Аспирант Алексей Золекс Научный руководитель профессор

Предпосылки:
В последнее время остро стоит вопрос экономии электроэнергии и денежных средств расходуемых на ввод и эксплуатацию электроприводов. Особенно этот вопрос актуален в сфере ЖКХ, в связи, с чем предлагается использовать несколько способов достижения экономии денежных средств:
1) Применение безредукторного электропривода – что повышает КПД установки, уменьшает эксплуатационные расходы, уменьшает шум и др.
2) Использование энергии торможения в последующих циклах движения путем использования накопителей энергии.
3) Оптимизация алгоритмов управления обеспечивающая уменьшения энергопотребления электроприводом.

Кинематическая схема
Редукторный вариант
Безредукторный вариант

БЕЗРЕДУКТРОНЫЙ ПРИВОД ПОЗВОЛЯЕТ:
Повысить комфортность и скорость перемещения лифта, создать предпосылки для бесперебойного питания лифтов: - при внезапном отключении электричества лифт самостоятельно продолжит движение до ближайшего этажа.
Снизить импортозависимость российского лифтостроения.
Снизить издержки на эксплуатацию (отсутствие редуктора).
Снизить затраты на установленную мощность.
Получить экономию электроэнергии
Повысить надежность работы лифта за счет исключения динамических нагрузок. Система регулирования обеспечивает плавный разгон и торможение.
Увеличить срок службы тормозной системы ввиду того, что основной функцией тормоза является процесс удержания, а не динамического торможения.

Составляющие испытательного стенда:
Преобразователь частоты с звеном постоянного тока.
Нагрузочный двигатель (ДПТ).
Синхронная машина с постоянными магнитами (СДПТ).
Измеритель скорости.
Управляемый выпрямитель.
Отладочная плата с DSP процессором.
Накопитель энергии и тормозные сопротивления.
Персональный компьютер с установленным программным обеспечением.

Схема стенда:
ПЭВМ
ПЧ
Управляемый источник питания
Накопитель энергии
Тормозное сопротивление
СДПМ
ДПТ
ДПР
Сеть 380В, 50Гц
Тормозное сопротивление

Общий вид испытательного стенда

Нагрузочные тахограммы лифта
Подъем полной кабины
Подъем пустой кабины
V=1,6 м/с
М=580 нм
V=1,6 м/с
М=-510 нм

Расчет энергий*:
Подъем полной кабины:
Е=100 кДж – потребление
Средняя мощность:
Р=Е/t=3,8 кВт
Подъем пустой кабины:
Е=-67 кДж – выделение
Средняя мощность:
Р=Е/t=-2,4 кВт
* - Подъем на 36 м, время подъема 28 сек, Dшкива=525 мм, mгруза=400 кг

Моделируемая система

Характеристики получаемые при моделировании, двигательный режим:

Выход в генераторный режим:

Выбор накопителей
Вариант 1:
Подключение накопителя в цепь постоянного тока. Исходя из того что накопитель будет
циклироваться в диапазоне напряжений 560-750В, можно сказать, что глубина циклирования
будет составлять 44%. Энерозапас, участвующий в циклировании, равен 67 кДж, следовательно
установленный энергозапас составит 151 кДж. Цена около 90 тыс.рублей, вес около 90 кг, объем
около 50л.
Вариант 2:
Если прокачивать через накопитель 75% энергии в диапазоне напряжений U –1/2*U.
Следовательно установленной энергии оптимально может быть 90 кДж. (т.е. на 60 кДж
меньше, чем в первом варианте, что даст экономии 37 тыс.рублей), с параметрами вес 50 кг,
объем 30 л, цена 53 тыс.руб. Но при этом, потребуется устройство - согласующее работу
накопителя и шины постоянного тока. Данное устройство может состоять из зарядного инвертора и
разрядного инвертора. В принципе, это может быть один инвертор, переполюсуемый при разных
режимах работы. Мощность его до 5 кВт (две средних). При цене за 1кВт = 3500 (100$) стоимость
составит 17,5 тыс.руб. Итого это решение. Цена около 70 тыс.рублей.

Сравнение разных типов электропривода

Экономия электроэнергии: