nabbla (nabbla1) wrote,
nabbla
nabbla1

Categories:

Червь сомнения

Вчера ammo1 написал о поездке в лифте с рекуперацией энергии, и в комментариях задали вопрос - а в "классических" лифтах рекуперации разве нет?



Я над этим вопросом завис основательно, сначала решил "есть", потом через некоторое время - "нет", и ещё полночи спустя - "слегка". Как мне сейчас представляется, "обычный лифт", если проехаться на нём вверх-вниз, возвращает в сеть примерно 30% энергии. Не знаю, насколько это соответствует истине, прямого ответа на этот вопрос я пока не нашёл, но было бы интересно послушать людей знающих. Все свои знания я почерпнул из книги под общей редакцией В.П. Волкова "Лифты" 1999 года.


Да
Начнём с электродвигателя - в большинстве лифтов ставятся трёхфазные асинхронные двигатели, как правило двухскоростные (малая скорость включается при подъезде к этажу, чтобы потом точно затормозить). С точки зрения рекуперации, это хорошая новость: если нагрузка не пытается остановить такой двигатель, а напротив, разгоняет его, то частота вращения превысит синхронную, и он перейдёт в генераторный режим, совершенно спокойно выдавая в сеть ровненький, с иголочки трёхфазный ток.

Так оно совершенно точно происходит на эскалаторах метрополитена: битком набитый эскалатор, следующий вниз, вырабатывает энергию и, как правило, тут же отдаёт её своему соседу, следующему вверх! (Читайте об этом и многом другом в книге "Вентиляция и теплоснабжение метрополитенов")

Нет
Итак, двигатель позволил бы рекуперировать энергию, но вот ведь незадача - в приводе шкива используется червячный редуктор! Причём кажется довольно логичным, что в подъемном механизме будет использоваться самоблокирующийся червячный редуктор, ведь это должно обеспечить дополнительную защиту - даже если тормоз сломался, кабина все равно не будет самопроизвольно двигаться, ей червяк не позволит.

Тогда получается, что энергия при всём желании не может передаваться назад в двигатель, мало того, чтобы кабина самостоятельно двигалась под действием силы тяжести, двигателю приходится совершать дополнительную работу по "расклиниванию" редуктора! Не задумывался об этом раньше, но получается, что вся энергия в таком режиме переходит в тепло в червячном редукторе.

Искал подтверждение этому и наткнулся на любопытный ролик, где мужик удивляется - почему в червячных передачах используют стальной червяк и бронзовую шестерню, почему не сделать и шестерню из стали!? Ну и такая догадка, что окромя особенностей червячного редуктора (червяк должен скользить по зубьям шестерни!), это может иметь смысл в плане отвода тепла, ведь именно в месте контакта зубьев и червяка выделяется тепло, и бронза, обладая хорошей теплопроводностью, успевает распределять его по всей шестерне. См. на 1:32


Ну и в целом, если смотреть на корпуса червячных редукторов, начинаешь понимать, что конструкторы рассчитывают на нехилый нагрев и делают ребра для отвода тепла.

Слегка

Но всё ещё немного сложнее: ведь червячный редуктор не работает "всухую", он погружен в масло. И если при длительном бездействии металлические части и "выдавят" смазку и войдут в сухое трение, то стоит деталям прийти в движение, как смазка восстановится, и говорить о коэффициенте сухого трения, который обеспечивает самоблокирование, больше нельзя.


Так что передача энергии от двигающейся кабины "взад" к двигателю всё-таки возможна, осталось понять, насколько она эффективна. Рисунок из книги "Лифты" (стр. 207):
WormGear.png

Видим, как к.п.д обратной передачи становится меньше нуля при малых скоростях - это и есть самоторможение - мы должны самостоятельно крутить червяк, чтобы позволить ему провернуть шестерню. Однако с увеличением скорости смазка улучшается, и редуктор становится способен передать энергию, хоть и не очень хорошо.

В этой же книге говорится, что в российских лифтах как правило используют двигатели с частотой около 1000 об/мин, что соответствует 100 с-1 - на самом краю этого графика. Получается, что к.п.д прямой передачи порядка 70%, обратной - 60%.

Теперь можно прикинуть, что же происходит в лифте. К.п.д электродвигателя примем равным 85%, вроде похоже на правду при такой мощности. При движении лифта вверх при полной загрузке (или вниз пустым) пусть он потребит энергию W из сети. 0.85W превратится в механическую энергию на валу двигателя, 0.595W - в механическую энергию на шкиве, дальше потерями пренебрежём, они не так велики, так что будем считать, что вся эта энергия перешла в потенциальную энергию поднятого груза (будь то люди или противовес). Теперь поехали в обратную сторону - довольно быстро двигатель раскрутится до номинальной скорости, предотвратив стопорение редуктора, и теперь уже накопленная энергия будет поступать в двигатель. На вал двигателя попадёт 0.6 * 0.595W = 0.357W, а в сеть - 0.85 * 0.357W = 0.3W.

Итак, 30% энергии должно всё-таки возвращаться в сеть, хоть никто об этом громко не трубит и не ставит специальных индикаторов в кабине лифта "вы спасли 2 дерева".

Мне вот интересно - должен же быть некий счётчик общедомовых расходов, куда относится и лифт. И это должен быть счётчик, способный крутиться в обратную сторону, либо два счетчика, один на потребление, второй на выработку. Как-то не задумывался об этом раньше, казалось, что ни один бытовой прибор не способен отдавать энергию назад в сеть.
Tags: маньяк-эколог, странные девайсы
Subscribe

  • Нахождение двух самых отдалённых точек

    Пока компьютер долго и упорно мучал симуляцию, я пытался написать на ассемблере алгоритм захвата на ближней дистанции. А сейчас на этом коде можно…

  • Слишком общительный счётчик

    Вчера я чуть поторопился отсинтезировать проект,параметры не поменял: RomWidth = 8 вместо 7, RamWidth = 9 вместо 8, и ещё EnableByteAccess=1, чтобы…

  • Балансируем конвейер QuatCore

    В пятницу у нас всё замечательно сработало на симуляции, первые 16 миллисекунд полёт нормальный. А вот прошить весь проект на ПЛИС и попробовать "в…

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 21 comments

  • Нахождение двух самых отдалённых точек

    Пока компьютер долго и упорно мучал симуляцию, я пытался написать на ассемблере алгоритм захвата на ближней дистанции. А сейчас на этом коде можно…

  • Слишком общительный счётчик

    Вчера я чуть поторопился отсинтезировать проект,параметры не поменял: RomWidth = 8 вместо 7, RamWidth = 9 вместо 8, и ещё EnableByteAccess=1, чтобы…

  • Балансируем конвейер QuatCore

    В пятницу у нас всё замечательно сработало на симуляции, первые 16 миллисекунд полёт нормальный. А вот прошить весь проект на ПЛИС и попробовать "в…