Постачальники енергозберігаючого обладнання для ліфтів нагадують вам, що з постійним підвищенням екологічної обізнаності, енергозбереження та захист навколишнього середовища стали фундаментальною національною політикою з практичним значенням, яку відстоює Китай. У сучасній дедалі більш конкурентній ліфтовій галузі впровадження нових технологій, вищі швидкості та більші вантажі є найважливішими аспектами, що підкреслюють переваги продукту. Однак не можна заперечувати, що економічні та екологічні переваги ліфтів після їх введення в експлуатацію також є факторами, які необхідно враховувати під час придбання ліфтів.
1. Основна структура та робочий стан ліфтів
1. Основна структура ліфта
Сьогодні ліфти в основному складаються з систем тягових машин, систем наведення, систем кабіни та систем дверей. Вони складаються з системи балансування ваги, системи електроприводу, системи електрокерування, системи захисту безпеки тощо. Ці частини встановлюються відповідно в шахті та машинному приміщенні будівлі. Зазвичай використовується сталевий трос для передачі, причому сталевий трос намотується на тягове колесо та з'єднує кабіну з противагою на обох кінцях. Тягова машина приводить в дію тягове колесо для підйому та опускання кабіни.
2. Аналіз стану роботи ліфта:
Коли ліфт рухається вгору, він споживає енергію, а коли ліфт спускається з високої точки, він вивільняє енергію. Вантаж, що тягнеться тяговою машиною в ліфті, складається з пасажирської кабіни та противаги. Для балансування тягаря, ці два елементи врівноважуються лише тоді, коли навантаження кабіни додається до 50% від номінального навантаження кабіни (наприклад, пасажирський ліфт з вантажем 1050 кг має близько 7 пасажирів). Хоча цей рух змінює пікову точку споживання енергії, він не може змінити середнє споживання енергії. У фактичному використанні частота появи ваги противаги відносно низька, оскільки вага кабіни плюс вага пасажирів точно дорівнює вазі противаги. Таким чином, робочий стан ліфта в основному знаходиться в незбалансованому стані, і також дуже ймовірно, що кабіна буде опускатися, коли пасажирів багато, і підніматися знову, коли пасажирів мало або їх немає. Якщо перша ситуація виникає, коли вивільняється гравітаційна потенційна енергія пасажирів, а друга ситуація виникає, коли вивільняється гравітаційна потенційна енергія противаги, то через вплив потенційного навантаження швидкість вища за синхронну швидкість, тобто коли n>no, швидкість ковзання s=(no - n)/no<0, індукована ротором електрорушійна сила змінюється на протилежну, обмотка статора подає електричну енергію назад у мережу, а напрямок T протилежний напрямку швидкості. Двигун не тільки подає електричну енергію назад, але й генерує механічний гальмівний момент на валу. Речення таке:. Однак через незворотність схеми випрямлення змінного/постійного струму перетворювача частоти ліфта, вироблена електроенергія не може бути подана назад у мережу, що призводить до збільшення напруги на обох кінцях конденсатора головного кола та генерації «напруги накачування». Як правило, ліфти зі змінною частотою використовують резистори для споживання накопиченої електричної енергії в конденсаторах, щоб запобігти перенапрузі конденсаторів. Під час роботи ліфта ці резистори виділяють велику кількість тепла (з температурою поверхні понад 100 ℃), і ця втрачена енергія становить від 25% до 45% від загального споживання електроенергії ліфтом. Споживання енергії резисторами не тільки знижує ефективність системи, але й генерує велику кількість тепла, що прискорює потік пилу в повітрі машинного відділення, адсорбує статичну електрику та значно впливає на навколишнє середовище навколо шафи керування ліфтом. Водночас підвищення температури значно скорочує термін служби оригінальних компонентів ліфта, а старіння та вихід з ладу компонентів продовжуватимуться. Щоб знизити температуру в машинному відділенні до кімнатної температури та запобігти несправностям ліфта, спричиненим високими температурами,користувачам потрібно встановлювати кондиціонери або вентилятори з великими об'ємами витяжки; у машинних приміщеннях з високою потужністю ліфтів часто потрібно запускати кілька кондиціонерів та вентиляторів одночасно. Зробіть ліфти та кондиціонери найбільш енергоємними «електричними тиграми».
2. Принцип роботи пристрою зворотного зв'язку щодо енергії ліфта
Для економії енергії в ліфтах ключовим є використання електричної енергії, що виробляється тяговою машиною під час вироблення електроенергії. Енергія, що виробляється гальмівним резистором, потім перетворюється назад на змінний струм шляхом інверсії, подається на інше електричне обладнання або подається назад в енергомережу. Загальний ККД інверсії енергії становить близько 85%, а споживання енергії згаданим вище гальмівним резистором становить від 25% до 45% від загального споживання електроенергії ліфтом. Чим вище поверх або чим вища швидкість ліфта, тим більш очевидним буде зворотний зв'язок щодо електричної енергії. Основна схема системи зворотного зв'язку по енергії складається переважно з фільтруючих конденсаторів, трьох повних мостів IGBT, послідовних індуктивностей та периферійних кіл. Вхідний кінець системи зворотного зв'язку по енергії ліфта підключений до сторони шини постійного струму перетворювача частоти ліфта, а вихідний кінець - до сторони мережі. Коли тягова машина ліфта працює в електричному режимі, всі перемикачі системи зворотного зв'язку по енергії знаходяться у вимкненому стані. Коли тягова машина працює в режимі вироблення електроенергії, напруга насоса на стороні шини постійного струму перетворювача частоти зростає та відповідає іншим умовам інверсії. Після цього починає працювати система зворотного зв'язку за енергією. Коли поточна енергія на шині постійного струму подається назад у мережу, напруга шини постійного струму зменшується, доки не повернеться до встановленого значення, і система перестає працювати.
Активний інвертор, який перетворює постійний струм на змінний, є суттю зворотного зв'язку по енергії ліфта. Його метою є зворотний зв'язок по енергії, що генерується тяговою машиною під час виробництва електроенергії, через інвертор, що дозволяє збереження енергії та запобігання забрудненню енергосистеми, спричиненому вихідною потужністю інвертора. Таким чином, у процесі зворотного зв'язку по енергії, що генерується тяговою машиною, необхідно дотримуватися чотирьох умов керування щодо фази, напруги та струму:
a) Систему не можна запускати випадково. Інверторний пристрій запускається та забезпечує зворотний зв'язок по енергії лише тоді, коли напруга шини постійного струму перевищує встановлене значення;
b) Струм інвертора повинен відповідати вимогам щодо потужності зворотного зв'язку та не може перевищувати максимальний струм, дозволений схемою інвертора;
c) Процес інвертора має бути синхронізований з фазою енергомережі, а зворотний зв'язок енергії до енергомережі має здійснюватися на високовольтному кінці енергомережі;
d) Максимально мінімізуйте забруднення електромережі, спричинене інверторним процесом.
3. Проектування апаратного забезпечення системи зворотного зв'язку щодо енергії ліфта
1. Схема інвертора живлення
У схемі інвертора потужності постійний струм, що накопичується на стороні шини постійного струму перетворювача частоти ліфта під час роботи тягової машини ліфта в режимі генерації електроенергії, перетворюється на змінний струм шляхом керування вмиканням/вимиканням перемикача. Це головна схема системи зворотного зв'язку по енергії ліфта, яка має різні структури відповідно до різних класифікацій схем інвертора. Керуючи вмиканням/вимиканням перемикача, постійний струм, що накопичується на стороні шини постійного струму перетворювача частоти ліфта під час роботи тягової машини в режимі генерації електроенергії, перетворюється на змінний струм. У схемі верхній та нижній перемикачі на одному плечі мосту не можуть проводити струм одночасно, а час провідності та тривалість кожного елемента контролюються відповідно до алгоритму керування інвертором.
2. Схема синхронізації мережі
Керування фазовою синхронізацією відіграє ключову роль у тому, чи може ліфт ефективно передати енергію з шини постійного струму до електромережі. Схема синхронізації мережі використовує синхронізацію напруги мережі, і щоб уникнути ефектів мертвої зони під час комутації, перемикачі працюють під кутом 120 градусів на одному плечі мосту. Логічний зв'язок між сигналом синхронізації мережі та сигналом перетину нуля електромережі отримується за допомогою компаратора, а зв'язок між сигналом синхронізації мережі кожного комутаційного пристрою та напругою електромережі отримується за допомогою моделювання Multisim. Кожен перемикач має робочий кут 120 градусів та розташований на відстані 60 градусів послідовно. У будь-який момент часу лише дві трубки перемикача в інверторному мосту є провідними, що забезпечує безпечну та надійну роботу. Крім того, кожні два перемикачі працюють у найвищому діапазоні напруги лінії електромережі, що призводить до високої ефективності інвертора.
3. Схема керування виявленням напруги
Через високу напругу на стороні шини постійного струму перетворювача частоти ліфта, необхідно спочатку використовувати резистори для поділу напруги, а потім ізолювати та зменшувати напругу шини за допомогою датчиків напруги Холла та перетворювати її на сигнал низької напруги. У схемі керування виявленням напруги використовується метод керування порівнянням та відстеженням гістерезису, який додає позитивний зворотний зв'язок на основі компаратора та забезпечує два значення порівняння для компаратора, а саме верхнє та нижнє порогові значення. Завдяки апаратній реалізації керування є швидким та точним. Схема керування виявленням напруги може не тільки уникнути миттєвого накладання сигналів перешкод на сигнал напруги, що призводить до коливань вихідного стану компаратора, але й запобігти занадто частому запуску та замиканню системи зворотного зв'язку за енергією.
4. Схема керування виявленням струму
У процесі зворотного зв'язку за енергією струм повинен відповідати вимогам до потужності, а потужність, що подається назад у мережу, повинна бути більшою або дорівнювати максимальній потужності, коли тягова машина знаходиться в стані генерації, інакше падіння напруги на шині постійного струму продовжуватиме зростати. Коли напруга в електромережі постійна, потужність зворотного зв'язку за енергією системи визначається струмом зворотного зв'язку. Крім того, струм зворотного зв'язку повинен бути обмежений номінальним діапазоном перемикача живлення інвертора. Крім того, дросель реактивного опору між електромережею та інвертором дозволяє пропускати великі струми, мінімізуючи при цьому об'єм реактора. Тому індуктивність реактора повинна бути малою, щоб забезпечити зворотний зв'язок за енергією. Швидкість зміни струму дуже висока. Одночасне використання гістерезису струму може ефективно контролювати струм зворотного зв'язку та запобігати перевантаженням по струму.
5. Головний контур керування
Центральний процесор системи зворотного зв'язку за енергією ліфта є основною схемою керування, яка використовується для керування роботою всієї системи. Основна схема керування складається з мікроконтролера та периферійних схем, які генерують високоточні ШІМ-хвилі на основі алгоритмів керування; З іншого боку, на основі сигналу синхронізації мережі, контроль несправностей IPM забезпечує безпечну та ефективну реалізацію всього процесу зворотного зв'язку за енергією.
6. Схема керування логічним захистом
Сигнал синхронізації для підключення до мережі, сигнали керування напругою та струмом, сигнал несправності IPM та вихідний сигнал керування з основного кола керування повинні пройти через схему керування логічним захистом для логічної роботи, а потім бути надіслані до схеми інвертора живлення для керування процесом зворотного зв'язку. Таким чином, може бути забезпечена синхронізація вихідної потужності змінного струму інвертора з мережею, а також блокування сигналу керування у разі перевантаження по струму, перенапруги, зниженої напруги та несправностей IPM у колі, зупиняючи процес зворотного зв'язку по енергії.
Оскільки система зворотного зв'язку по енергії ліфта запускається лише тоді, коли тягова машина перебуває в стані генерації, її термін служби довший, ніж у ліфта. З цього видно, що застосування систем зворотного зв'язку по енергії ліфта, з точки зору принципів, ефектів енергозбереження та продуктивності, варто активно просувати в сучасному дедалі дефіцитнішому енергетичному середовищі. Це не лише створює здорове та якісне екологічне енергозберігаюче середовище, але й відповідає заклику країни та уряду до енергозбереження та скорочення споживання, а також до побудови суспільства, орієнтованого на збереження енергії, сприяючи зусиллям країни щодо енергозбереження та скорочення викидів.