電梯的運動控制

前言本畢業(yè)設(shè)計是實踐各科學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的終于的實踐性、綜合性的教學(xué)環(huán)節(jié)，它是對我們學(xué)生知識的綜合訓(xùn)練，也是對知識轉(zhuǎn)化為能力的實踐測試；對培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識和技能去分析和解決專業(yè)范圍的一般工程技術(shù)問題的能力，全面提高學(xué)生的素質(zhì)，使之能較快適應(yīng)工程實踐的需要，起著極其重要的作用。本設(shè)計為電梯運動控制的設(shè)計，本文共分為五節(jié)。第一節(jié)，描述了電梯的概念和應(yīng)用前景。第二節(jié)，描述了電梯的工作運行及特點。第三節(jié)，描述電梯在不同建筑的選擇及其設(shè)置。第四節(jié)，描述了變流變壓變頻器的特點以及在電梯控制中的作用。第五節(jié)，描述了VVVF電梯拖動系統(tǒng)的工作原理，在不同速度的情況下電梯控制的不同要求。這也是此設(shè)計的理論基礎(chǔ)和必要前提。

畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書課題名稱電梯的運動控制內(nèi)容要求課題簡介電梯是現(xiàn)代辦公大樓，高層建筑、賓館、醫(yī)院、大型圖書館、工礦企業(yè)、倉庫以及橋梁、碼頭、船只等方面都需要的一種垂直運輸設(shè)備。近年來，隨著城市的發(fā)展，高層建筑的迅速增多，對高性能電梯的電力拖動系統(tǒng)提出了新的要求。更加舒適、小型、節(jié)能、可靠和精確有效的速度控制是其發(fā)展方向。而電機技術(shù)、功率電子技術(shù)、微計算機技術(shù)及電機控制理論的發(fā)展，使其實現(xiàn)成為了可能。技術(shù)指標(biāo)（1）對電梯的必要介紹；（2）電梯的原理一級結(jié)構(gòu)介紹；（3）電梯與性特點的分析；（4）電梯控制技術(shù)的分析；（5）電梯的供電系統(tǒng)的設(shè)計；（6）變流變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理分析；（7）VVVF電梯系統(tǒng)的原理及其設(shè)計；（8）中低速，高速超高速VVVF電梯拖動系統(tǒng)分析；3、主要參考資料（1）建筑工程施工與質(zhì)量驗收系列叢書編委會·電梯工程施工與質(zhì)量驗收使用手冊·中國建材工業(yè)出版社，2004.2（2）馬少華·樓宇設(shè)備自動控制·中國水利水電出版社，2004（3）張崇巍、李漢強·運動控制系統(tǒng)·武漢理工大學(xué)出版社，2002.1（4）胡崇岳·現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)·機械工業(yè)出版社，1998.9

基本工作量要求畢業(yè)設(shè)計：目錄、前言、正文、原理圖、程序設(shè)計、功能分析、結(jié)束語、參考文獻。頁數(shù)A4紙20頁左右。進度計劃起止時間工作內(nèi)容10.26-11.23（3周）11.16-11.20（1周）11.23-12.18（4周）12.21-12.25（1周）12.28-元.9（2周）調(diào)研、查找資料查找和閱讀相關(guān)資料進行電梯控制應(yīng)用調(diào)查、系統(tǒng)分析及查找資料、完善方案提出解決電梯控制現(xiàn)狀及其存在的問題完成設(shè)計說明書初稿完成畢業(yè)設(shè)計說明書、畢業(yè)設(shè)計簡介稿等。準(zhǔn)備答辯參考文獻（1）建筑工程施工與質(zhì)量驗收系列叢書編委會·電梯工程施工與質(zhì)量驗收用手冊·中國建材工業(yè)出版社，2004.2（2）樓宇設(shè)備自動控制·馬少華·中國水利水電出版社，2004（3）運動控制系統(tǒng)·張崇巍、李漢強·武漢理工大學(xué)出版社，2002.1（4）現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)·胡崇岳·機械工業(yè)出版社，1998.9

目錄文摘……………………..11電梯的基本介紹…………………11.1電梯………………….11.2電梯的基本分類………………….....11.3電梯的型號………………………….21.4電梯的主要參數(shù)及規(guī)格尺寸……………………….41.5電梯的結(jié)構(gòu)………………………….52電梯工作運行及特點………………52.1電梯運行的基本要求及主要性能指標(biāo)…………….52.2電梯的工作原理…………………….72.3電梯的控制技術(shù)…………………….113電梯的選擇及設(shè)置………………...123.1電梯的供電系統(tǒng)設(shè)計……………….124變流變壓變頻器調(diào)速系統(tǒng)…………144.1變頻調(diào)速的特點…………………….144.2電梯負(fù)載是位能負(fù)載，也即是轉(zhuǎn)矩負(fù)載………….154.3變頻調(diào)速系統(tǒng)的變頻器…………….154.4VVVF電梯的特點…………………..165VVVF電梯拖動系統(tǒng)……………...175.1中，低速VVVF電梯拖動系統(tǒng)……………………175.2高速，超高速VVVF電梯拖動系統(tǒng)………………22結(jié)束語……………………23參考文獻…………………23致謝………………………24

電梯的運動控制魏喜龍自動化系08級機電301班文摘隨著高層建筑特別是智能建筑的飛速發(fā)展，電梯作為必不可少的垂直運輸交通工具，其使用量日益增多，其地位和作用倍顯重要。電梯的結(jié)構(gòu)組成、控制原理、使用維護等方面的基礎(chǔ)內(nèi)容已成為電氣工程技術(shù)人員急需了解的必要知識。變頻調(diào)速系統(tǒng)以其優(yōu)良的性能很早就受到注目，但直到交流電力傳動技術(shù)及其控制理論的發(fā)展和提高，才使得結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、價格低廉的交流籠式感應(yīng)電動機在電梯電力拖動系統(tǒng)中發(fā)揮重大的作用。1984年日本三菱電機公司首先提出了使用交流電動機變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的電梯。這類電梯的實質(zhì)是改變施加于電機進線端的電壓和電源頻率來調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速，這就是V（VARY）V（VOLTAGE）V（VARY）F（FREQUENCY）調(diào)速電梯，簡稱VVVF電梯。本文就電梯的控制方法展開基礎(chǔ)的研究，著重于交流變壓變頻調(diào)速在電梯中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞電梯；運動控制；交流變壓變頻調(diào)速電梯是現(xiàn)代辦公大樓，高層建筑、賓館、醫(yī)院、大型圖書館、工礦企業(yè)、倉庫以及橋梁、碼頭、船只等方面都需要的一種垂直運輸設(shè)備。近年來，隨著城市的發(fā)展，高層建筑的迅速增多，對高性能電梯的電力拖動系統(tǒng)提出了新的要求。更加舒適、小型、節(jié)能、可靠和精確有效的速度控制是其發(fā)展方向。而電機技術(shù)、功率電子技術(shù)、微計算機技術(shù)及電機控制理論的發(fā)展，使其實現(xiàn)成為了可能。1.電梯的基本介紹1.1電梯電梯是“用電力拖動，具有乘客或載貨轎箱，其運行于鉛垂的或于鉛垂方向傾斜不大于角的兩列剛性導(dǎo)軌之間，運送乘客和（或）貨物的固定設(shè)備。電梯的主要特征：拖動方式，轎箱，鉛垂運輸、運行于兩列導(dǎo)軌之間、用途、固定設(shè)備。這六個方面必須同時滿足。在產(chǎn)品型號中，電梯的代表漢字“梯”，代號“T”。1.2電梯的基本分類電梯的基本分類比較復(fù)雜，一般常從不同的角度進行分類。（1）按用途分類可以分為：乘客電梯、貨物電梯、住宅電梯、雜物電梯、船用電梯、汽車用電梯、觀光電梯、病床電梯、消防電梯、建筑施工電梯、扶梯、自動人行道（自動步梯）、特種電梯。（2）按速度分類可以分為低速梯、快速梯、高速梯、超高速梯。（3）按驅(qū)動系統(tǒng)分類分為交流電梯和直流電梯：一、交流電梯分：①交流單速電梯，曳引電動機為交流單速異步電動機，梯速v0.4m/s,例如用于雜物梯等；②交流雙速電梯，曳引電動機為電梯專用的變極對數(shù)的交流異步電動機，梯速v1m/s，提升高度h35m/s；③交流調(diào)速電梯；④交流高速電梯。二、直流電梯曳引電動機是電梯專用的直流電動機分為以下兩類：①直流快速電梯；②直流高速電梯。三、液壓電梯分為：①柱塞直頂式；②柱塞側(cè)頂式。（4）按控制方式分類：①手柄開關(guān)控制，自動門電梯；②手柄開關(guān)控制，手動門電梯；③按鈕控制，自動門電梯；④按鈕控制，手動門電梯；⑤信號控制電梯；⑥集選控制電梯；⑦并聯(lián)控制電梯；⑧梯群控制電梯；⑨微機控制電梯。（5）按曳引機有無減速分類：（1）有齒輪電梯；（2）無齒輪電梯。（6）按載重分類，電梯的額定栽種標(biāo)準(zhǔn)系列（同ISO標(biāo)準(zhǔn)）有：40，630，800，1000，1250，1600，2000，2500，3000，3500，4000，5000，8000，10000（KG）；客梯額定載重量有：630，800，1000，1250，1600（KG）；住宅梯額定載重量有：400，630，1000；貨梯額定載重有：630，1000，1600，2000，2500；醫(yī)梯額定載重量有：1600，2000，2500；雜物梯額定載重量有：40，100，250。1.3電梯的型號電梯的型號編制方法：型號，即采用一組字母和數(shù)字，以簡單明了的方式，將電梯的基本規(guī)格的主要內(nèi)容表示出來。我國部頒標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了如下的電梯型號編制法。表1類別代號表產(chǎn)品類別代表漢字拼音采用代號電梯梯TiT液壓梯表2品種（組）代號表產(chǎn)品品種代表漢字拼音采用代號產(chǎn)品品種代表漢字拼音采用代號乘客電梯客KEK雜物電梯物WUW載客電梯貨HUOH船用電梯船CHUANC客貨（兩用）電梯兩LIANGL觀光電梯觀GUANG病床電梯病BINGB汽車用電梯汽QIQ住宅電梯住ZHUZ表3拖動方式代號表拖動方式代表漢字拼音采用代號拖動方式代表漢字拼音采用代號交流交JIAOJ液壓液YEY直流直ZHIZ齒輪齒條齒CHIC表4控制方式代號表控制方式代表漢字采用代號控制方式代表漢字采用代號手柄開關(guān)控制，自動門手，自SZ信號控制信號XH手柄開關(guān)控制，手動門手，手SS集選控制集選JX按鈕控制，自動門按，自AZ并聯(lián)控制并聯(lián)BL按鈕控制，手動門按，手AS梯群控制群控OK圖1電梯的名稱結(jié)構(gòu)1.4電梯的主要參數(shù)及規(guī)格尺寸電梯主要參數(shù)名稱及含義：（1）額定載重量（kg）：制造和設(shè)計規(guī)定，電梯的額定載重量。（2）轎廂尺寸（mm）：寬*深*高（3）轎廂形式：有單雙面開門及其他特殊要求等，以及對轎頂，轎底，轎壁的處理。顏色的選擇，對電風(fēng)扇，電話的要求等等。（4）轎廂形式：有柵欄門，封閉式中分門，封閉式雙折門，封閉式雙折中分門等。（5）開門寬度(mm)：轎廂門和層門完全開啟的凈寬度。（6）開門方向：人在轎廂外面對轎廂門向左方向開啟為左開門，門向右方向開啟為右開門，兩扇門分別向左右開啟者為中開門，也稱中分門。（7）牽引方式：常用的有平繞1：1的吊索法。轎廂的運行速度等于鋼絲繩的運行速度。半繞2∶1吊索法，轎廂的運行速度等于鋼絲繩的運行速度的一半。全繞1∶1吊索法。轎廂的運行速度等于鋼絲繩的運行速度。（8）額定速度（m/s）：制造和設(shè)計規(guī)定的電梯運行速度。（9）電氣控制系統(tǒng)：包括控制方式，拖動系統(tǒng)的形式等。如交流電動機或直流電動機拖動。轎內(nèi)按鈕控制或集選控制等。（10）停層站數(shù)（站）：凡在建筑物內(nèi)各樓層用于出入轎廂的地點均為站。（11）提升高度（mm）：由頂層端站樓面至樓頂站樓面之間的垂直距離。（12）頂層高度（mm）：由頂層端站樓面至機房樓樓板或隔音層樓板下最突出構(gòu)件之間的垂直距離，電梯運行速度越快，頂層高度一般越高。（13）底層深度（mm）：有底層段站樓面至井道之間的垂直距離。電梯的運行速度越快，底坑一般越深。（14）井道高度(mm)：由井道底面至機房樓板或隔音層樓板下最突出構(gòu)件之間的垂直距離。（15）井道尺寸(mm)：寬﹡深圖2電梯牽引方式（a）平繞1﹕1吊索法；（b）2﹕1吊索法；（c）全繞1﹕1吊索法；①對重裝置；②牽引繩；③導(dǎo)向輪；④牽引繩；⑤對重輪；⑥轎廂；⑦復(fù)繞輪；⑧轎頂輪。1.5電梯的結(jié)構(gòu)電梯是機電一體化的大型復(fù)雜設(shè)備，其中的機械部分相當(dāng)于人的軀體，電氣部分相當(dāng)于人的神經(jīng)，兩者不可分割，關(guān)系密切。機與電的高度合一，使電梯成為現(xiàn)代科技的綜合產(chǎn)物，需要對電梯的總體結(jié)構(gòu)有個概括的認(rèn)識：（1）四大空間：電梯所占空間主要包括機房、井道、轎箱和層站四大空間。（2）八大系統(tǒng)：電梯的八大系統(tǒng)有曳引系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、門系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、電力拖動系統(tǒng)、電氣拖動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)。2.電梯工作運行及特點2.1電梯運行的基本要求及主要性能指標(biāo)電梯系統(tǒng)的基本要求是：安全可靠、起、制動平穩(wěn)、感覺舒適、平層準(zhǔn)確、侯梯時間短、節(jié)約能源。電梯性能應(yīng)兼顧乘坐舒適感、運行效率和節(jié)約造價等方面的要求，這樣就需要合理選擇速度曲線。電梯的運行速度曲線有梯形、拋物線型、拋物線-直線綜合形速度曲線幾種。它們的實現(xiàn)可以通過模擬、模擬-數(shù)字和全數(shù)字3種方法獲得。根據(jù)人們生活中的經(jīng)驗表明，在運動速度不變的情況下，速度值的大小對人們的器官基本上沒有什么影響。但在高速的升降運動中，人體周圍氣壓的迅速變化，對人們的器官產(chǎn)生了一定的影響，例如耳膜會感到壓力而嗡嗡作響等。只要采取一定的措施就可以消除這些影響。所以目前電梯的運行速度已高達，仍能使乘客無太多的不適感。電梯轎箱加速上升或減速下降時，人體內(nèi)臟的質(zhì)量向下壓迫骨盆，全身會有超重感。當(dāng)轎箱加速下降或減速上升時，支撐內(nèi)臟的腹肌就會失掉一部分重量，產(chǎn)生失重感。這些使內(nèi)臟提升的結(jié)果就會壓迫胸肺、心臟等。由于這部分不同于骨盆。沒有較大的反作用力，會造成心、肺、胃等的不適，甚至頭暈?zāi)垦?。因此加速下降或減速上升所造成的失重感比加速上升或減速下降所造成的超重感使乘客更感不適。為了使電梯的運行速度符合人體的要求，人們通過實驗證明乘客的感覺和速度無關(guān)，而與加速度和減速度有關(guān)，大的加速度能使人們產(chǎn)生痛苦，如眩暈、呼吸困難、惡心或心臟劇烈跳動等。但是在一定的范圍內(nèi)，加速度的變化率所產(chǎn)生的影響遠比加速度產(chǎn)生的影響大。所以在選擇電梯運行速度及其變化率時，既要適當(dāng)?shù)倪x定加速度及其變化率，又要使電梯運行時間盡可能得短，以提高運行效率。主要性能指標(biāo)：電梯運行包括加速啟動和減速制動或加速啟動、穩(wěn)速運行和減速制動。因此電梯啟動和制動是電梯運行質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。電梯在啟動和制動過程中，速度變化選擇是十分重要的問題。選擇的適當(dāng)與否直接關(guān)系到電梯運行的平穩(wěn)、乘坐的舒適及運行效率。電梯工作時，除了保證安全運行外，還應(yīng)保持一定的舒適感，為此常以速度特性、工作噪音、平臺準(zhǔn)確度作為電梯的主要性能指標(biāo)。速度特性，速度特性如圖3所示。圖3速度特性啟動振動a1：指電梯在啟動時，由于加速度的作用所引起的最大振動加速度。制動振動a2：指電梯在制動時產(chǎn)生的最大振動加速度。加速度最大值a3：指電梯在加速階段中的最大加速度。減速度最大值a4：指電梯在減速階段中的最大減速度。加、減速度時的垂直振動a5：指電梯在加、減速過程中，伴隨出現(xiàn)的上下振動。運行過程中垂直振動：指電梯在穩(wěn)定運行時，發(fā)生在垂直方向上的振動加速度。運行中水平振動：指電梯在穩(wěn)定運行時，發(fā)生在垂直方向上的振動加速度。對于速度特性指標(biāo)，我國電梯技術(shù)條件中，只對加、減速度最大值及水平振動加速度做出了規(guī)定：①加減速度最大值，不大于；②水平振動加速度，不大于。其中對加、減速度還規(guī)定：交、直流快速電梯平均加、減速度不小于，直流高速電梯平均加、減速度不小于。對水平振動加速度其規(guī)定值要求偏高，實際執(zhí)行值為。（2）工作噪聲轎箱內(nèi)的噪聲級值：指電梯在啟動運行至減速制停的全過程中，轎箱內(nèi)的噪聲最大測量值。自動門機構(gòu)在開、關(guān)過程中的噪聲級值：指電梯在開關(guān)門過程中的噪聲最大測量值。機房噪聲級值，指電梯在運行時，機房中噪聲的平均測量值。2.2電梯的工作原理當(dāng)曳引機組的曳引輪旋轉(zhuǎn)時，依靠嵌在曳引輪槽中的鋼絲繩與曳引槽之間的摩擦力，驅(qū)動鋼絲繩來升降轎廂，曳引鋼絲繩一端掛著轎廂，另一端懸掛對重，產(chǎn)生拉力分別為S1和S2。當(dāng)S1和S2的差值等于或小于繩槽之間摩擦力時，電梯正常運行，繩槽之間無打滑現(xiàn)象。具體圖形見下圖θθ543321圖4電梯的工作原理圖1．曳引輪2.曳引鋼絲繩3.導(dǎo)向輪4.轎廂5.對重曳引鋼絲繩與曳引輪槽不打滑的條件是：當(dāng)轎廂滿載，并以額定速度下降制動時：式（1-1）式中：S1-曳引鋼絲繩轎廂一邊的拉力（N）；S2-曳引鋼絲繩對重一邊的拉力（N）； 曳引繩在曳引輪上的包角，一般；復(fù)繞時，計算時用弧度值。-自然對數(shù)底數(shù)，；-鋼絲繩與曳引輪槽間的當(dāng)量摩擦系數(shù)，它的大小與輪槽的形型尺寸及鋼絲繩和輪間的摩擦系數(shù)有關(guān)，常取。式中，，，，中的，的值用角度值代入；中的值用弧度值代入。（或）；（或）。式（1-1）中的，上式中：G-轎廂自重（N）；Q-額定載重量（N）；W-對重裝置重量（N）；-電梯加速度。（2）當(dāng)轎廂空載時，以額定速度上升制動時，，電梯的供電設(shè)計：電梯供電系統(tǒng)設(shè)計遵照國家有關(guān)電梯設(shè)計與制造規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，既要保證電梯安全可靠供電，同時還要做到經(jīng)濟合理，適應(yīng)現(xiàn)在電梯需要。電梯用電容量計算：1）單臺電梯用電容量計算電梯用電容量計算這要是電梯曳引電動機的容量計算，考慮到電梯本身工作性質(zhì)屬于重復(fù)段時工作制，況且負(fù)載又經(jīng)常變化，所以十分精確地計算出曳引電動機額定功率實屬困難。經(jīng)驗公式提供了一種較為簡單的計算方法：(1-2)式中---曳引電機額定功率；----平衡系數(shù)，取0.45～0.55；--電梯額定運行速度（m/s）;G—電梯額定載重量（kg）;---電梯傳動總功率，交流電梯取0.55多臺電梯用電容量計算按單位面積功率指標(biāo)法計算(1-3)式中----單位面積所需功率，一般取8W/m；---大樓總建筑面積（m）(2)按功率統(tǒng)計方法計算p=（kW）式中--單臺電梯曳引電機功率（kW）；--電梯臺數(shù)上述幾種電梯容量估算方法，在電梯供電系統(tǒng)工程初步設(shè)計中是允許的。電梯供電系統(tǒng)用電容量計算：若大樓內(nèi)工作電梯較少（如只有一臺或兩臺）。雖然電梯處于頻繁短時工作制，但計算供電容量時，可近似認(rèn)為電梯仍處于長期工作制。電梯供電容量與單梯用電量相等，即：式中，供電系統(tǒng)供電容量（kW）；曳引電動機額定功率(kW)；電梯附屬設(shè)備用電量(kW)。若大樓內(nèi)工作電梯比較多（多于2臺）且同時工作，計算供電容量時應(yīng)將電梯按重復(fù)短時工作制考慮?？吞葚?fù)載持續(xù)率取60%，貨梯，醫(yī)用梯，服務(wù)梯等取40%。二項式法與需要系數(shù)法均可計算出供電容量。但需注意，計算的容量應(yīng)是將持續(xù)率一律變換為25%時的有用功率，即：電梯計算電流的計算按長期工作制計算：按反復(fù)短時工作制計算：式中--電梯曳引電機計算電流（A）；--曳引電動機額定電流（A）；--電梯附屬設(shè)備工作電流（A）。電梯尖峰電流計算：式中---電梯曳引電機尖峰電流（A）；---電梯曳引電機起動電流（A）；--電梯曳引電機計算電流（A）；---電梯曳引電機額定電流（A）。計算出電梯供電容量，計算電流及峰值電流，便可根據(jù)電梯供電系統(tǒng)的要求選擇相應(yīng)的電氣設(shè)備。2.3電梯的控制技術(shù)電梯的控制技術(shù)是指電梯的傳動系統(tǒng)的電氣自動控制。在高層建筑中，人們曾設(shè)計并制造出許多具有良好的傳動及操縱性能的電梯?，F(xiàn)代電梯主要以高層建筑為服務(wù)對象，為了更好的滿足高層建筑對電梯的需要，電梯控制技術(shù)同樣也經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜，由低級到高級的發(fā)展階段。20世紀(jì)70年代，我國的電梯主要為交流雙速電梯，其調(diào)速方法是采用改變電梯牽引電動機的極對數(shù)。兩種或兩種不同極對數(shù)的繞組，其中極數(shù)少的繞組稱為高速繞組。高速繞組用于電梯的起動及穩(wěn)速運行，低速繞組用于制動及電梯的維修。由于這種電梯的結(jié)構(gòu)簡單，價格較低、使用與維護都較方便，雖然牽引電動機調(diào)速不夠平穩(wěn)、舒適感較差，但對其進行必要的改造，例如添加渦流制動器將原來的調(diào)速系統(tǒng)的開環(huán)控制變成閉環(huán)控制，電梯的運行性能可有較大的改善。所以在這些場合下，交流雙速電梯仍可以滿足使用者的要求。20世紀(jì)80年代盛行的交流調(diào)壓調(diào)速電梯，其性能優(yōu)越于交流雙速電梯。調(diào)壓調(diào)速方法是改變?nèi)喈惒诫妱訖C的定子供電電壓實現(xiàn)電動機的調(diào)速。由于電梯制動減速性能要求較高，所以采用的制動方法也有所不同，通常多為能耗制動。在能耗制動中，將電機定子繞組接至直流電源，再加上采用閉環(huán)控制方式，從而有效的控制了能耗制動轉(zhuǎn)矩，使制動減速過程快速平穩(wěn)，且制動精度高。調(diào)壓調(diào)速電梯的起動，穩(wěn)速及制動的全過程中實現(xiàn)了閉環(huán)控制20世紀(jì)90年代，調(diào)壓調(diào)頻調(diào)速電梯開始占據(jù)世界電梯市場。調(diào)壓調(diào)頻調(diào)速電梯（簡稱VVVF電梯）的調(diào)速方法是調(diào)節(jié)電機定子繞組供電電壓的幅值及頻率。在VVVF電梯的傳動系統(tǒng)中，大量采用了微機控制技術(shù)及脈沖寬度調(diào)制技術(shù)。脈沖寬度調(diào)制器（簡稱PMW控制器）保證了由逆變器輸送至三相異步電機定子電壓波形為等效正弦波形。調(diào)壓調(diào)頻調(diào)速電梯傳動系統(tǒng)中還廣泛地采用了矢量變換技術(shù)，使交流電機轉(zhuǎn)速的控制類似于直流電機。VVVF電梯由于其體積小，重量輕，運行效率高，又節(jié)省能源，幾乎包括了以往所有的電梯的優(yōu)點，再加上極為完善的調(diào)速性能，因此它的應(yīng)用幾乎完全可以和直流電梯相媲美。VVVF電梯是電梯發(fā)展的必然結(jié)果，他的許多優(yōu)點已經(jīng)被世人所矚目。VVVF電梯已遍布世界各國，如日本的三菱公司，東芝公司。日立公司，美國的奧的斯公司以及我國的廣州電梯工業(yè)公司等較大電梯生產(chǎn)廠家都在研制或進一步開發(fā)VVVF電梯，并取得了可喜的成果。3.電梯的選擇與設(shè)置3.1電梯供電系統(tǒng)設(shè)計：根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（JGJ/T16-92），電梯供電系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)注意以下幾點：（1）供電系統(tǒng)構(gòu)成應(yīng)根據(jù)電梯負(fù)荷級別確定。各類建筑物電梯的負(fù)荷分級見?民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范?中第三章表3.1.2，而對于表中未詳列者，可做如下規(guī)定：一般客梯為二級，重要的為一級；一般貨梯，醫(yī)用梯為三級，重要的為二級；自動扶梯，自動人行道一般為三級，重要的為二級。（2）每臺電梯電源應(yīng)采用專用回路供電，并應(yīng)裝設(shè)單獨的隔離電器和短路保護。饋電開關(guān)宜采用低壓短路器，其額定電流應(yīng)根據(jù)曳引電機的計算電流和起動電流來確定。電梯工作照明，通風(fēng)裝置及各種用電插座電源（如轎廂，機房和滑輪見的照明和通風(fēng)，轎頂，底坑的電源插座，機房和滑輪間的電源插座，電梯井道照明及報警裝置）應(yīng)由機房內(nèi)電源配電箱（柜）單獨供電。（3）消防電梯應(yīng)具有單獨供電回路，并應(yīng)滿足防火要求，還要設(shè)置正常電源與消防專用電源轉(zhuǎn)換裝置。（4）電梯轎廂內(nèi)應(yīng)設(shè)有應(yīng)急照明（自容方式），連續(xù)供電時間不應(yīng)少于20min。轎廂內(nèi)工作照明燈不應(yīng)少于兩個，轎廂地面照度不應(yīng)小于5lx。電梯井道內(nèi)應(yīng)設(shè)置永久性電氣照明。電梯專用線（電源線除外）沿井道敷設(shè)時，通常沿井道壁的廳門左側(cè)向下，而且在每一層均設(shè)置一出線接線盒。（5）井道布線管應(yīng)排列整齊美觀，安全可靠，所有金屬管均做電氣聯(lián)接，使之成為地線或零線的通路。如采用接零保護，零線應(yīng)重復(fù)接地。井道內(nèi)零線重復(fù)接地可直接從井道底坑中引出來，其接地電阻≤10，再將機房曳引機，控制柜等電氣設(shè)備金屬外殼與金屬線管用4mm以上裸銅線的跳線（跨接線）連接起來。（6）轎廂接地線可用兩根2.5mm軟電纜并聯(lián)，由接地或接零的金屬布線管引入轎廂金屬外殼上。隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，高層旅館、辦公樓和住宅應(yīng)運而生，消防電梯也愈來愈多地應(yīng)用到高層建筑的消防設(shè)計中，在高層建筑的人員疏散和火災(zāi)撲救過程中發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用。然而，有些單位為了節(jié)約資金，在工程設(shè)計中只設(shè)計了客梯，有的因為設(shè)計資質(zhì)低，設(shè)計中消防電梯的設(shè)置數(shù)量不足或者沒有合理進行設(shè)置，而又僥幸沒有通過消防部門的審核，致使留下先天性的隱患，一旦發(fā)生火災(zāi)時，消防電梯不能發(fā)揮應(yīng)有的作用。因為，當(dāng)高層建筑發(fā)生火災(zāi)時，工作電梯會因斷電和不具備防煙功能等而停止使用，樓梯則成為此時垂直疏散的主要設(shè)施，消防電梯則成為運送消防員盡快抵達和撤離火災(zāi)現(xiàn)場的一種交通工具，同時還可以用來疏散乘客消防電梯井屬于豎向管井，當(dāng)建筑物發(fā)生火災(zāi)時，豎向管井是火勢上下蔓延的主要途徑，而且也是拔煙火的通道，若防火分隔不當(dāng)或未作適當(dāng)防火處理，高溫?zé)熁饡杆賯鞑U大，造成撲救困難，嚴(yán)重危及人身安全，增大火災(zāi)損失。電梯井一般都與電梯廳，走道及其他房間相通，若在其中設(shè)有可燃?xì)怏w和易燃、可燃液體、電線（纜），不但不安全，而且一旦發(fā)生火災(zāi)會威脅其他管井及整個建筑物的安全。為此，消防電梯井應(yīng)單獨設(shè)置，消防電梯井與機房與相鄰電梯井、機房之間，應(yīng)采用耐火極限不低于2小時的隔墻隔開，在隔墻上開門時，應(yīng)設(shè)甲級防火門。電梯井內(nèi)應(yīng)嚴(yán)禁敷設(shè)可燃?xì)怏w和甲、乙、丙類液體管道，并不應(yīng)敷設(shè)與電梯無關(guān)的電纜、電線等。消防電梯井壁除開設(shè)電梯門洞和通氣孔外，不應(yīng)開設(shè)其他洞口，電梯門不應(yīng)采用柵欄門。規(guī)范要求：消防電梯的用電不論在一類高層或二類高層建筑中都應(yīng)保證有能夠自動切換的雙電源，線路應(yīng)采用消防電源的敷設(shè)方式，確?；馂?zāi)時的安全使用。消防電梯的配電線路防火設(shè)計應(yīng)與其功能相適應(yīng)。根據(jù)當(dāng)前消防工程實例，消防電梯配電一般是由設(shè)在高層建筑底層或地下室的變電所敷設(shè)兩路專線配電至位于高層建筑頂層的電梯機房，從而造成消防電梯配電線路一般都比較長，且路由也比較復(fù)雜。因此，為提高供電可靠性，消防電梯配電線路應(yīng)采用耐火電纜；當(dāng)有供電可靠性特殊要求時，兩路配電專線中的一路可選用銅皮防火型電纜。此外，垂直敷設(shè)的消防電梯配電線路應(yīng)盡可能設(shè)在電氣豎井內(nèi)。當(dāng)消防設(shè)備配電線路采用絕緣層和護套為不延燃的電纜并敷設(shè)在電纜豎井中時，因電纜本身具有耐火耐熱性能，可不用金屬管保護。但是，當(dāng)與延燃電纜敷設(shè)在同一個電纜井時，兩者中間必須用耐火材料隔開?，F(xiàn)行方式敷設(shè)的電纜容易受到火災(zāi)威脅，可以將消防電梯電纜由其井道直接從下部配電間接人電梯機房，以減少火災(zāi)對電纜的威脅。在建筑物頂棚內(nèi)的消防電氣線路，一般宜采用金屬管或金屬線槽布線：在難燃型材料的吊頂內(nèi)，可采用難燃型（如氧指數(shù)大于５０）硬質(zhì)塑料管、塑料線槽布線為了使火災(zāi)發(fā)生時，人員能夠順利進入相對無煙區(qū)且有利于通過消防電梯進行安全疏散，根據(jù)規(guī)范要求，消防電梯應(yīng)設(shè)置前室，并宜靠外墻設(shè)置，這樣更有利于利用直通室外的窗戶進行自然排煙，這在一定程度又對消防電梯井進行了防護。消防電梯前室的建筑面積，要求居住建筑不應(yīng)小于4.5平方米，公共建筑不應(yīng)小于6平方米。當(dāng)與防煙樓梯間合用前室時，居住建筑不應(yīng)小于6平方米，公共建筑不應(yīng)小于10平方米。消防電梯前室應(yīng)設(shè)乙級防火門，在首層應(yīng)設(shè)置直通室外的安全出口，當(dāng)條件受限制時，應(yīng)設(shè)置能夠直通室外的通道，其經(jīng)過長度不應(yīng)超過30米，便于消防隊員能夠迅速到達消防電梯入口處。目前在火災(zāi)撲救的實踐過程中，消防電梯的防煙設(shè)計愈來愈得到改善。規(guī)范強調(diào)消防電梯前室正壓送風(fēng)，以提高前室風(fēng)壓的方法來達到阻止煙氣進入的目的。由于正壓送風(fēng)口設(shè)置位置及防火門難以保持常閉的原因，此方法實際防煙的效果不一定理想。通過消防電梯井道送風(fēng)加壓的效果可能更為理想，其阻止煙氣進入前室、轎廂的效果應(yīng)更為明顯。盡管規(guī)范對此已有要求，但有些設(shè)計單位在圖紙設(shè)計中不能非常詳細(xì)的觸及到，致使在消防電梯投入使用中因此而出現(xiàn)問題。重慶中天大酒店13層發(fā)生火災(zāi)，由于消防電梯前室沒有堵、排水的設(shè)計，水大量流進電梯，使消防電梯不能使用，消防人員只能利用樓梯進入著火樓層進行撲救，火災(zāi)造成了不必要的經(jīng)濟損失。前車之鑒，后事之師，故應(yīng)強調(diào)消防電梯前室內(nèi)，電梯口至門口有一定的下水坡，同時應(yīng)在電梯口增設(shè)排水槽，通過電梯井道內(nèi)的專用排水管道將水排至集水井，以有效阻止流水進人消防電梯。這是消防電梯設(shè)計中最容易忽略的也是不應(yīng)該忽略的問題4、變流變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)4.1變頻調(diào)速的特點三相異步電動機的變頻調(diào)速適用于電梯傳動系統(tǒng)。其特點如下：（1）異步電動機在調(diào)速的過程中，可實現(xiàn)最佳轉(zhuǎn)矩特性，并保持有限的轉(zhuǎn)差率。因此能大大地減少啟動電流，獲得良好的啟動特性，同時還可獲得高精度、大范圍調(diào)速效果，再加上再生發(fā)電制動時電梯傳動系統(tǒng)能將電機的動能轉(zhuǎn)換成電能而直接回饋給電網(wǎng)。因此異步電動機的變頻調(diào)速在電梯傳動系統(tǒng)中是一種高效、節(jié)能的調(diào)速方法。（2）電梯傳動系統(tǒng)中實現(xiàn)異步電動機的變頻調(diào)速需要變頻電源裝置，目前使用的變頻電源都是由變頻器實現(xiàn)的。隨著功率半導(dǎo)體器件（GTO，GTR等）的研制與使用，電子技術(shù)與微機技術(shù)的高速發(fā)展，高性能、高精度、大容量的變頻器中已處于領(lǐng)先地位。4.2電梯負(fù)載是位能負(fù)載，也即恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載因此要求異步電動機在調(diào)速過程中最大轉(zhuǎn)矩不變。維持電機磁通的恒定就能滿足最大轉(zhuǎn)矩不變的要求。所以在異步電機變頻調(diào)速的過程中，不但要改變電機供電電壓的頻率，同時供電電壓的幅值也應(yīng)做相應(yīng)的改變。電梯傳動系統(tǒng)中使用的變頻器都具有變頻、變壓的兩種功能。4.3變頻調(diào)速系統(tǒng)的變頻器變頻調(diào)速系統(tǒng)的變頻器可以分為交-交變頻器和交-直-交變頻器兩大類。變頻器的原理如圖5所示。前者的頻率只能在電網(wǎng)頻率以下的范圍內(nèi)進行變化，而后者的頻率是由逆變器的開關(guān)元件的切換頻率所決定，即變頻器的輸出不受電網(wǎng)頻率的限制。圖5變頻器原理框圖交-交變頻器的工作原理如圖6所示，它由兩組反并聯(lián)的整流器P和N組成。經(jīng)適當(dāng)?shù)摹半娮娱_關(guān)”按一定的頻率使P組和N組輪流向負(fù)載R供電，負(fù)載R就可獲得變化了的輸出電壓Uc。Uc的幅值是由各組交流器的控制角所決定的。Uc的頻率變化由“電子開關(guān)”的切換頻率所決定。而“電子開關(guān)”由電源頻率所控制，Uc的輸出波形由電源變流后得到。圖6交交變頻器工作原理交-直-交變頻器的工作原理如圖7所示。變頻器先將三相交流電源整流得到幅值可變的直流電壓Ud，然后Ud經(jīng)開關(guān)元件1，3和2，4輪流切換導(dǎo)通，則負(fù)載R就可以獲得幅值和頻率均可變化的交流輸出電壓Uc,其幅值由整流器輸出的直流電壓Ud所決定，其頻率由逆變器的開關(guān)元件的切換頻率所決定。圖7交直交變頻器工作原理在電梯的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，變頻器的負(fù)載是三相交流異步電動機，其負(fù)載電流是滯后的，因此在直流環(huán)節(jié)和負(fù)載之間需設(shè)置儲能元件，以緩沖無功分量。根據(jù)無功分量的處理方式，變頻器又可分為電壓源型和電流源型兩種，這樣前面所述的兩種變頻器就可轉(zhuǎn)變?yōu)?種：交-直-交的電壓源型、交-直-交的電流源型、交-交的電壓源型、交-交的電流源型。在電梯傳動系統(tǒng)中廣泛采用的是交-直-交電壓源型變頻器。20世紀(jì)70年代后期，變頻器的開發(fā)與應(yīng)用已經(jīng)取得了十分可喜的成果，各種新穎、高性能、大容量的變頻器先后投入市場。脈寬調(diào)制（PWM）交流變頻器就是一個典型的例子。4.4VVVF電梯的特點VVVF電梯的成功設(shè)計與應(yīng)用，充分體現(xiàn)了電梯的優(yōu)越性。（1）VVVF電梯使用的驅(qū)動電機是三相交流電動機。眾所周知，交流電機與同容量的直流電機相比具有體積小、重量輕、可靠性高、維護方便及造價低廉的等特點。（2）VVVF電梯從設(shè)計到制造，廣泛采用先進技術(shù)與先進設(shè)備，為電梯的運輸與安裝帶來了極大的方便。特別是電梯本身結(jié)構(gòu)精巧、配合機械傳動中的改進，與直流曳引機相比較，可縮小體積50%，減輕建筑物的承重及縮小機房占地面積、造型美觀大方、舒適豪華，深得用戶的青睞。（3）VVVF電梯采用先進的PWM變換技術(shù)與矢量變換技術(shù)，是電梯運行質(zhì)量及控制性能都有了明顯改善，電梯的調(diào)速范圍變寬、控制精度提高、動態(tài)特性好，舒適、安靜、幾乎可以和直流電梯相媲美。（4）VVVF電梯采用了較多的有效措施抑制能量的損耗，制動過程中產(chǎn)生的再生制動能量回饋給電網(wǎng)，為電梯的節(jié)能運行創(chuàng)造了良好條件。電梯的電源設(shè)備容量減低20%，可容納24人的240M/MIN共計12臺電梯的電源容量時，供電變壓器容量最小設(shè)計為70KVA，而在停電時的備用發(fā)電機容量可減少20%以上。（5）VVVF電梯溶入先進的微機控制技術(shù)，使其集選控制高度微機化，因此VVVF電梯可實現(xiàn)電梯的并聯(lián)控制、群控程序以及智能控制等。通過實驗證明，這種系統(tǒng)最佳地利用了電機的力矩、逆變器的功率和電網(wǎng)能量，具有良好的動態(tài)響應(yīng)、動態(tài)品質(zhì)和抗負(fù)荷干擾能力。（6）VVVF電梯以舒適、高效、節(jié)能著稱，是世界領(lǐng)先水平的先進電梯。它的研制與應(yīng)用是先進理論和先進技術(shù)的融合，進一步完善、開發(fā)VVVF電梯電氣控制，是全微機化電梯的迫切需要。5、VVVF電梯拖動系統(tǒng)VVVF電梯的驅(qū)動部分是其核心，也是與定子調(diào)壓控制方式的主要區(qū)別之處。為了提高拖動系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)、減少電動機發(fā)熱、節(jié)約能源和提高效率，在拖動系統(tǒng)中應(yīng)用了矢量變換控制和PWM調(diào)制技術(shù)。根據(jù)變頻器中供給逆變器的直流電壓幅值是否可調(diào)，PWM變頻器又分為變頻PWM變頻器和幅值PWM變頻器，因此可以形成兩種形式的VVVF拖動系統(tǒng)。一般情況下，對于高速或超高速電梯常采用變幅PWM變頻器調(diào)速；而對于中、低速電梯（v2.0m/s）由于運行速度較低，載重量?。ㄝd重量不大于1000KG），曳引電機容量小，所以通常采用恒幅PWM變頻調(diào)速。5.1中、低速VVVF電梯拖動系統(tǒng)中、低速VVVF電梯拖動系統(tǒng)采用的是恒幅PWM變頻器，由二極管構(gòu)成的整流器負(fù)責(zé)交/直流的轉(zhuǎn)換，且整流輸出直流電壓幅值不可調(diào)（恒幅）。由功率晶體管構(gòu)成的逆變器完成直/交流的轉(zhuǎn)換，其輸出電壓波形為等幅不等寬的脈沖序列（等效正弦波形）。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、功率因素高等優(yōu)點。圖8是中、低速電梯傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。VVVF拖動系統(tǒng)由3個單元構(gòu)成：第一單元是根據(jù)來自速度控制部分的轉(zhuǎn)矩指令信號，對應(yīng)該供給電動機的直流進行運算，產(chǎn)生出電流指令運算信號；第二單元是將經(jīng)數(shù)/摸轉(zhuǎn)換后的電流指令和實際流向電動機的電流進行比較，從而控制主回路轉(zhuǎn)換器的PWM控制器；第三單元是將來自PWM控制部分的指令電流供給電動機的主回路控制部分。主回路由下列部分組成：圖8中、低速VVVF電梯拖動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（1）將三相交流電變換成直流的整流器部分。（2）平滑該直流電壓的電解電容器。（3）電動機制動時，再生發(fā)電的處理裝置以及將直流轉(zhuǎn)變成交流的大功率逆變器部分。系統(tǒng)中的PWM變頻器內(nèi)，由頻率可調(diào)的參考波（正弦波）與載波（三角波）相比較形成的功率晶體管基極驅(qū)動信號使逆變器中開關(guān)元件的接通頻率得以改變。從而實現(xiàn)逆變器輸出電壓的頻率可調(diào)。同時在PWM變頻器內(nèi)，由速度給定與電流反饋形成參考波的幅值調(diào)節(jié)，協(xié)調(diào)參考波的頻率調(diào)節(jié)實現(xiàn)逆變器輸出電壓幅值與頻率的協(xié)調(diào)控制。下面就系統(tǒng)中的典型環(huán)節(jié)加以介紹。數(shù)字控制器。圖中虛框部分是數(shù)字控制器的基本結(jié)構(gòu)。現(xiàn)代電梯都使用了數(shù)字控制器來完成速度控制運算及電流指令運算。數(shù)字控制器主要是指微處理器，它將速度給定信號與速度反饋信號比較后，經(jīng)速度控制運算器運算形成轉(zhuǎn)矩指令。電流指令運算器將速度控制運算器輸出的轉(zhuǎn)矩指令與速度反饋信號比較，經(jīng)電流指令運算器運算形成電流指令，再經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換和其他變換后，即可作為頻率可調(diào)的正弦波電壓指令，送入PWM變換器。PWM控制器。PWM變換器生成逆變器中電子開關(guān)的控制信號，采用了正弦波（參考波）與三角波（載波）相比較的方法，因此也稱做SPWM控制器。由PWM控制信號控制的變頻器稱做PWM型變頻器，其輸出電壓為等幅而不等寬的矩形脈沖，即等效正弦波電壓。PWM變頻器的主電路如圖9示，由圖可知，PWM逆變器的主電路就是基本逆變電路，區(qū)別在于PWM控制技術(shù)。當(dāng)采用PWM方法控制逆變器功率開關(guān)的通、斷時，即可獲得一組等幅不等寬的矩形脈沖，改變矩形脈沖的寬度可以改變輸出電壓幅值，改變調(diào)制周期可以改變輸出頻率，這樣，調(diào)壓和調(diào)頻同在逆變器內(nèi)部完成，二者始終配合一致，而且與中間支流環(huán)節(jié)無關(guān)，因而加快了調(diào)節(jié)速度，改善了動態(tài)性能；由于輸出等幅脈沖只須恒定直流電源供電，可用不控整流取代相控整流，這使電網(wǎng)側(cè)的功率因數(shù)大為改善；采用PWM逆變器，能夠抑制或消除低次諧波，加上使用自關(guān)斷器件，開關(guān)頻率的大幅度提高，輸出波形可以非常逼近正弦波。圖9PWM變頻器的主電路原理目前，PWM技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電氣傳動、不間斷電源和有源濾波器等，正在得到越來越深入的研究，已經(jīng)不限于逆變技術(shù)，也覆蓋了整流技術(shù)。在整流電路中采用自關(guān)斷器件，進行PWM控制，可使電網(wǎng)側(cè)的輸入電流接近正弦波，并且功率因數(shù)達到1，可望徹底解決對電網(wǎng)的污染問題，特別值得一提的是，由PWM整流器和PWM逆變器組成的電壓型變頻器，無須增加任何附加電路，就可以允許能量傳送，實現(xiàn)四象限運行。整流回路。整流器采用三塊二極管模塊（沒塊模塊有兩只二極管）組成的三相橋式全波整流電路。晶閘管的導(dǎo)通角由正弦波PAM控制，輸出可調(diào)直流電壓。事實上電梯在加速，恒速運行時，晶閘管的輸出電壓是恒定的，僅在減速時，晶閘管模塊作為由電動機側(cè)來的再生能量反饋電網(wǎng)時的通路，此時其輸出電壓是連續(xù)變化的。整流回路中采用的二極管模塊、晶閘管模塊，是目前最先進的功率半導(dǎo)體器件。這種器件的一致性好，并且具有耐浪涌電壓、電流、結(jié)點溫度高等特點。

4）充電器回路。在電梯的實際電路中，為避免當(dāng)整流開始工作