка позволяют выявить закон изменения скорости кабины в переходных процессах. Обычно принято считать «оптимальным» такой график движения, при котором значения рывка и ускорения на определенных интервалах переходного процесса поддерживаются постоянными и равными предельно допустимым значениям (рис. 42).

Рис. 42. Оптимальные зависимости v(t), a(t), при пуске и торможении электропривода лифта

Работа по интервалам:

1. Интервал 0 – 1. Постоянство рывка . При этом ускорение изменяется по линейному закону, а скорость по параболе. Длительность этого интервала определяется из условия.

2. Интервал 1 – 2. Постоянство ускорения . При этом, а скорость изменяется по линейному закону. Длительность второго интервала.

3. Интервал 2 – 3. Ускорение снижается по линейному закону , чему соответствует постоянный по величине и отрицательный по знаку рывок. Длительность этого интервала. Скорость на этом интервале изменяется по закону. В конце этого интервала.

4. Интервал 4 – 5. ;;;.

5. Интервал 5 – 6. ;;;.

6. Интервал 6 – 7.;;;.

В процессе создания электрооборудования лифтов конструкторы стремились использовать наиболее простой электропривод. Таким без сомнения является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Однако АД с КЗ по техническим показателям могут быть использованы только на тихоходных подъемных установках, ибо они не удовлетворяют требованиям точности остановки и благоприятного протекания переходных процессов. Для получения улучшенных показателей точной остановки на быстроходных лифтах применяются асинхронные двухскоростные двигатели. В тихоходных и грузовых лифтах для точной остановки специальные меры не применятся, а в быстроходных используется переход на пониженную скорость. Асинхронные двигатели с фазным ротором применяются на тихоходных и в редких случаях – быстроходных лифтах при ограниченной мощности сети, питающей двигатель подъемной установки. Необходимо отметить, что двигатели с фазным ротором допускают большую частоту включений, чем двигатель с короткозамкнутым ротором. Для последних этот вопрос настолько важен, что именно по этой причине в некоторых случаях ограничивается их применение на лифтах.

Самым распространенным электроприводом для скоростных и высокоскоростных лифтов является система генератор - двигатель. В качестве источников питания обмотки возбуждения генератора используются усилители различных типов. Система является дорогой и сложной в наладке и эксплуатации. Однако при ее использовании удается получить близкий к оптимальному закон изменения скорости во время пуска и торможения, а также обеспечивается точность остановки в пределах технических требований. Все более широкое применение получают на лифтах системы ТП - Д, который позволяют почти точно реализовать закон оптимального разгона и торможения.

В табл. 8 приведены типовые системы электроприводов лифтов.

Таблица 8

Электропривод	Диапазон регулирования скорости	Тип лифта
АД с КЗ	1 : 1	Тихоходный
АД с ФР	1 : 1	Тихоходный
ЭП по системе Г-Д редукторный или безредукторный	10 : 1 и выше	Скоростной, высокоскоростной
ЭП по системе ТП-Д редукторный или безредукторный	10 : 1 и выше	Скоростной, высокоскоростной