26.5.2. Расчет мощности электродвигателя лифтов и подъемников

Расчет мощности электродвигателя производится по методике для повторно-кратковременного режима S3 (глава 24).

При выборе мощности электродвигателя различают режим равномерного и неравномерного грузопотока. При равномерном грузопотоке методика выбора мощности сводится к следующему.

Определяют момент сопротивления, время работы и пауз. Время выхода и входа принимается до 1с на человека, для пассажирских лифтов с автоматическим приводом дверей время остановки составляет 6...8с. С учетом задержек общее время цикла увеличивается на 10%.

На основании расчетов строится нагрузочная диаграмма лифта. По нагрузочной диаграмме определяют эквивалентную статическую мощность. При предварительном выборе мощности электродвигателя коэффициент запаса, учитывающий влияние нагрева двигателя динамическими нагрузками, принимается К=1,3...1,5. Иногда вместо построения нагрузочных диаграмм лифта принимают для пассажирских лифтов жилых домов ПВ=40%, а для лифтов административных зданий ПВ=60%.

Далее, как это показано в [4-1], для режима S3, строится уточненная нагрузочная диаграмма электропривода и производится проверка электродвигателя на нагрев, условия пуска, кратковременные перегрузки, а также по условиям проскальзывания (сцепления) каната при пуске. Проверка пускового момента на сцепление производится при двухкратной нагрузке по формуле [4-27].

где: S1, S2 - натяжение каната кабины и каната противовеса; β - угол обхвата каната ведущего шкива; μ_п - коэффициент трения покоя μ_п=0,161...0,226; D_ш - диаметр шкива, м; i, η - передаточное число редуктора кпд передачи.

При расчете мощности необходимо учитывать, что скоростные и высокоскоростные лифты выполняются безредукторными, вследствие чего коэффициент отношения суммарного момента инерции, приведенного к валу двигателя, к моменту инерции двигателя более 10, в то время как для редукторных лифтов (тихоходных и быстроходных это отношение составляет 2...4.

Кроме того, при расчете точности остановки и качества переходных процессов электроприводов лифтов, обслуживающих высотные здания высотой более 50 метров, необходимо учитывать наличие упругих связей канатов подвески.

26.5.3. Автоматика и схемы управления лифтами

Основным отличием работы лифтов и подъемников является их многопозиционность, выражающаяся в том, что механизмы могут занимать большое число фиксированных положений. Поэтому после каждой остановки приходится решать логическую задачу о выборе последующего перемещения. Решение этой задач в настоящее время осуществляется с помощью логических микросхем и микропроцессоров. Перед схемой управления лифтами ставятся следующие задачи: контроль положения кабины в шахте, автоматический выбор направления движения; определение времени начала торможения, точной остановки кабины на этаже; автоматического открывания и закрывания дверей и защиты электроприводов и лифта.

Командные сигналы, задающие программу движения кабины, разделяются на два типа: "приказы", поступающие из кабины, и "вызовы", поступающие с этажных площадок. Команды подаются кнопками, расположенными соответственно в кабине и на этажных площадках. В зависимости от реакции на команды и способы их отработки различаются схемы раздельного и собирательного управления. При раздельном принципе управления схема воспринимает и отрабатывает только одну команду и во время ее выполнения не реагирует на другие приказы и вызовы.

Такая схема наиболее проста в реализации, но ограничивает возможную производительность лифта и поэтому применяется лишь для лифтов жилых домов высотой до девяти этажей с относительно небольшим потоком пассажиров. При собирательном принципе управления схема воспринимает одновременно несколько команд и выполняет их в определенной очередности, обычно в порядке следования этажей.

Основой системы управления лифтами является поэтажный тактовый опрос [4-28]. Тактовый опрос может быть маятниковым, когда опрос производится в двух направлениях, снизу вверх и сверху вниз и одного направления, например, только сверху вниз. Чаще применяется маятниковый опрос. Для уяснения основных принципов ввода данных обстановки и способов их обработки для выдачи команд при маятниковом опросе воспользуемся упрощенной моделью системы тактового опроса для лифта на пять этажей рис.26.21а.

а) б)

Рис.26.21. Схема модели системы тактового опроса для лифта (а) и диаграмма импульсов напряжения выходов опросника (б)

Устройством для опроса информации с этажей является переключатель SА, каждая клемма которого соединяется с контактами: датчика местоположения (Аi), кнопки приказов (Pi) и кнопки вызова (Ji). Например, клемма t01 соединяется с контактами датчика местоположения первого этажа (А1), с кнопкой вызова первого этажа (j1) и с кнопкой приказа на первый этаж (Р1). Также подключены и остальные клеммы переключателя.

Каждая из клемм t01...t05 подключена ко всем аппаратам обстановки на этаже своего номера. Вторые концы контактов всех датчиков селекции объединены в один провод ts (реле КS). Вторые концы контактов вызывных кнопок объединены в один провод tj (реле Кj). Так же в один провод tp объединены вторые контакты кнопок приказов (реле КР). К ползунку переключателя подключен один из полюсов источника питания (на схеме "-" означает наличие отрицательного потенциала источника в какой-нибудь точке схемы, это аналогично подаче на нее логической 1).

Кроме того, на схеме показаны две клеммы t0v и t0^ датчиков, расположенных выше пятого и ниже первого этажа. Все контакты датчиков положения А1...А5, кнопок вызовов j1...j5 и кнопок приказов Р1...Р5 разомкнуты, если ползунок стоит на клемме t0v или t0^. Начнем вращать ползунок переключателя против часовой стрелки. При прохождении клеммы t01 подается отрицательное напряжение (или логическая 1) на все аппараты этажной обстановки (А1, j1, Р1).

Если кабина находится на первом этаже, то будет замкнут контакт А1 и под напряжением окажется реле KS и оно сработает. Если на первом этаже нажата кнопка вызова j1, то появится напряжение на Кj и оно сработает (или здесь появится 1). Если на первом этаже нажата кнопка приказов, то сработает реле КР. Отсюда следует, что при нахождении ползунка переключателя на клемме t01, на выходах местоположения ts, вызовов tj приказов tр отображена вся этажная обстановка на первом этаже. Состояние этих выходов показывает все, что происходит на первом этаже: там ли находится кабина, есть ли на этаже вызов или приказ.

То же произойдет при прохождение ползунка через клемму любого другого этажа. Поскольку в каждом положении переключателя информация выдается только с одного этажа, то для получения всей этажной информации здания нужно провести ползунок переключателя по всем клеммам t01...t05, а чтобы она поступала непрерывно нужно водить ползунок от t0^ до t0v через t01...t05, и обратно. Тогда на одних и тех же выходах ts, tj и tр будут выдаваться все сведения о местоположении кабины, о наличии вызовов и приказов на всех этажах. Если при движении ползунка переключателя измерять напряжение на каждой клемме t01...t05, то получим диаграмму импульсов напряжения выходов опросчика при движении ползунка в обоих направлениях рис.26.21б. Время нахождения ползунка на каждой клемме принято называть тактом опроса, а промежуток времени, при котором ползунок идет в одном направлении, например, от t0^ до t0v, циклом опроса. Опрос от t0^ до t0v будем называть 1 циклом или опросом вверх, а движение по часовой стрелке от t0v до t0^ будем называть 2 циклом, или опросом вниз. Нахождение кабины на том или ином этаже здесь определяется импульсом сигнала за счет срабатывания реле КS. Причем импульс будет появляться каждый раз при прохождении той клеммы, где стоит кабина. Например, лифт находится на 1 этаже, тогда контакт А1-датчика селекции первого этажа будет замкнут. Поскольку провод ts (или реле КS ) окажется подключенным к проводу, связанному с клеммой t01, то при маятниковом опросе на выход ts будут проходить единичные импульсы, с клеммы t01 опросчика. Реле будет в каждом цикле опроса кратковременно замыкаться. Импульс местоположения ts в каждом цикле опроса будет появляться только в такте t01. Если кабина будет на втором этаже то импульс местоположения ts будет появляться в такте t02 и т.д. Сигнализация о том, на каком этаже находится лифт, заключается не в том, что сигнал (напряжение) появляется в том или в ином проводе схемы, а в том, что импульс появляется в одном проводе, но в разное время, в разных тактах цикла опроса. Каждому этажу соответствует свой такт в цикле. Если в этом такте на выходе ts появляется импульс, значит, лифт находится на этаже с номером этого такта. Так же, как импульсы местоположения кабины, формируются импульсы вызовов tj и приказов tp. Только в этом случае за цикл опроса могут появиться несколько импульсов в зависимости от числа нажатых кнопок.

Для пояснения работы схемы рассмотрим, как формируется команда на открытие дверей и на выбор направления движения рис.26.22, 26.23.

П

Рис.26.23. Схемы открывания дверей: а) релейная; б) бесконтактная

ервоначально рас-смотрим простую релей-ную схему рис.26.22а для открытия дверей, в кото-рой действуют реле КS, KJ и KP. Допустим, каби-на стоит на третьем эта-же, вызовы на втором и пятом этажах, приказ на четвертом этаже. Расс-мотрим один цикл опро-са. Реле KS и KP за цикл замкнутся один раз, а реле Kj два раза. Так как в этом случае совпадения сигналов не будет, то команда на открывание дверей не поступит. Если же появится вызов на третьем этаже, реле KS и Kj сработают в такте t03 одновременно, благодаря чему включится реле КОД и произойдет открывание дверей. Дверь открывается, конечный выключатель отключит реле КОД.

Так как целиком со всех этажей информация одновременно не поступает, то чем быстрее будет вращаться опросчик, тем больше будет частота маятникового опроса, тем лучше будет реагировать схема на изменения в этажной обстановке, так как все изменения ее могут быть введены в схему только тогда, когда закончится весь цикл опроса.

Поэтому опрос надо вести с большой частотой. Для достижения этого в схемах применяют не реле, а микросхемы. Одна из возможных упрощенных схем открывания дверей показана на рис.26.22б.

Здесь при совпадении положения кабины и вызова появится логический сигнал "1" на выходе микросхемы DD2, а на выходе микросхемы DD3 "0" и на микросхеме DD4 логическая единица, что приведет к включению реле открывания дверей КОД. Обратная связь с DD4 на DD3 запомнит это положение, когда импульсы не будут действовать. При полностью открытой двери появится сигнал "1" на проводе сброс и на выходе DD4 появится нуль, что приведет к отключению реле КОД и остановки двигателя открывания дверей.

Для выбора направления движения с помощью маятникового тактового опроса в схему вводятся элементы, отмечающие направление опроса и сигнализирующие в каждый момент времени, какой цикл опроса 1 или 2, снизу вверх или сверху вниз по номерам этажей.

Рис.26.23. Схемы выбора направления движения

а) релейная;

б) бесконтактная

Для этого на модели рис.26.23а введем еще два реле К1 (включено в первом цикле опроса) и К2 (включено во втором цикле), а также реле , отмечающее своим кратковременным срабатыванием конец каждого цикла опроса, срабатывающие от импульсов t0^ и t0v.

Работа схемы происходит следующим образом. Допустим, лифт стоит на третьем этаже, вызовы и приказы не поступают. Реле направлений КУВ и КУН выключены, т.к. разомкнуты контакты Kj и KP.В то же время, когда опросчик доходит до такта t03 кратковременно сработавшее реле KS включает промежуточное реле КН, которое запоминает свое включенное состояние до конца цикла опроса (по цепи своего замыкающего контакта и размыкающего контакта реле ).

В конце цикла реле включается и своим размыкающим контактом отключит реле КН и так будет повторяться в каждом цикле опроса после появления сигнала реле KS.

Если в первом цикле опроса нажата кнопка вызова (приказа) на пятом этаже, то при подаче сигнала на KJ (KP) включится реле КУВ по цепи kj, KH, KI, КУН. После включения реле КУВ станет на самоподпитку по цепи размыкающих контактов (рк) Кv^, КУН замыкающего контакта КУВ. Если нажать кнопку вызова Кj на первом этаже, то кратковременное включение реле Кj в первом цикле не приведет к включению ни реле КУВ, ни реле КУН.

Реле КУН включится только во втором цикле, после кратковременного включения реле KS и включения реле KH. следовательно, в первом цикле опроса может быть выбрано направление вверх, во втором цикле - вниз.

Ввиду достаточно высокой частоты опроса, использование в качестве опросчика механического устройства типа переключателя вращаемого двигателем неприемлемо, так как он не выдержит большого количества срабатываний. Реальный опросчик строится на бесконтактных микросхемах. Бесконтактная схема выбора направления приведена на рис.26.23б. Работа схемы осуществляется следующим образом: при появлении сигнала в проводе ts, например, на третьем этаже первого цикла, на выходе микросхемы DD2 появится 1 и сигнал запомнится с помощью обратной связи на микросхему DD1. (выполняет роль реле КН). На пятом этаже, при включенной кнопке на этом этаже, появится единица (1) на выходе DD3. А так как происходит первый цикл опроса, и на втором входе микросхемы DD5 единичный сигнал уже был, то появится 1 на выходе DD5 и DD7. Единица на выходе DD7 запомнится с помощью обратной связи поданной на вход DD6. При остановке лифта на требуемом этаже происходит сброс направления движения при подаче единичного сигнала (1) на вход микросхемы DD7.

При приходе лифта на верхней этаж подается 1 на вход микросхемы DD2 и память снимается. При этом подается единичный сигнал на микросхему DD8, подготавливая ее к включению. Далее работа схемы происходит также как и в первом цикле.