Что такое безредукторный двигатель

Что такое безредукторный двигатель

Преимущества разработанных на нашем предприятии лифтовых электродвигателей:

• высокоресурсные энергоэффективные закрытые подшипники собственного производства,
• повышенная надежность, высокий КПД и низкое энергопотребление,
• высокие тяговые характеристики,
• двигатели не требуют регламентных работ в процессе эксплуатации,

СКБ «УКРЭЛЕКТРОМАШ» выполняет весь комплекс работ связанный с разработкой, изготовлением опытных образцов, испытаниями и постановкой на производство лифтовых электродвигателей и лебедок. На предприятии имеется уникальная испытательная база, обеспечивающая испытания по всем требованиям, предъявляемым к изделиям.

Лифтовый электродвигатель для редукторных лебедок АДБ160L6/18ЛБУЗ

• Монтажное исполнение – IM3001, IM3002 (без лап, с фланцем на подшипниковом щите и одним или двумя выступающими концами валов);
• Режим работы повторно-кратковременный S5 по ГОСТ 183;
• Исполнение IP10 по ГОСТ 17494;
• Охлаждение – конвекция (без вентилятора на валу);
• Класс нагревостойкости изоляции – H;
• Вид климатического исполнения – У2, У3 по ГОСТ 15150-69;
• Электродвигатель имеет встроенную температурную защиту от перегрева обмотки.

Лифтовый электродвигатель для редукторных лебедок АДБ180M6/18ЛБУЗ

• Монтажное исполнение – IM3001, IM3002 (без лап, с фланцем на подшипниковом щите и одним или двумя выступающими концами валов);
• Режим работы повторно-кратковременный S5 по ГОСТ 183;
• Исполнение IP10 по ГОСТ 17494;
• Охлаждение – конвекция (без вентилятора на валу);
• Класс нагревостойкости изоляции – H;
• Вид климатического исполнения – У3 по ГОСТ 15150-69;
• Электродвигатель имеет встроенную температурную защиту от перегрева обмотки.

Лифтовый частотно-регулируемый электродвигатель для безредукторных лебедок АДБХ180L12ЛБУ3

• Монтажное исполнение – IM2302 (на лапах, с двумя специальными фланцами на подшипниковомых щитах и двумя специальными выступающими концами валов);
• Режим работы повторно-кратковременный с разгоном и работой при большей частоте вращения, последующим переключением и работой с меньшими частотами вращения и паузой.
• Исполнение IP10 по ГОСТ 17494
• Охлаждение – конвекция (без вентилятора на валу)
• Класс нагревостойкости изоляции – H
• Вид климатического исполнения – У3 по ГОСТ 15150-69
• Электродвигатель имеет встроенную температурную защиту от перегрева обмотки.
• Устойчивость при низких частотах вращения.

Лифтовая безредукторная лебедка на базе частотно-регулируемых асинхронного двигателя типа АДБХ180L12БУ3

Безредукторные лифтовые лебедки с электродвигателем на постоянных магнитах (прямой, полиспастный подвес) (в разработке)

С целью предоставления эффективного и оптимального по затратам решения, которое идеально подойдет для рынка коммерческого жилья различного класса
и обеспечения высокой энергоэффективности, СКБ разрабатывает серию безредукторных лифтовых лебедок с приводом от электродвигателя с постоянными магнитами для лифтов грузоподъемностью 400, 630 и 1000 кг со скоростью движения 1,0 и 1,6 м/с.

Что такое безредукторный двигатель

Тургенев Д.В., Дементьев Ю.Н., Ланграф С.В.

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИВОДОВ ЛИФТОВ

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

This work is about comparison of modern electric elevator winches produced by Russian and foreign manufacturers . The characteristics of electric drives and control systems are shown. The conclusion about the need to develop and create the domestic inverter for elevators is done.

Keywords: Gearless drive; low-speed induction motor; elevator.

В работе проведено сравнение современных электроприводов лифтовых лебедок российских и зарубежных производителей. Приводятся характеристики электроприводов и систем управления. Делается вывод о необходимости разработки и создания отечественного преобразователя частоты для лифтовых лебедок.

Ключевые слова: безредукторный привод; тихоходный асинхронный двигатель; лифты.

Лифтовые лебедки, а также средства ближнего транспорта (эскалаторы, пассажирские конвейеры и многокабинные подъемники) стали неотъемлемой частью искусственно созданной среды обитания человека. Расширяющиеся потребности общественного развития требуют непрерывного совершенствования средств внутреннего транспорта зданий и сооружений на основе современных научно-технических достижений.

Современное развитие приводной техники направлено на упрощение или исключение механических передаточных устройств. Еще в прошлом веке наметился переход к безредукторному приводу благодаря интенсивному развитию преобразовательной и микропроцессорной техники. В данной статье рассматриваются особенности создания безредукторного электропривода.

Основу механизма подъема современного лифта составляет канатная система передачи движения кабине, противовесу и электропривода.

К электроприводам подъемных механизмов предъявляются специфические требования: регулирование скорости в четырех квадрантах; обеспечение управления тормозом; контроль наличия фаз двигателя; контроль наличия фаз питающего напряжения; преодоление провалов питающего напряжения; эвакуация пассажиров при отключении основного питающего напряжения; плавный пуск/останов; обеспечение точности остановки кабины.

Наибольшее распространение в нашей стране и за ее пределами получили электрические лифты с канатными лебедками различного конструктивного исполнения.

Самым широкоиспользуемым типом электропривода в России в настоящее время является асинхронный двигатель (обычно двухскоростной) с редукторной передачей (червячной). Такие типы приводов устанавливались еще в 60-х годах ХХ века и требуют не просто модернизации, а полной замены существующего электропривода.

Лебедки с применением редуктора имеют следующие недостатки:

− дополнительные затраты на покупку, установку и обслуживание редуктора;

− из-за установки редуктора необходимо завышать мощность покупаемого и устанавливаемого двигателя;

− довольно быстрое изнашивание тормозной системы вследствие использования тормоза для динамического торможения.

Подобные лебедки все еще производятся, но количество с каждым годом уменьшается.

Сравнительно недавним изобретением компании ОТИС ( Otis Elevator Co .) является разработка безредукторного электропривода лифтовой лебедки с использованием синхронного электродвигателя на постоянных магнитах. Привод данной лифтовой лебедки представлен на рис. 1.

Рис. 1. Синхронный двигатель с постоянными магнитами.

В сравнении с традиционными редукторными системами, данный привод обладает рядом преимуществ:

− безредукторная лебедка с синхронным электродвигателем требует меньшее по размерам машинное помещение;

− отказ от редуктора позволяет на 50% снизить потери на трение, повышая в целом коэффициент полезного действия и снижая тепловыделение, что позволяет экономить до 20 % потребляемой электроэнергии;

− безредукторные лебедки не нуждаются в смазке, что исключает загрязнение машинного помещения и шахты смазочными маслами;

− отказ от редуктора значительно снижает уровень шума и вибраций;

− система частотного регулирования привода лебедки делает процесс ускорения и торможения идеально плавным.

На ряду с преимуществами, у данных лебедок есть и свой недостаток:

− при эксплуатации лебедок с синхронным электродвигателем в условиях повышенных температур, лебедка теряет свою работоспособность.

Разработкой компании КОНЕ (KONE Inc .) является лифтовая лебедка, вообще не требующая машинного помещения. Данная лифтовая лебедка называется EcoDisk (рис. 2).

Отличительное преимущество данного лифта заключается в отсутствии машинного помещения.

На рис. 4 представлена диаграмма применения современных конструкций лифтов. Как видно из диаграммы, количество безредукторных лифтов значительно больше и они охватывают значительно больший диапазон высот, чем гидравлические и редукторные вместе взятые.

В 2009 году Российская компания «РУСЭЛПРОМ» выпустила первый российский безредукторный привод лифта, в основе которого находится асинхронный тихоходный двигатель, питаемым преобразователем частоты (рис. 3).

Рис. 2. Лифтовая лебедка Рис. 3. Безредукторная лебедка EcoDisk

компании KONE Inc . производства компании «РУСЭЛПРОМ».

Рис. 4. Применение современных конструкций лифтов

Лифтовые лебедки с асинхронными тихоходным двигателем обладают следующими преимуществами:

− безредукторная лебедка с асинхронным электродвигателем требует меньшее по размерам машинное помещение;

− отказ от редуктора позволяет экономить до 20 % потребляемой электроэнергии;

− безредукторные лебедки не нуждаются в смазке;

− система частотного регулирования привода лебедки делает процесс ускорения и торможения идеально плавным;

− увеличение срока службы тормозной системы вследствие того, что тормозная система работает не на торможение и снижение скорости, а на удержание механизма.

В последние 2-3 года начали появляться работы по рассмотрению различных проблем, связанных с созданием безредукторных электроприводов для подъемных механизмов. Есть рекомендаций по выбору тихоходного асинхронного двигателя [1], рассмотрения особенностей механики [2] и проблем автоколебаний.

Проанализировав источники литературы и основываясь на практической деятельности было выяснено, что на сегодняшний день создание безредукторного электропривода сводится к покупке иностранного преобразователя частоты, подключение его к асинхронному тихоходному двигателю российского производства и долгие попытки настройки данной системы и приведение ее к рабочему режиму.

Необходима работа, способная шаг за шагом описать процесс создания системы управления асинхронным безредукторным электроприводом, рассмотреть и предложить пути решения следующих незатронутых задач:

− создание математического описания и разработка математической модели асинхронного тихоходного двигателя, с учетом намагничивания цепи;

− создание математической модели силового канала системы преобразователь частоты − асинхронный двигатель (ПЧ−АД);

− создание математического описания и математической модели безредукторной лифтовой лебедки с учетом переменного момента инерции, переменной частоты собственных колебаний и переменного момента сопротивления;

− создание системы управления безредукторной лифтовой лебедкой.

Современное состояние вычислительной техники позволяет не только создавать качественные системы управления, а также реализовывать вспомогательные алгоритмы, облегчающие наладку, настройку и эксплуатацию электропривода.

1. Масандилов Л.Б., Галкин А.А., Жолудев И.С., Фумм Г.Я. Асинхронный двигатель для безредукторного частотно-управляемого электропривода //Труды МЭИ, выпуск 684. − 2009. − С. 4 − 9

2. Дементьев Ю.Н., Ланграф С.В., Тургенев Д.В. Особенности механики лифтов с безредукторным приводом лебедки // Материалы IV международной научно-технической конференции «Электромеханические преобразователи энергии», 13 − 16 октября. Томск, 2009. − С. 236 − 240.

БЕЗРЕДУКТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД АНТЕНН РЛС

Тактико-технические характеристики современных РЛС подразумевают сложные алгоритмы обзора пространства и высокую точность реализации данных алгоритмов, что, в свою очередь, предъявляет жесткие требования к системам приводов вращения антенн РЛС.

Главной задачей электропривода антенны является исполнение любого заданного алгоритма вращения и позиционирования антенны в условиях резко меняющейся нагрузки. Этой нагрузкой является ветер (переменный воздушный поток), скорость которого может достигать 30 м/с и более. При этом система электропривода должна обеспечивать заданную скорость, позиционную точность и оставаться долговечной, эффективной и безопасной.

Учитывая вышесказанное, можно сформулировать следующие требования к современному электроприводу РЛС:

• система управления электроприводом должна обеспечивать необходимый алгоритм обзора пространства, реализуя управление по скорости и положению
• конструкция электропривода должна иметь достаточную для обеспечения заданной точности вращения и позиционирования антенны жесткость, а система управления должна эту точность обеспечить
• в системе управления электроприводом должен быть предусмотрен комплекс защит для безаварийной и безопасной работы.

Современные технические подходы дают возможность исключения из состава привода механической части, в качестве которой традиционно использовался редуктор. При этом антенна может жестко устанавливаться прямо на ротор специализированного низкоскоростного высокомоментного электродвигателя. Такое безредукторное построение обеспечивает механическую жесткость системы и точность управления, одновременно повышая надежность и экономичность эксплуатации электропривода.

Исключив редуктор, можно условно разделить систему на три основные части:

• исполнительный электрический двигатель
• силовой блок необходимой мощности, обеспечивающий формирование напряжения управления исполнительного двигателя
• систему управления, обеспечивающую точность, быстродействие, гибкую настройку и надежную защиту двигателя и силового блока.

В настоящее время в изделиях ЛЭМЗ в азимутальных и угломестных приводах антенн применяются специальные безредукторные двигатели переменного тока, как синхронные с постоянными магнитами на роторе, так и асинхронные. Они выполняются с большим числом пар полюсов (16…56), большим диаметром и малой осевой длиной магнитопровода. Данный подход к выбору исполнительного электродвигателя имеет ряд преимуществ:

• возможность установки антенны непосредственно на ротор двигателя
• снижение воздействия потенциально возможного опрокидывающего момента, возникающего при порывах ветра
• улучшение теплообмена двигателя с окружающей средой.

На наш взгляд, очень интересным и необычным является асинхронный дугостаторный двигатель производства АО «НПО «ЛЭМЗ» (рис. 1).

Данный двигатель состоит из восьми дугообразных взаимозаменяемых независимых индукторов (рис. 2), каждый из которых является разомкнутым статором, и одного общего ротора, на который устанавливается антенна. Суммарное тяговое усилие двигателя складывается из усилий каждого отдельного индуктора.

В штатном режиме работы используется лишь одна четверка индукторов, в то время как вторая четверка находится в «горячем резерве». При выходе одного из работающих индукторов из строя, система управления на ходу, без перерыва во вращении, автоматически включает индукторы горячего резерва, обеспечивая тем самым бесперебойную работу РЛС. Кроме того, резервная группа индукторов плавно вводится в работу при увеличении ветровой нагрузки выше критической, вдвое увеличивая тем самым допустимую общую мощность электродвигателя.

В силовой части электроприводов АО «НПО «ЛЭМЗ» используется трехфазный импульсный инвертор на силовых IGBT-транзисторах. Он имеет два исполнения по выходной мощности — до 11 кВт (рис. 3) и до 30 кВт (рис. 4).

Система управления электропривода разработки ЛЭМЗ имеетвозможность конфигурированиядля управления как синхронным,так и асинхронным электродвигателем. Используемое в ней векторное регулирование позволяетне только обеспечивать высокоточную реализацию заданных алгоритмов вращения при воздействии переменной нагрузки, но ивысокую энергоэффективность.

Управление электроприводомможет осуществляться в двух режимах — местном и дистанционном. В дистанционном режимеинформация передается по последовательному каналу связи,позволяя задавать скорость вращения и позицию антенны, как вручном режиме, так и с формированием любого длительного алгоритма обзора. По тому же каналусистема управления верхнегоуровня получает всю необходимую информацию о режимах работы электропривода.

На рис. 3 показан двухканальный блок управления электроприводом. В ряде изделий ЛЭМЗданный блок используется дляуправления двумя синхроннымидвигателями — азимутальным иугломестным. В других изделиях этот блок используется дляуправления азимутальным асинхронным дугостаторным электродвигателем. В этом случае первый канал блока предназначендля штатного режима работы, авторой канал — для «горячего»резервирования и режима работы с перегрузкой.

Данные по скорости и точности позиционирования антенны изделия ДМРЛ-С (рис. 5), раскрывающие потенциал и уникальность разработанного электропривода, представлены в табл. 1. График на рис. 6, снятый во времяработы изделия ДМРЛ-С, иллюстрирует режим позиционирования по углу места при одновре менном вращении по азимуту.

В системе управления реализована адаптация параметров к длине траектории. Благодаря этому найден компромисс между скоростью перемещения и точностью позиционирования, что является показателем гибкости настройки управления.

Времятоковая защита двигателя, защита по ошибке скорости, защита от снижения изоляции цепей двигателя, защита отперегрева двигателя, защита отошибочного задания позиции —это лишь некоторые защиты, используемые в электроприводахАО «НПО «ЛЭМЗ» для безопаснойи безаварийной работы.

Таким образом, на нашем предприятии разработан и выпускается безредукторный электропривод, отвечающий всем требованиям применения в антеннах современных РЛС.

В настоящее время ведутся работы по унификации его узлов и импортозамещению некоторых еще используемых в нем зарубежных элементов.

М.В. Кошелев

АО «НПО «ЛЭМЗ»

Москва, 127411, Дмитровское шоссе, 110

Электродвигатели серии MAC R

Электродвигатели серии MAC R

Асинхронные серводвигатели серии MAC R

Преимущества:
— Отличные динамические характеристики
— Исключительная операция ослабления поля
— Сокращенное обслуживание
— Универсальность скорости: от 300 до 7500 об / мин
— Подходит для использования в качестве прямого привода

Прямой привод
Безредукторный высокий крутящий момент — Решения для низкоскоростных двигателей
— Выгода достигается за счет снятия элементов механической трансмиссии и установки двигателей Vascat с прямым приводом с малым крутящим моментом. Снять редукторы, ремни и шкивы для непосредственного соединения двигателя с нагрузкой.
— Двигатели прямого привода VASCAT оптимизированы для плавной работы на низких скоростях и высоком крутящем моменте с мощностью от 2 кВт до 340 кВт в диапазоне от 100 до 1000 об / мин (от 50 до 7000 Нм).
— Очень эффективные приводные системы являются результатом безредукторной работы, особенно при замене коэффициентов до 1:10.
— Основанный на асинхронных векторных двигателях с прямым приводом VASCAT также предлагает более дешевую альтернативу часто используемым синхронным моторам с постоянным магнитом.
— VASCAT предлагает широкий спектр возможностей для приложений с прямым приводом. К ним относятся полый вал, бескаркасный комплект, упорный подшипник и т. д.

Выгоды использования:
— Повышение эффективности
— Компактный дизайн
— Более высокая динамика
— Меньше вибраций
— Сокращение простоев
— Повышает точность
— Чистота и отсутствие масла
— Нет обслуживания
— Экономия энергии
— Операция Near Silent
— Большая жесткость
— Нулевой люфт

Области применения:
— Возобновляемая энергия
— Преобразование
— Системы тестирования
— Печать
— Металлообрабатывающие линии
— Экструзия
— Провод и кабель

Электрическая настройка:
— Намотка персонализации в соответствии с требованиями каждого приложения.
— Оптимизация по крутящему моменту и мощности.
— Уменьшение размера преобразователя частоты за счет оптимизации расхода двигателя.
— Адаптация рабочей скорости (от 100 до 10 000 об / мин).
— Широкий диапазон напряжения питания (от 200 до 690 В).

Механическая настройка:
— Валы.
— Фланцы.
— Безрамные моторные комплекты.
— Подшипники.
— Система охлаждения.
— Тормоза.
— Соединения.
— Строительные материалы.
— Обратная связь, термодатчики и акселерометры.

Выгоды использования:
— Улучшение исполнения.
— Повышение производительности.
— Повышение точности приложений.
— Внедрение энергосбережения.
— Оптимизация затрат системы.
— Достижение тихой работы.
— Сокращение размеров системы.
— Уменьшение механических колебаний.

Навыки VASCAT:
— Нет минимального количества заказа.
— Быстрая реакция на запросы.
— Короткие сроки поставки.
— Профессиональная техническая поддержка.
— Инженерное мастерство в основных моторных технологиях.
— Передовые средства моделирования и проектирования.
— Сильное сотрудничество с клиентами / поставщиками.