Liftu enerģijas taupīšanas iekārtu piegādātāji atgādina, ka, nepārtraukti uzlabojot vides apziņu, enerģijas taupīšana un vides aizsardzība ir kļuvusi par fundamentālu valsts politiku ar praktisku nozīmi, ko atbalsta Ķīna. Mūsdienu arvien konkurētspējīgākajā liftu nozarē jaunu tehnoloģiju ieviešana, lielāks ātrums un lielākas kravas ir visredzamākie aspekti, kas izceļ produktu priekšrocības. Tomēr nevar noliegt, ka liftu ekonomiskie un vides ieguvumi pēc to nodošanas ekspluatācijā ir arī faktori, kas jāņem vērā, iegādājoties liftus.
1. Liftu pamatstruktūra un darbības stāvoklis
1. Lifta pamatstruktūra
Mūsdienās lifti galvenokārt sastāv no vilces mašīnu sistēmām, vadības sistēmām, kabīņu sistēmām un durvju sistēmām. Tās sastāv no svara līdzsvara sistēmas, elektriskās piedziņas sistēmas, elektriskās vadības sistēmas, drošības aizsardzības sistēmas utt. Šīs daļas tiek uzstādītas attiecīgi ēkas šahtā un mašīntelpā. Parasti tiek izmantota tērauda stiepļu trošu transmisija, kur tērauda stiepļu trose ir aptīta ap vilces riteni un savieno kabīni ar pretsvaru abos galos. Vilces mašīna darbina vilces riteni, lai paceltu un nolaistu kabīni.
2. Lifta darbības stāvokļa analīze:
Kad lifts brauc augšup, tas patērē enerģiju, un, kad lifts nolaižas no augsta punkta, tas atbrīvo enerģiju. Vilces mašīnas vilktā slodze liftā sastāv no pasažieru vagona un pretsvara. Lai līdzsvarotu vilkšanas slodzi, abi tiek līdzsvaroti tikai tad, kad vagona slodze ir pievienota 50% no vagona nominālās slodzes (piemēram, pasažieru liftam ar 1050 kg slodzi ir aptuveni 7 pasažieri). Lai gan šī kustība maina enerģijas patēriņa maksimumu, tā nevar mainīt vidējo enerģijas patēriņu. Faktiskajā lietošanā pretsvara svara rašanās biežums ir relatīvi zems, jo vagona svars plus pasažieru svars ir tieši vienāds ar pretsvara svaru. Tātad lifta darbības stāvoklis būtībā ir nelīdzsvarots, un ir arī ļoti iespējams, ka vagons nolaidīsies, kad būs daudz pasažieru, un atkal pacelsies, kad pasažieru būs maz vai vispār nebūs. Ja pirmajā situācijā atbrīvojas pasažieru gravitācijas potenciālā enerģija, bet otrajā situācijā atbrīvojas pretsvara gravitācijas potenciālā enerģija, tad potenciālās slodzes ietekmē ātrums ir lielāks par sinhrono ātrumu, tas ir, ja n>no, slīdēšanas ātrums s=(no - n)/no<0, rotora inducētais elektromotora spēks tiek apgriezts, statora tinums atgriež elektrisko enerģiju tīklā, un T virziens ir pretējs ātruma virzienam. Motors ne tikai atgriež elektrisko enerģiju, bet arī ģenerē mehānisku bremzēšanas momentu uz vārpstas. Teikums ir šāds:. Tomēr lifta frekvences pārveidotāja maiņstrāvas/līdzstrāvas taisngrieža ķēdes neatgriezeniskuma dēļ ģenerēto elektroenerģiju nevar atdot atpakaļ tīklā, kā rezultātā palielinās spriegums galvenās ķēdes kondensatora abos galos un rodas "pumpēšanas spriegums". Parasti mainīgas frekvences lifti izmanto rezistorus, lai patērētu uzkrāto elektrisko enerģiju kondensatoros, lai novērstu kondensatora pārspriegumu. Lifta darbības laikā šie rezistori izdala lielu siltuma daudzumu (virsmas temperatūra pārsniedz 100 ℃), un šī izšķērdētā enerģija veido 25–45% no lifta kopējā elektroenerģijas patēriņa. Rezistoru enerģijas patēriņš ne tikai samazina sistēmas efektivitāti, bet arī rada lielu siltuma daudzumu, kas paātrina putekļu plūsmu mašīntelpas gaisā, adsorbē statisko elektrību un ievērojami ietekmē vidi ap lifta vadības skapi. Vienlaikus temperatūras paaugstināšanās ievērojami saīsinās lifta oriģinālo komponentu kalpošanas laiku, un komponentu novecošanās un bojājumi turpināsies. Lai pazeminātu datortelpas temperatūru līdz istabas temperatūrai un novērstu lifta darbības traucējumus, ko izraisa augsta temperatūra,lietotājiem ir jāuzstāda gaisa kondicionieri vai ventilatori ar lielu izplūdes gāzu apjomu; mašīntelpās ar lielu liftu jaudu bieži vien ir jāieslēdz vairāki gaisa kondicionieri un ventilatori vienlaikus. Padariet liftus un gaisa kondicionēšanu par visvairāk enerģiju patērējošajiem "elektriskajiem tīģeriem".
2. Lifta enerģijas atgriezeniskās saites ierīces darbības princips
Lai taupītu enerģiju liftos, galvenais ir izmantot vilces mašīnas radīto elektrisko enerģiju enerģijas ražošanas laikā. Bremzēšanas rezistora radītā enerģija pēc tam tiek pārveidota atpakaļ maiņstrāvā, izmantojot inversiju, piegādāta citām elektroiekārtām vai padota atpakaļ elektrotīklā. Vispārējā enerģijas inversijas efektivitāte ir aptuveni 85%, un iepriekš minētā bremzēšanas rezistora enerģijas patēriņš veido 25% līdz 45% no lifta kopējā elektroenerģijas patēriņa. Ja grīda ir augstāka vai lifta ātrums ir lielāks, elektriskās enerģijas atgriezeniskās saites efekts būs acīmredzamāks. Enerģijas atgriezeniskās saites sistēmas galveno ķēdes struktūru galvenokārt veido filtrēšanas kondensatori, trīs IGBT pilni tiltiņi, virknes induktori un perifērijas shēmas. Lifta enerģijas atgriezeniskās saites sistēmas ieejas gals ir savienots ar lifta frekvences pārveidotāja līdzstrāvas kopnes pusi, bet izejas gals ir savienots ar tīkla pusi. Kad lifta vilces mašīna darbojas elektriskā režīmā, visi enerģijas atgriezeniskās saites sistēmas slēdži ir izslēgtā stāvoklī. Kad vilces mašīna darbojas enerģijas ražošanas režīmā, sūkņa spriegums frekvences pārveidotāja līdzstrāvas kopnes pusē palielinās un atbilst citiem inversijas nosacījumiem. Pēc tam sāk darboties enerģijas atgriezeniskās saites sistēma. Kad līdzstrāvas strāva tiek padota atpakaļ tīklā, līdzstrāvas kopnes spriegums samazinās, līdz tas atgriežas līdz iestatītajai vērtībai, un sistēma pārstāj darboties.
Aktīvais invertors, kas pārveido līdzstrāvas elektroenerģiju maiņstrāvas elektroenerģijā, ir lifta enerģijas atgriezeniskās saites būtība. Tā mērķis ir atgriezeniski nodrošināt vilces mašīnas ģenerēto elektroenerģiju enerģijas ražošanas laikā, izmantojot invertoru, tādējādi panākot enerģijas taupīšanu un novēršot elektrotīkla piesārņojumu, ko rada invertora izeja. Tātad vilces mašīnas ģenerētās enerģijas atgriezeniskās saites procesā ir jāievēro četri vadības nosacījumi attiecībā uz fāzi, spriegumu un strāvu:
a) Sistēmu nevar nejauši iedarbināt. Invertora ierīce ieslēgsies un nodrošinās enerģijas atgriezenisko saiti tikai tad, kad līdzstrāvas kopnes spriegums pārsniegs iestatīto vērtību;
b) Invertora strāvai ir jāatbilst atgriezeniskās saites jaudas pieprasījumam, un tā nedrīkst pārsniegt invertora ķēdes atļauto maksimālo strāvu;
c) Invertora procesam jābūt sinhronizētam ar elektrotīkla fāzi, un enerģijas atgriezeniskajai saitei uz elektrotīklu jānotiek elektrotīkla augstsprieguma galā;
d) Cik vien iespējams, samaziniet invertora procesa radīto elektrotīkla piesārņojumu.
3. Lifta enerģijas atgriezeniskās saites sistēmas aparatūras projektēšana
1. Strāvas invertora ķēde
Jaudas invertora ķēdē līdzstrāva, kas uzkrāta lifta frekvences pārveidotāja līdzstrāvas kopnes pusē lifta vilces mašīnas darbības laikā enerģijas ražošanas režīmā, tiek pārveidota maiņstrāvā, kontrolējot slēdža ieslēgšanu/izslēgšanu. Tā ir lifta enerģijas atgriezeniskās saites sistēmas galvenā ķēde, kurai ir dažādas struktūras atbilstoši dažādām invertora ķēžu klasifikācijām. Vadot slēdža ieslēgšanu/izslēgšanu, līdzstrāva, kas uzkrāta lifta frekvences pārveidotāja līdzstrāvas kopnes pusē vilces mašīnas darbības laikā enerģijas ražošanas režīmā, tiek pārveidota maiņstrāvā. Ķēdē augšējais un apakšējais slēdzis uz viena tilta sviras nevar vadīt vienlaicīgi, un katra elementa vadīšanas laiks un ilgums tiek kontrolēts saskaņā ar invertora vadības algoritmu.
2. Režģa sinhronizācijas shēma
Fāzes sinhronizācijas vadībai ir galvenā loma tajā, vai lifts var efektīvi atgriezt enerģiju no līdzstrāvas kopnes elektrotīklam. Tīkla sinhronizācijas ķēde izmanto tīkla līnijas sprieguma sinhronizāciju, un, lai komutācijas laikā izvairītos no nedzīvās zonas efektiem, slēdži tiek darbināti 120 grādu leņķī uz viena un tā paša tilta stieņa. Loģiskā saistība starp tīkla sinhronizācijas signālu un elektrotīkla nulles šķērsošanas signālu tiek iegūta, izmantojot komparatoru, un saistība starp katras komutācijas ierīces tīkla sinhronizācijas signālu un elektrotīkla spriegumu tiek iegūta, izmantojot Multisim simulāciju. Katra slēdža darba leņķis ir 120 grādi, un tie ir izvietoti 60 grādu secībā. Jebkurā laikā tikai divas slēdžu caurules invertora tiltā ir vadošas, nodrošinot drošu un uzticamu darbību. Turklāt katri divi slēdži darbojas elektrotīkla līnijas augstākajā sprieguma diapazonā, kā rezultātā tiek nodrošināta augsta invertora efektivitāte.
3. Sprieguma noteikšanas vadības ķēde
Augstā sprieguma dēļ lifta frekvences pārveidotāja līdzstrāvas kopnes pusē vispirms ir jāizmanto rezistori sprieguma sadalīšanai, pēc tam jāizolē un jāsamazina kopnes spriegums, izmantojot Hola sprieguma sensorus, un jāpārveido tas zemsprieguma signālā. Sprieguma noteikšanas vadības ķēdē tiek izmantota histerēzes izsekošanas salīdzināšanas vadības metode, kas, pamatojoties uz salīdzinātāju, pievieno pozitīvu atgriezenisko saiti un nodrošina salīdzinātājam divas salīdzināšanas vērtības, proti, augšējo un apakšējo sliekšņa vērtības. Ieviesta ar aparatūras shēmu palīdzību, vadība ir gan ātra, gan precīza. Sprieguma noteikšanas vadības ķēde var ne tikai novērst traucējumu signālu momentānu superpozīciju uz sprieguma signāla, izraisot salīdzinātāja izejas stāvokļa svārstības, bet arī novērst enerģijas atgriezeniskās saites sistēmas pārāk biežu ieslēgšanos un aizvēršanos.
4. Strāvas noteikšanas vadības ķēde
Enerģijas atgriezeniskās saites procesā strāvai ir jāatbilst tās jaudas prasībām, un jaudai, kas tiek padota atpakaļ tīklā, jābūt lielākai vai vienādai ar maksimālo jaudu, kad vilces mašīna ir ģenerēšanas stāvoklī, pretējā gadījumā sprieguma kritums līdzstrāvas kopnē turpinās pieaugt. Kad elektrotīkla spriegums ir nemainīgs, sistēmas enerģijas atgriezeniskās saites jaudu nosaka atgriezeniskās saites strāva. Turklāt atgriezeniskās saites strāva ir jāierobežo invertora jaudas slēdža ierīces nominālajā diapazonā. Turklāt reaktīvā drosele starp elektrotīklu un invertoru ļauj pāriet lielām strāvām, vienlaikus samazinot reaktora tilpumu. Tāpēc reaktora induktivitātei ir jābūt mazai, lai nodrošinātu enerģijas atgriezenisko saiti. Strāvas maiņas ātrums ir ļoti liels. Vienlaikus izmantojot strāvas histerēzes kontroli, var efektīvi kontrolēt atgriezeniskās saites strāvu un novērst pārslodzes negadījumus.
5. Galvenā vadības ķēde
Lifta enerģijas atgriezeniskās saites sistēmas centrālais procesors ir galvenā vadības ķēde, kas tiek izmantota visas sistēmas darbības vadībai. Galvenā vadības ķēde sastāv no mikrokontrollera un perifērijas ķēdēm, kas ģenerē augstas precizitātes PWM viļņus, pamatojoties uz vadības algoritmiem; Savukārt, pamatojoties uz tīkla sinhronizācijas signālu, IPM kļūmju vadība nodrošina visa enerģijas atgriezeniskās saites procesa drošu un efektīvu ieviešanu.
6. Loģiskās aizsardzības vadības ķēde
Tīkla pieslēguma sinhronizācijas signālam, sprieguma un strāvas vadības signāliem, IPM kļūmes signālam un piedziņas signāla izejai no galvenās vadības ķēdes ir jāiziet cauri loģiskās aizsardzības vadības ķēdei loģiskai darbībai un visbeidzot jānosūta uz jaudas invertora ķēdi, lai kontrolētu atgriezeniskās saites procesu. Tādā veidā tas var nodrošināt, ka invertora maiņstrāvas izeja ir sinhronizēta ar tīklu, kā arī bloķēt piedziņas signālu pārslodzes, pārsprieguma, nepietiekama sprieguma un IPM kļūmju gadījumā ķēdē, apturot enerģijas atgriezeniskās saites procesu.
Tā kā lifta enerģijas atgriezeniskās saites sistēma ieslēdzas tikai tad, kad vilces mašīna ir ģenerējošā stāvoklī, tās kalpošanas laiks ir ilgāks nekā lifta kalpošanas laiks. No tā var redzēt, ka lifta enerģijas atgriezeniskās saites sistēmu pielietošana principu, enerģijas taupīšanas efektu un veiktspējas ziņā mūsdienu arvien ierobežotākajā enerģijas vidē ir enerģiski jāveicina. Tas ne tikai rada veselīgu un labu, videi draudzīgu enerģijas taupīšanas vidi, bet arī atbild uz valsts un valdības aicinājumu taupīt enerģiju un samazināt patēriņu, kā arī veidot uz taupību orientētu sabiedrību, veicinot valsts centienus taupīt enerģiju un samazināt emisijas.