СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПУСКОМ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ЛИФТА Российский патент 2016 года по МПК B66B1/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с асинхронными двигателями лифтовых установок.

В главных приводах лифтовых установок в основном нашли применение асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором мощностью от 2.2 до 20 кВт.

Активные сопротивления данных асинхронных электродвигателей имеют величину, соответствующую по величине индуктивному сопротивлению двигателя, и фазовый угол нагрузки в момент подключения двигателя составляет π/4<ϕ0<5π/12.

Пуск большинства асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором мощностью от 3 до 20 кВт главных электроприводов станций управления лифтами «ШУЛК» (Свидетельство на полезную модель RU 7986 U1, 1998), «УЛЖ-10» (Свидетельство на полезную модель RU 7987 U1, 1998), «УЛЖ-М» (Свидетельство на полезную модель RU 8680 U1, 1998) пассажирских лифтов производится подключением контакторами или пускателями к сети. При таком способе управления пуском свободные составляющие тока создают тормозной момент и приводят к возникновению значительных знакопеременных ударных моментов в асинхронной машине.

На фиг. 1 приведены полученные путем моделирования осциллограммы скорости и момента прямого пуска асинхронного электродвигателя типа 5AH160S4/16-4 (Рн=3.55 кВт, Jдв=0.13 кгм², Iн=11.1А). Наличие свободных составляющих тока в статорной цепи приводит к возникновению ударных моментов и резкому изменению скорости.

Одновременно свободные составляющие тока нагружают сеть и статорные обмотки постоянными составляющими тока и ухудшают энергетические показатели сети и электродвигателя.

Для ограничения ускорений в процессе пуска лифта увеличивают в 8-10 раз момент инерции электропривода по сравнению с собственным моментом инерции двигателя, присоединяя для этого к лебедке высокоинерционный шкив, что приводит к увеличению потерь энергии в переходных процессах.

В станциях управления лифтами в бесконтактном исполнении ШУЛБ (Свидетельство на полезную модель RU 10700 U1, 1999; Руководство по эксплуатации на шкафы управления типа ШУЛМ ИЖТП. 656343. 008-35РЭ, 2006) в качестве ключевых элементов используются симисторы, запуск которых производится с углом α=0, в момент перехода через нуль переменного напряжения каждой фазы.

На фиг. 2 приведены полученные путем моделирования осциллограммы скорости и момента пуска асинхронного электродвигателя типа 5AH160S4/16-4 (Рн=3.55 кВт, Jдв=0.13 кгм², Iн=11.1А) в соответствии со способом (Свидетельство на полезную модель RU 10700 U1, 1999), принятым за аналог, подключение статорных обмоток которого производится с углом α=0, в момент перехода через нуль переменного напряжения каждой фазы. Подключение статорных обмоток в α=0, в момент перехода через нуль переменного напряжения каждой фазы, приводит к возникновению наихудших бросков и знакопеременных моментов двигателя. Наличие свободных составляющих тока в статорной цепи приводит к возникновению знакопеременных ударных моментов и резкому изменению скорости.

Известен способ управления пуском асинхронного двигателя, принятый за прототип (Авторское свидетельство СССР №830623, 1978; Авторское свидетельство СССР №904160, 1979; Авторское свидетельство СССР №1008872, 1981), при котором первоначально подключают две статорные обмотки к линейному напряжению сети в α=π/2, в амплитуде линейного напряжения, а затем подключают третью статорную обмотку двигателя α=π/2, в амплитуде фазного напряжения. В электроприводах больших мощностей, в которых фазовый угол нагрузки в момент подключения ϕ0≈π/2, применение такого способа управления пуском асинхронных двигателей обеспечивает отсутствие свободных составляющих тока в статорных обмотках двигателя, и тем самым отсутствие переходных моментов. Электромагнитный момент двигателя мало изменяется во время пуска, что обеспечивает равноускоренный пуск двигателя по статической механической характеристике двигателя. Отсутствие бросков тока и колебаний момента, которые могут привести к выходу из строя механизма и двигателя, повышают надежность электроприводов.

Пуск асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором меньших мощностей, в которых фазовый угол нагрузки в момент подключения ϕ0<<π/2, например электроприводов станций управления лифтами, подключением статорных обмоток в α=π/2, в амплитуде подключаемых напряжений, в соответствии со способом управления пуском асинхронного двигателя (Авторское свидетельство СССР №830623, 1978; Авторское свидетельство СССР №904160, 1979; Авторское свидетельство СССР №1008872, 1981) позволяет уменьшить броски тока в статорных обмотках.

На фиг. 3 приведены полученные путем моделирования осциллограммы скорости и момента пуска асинхронного электродвигателя типа 5AH160S4/16-4 (Рн=3.55 кВт, Jдв=0.13 кгм², Iн=11.1А) в соответствии со способом, принятым за прототип (Авторское свидетельство СССР №830623, 1978; Авторское свидетельство СССР №904160, 1979; Авторское свидетельство СССР №1008872, 1981), при котором первоначально подключают две статорные обмотки к линейному напряжению сети в α=π/2 в амплитуде линейного напряжения, а затем подключают третью статорную обмотку двигателя в α=π/2 в амплитуде фазного напряжения. Такой способ позволяет значительно уменьшить броски тока в статорных обмотках. Однако наличие свободных составляющих тока в статорных обмотках двигателя приводит к колебаниям момента, которые могут привести к выходу из строя механизма и двигателя и тем самым к понижению надежности лифтов.

Одновременно свободные составляющие тока нагружают сеть и статорные обмотки постоянными составляющими тока и ухудшают энергетические показатели сети и электродвигателя.

В предлагаемом способе для электроприводов меньших мощностей, в которых фазовый угол нагрузки в момент подключения ϕ0<<π/2, первоначально подключают две статорные обмотки асинхронного двигателя к линейному напряжению сети с углом управления α=ϕ0<<π/2, равным фазовому углу нагрузки в момент подключения, а затем подключают третью обмотку статора с углом управления, равным фазовому углу нагрузки α=ϕ0<<π/2.

На фиг. 4 приведены полученные путем моделирования осциллограммы скорости и момента с предложенным способом пуска асинхронного электродвигателя типа 5AH160S4/16-4 (Рн=3.55 кВт, Jдв=0.13 кгм², Iн=11.1А). При таком способе управления пуском двигателя α=ϕ0 в статорных обмотках присутствуют только принужденные составляющие тока и отсутствуют свободные составляющие тока и переходные моменты. Электромагнитный момент двигателя мало изменяется в течение пуска и обеспечивается равноускоренный пуск двигателя по статической механической характеристике двигателя.

Отсутствие бросков тока и колебаний момента, которые могут привести к выходу из строя механизма и двигателя, повышают надежность.

Отсутствие свободных составляющих тока улучшают энергетические показатели сети и электродвигателя.

При управлении пуском асинхронного двигателя подключают пофазно обмотки статора двигателя. Первоначально подключают две статорные обмотки к линейному напряжению сети с углом управления, равным фазовому углу нагрузки в момент подключения, а затем подключают третью обмотку статора с углом управления, равным фазовому углу нагрузки в момент подключения. Достигается повышение надежности, улучшаются энергетические показатели сети и электродвигателя. 4 ил.

Способ управления пуском асинхронного двигателя, при котором подключают пофазно обмотки статора двигателя, отличающийся тем, что первоначально подключают две статорные обмотки к линейному напряжению сети с углом управления, равным фазовому углу нагрузки в момент подключения, а затем подключают третью обмотку статора с углом управления, равным фазовому углу нагрузки в момент подключения.