李陽 電梯電力拖動分析及拖動電動機選擇

1、 西安科技大學繼續(xù)教育學院電力拖動技術(shù)課程設(shè)計報告書 電梯電力拖動分析及拖動電動機選擇專 業(yè)： 電氣自動化 學生姓名： 李 陽 班 級： 09電氣自動化大專 指導老師： 鄧 凡 提交日期： 2012 年 3 月 摘 要利用電動機帶動控制對象的控制方式,又稱電氣傳動控制。電力拖動控制系統(tǒng)由電動機和控制裝置構(gòu)成。電動機(特別是直流電動機)控制簡便、靈活、可靠,而且易于實現(xiàn)自動化,因而電力拖動在生產(chǎn)部門中得到了廣泛的應(yīng)用。牽引電動機經(jīng)歷了有直流到交流電動機的轉(zhuǎn)變，隨著電梯的廣泛使用，人們已經(jīng)認識到電梯的控制，尤其是電氣控制是何等的重要。高度發(fā)展的電梯電氣控制技術(shù)促進了電梯制造業(yè)的飛速發(fā)展。在短短的幾

2、十年間，世界各國先后研制了型號各異的低，中速電梯，性能優(yōu)越的高速及超高速電梯，在這里面溶入了先進的電子技術(shù)，自動控制技術(shù)，微機技術(shù)的數(shù)控電梯以及微機控制電梯等。近年來出現(xiàn)的交流調(diào)壓調(diào)速，變壓變頻調(diào)速電梯，是占據(jù)現(xiàn)今電梯市場的主要電梯品種，它代表了當代世界電梯的發(fā)展水平。關(guān)鍵詞：電力拖動系統(tǒng) 電梯 異步電動機 能量回饋 直流電動機 變頻調(diào)速 Abstract The motor drive control of the control object, also known as electric transmission control. Electric drive control syste

3、m consists of electric motors and control devices. Motor (DC motor) control is simple, flexible, reliable, and easy to automate, and thus the electric drive has been widely used in the production sector. The traction motor has gone through a DC to AC motors of change, with the widespread use of the

4、elevator, it is recognized that the elevator control, especially in the electrical control how important it is. Highly developed elevator electrical control technology for the rapid development of elevator manufacturing. In just a few decades, the world has developed models of different low-, medium

5、-speed elevators, the superior performance of high-speed and ultra high-speed elevator, there is integration into the advanced electronic technology, automatic control technology, computer technology NC elevators and computer control elevators. Emerged in recent years AC variable voltage control, va

6、riable voltage variable frequency speed elevators, occupy the main elevator of today's elevator market varieties, which represents the level of development of the contemporary world elevator.Key words: electric drive system elevator asynchronous motor energy feedback DC Motor Variable Speed撤消修改

7、前 言隨著我國現(xiàn)代化工業(yè)進程不斷加快，能源消耗越來越大，能源緊張問題日益突出，作為能源消耗大戶之一的電機在節(jié)能方面大有潛力可挖。對于帶周期性負載和長期輕載運行的電機，在不采取節(jié)能措施情況下用電效率低，功率因數(shù)低。通過對電動機進行節(jié)能控制，可明顯提高用電效率和提高功率因數(shù)，達到節(jié)能降耗的目的。因此，電動機經(jīng)濟運行的理論研究和節(jié)能技術(shù)研究近年來備受關(guān)注。電梯是一種重要的垂直交通運輸設(shè)備。以往的控制系統(tǒng)采用的繼電器控制，由于觸點多、故障率高、可靠性差、體積大而且難于維護等弊端，正逐漸被淘汰。PLC具有功能強，可靠性高，使用靈活方便，易于編程以及工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性強等諸多特點。同時由于以太網(wǎng)具有較大的帶寬

8、，可以滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性要求，同時具有通用性強、技術(shù)成熟等優(yōu)點，因此是構(gòu)建電梯監(jiān)控系統(tǒng)的一種理想平臺。 本文設(shè)計了一種基于工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)的電梯遠程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)把計算機控制，網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)結(jié)合。目錄第一章 緒 論- 1 -1.1 課題意義- 1 -1.2 課題背景及目的- 1 -1.3 已知系統(tǒng)參數(shù)和條件- 2 -1.4 任務(wù)要求- 2 -第二章 電力拖動系統(tǒng)分析- 3 -2.1 一般電力拖動系統(tǒng)的模型- 3 -2.2 電梯運行時間速度曲線- 5 -圖2.2 運行速度曲線2.3 電梯拖動系統(tǒng)的起動- 5 -2.5電梯拖動系統(tǒng)的調(diào)速- 8 -2.6 電梯拖動系統(tǒng)的制動- 9 -第三章 電梯拖動系

9、統(tǒng)的電機選擇- 12 -3.1電動機種類選擇- 12 -3.2電動機結(jié)構(gòu)型式選擇- 12 -3.3電動機額定電壓選擇- 12 -3.4電動機額定轉(zhuǎn)速選擇- 12 -3.5電動機的容量選擇- 13 -第四章 故障分析- 15 -總結(jié)- 17 -參考文獻- 18 -致謝- 19 -第一章 緒 論1.1 課題意義 電梯的拖動和控制系統(tǒng)是連接電網(wǎng)和電梯機電設(shè)備，傳送和轉(zhuǎn)化電網(wǎng)電能，拖動和控制電梯運行的系統(tǒng)。它通常包括電動機，反饋單元和控制電動機的電路部件。電梯的拖動和控制系統(tǒng)是電梯整梯系統(tǒng)的重要組成部分，研究電梯拖動和控制技術(shù)具有深遠的意義，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）電梯拖動和控制系統(tǒng)是電梯的能源

10、中樞，它向電梯提供電力能源，控制和帶動機械負載運行，沒有拖動控制系統(tǒng)，電梯將不能很好地運行。（2）電梯拖動和控制系統(tǒng)對于電梯運行性能的表現(xiàn)也起到關(guān)鍵的作用。電梯作為載人設(shè)備，它的性能指標主要應(yīng)達到安全、穩(wěn)定、準確、舒適和效率性。電梯拖動和控制系統(tǒng)在拖動負載運行的同時，也在控制和改變著電氣參數(shù)，使電梯可靠的運行，同時實現(xiàn)平滑的調(diào)節(jié)運行速度，因此，它對電梯性能的表現(xiàn)起到非常重要的作用。（3）電梯拖動和控制系統(tǒng)既是電梯的能源心臟，又是達到電梯運行性能目標的重要保證，因此為了提高電梯的系統(tǒng)性能，研究其拖動和控制系統(tǒng)原理，開發(fā)拖動和控制技術(shù)將具有非常重要的意義。1.2 課題背景及目的1.2.1背景現(xiàn)代工

11、業(yè)中廣泛使用電力拖動技術(shù)，形成了較系統(tǒng)的電力拖動研究領(lǐng)域。電梯的拖動系統(tǒng)也是屬于一般電力拖動系統(tǒng)的范圍內(nèi)。一般電力拖動技術(shù)的研究通常包括電動機的原理、調(diào)速的手段、控制的實現(xiàn)等多方面。在電動機技術(shù)方面，目前的研究建立在直流、交流、同步或異步的不同類型的電動機原理的基礎(chǔ)上。在調(diào)速的手段方面，一般電力拖動系統(tǒng)遵循著系統(tǒng)運動基本方程式，建立了改變負載轉(zhuǎn)矩（負載特性曲線）和電動機轉(zhuǎn)矩（機械特性曲線）的穩(wěn)定交點，通過平行移動人為機械特性曲線進行調(diào)速的原則。在控制的實現(xiàn)方面，一般電力拖動控制技術(shù)目前也普遍應(yīng)用晶閘管變流電路，或者能實現(xiàn)更復雜控制功能的變頻器來實現(xiàn)。電梯的拖動和控制技術(shù)繼承了一般電力拖動技術(shù)的

12、研究成果，具有一般拖動技術(shù)的共性，但也具備自己的特點。電梯拖動和控制系統(tǒng)的研究是基于一般電力拖動技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對電梯拖動運行的特殊性，進行了在電梯中應(yīng)用相應(yīng)技術(shù)的分析、研究和設(shè)計。本文著重分析了電梯拖動運行的特點，并研究如何針對電梯的特點設(shè)計其相應(yīng)的拖動控制系統(tǒng)。電梯的發(fā)展已經(jīng)歷了一百多年，其拖動和控制系統(tǒng)經(jīng)歷了比較多的發(fā)展階段，在當今的電梯上使用的類型也比較多。本文通過分析各種電梯拖動系統(tǒng)的機械特性和其控制系統(tǒng)的調(diào)速原理，旨在為不同規(guī)格的電梯設(shè)計出最適合的拖動控制方式。11.2.2 目的 電力拖動基礎(chǔ)課程設(shè)計是課堂教學的延伸和發(fā)展，是理論知識與工程實踐之間的銜接。通過課程設(shè)計加深理解課堂教

13、學的理論內(nèi)容，學會綜合運用專業(yè)基礎(chǔ)理論，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力，在專業(yè)知識與工程實踐方面為日后的畢業(yè)設(shè)計乃至畢業(yè)后的工作奠定良好的基礎(chǔ)。 “電梯電力拖動電機選擇”是在系統(tǒng)學習電動機的運行特性、電梯生產(chǎn)設(shè)備的特點、電梯生產(chǎn)工藝要求的基礎(chǔ)上，綜合平衡包括供電系統(tǒng)在內(nèi)各方面的要求，使電梯設(shè)備的配套和運行合理化。掌握主要的起動過程中阻轉(zhuǎn)矩變化動態(tài)特性數(shù)據(jù)，并據(jù)以改進電力拖動系統(tǒng)；選配額定功率恰如其分的電動機并且具有較高的需要系數(shù)。1.3 已知系統(tǒng)參數(shù)和條件1、電梯的性能指標應(yīng)達到安全、穩(wěn)定、準確、舒適和效率性。2、電梯拖動和控制系統(tǒng)在拖動負載運行的同時，也在控制和改變著電氣參數(shù)，使電梯可靠的運行

14、，同時實現(xiàn)平滑的調(diào)節(jié)運行速度。3、電梯的規(guī)格是：載重為1000Kg，速度為1.75m/s，提升高度為72m，電動機軸載荷為2500Kg，變頻器為OVF20。4、電梯的電動機要有較寬的調(diào)速范圍 15的調(diào)速。5、運行可靠性要高。1.4 任務(wù)要求1、根據(jù)參觀的電梯，分析電梯電力拖動系統(tǒng)，按生產(chǎn)工藝畫出電梯起動、運行、調(diào)變速、制動負載圖。2、根據(jù)負載圖及過渡過程對電梯電力拖動電機的容量進行工程計算選取。3、查閱參考資料對電動機的類型、容量、額定電壓、型號等進行校驗選擇。第二章 電力拖動系統(tǒng)分析2.1 一般電力拖動系統(tǒng)的模型電力拖動系統(tǒng)的運動部分，通常由電動機的轉(zhuǎn)子、機械減速機構(gòu)以及負載的運動部分組成。

15、電力拖動系統(tǒng)運動模型的合轉(zhuǎn)矩為電磁轉(zhuǎn)矩與負載轉(zhuǎn)矩之差，可以用下式表示 （2-1） 式中各參數(shù)的含義為：T電磁轉(zhuǎn)矩，TL系統(tǒng)總凈阻力矩，J轉(zhuǎn)動慣量，電動機軸旋轉(zhuǎn)角速度，旋轉(zhuǎn)角加速度。電力拖動系統(tǒng)中習慣采用系統(tǒng)總飛輪慣量GD2和轉(zhuǎn)速n來分析和進行計算，則式(2-1)可改寫為(2-2)上式是電力拖動系統(tǒng)的基本運動方程式，由基本運動方程式可以看出：當T>TL時，系統(tǒng)處于加速運動狀態(tài)；當T=TL時，系統(tǒng)處于恒速或靜止狀態(tài)；當T<TL時，系統(tǒng)處于減速運動狀態(tài)。電力拖動系統(tǒng)的一個重要參數(shù)是負載特性，負載特性指的是負載轉(zhuǎn)矩對轉(zhuǎn)速的函數(shù)。電力拖動系統(tǒng)的負載類型比較多，圖2.1.1為位能性恒轉(zhuǎn)矩負載和

16、反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載的特性曲線。從圖上可以看出，負載特性曲線的基本走勢是縱向的，也就是轉(zhuǎn)矩在對應(yīng)于整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，都只在一定范圍內(nèi)變化，這說明負載特性有對系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩特征起主導作用的特點。負載特性最重要的特征是：負載的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速關(guān)系由其機械特征和運行特點決定，不受系統(tǒng)電氣參數(shù)控制。2 圖2.1.1反抗性與位能性恒轉(zhuǎn)矩負載圖電動機的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速關(guān)系特性稱為電動機的機械特性。圖2.1.2為直流電動機、交流異步電動機的機械特性8。從圖上也可以看出，電動機的機械特性在其工作段基本走勢都是橫向的，它們的轉(zhuǎn)速在對應(yīng)于整個允許輸出的轉(zhuǎn)矩范圍時，都只在一定的范圍變化，這說明電動機機械特性有對系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速起主導作用的特點。電

17、動機機械特性最重要的特征是：電動機的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速關(guān)系只由電動機特征、參數(shù)以及電源參數(shù)決定，不受負載類型影響。一般把在額定參數(shù)下作出的機械特性稱為固有機械特性，而把參數(shù)變化后改變了的機械特性稱為人為機械特性。 圖2.1.2 電動機機械特性曲線圖電力拖動系統(tǒng)要達到穩(wěn)定運行，那么運動方程式應(yīng)達到平衡1。如果能夠持續(xù)地保持轉(zhuǎn)速不變，即加速度為零時，根據(jù)式(2-2)，系統(tǒng)的合轉(zhuǎn)矩為零，系統(tǒng)能穩(wěn)定地保持這個狀態(tài)，這是系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件。把負載特性和電動機的機械特性合并在一起的圖形，是系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩圖，如圖2.1.3所示。在系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩圖上，兩條曲線的交點可能是穩(wěn)定的交點，也可能是不穩(wěn)定的交點，系統(tǒng)只有在穩(wěn)定交點處才能達

18、到穩(wěn)定運行。穩(wěn)定交點一般滿足下面的條件：在交點以上，負載特性曲線在機械特性曲線的右邊，在交點以下，負載特性曲線在機械特性曲線的左邊。3 圖2.1.3 穩(wěn)定運行交點2.2 電梯運行時間速度曲線電梯是一種交通工具，它具有頻繁啟動加速和制動減速過程，因此它的拖動系統(tǒng)應(yīng)提高運行效率。同時，作為垂直升降的運輸設(shè)備，人對電梯運行速度的變化非常敏感，因此電梯的拖動系統(tǒng)還應(yīng)滿足人們的舒適感的要求。為此，需要給出既能提高運行效率，又能改善乘坐舒適感的電梯運行速度曲線，以使電梯按照預(yù)先給定的速度特性運行。電梯的快速性和舒適性均與加速度(m/s2)和加加速度(m/s3)有關(guān)。加速度和加加速度不能過大，否則會使人有嚴

19、重不適的感覺，在電梯技術(shù)中還被稱為生理系數(shù)，國家標準規(guī)定了和的最大值。同時和也不能過小，否則會影響電梯的運行效率。根據(jù)舒適性要求，電梯的速度曲線還具有轉(zhuǎn)彎處為圓滑過渡的特點。4電梯在樓層間頻繁啟動和停車，而且具有正常運行、檢修運行等多種操作，因此對運行精度要求也較高?；谝陨系姆治?，電梯的運行速度曲線可以采用拋物線直線型、拋物線型或正弦型等曲線。 圖2.2 運行速度曲線2.3 電梯拖動系統(tǒng)的起動電梯拖動系統(tǒng)在選定的調(diào)速方式下，電動機的轉(zhuǎn)矩應(yīng)達到負載轉(zhuǎn)矩的要求，考慮到電源電壓的波動、導軌不夠平直等因素，電動機的轉(zhuǎn)矩還應(yīng)留有一定裕量。將電動機的機械特性畫在電梯負載特性的平面內(nèi)，電動機的機械特性應(yīng)能

20、全部覆蓋負載特性，即全部包容負載特性。如果滿足上述條件，則該電梯在控制系統(tǒng)的各種調(diào)速方式下能按照預(yù)定的速度曲線運行。否則，在哪一段不包容，則在不包容區(qū)間電梯將脫離預(yù)定速度曲線，從而造成舒適性變差或平層準確度變差，嚴重時可能出現(xiàn)失控現(xiàn)象，圖2.3表示了兩者之間的關(guān)系。 圖 2.3 電梯起動時負載特性電動機特性曲線2.4電梯拖動系統(tǒng)的運行 電梯拖動系統(tǒng)運行時，提升機構(gòu)將經(jīng)歷如下的四種過程：(1)提升重物提升重物時,電動機始終處于電動狀態(tài)。在圖2.4中表示當負載為TL時逐級提升過程的機械特性。逐級提升過程為o bc derg最后穩(wěn)定運行于A點,即以A點對應(yīng)的速度提升重物。b、d、f各點對應(yīng)著不同的提

21、升速度。(2)下降重物下降重物時,電機均處于制動狀態(tài)。若下降速度較低,則電動機采用轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)的反接制動狀態(tài)。如圖2.4中的B點,機械特性曲線1對應(yīng)著轉(zhuǎn)子電路串入所有附加電阻時的人為特性。若要求以較高速度下放重物,電機通常都采用回饋制動狀態(tài)工作。如圖2.4中的C點,其對應(yīng)的轉(zhuǎn)速超過反向的同步轉(zhuǎn)速,當轉(zhuǎn)子串人電阻越大,則對應(yīng)的下降速度越高。C點是位能負載轉(zhuǎn)矩5和反向機械特性4的交點。反向機械特性4與電動機械特性4轉(zhuǎn)子中串入的電阻均為Rs4,只不過前者的定子兩相作了反接。(3)空箱升降電梯的箱中無人或重物時,則為空箱。提升空箱與提升重物一樣,電動機運行于正向電動狀態(tài)。下放空箱時,因為系統(tǒng)的摩擦力產(chǎn)生的

22、反抗性轉(zhuǎn)矩大于空箱本身的位能轉(zhuǎn)矩,靠空箱本身不能下放。因此,應(yīng)使電動機運行于反向電動狀態(tài),強迫空鉤下放。圖2.4中的特性6和7,分別為空箱提升和空箱下放負載轉(zhuǎn)矩特性曲線。顯然提升空箱和下放空箱的運行工作點分別在第一和第三象限。 圖 2.4 負載轉(zhuǎn)矩特性曲線2.5電梯拖動系統(tǒng)的調(diào)速電梯經(jīng)歷了100多年的發(fā)展，具有直流電梯、交流雙速、交流調(diào)壓調(diào)速、變頻調(diào)速電梯等多種類型。直流電梯的調(diào)速方式是變壓調(diào)速，可以采用晶閘管變流裝置實現(xiàn)變壓的拖動控制。直流電梯調(diào)速性能較好，但成本較高，一般用在高性能的調(diào)速電梯中。交流調(diào)壓調(diào)速電梯是指采用交流異步電動機拖動負載，通過改變電壓實現(xiàn)調(diào)速運行的電梯。按照調(diào)速原理，交

23、流調(diào)壓調(diào)速電梯為實現(xiàn)調(diào)速，需要將交流異步電動機的機械特性曲線縱向移動，構(gòu)造人為機械特性曲線簇。交流調(diào)壓調(diào)速電梯是通過改變電動機定子端電壓U1，從而改變轉(zhuǎn)差率來構(gòu)造人為機械特性曲線簇的。如圖2.5所示，當電動機電壓U1=U1N時，電動機將穩(wěn)定運行在A點，當電壓降低到U1時，電動機將穩(wěn)定運行在B點，當電壓降低到U1，電動機將穩(wěn)定運行在C點，轉(zhuǎn)速nA>nB>nC，因此，通過改變定子端電壓和電動機轉(zhuǎn)差率，實現(xiàn)了平滑調(diào)速。 圖 2.5 交流調(diào)壓2.5.1 交流調(diào)壓調(diào)速電梯的調(diào)速方式變轉(zhuǎn)差率調(diào)速根據(jù)公式，當頻率f1和極對數(shù)P不變時，改變轉(zhuǎn)差率s也可以改變轉(zhuǎn)速n，從而進行調(diào)速。當負載轉(zhuǎn)矩不變時，

24、s是定子端電壓、定子電阻、轉(zhuǎn)子電阻、定子漏電抗、轉(zhuǎn)子漏電抗的函數(shù)，交流調(diào)壓調(diào)速電梯是通過改變定子端電壓U1，從而改變轉(zhuǎn)差率s，進而改變轉(zhuǎn)速n進行調(diào)速的。2.6 電梯拖動系統(tǒng)的制動制動機構(gòu)是曳引機的重要組成部分。它的用途是保證能靈活可靠、安全地以較大勻減速將曳引機制動停車，保持靜止狀態(tài)。GB/T13435-90對制動機構(gòu)的工作狀態(tài)和性能作了明確規(guī)定。規(guī)定一：曳引機制動應(yīng)可靠。在電梯整機中，平衡系數(shù)=0.4。轎廂加上125%額定載重量，歷時10min，制動輪與投影動閘瓦之間應(yīng)無打滑現(xiàn)象。規(guī)定二：在規(guī)定一的條件下，制動器的最低起動電壓和最高釋放電壓，應(yīng)分別低于電磁鐵額定電壓的80%和55%；制動器開

25、啟滯后時間不超過0.8s；制動器線圈耐壓試驗，導電部分對地間施加1000V，歷時1min，不得有擊穿現(xiàn)象；制動器線圈的輸出端應(yīng)設(shè)有接線端子。規(guī)定三：制動器部件的閘瓦組件應(yīng)分兩組裝設(shè)。如果其中一組不起作用，制動輪上仍能獲得足夠的制動力，使載有額定載重量的轎廂減速。規(guī)定四：在曳引機通電持續(xù)率為40%時，在檢驗平臺上應(yīng)作下列高速正反方向連續(xù)無故障運轉(zhuǎn)，制動線圈溫升與最高溫度均應(yīng)不超過下表的規(guī)定能耗制動：吸收系統(tǒng)貯存的動能并轉(zhuǎn)換成電能，消耗在轉(zhuǎn)子電路的電阻上。優(yōu)點：制動平衡，便于實現(xiàn)準確停車，適用于平衡、準確停車的場合及限制位能性負載的下降速度缺點：制動較慢，需增設(shè)一套直流電源異步電動機能耗制動機械特

26、性表達式的推導比較復雜。然而經(jīng)理論推導可以證明，異步電動機能耗制動的機械特性議程式與異步電動機接在三相交流電網(wǎng)上正常運行時的機械特性是相似的。機械特性曲線如圖2.6.1所示。這里主要介紹它的特點: 1、當直流勵磁一定,而轉(zhuǎn)子電阻增加時,產(chǎn)生最大制動轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)速也隨之增加,但是產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩值不變,如圖2.6.1曲線1和曲線3所示 2、轉(zhuǎn)子電路電阻不變,而增大直流勵磁時,則產(chǎn)生的最大制動轉(zhuǎn)矩增大,但產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)速不變。如圖2.6.1曲線1和曲線2所示。推導結(jié)果表明,能耗制動時,最大轉(zhuǎn)矩Tmax與定子輸人的直流電流平方成正比,這和異步電動機改變定子電壓的人為機械特性變化規(guī)律相同。這是因為改變

27、定子電壓就改變了電動機氣隙磁通m的大小,而改變直流電流I_也就改變制動時恒定磁場的數(shù)值。兩者實質(zhì)相同,所以特性曲線的變化規(guī)律也相同。圖 2.6.1異步電動機能耗制動時的機械特性2.6.2 制動過程由機械特性曲線可以分析異步電動機能耗制動的過程。設(shè)電動機原來在電動狀態(tài)的A點穩(wěn)定運行,制動瞬間,由于機械慣性,電動機轉(zhuǎn)速來不及變化,工作點A平移至特性曲線1(轉(zhuǎn)子未串制動電阻)上的B點,對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩,使電動機沿曲線1減速,直到原點,而=0時T=0。如果負載是反抗性的,則電動機將停轉(zhuǎn),實現(xiàn)了快速制動停車;如果負載是位能性的,則需要在制動到n=0時及時地切斷電源,才能保證準確停車。否則電動機將在位

28、能性負載轉(zhuǎn)矩的拖動下反轉(zhuǎn),特性曲線延伸到第四象限,直到電磁轉(zhuǎn)矩與負載轉(zhuǎn)矩相平衡時,重物獲得穩(wěn)定的下放速度。比較圖2.6.2三條制動特性曲線可見,轉(zhuǎn)子電阻較小時,在高速時的制動轉(zhuǎn)矩較小,因此對籠型異步電動機,為了增大高速時的制動轉(zhuǎn)矩,就必須增大直流勵磁電流;而對繞線轉(zhuǎn)子異步電動機,則可采用轉(zhuǎn)子串電阻的方法,使得在高速時獲得較大的制動轉(zhuǎn)矩。圖 2.6.2三相異步電動機能耗制動 a)接線圖 b）制動原理2.6.3 能耗制動經(jīng)驗公式在繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的拖動系統(tǒng)中, 采用能耗制動時,可用下列兩式計算異步電動機定子直流勵磁電流I_和轉(zhuǎn)子電路所串電阻RBr ：I_=(23)I0 、RBr=(0.20.4)

29、E2N/(1.732I2N)-r2I0異步電動機的空載電流，一般取I0 =（0.20.5）I1N；r2為轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻。利用上面兩式計算所得的數(shù)據(jù)，可保證電動機拖動系統(tǒng)的快速停車，并能使最大制動轉(zhuǎn)矩Tmax=（1.252.2）TN。第三章 電梯拖動系統(tǒng)的電機選擇在電力拖動系統(tǒng)中，電動機的選擇是一項重要的內(nèi)容，它包括電動機的類型、容量、額定電壓及額定轉(zhuǎn)速等的選擇。電動機選擇的依據(jù)，首先要按照生產(chǎn)機械對電力拖動提出的具體要求和工作情況來確定應(yīng)該選擇何種類型的電動機，然后根據(jù)生產(chǎn)機械的實際負載確定所需要的電動機的容量，所以，選擇電動機可歸納為兩個方面：一方面是電動機種類、型式、電壓和轉(zhuǎn)速選擇，另

30、一方面是電動機的容量選擇。3.1電動機種類選擇電動機種類首先是分為直流電動機和交流電動機兩大類。直流電動機又分他勵、并勵、串勵等。交流電動機又分籠型異步電動機、繞線轉(zhuǎn)子異步電動機、同步電動機等等。電動機種類選擇主要是從生產(chǎn)機械對調(diào)速性能的要求來考慮，例如對調(diào)速范圍、調(diào)速精度、調(diào)速平滑性、低速運轉(zhuǎn)狀態(tài)等的要求。凡是不要調(diào)速的拖動系統(tǒng)，總是考慮采用交流電機拖動；長期工作不需要調(diào)速且容量相當大的生產(chǎn)機械，往往采用同步電動機，它可以改善企業(yè)電網(wǎng)的功率因數(shù)；而對調(diào)速范圍不廣的拖動系統(tǒng)，調(diào)速級數(shù)少且不需在低速下長期工作，可以采用交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動機或多速電動機。而電梯拖動是調(diào)速范圍不廣的地方，故在電梯拖

31、動中，可以選擇交流電動機拖動系統(tǒng)。3.2電動機結(jié)構(gòu)型式選擇各種生產(chǎn)機械的工作環(huán)境差異很大，電動機與工作機械也有各種不同的結(jié)合方式，所以還應(yīng)當確定電動機的結(jié)構(gòu)型式，常用的型式有直立式、臥式、開啟式、封閉式以及防滴、防爆等等型式。而電梯要在垂直方向工作，只能是選擇直立式的。3.3電動機額定電壓選擇 電動機額定電壓選擇一般是由工廠或車間的供電條件決定的。我國一般標準是交流電壓為三相380V，直流電壓為220V。大容量的交流電動機通常設(shè)計成高壓供電，如3、6或10KV電網(wǎng)供電，此時電動機選用額定電壓為3、6或10KV高壓電動機。采用直流電動機時，當電動機容量較大時，為了減小電樞電流，可以考慮用額定電壓

32、為440V的電動機。電梯拖動系統(tǒng)中，選擇的是交流電機，所以應(yīng)該選擇標準的交流三相電壓380V。3.4電動機額定轉(zhuǎn)速選擇 電動機額定轉(zhuǎn)速選擇關(guān)系到電力拖動系統(tǒng)的經(jīng)濟性及生產(chǎn)機械的效率，其選擇的原則通常根據(jù)初投資和維護費用大小來決定。在頻繁起、制動或反向的拖動系統(tǒng)中還應(yīng)該考慮電動機過渡過程時間最短、能量損耗最小來選擇適當?shù)念~定轉(zhuǎn)速。3.5電動機的容量選擇正確選擇電動機的容量以保證電力拖動系統(tǒng)可靠而經(jīng)濟的運行。如果電動機容量選擇過小，則在正常工作情況下電動機就要過載運行。如果電動機容量選擇過大，電動機的能力就不能充分利用，使電動機的效率降低，能量損耗增加，而且會惡化電動機運行時的功率因數(shù)。所以，正確

33、地選擇電動機，是一個極為重要的問題，這對國民經(jīng)濟具有十分重要的意義。3.5.1電機絕緣材料的等級在選擇電動機容量時，要考慮電動機的發(fā)熱，允許的過載能力與起動能力等三方面的因素。一般情況下，以發(fā)熱問題尤為重要。因為電動機在實現(xiàn)能量變換過程中，在電動機內(nèi)部產(chǎn)生損耗變成熱量使溫度升高。電動機中耐熱最差的是繞組的絕緣材料，不同等級的絕緣材料，其最高的允許溫度是不同的。3.5.2 電動機過載能力選擇電動機容量時，需要考慮電動機的過載能力是否不夠，從發(fā)熱觀點看，電動機短時過載是允許的，但要受到電動機過載能力的限制，所以必須要校驗電動機的過載能力。此次我們選擇HBVF系列電梯專用變頻調(diào)速三相異步電動機作為電

34、梯的電力拖動電機。HBVF系列電梯專用變頻調(diào)速三相電動機是吸收國外技術(shù)專為電梯設(shè)計的變頻調(diào)速電機，可與多種品牌變頻器相匹配，由電梯系統(tǒng)的控制箱實現(xiàn)閉環(huán)控制。用指定的驅(qū)動器可以實現(xiàn)零速定位。 本系列電動機基本安裝形式為IMB5，即端蓋上有凸緣，機座無底腳，臥式安裝，非主軸伸端用于安裝測速裝置。冷卻方式為自通風方式，防護等級為IP23。 該系列電機機殼采用鑄鐵件，轉(zhuǎn)子為小慣量鑄鋁結(jié)構(gòu)，整機結(jié)構(gòu)簡單可靠，定子絕緣等級為F級。定子繞組內(nèi)裝有過熱保護器，供熱保護用。該電機的使用條件如下表所示： 項目名稱參數(shù)條件項目名稱參數(shù)條件環(huán)境溫度最高溫度不超過40，最低溫度不低于5 起動方式由變頻器控制，在起動范圍

35、內(nèi)保證電機具有最小的起動電流海拔不超過1000m額定功率22KW額定電壓380V工作方式斷續(xù)工作制額定頻率50Hz 傳動方式聯(lián)軸器電梯與一般電力拖動系統(tǒng)相比，其運行次數(shù)比較頻繁，為了降低系統(tǒng)消耗的功率，考慮到電梯垂直運行的特點，在設(shè)計電梯拖動系統(tǒng)時配置了對重，它與轎廂由曳引繩連接在曳引輪的兩側(cè)，起到平衡轎廂重量的作用。電梯在垂直運動時，對重的重量可以抵銷掉一部分轎廂重量，從而減小電動機的額定功率。對重的重量等于轎廂的自重加上40%50%的額定載重，這種配置使系統(tǒng)能達到最優(yōu)的整體運行的效率。根據(jù)有對重電梯系統(tǒng)的力學關(guān)系，有對重電梯的電動機的額定功率為上式中的Kp是平衡系數(shù)，其公式為 平衡系數(shù)Kp

36、一般取值范圍是Kp=0.40.5。 在上式各參數(shù)表示的含義是：K是系數(shù)，K=1.11.6；mN是電梯額定負載質(zhì)量（Kg）；VN是額定梯速(m/s)；mp是載重的質(zhì)量；mj是轎廂的質(zhì)量；是電梯傳動系統(tǒng)的效率，與懸吊方式及曳引類型有關(guān)。還需要對所選電動機進行發(fā)熱校驗和過載校驗，才能準確地選擇出系數(shù)K。第四章 故障分析 一、通電后電動機不能轉(zhuǎn)動，但無異響，也無異味和冒煙。 1故障原因電源未通（至少兩相未通）；熔絲熔斷（至少兩相熔斷）；過流繼電器調(diào)得過??；控制設(shè)備接線錯誤。 2故障排除檢查電源回路開關(guān)，熔絲、接線盒處是否有斷點，修復；檢查熔絲型號、熔斷原因，換新熔絲；調(diào)節(jié)繼電器整定值與電動機配合；改正

37、接線。二、通電后電動機不轉(zhuǎn)，然后熔絲燒斷 1故障原因缺一相電源，或定干線圈一相反接；定子繞組相間短路；定子繞組接地；定子繞組接線錯誤；熔絲截面過??；電源線短路或接地。 2故障排除檢查刀閘是否有一相未合好，可電源回路有一相斷線；消除反接故障；查出短路點，予以修復；消除接地；查出誤接，予以更正；更換熔絲；消除接地點。 三、通電后電動機不轉(zhuǎn)有嗡嗡聲 l故障原因定、轉(zhuǎn)子繞組有斷路（一相斷線）或電源一相失電；繞組引出線始末端接錯或繞組內(nèi)部接反；電源回路接點松動，接觸電阻大；電動機負載過大或轉(zhuǎn)子卡?。浑娫措妷哼^低；小型電動機裝配太緊或軸承內(nèi)油脂過硬；軸承卡住。 2故障排除查明斷點予以修復；檢查繞組極性；判

38、斷繞組末端是否正確；緊固松動的接線螺絲，用萬用表判斷各接頭是否假接，予以修復；減載或查出并消除機械故障，檢查是還把規(guī)定的面接法誤接為Y；是否由于電源導線過細使壓降過大，予以糾正，重新裝配使之靈活；更換合格油脂；修復軸承。 四、電動機起動困難，額定負載時，電動機轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速較多 1故障原因電源電壓過低；面接法電機誤接為Y；籠型轉(zhuǎn)子開焊或斷裂；定轉(zhuǎn)子局部線圈錯接、接反；修復電機繞組時增加匝數(shù)過多；電機過載。 2故障排除測量電源電壓，設(shè)法改善；糾正接法；檢查開焊和斷點并修復；查出誤接處，予以改正；恢復正確匝數(shù)；減載。 五、電動機空載電流不平衡，三相相差大 1故障原因重繞時，定子三相繞組匝數(shù)不相等；繞組首尾端接錯；電源電壓不平衡；繞組存在