學(xué)習(xí)任務(wù)7：電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

1、學(xué)習(xí)任務(wù)7電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)任務(wù)分析通過(guò)本任務(wù)的學(xué)習(xí)，了解電梯的機(jī)械特性，了解雙速電梯、調(diào)壓調(diào)速電梯和變頻變壓調(diào)速電梯的工作原理。建議課時(shí)建議完成本任務(wù)為10學(xué)時(shí)。學(xué)習(xí)目標(biāo)應(yīng)知1.電梯傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性。2.電梯運(yùn)行速度給定曲線設(shè)計(jì)。3. 雙速電梯、調(diào)壓調(diào)速電梯和變頻變壓調(diào)速電梯的工作原理應(yīng)會(huì)1.了解電梯機(jī)械特性。2.了解電梯永磁驅(qū)動(dòng)方式學(xué)習(xí)任務(wù)7.1交流雙速拖動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)一、電力拖動(dòng)方式電梯運(yùn)行性能的好壞，很大程度上取決于電力拖動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)劣。隨著科學(xué)的發(fā)展，電梯電力拖動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從不完善到完善的過(guò)程。目前我國(guó)曳引式電梯電力拖動(dòng)系統(tǒng)有兩大類型，一是交流拖動(dòng)系統(tǒng)，即用交流電動(dòng)機(jī)

2、作動(dòng)力的拖動(dòng)系統(tǒng)；二是直流拖動(dòng)系統(tǒng)，即用直流電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力的拖動(dòng)系統(tǒng)。 交流拖動(dòng)系統(tǒng)，有單速、雙速、調(diào)速之分。直流拖動(dòng)系統(tǒng)，有可控硅勵(lì)磁和可控硅供電系統(tǒng)之分。1.交流單速拖動(dòng)方式只有一種運(yùn)行速度，一般只用于服務(wù)電梯（雜物電梯），速度小于0.5米/秒。2.交流雙速拖動(dòng)方式有兩種運(yùn)行速度，大量用于貨梯，速度為0.25米秒1.0米/秒。3.交流調(diào)速拖動(dòng)方式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可調(diào)的拖動(dòng)系統(tǒng)，一般用于客梯。交流調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)又可分為調(diào)壓調(diào)速（ACVV）和變壓變頻調(diào)速（VVVF）系統(tǒng)。ACVV系統(tǒng)是通過(guò)對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的定子進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速，減速時(shí)配合渦流制動(dòng)、能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)等進(jìn)行減速控制，以獲得好的舒適感和平層準(zhǔn)確度

3、，多用于2米秒以下速度的電梯。VVVF系統(tǒng)是采用變壓變頻技術(shù)，對(duì)電動(dòng)機(jī)的供電頻率和電壓進(jìn)行控制，可以達(dá)到直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電梯的水平，具有體積少，重量輕，效率高，節(jié)能省電等優(yōu)點(diǎn)。4.直流可控硅勵(lì)方式是一種發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱：G-M調(diào)速系統(tǒng)）我國(guó)生產(chǎn)的直流電梯多是G-M調(diào)速電梯。調(diào)整發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，就可改變發(fā)電機(jī)的輸出電壓，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速。由于G-M調(diào)速系統(tǒng)能耗大，維修困難。我國(guó)早已不生產(chǎn)此類電梯。5.直流可控硅供電方式由可控硅整流裝置直接供電給直流電動(dòng)機(jī)，省去了發(fā)電機(jī)組，適用于快速和高速電梯。由于直流電梯能耗大，造價(jià)高，維修困難，生產(chǎn)廠家已停止生產(chǎn)。二、電梯運(yùn)行速度曲線電梯運(yùn)行

4、性能的好壞，很大程度上取決于電力拖動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)劣，而電力拖動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)劣，又很大程度上取決于電梯運(yùn)行曲線是否是一條理想速度曲線。1.對(duì)電梯的快速要求：電梯作為一種交通工具，對(duì)于快速性的要求是必不可少的。快速可以節(jié)省時(shí)間，這對(duì)于處在快節(jié)奏的現(xiàn)代社會(huì)中的乘客是很重要的?？焖傩灾饕ㄟ^(guò)如下方法得到：1 提高電梯額定速度縮短運(yùn)行時(shí)間，達(dá)到為乘客節(jié)省時(shí)間的目的。在提高電梯額定速度的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)安全性、可靠性的措施，因此梯速提高，造價(jià)也隨之提高。2 集中布置多臺(tái)電梯通過(guò)增加電梯臺(tái)數(shù)來(lái)增加客流量，減少乘客候梯時(shí)間,這種方法雖不是直接提高梯速，但是為乘客節(jié)省時(shí)間的效果是相同的。3 盡可能減少電梯起、停過(guò)程中的加、

5、減速時(shí)間電梯是一個(gè)頻繁起、制動(dòng)的設(shè)備，它的加、減速所用時(shí)間往往占運(yùn)行時(shí)間很大比重。電梯單層運(yùn)行時(shí)，幾乎全處在加、減速運(yùn)行中，如果加、減速階段所用時(shí)間縮短，便可以為乘客節(jié)省時(shí)間，達(dá)到快速性要求。因此電梯在起、制動(dòng)階段不能太慢，那樣將降低效率，浪費(fèi)乘客的寶貴時(shí)間。GB/T 10058-2009電梯技術(shù)條件中就規(guī)定了電梯加、減速度的最小值：當(dāng)乘客電梯額定速度為1.0m/sV2.0m/s時(shí)，加、減速度不應(yīng)小于0.5m/s2；當(dāng)乘客電梯額定速度為2.0m/sV6.0m/s時(shí)，加減速度不應(yīng)小于0.7m/s2。這是對(duì)電梯快速性的要求。上述三種方法中，前兩種需要增加設(shè)備投資，第三種方法通常不需要增加設(shè)備投資，

6、因此在電梯設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量減少起、制動(dòng)時(shí)間。但是起、制動(dòng)時(shí)間縮短意味著加、減速度的增大，而加、減速度的過(guò)分增大和不合理的變化將造成乘客的不適感。因此，對(duì)電梯又提出了舒適性的要求。2.對(duì)電梯的舒適性要求 由加速度引起的不適人在加速上升或減速下降時(shí)，加速度引起的慣性力疊加到重力之上，使人產(chǎn)生超重感，各器官承受更大的重力；而在加速下降或減速上升時(shí)，加速度產(chǎn)生的慣性力抵消了部分重力，使人產(chǎn)生上浮感，感到內(nèi)臟不適，頭暈?zāi)垦?。考慮到人體生理上對(duì)加、減速度的承受能力，GB/T 10058-2009電梯技術(shù)條件中規(guī)定：乘客電梯起動(dòng)加速度和制動(dòng)減速度最大值均應(yīng)不大于1.5m/s2。 由加速度變化率引起的不適試驗(yàn)證

7、明，人體不但對(duì)加速度敏感，對(duì)加加速度（或稱加速度變化率）也很敏感。我們用a來(lái)表示加速度，用來(lái)表示加加速度，則當(dāng)加加速度較大時(shí)，人的大腦感到暈眩、痛苦，其影響比加速度a的影響還嚴(yán)重。我們也稱加加速度為生理系數(shù)，在電梯行業(yè)一般限制生理系數(shù)不超過(guò)1.3 m/s3。3.電梯的理想速度曲線：當(dāng)轎廂靜止或勻速升降時(shí)，轎廂的加速度、加加速度都是零，乘客不會(huì)感到不適；而在轎廂由靜止起動(dòng)到以額定速度勻速運(yùn)動(dòng)的加速過(guò)程中，或由勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)制動(dòng)到靜止?fàn)顟B(tài)的減速過(guò)程中，既要考慮快速性的要求，又要兼顧舒適感的要求。也就是說(shuō)，在加、減速過(guò)程中，既不能過(guò)猛，也不能過(guò)慢：過(guò)猛時(shí)，快速性好了，舒適性變差；過(guò)慢時(shí)，舒適性變好，快

8、速性卻變差。因此，有必要設(shè)計(jì)電梯運(yùn)行的速度曲線，讓轎廂按照這樣的速度曲線運(yùn)行，既能滿足快速性的要求，也能滿足舒適性的要求，科學(xué)、合理地解決快速性與舒適性的矛盾。圖7-1 中曲線ABCD 就是這樣的速度曲線。其中AEFB段是由靜止起動(dòng)到勻速運(yùn)行的加速段速度曲線；BC 段是勻速運(yùn)行段，其梯速為額定速度值；CFED 段是由勻速運(yùn)行制動(dòng)到靜止的減速段速度曲線，通常是一條與加速段對(duì)稱的曲線。圖7-1 常用的電梯速度曲線（拋物線形）加速段速度曲線AEFB段的AE 段是一條拋物線，EF段是一條在E點(diǎn)與拋物線AE相切的直線，而FB 段則是一條反拋物線，它與AE 段拋物線以EF段直線的中點(diǎn)相對(duì)稱。設(shè)計(jì)電梯的速度

9、曲線，主要就是設(shè)計(jì)起動(dòng)加速段AEFB段曲線，而CF ED 曲線與AEFB段鏡像對(duì)稱，很容易由AEFB段的數(shù)據(jù)推出，BC段為恒速段，其速度為額定速度，無(wú)需計(jì)算。畫出上述速度曲線的加速度、加加速度曲線見(jiàn)圖7-2。圖7-2 電梯速度、加速度、加加速度曲線1-速度 2-加速度 3-加加速度圖7-2中，起動(dòng)加速段AEFB中各小段的速度曲線、加速度曲線、加加速度曲線的函數(shù)表達(dá)式分別是 圖7-3中給出了在圖7-1的曲線基礎(chǔ)上實(shí)際應(yīng)用的兩種速度曲線，其中圖7-3a 是交流雙速電梯的速度曲線，通常采用開(kāi)環(huán)控制，為了提高平層準(zhǔn)確度，在停梯前有一段低速運(yùn)行階段。這種速度曲線停車所用時(shí)間較長(zhǎng)，舒適感較差，一般用于低速

10、貨梯中。圖7-3b 是梯速較高的調(diào)速電梯的速度曲線，由于額定速度較高，在單層運(yùn)行時(shí)，梯速尚未加速到額定速度便要減速停車了，這時(shí)的速度曲線沒(méi)有恒速運(yùn)行段。在高速電梯中，在運(yùn)行距離較短（例如單層、二層、三層等）的情況下，都有尚未達(dá)到額定速度便要減速停車的問(wèn)題，因此這種電梯的速度曲線中有單層運(yùn)行、雙層運(yùn)行、三層運(yùn)行等多種速度曲線，其控制規(guī)律也就更為復(fù)雜些。圖7-3 實(shí)際應(yīng)用的兩種電梯速度曲線a)停車前有爬行段的速度曲線 b)高速梯的速度曲線4.電梯速度曲線的特點(diǎn) 為了獲得好的舒適感電梯速度曲線在轉(zhuǎn)彎處必須是圓滑過(guò)渡的，加、減速度最大值均應(yīng)不大于1.5m/s。 為了快速性，縮短運(yùn)行時(shí)間電梯在起、制動(dòng)階

11、段不能太慢，加、減速度不能太小。123 為了實(shí)現(xiàn)預(yù)定的速度曲線調(diào)速電梯在加、減速階段需 采用速度閉環(huán)控制，不允許出現(xiàn)超調(diào)和震蕩。三、交流雙速拖動(dòng)系統(tǒng)交流雙速拖動(dòng)系統(tǒng)是電梯拖動(dòng)系統(tǒng)中較為簡(jiǎn)單、實(shí)用的一種，工廠企業(yè)中用的貨梯多數(shù)是這種拖動(dòng)系統(tǒng)。為了減少起動(dòng)電流，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提高加、減速時(shí)的舒適感，通常在定子回路串入電抗或電阻，或是電抗和電阻的組合體。圖7-4 是定子串電抗器的交流雙速電梯拖動(dòng)主回路。從圖7-4可看出：該電路采用一級(jí)串電抗起動(dòng)，減速時(shí)采用二級(jí)串電抗換速，起到減小起動(dòng)電流，提高加、減速過(guò)程的平穩(wěn)作用，從而使舒適感得到提高。起動(dòng)時(shí)，當(dāng)SKM（上行）或XKM（下行）接觸器吸合，快車接

12、觸器KKM吸合，使電動(dòng)機(jī)的快速繞組串入電抗器L降壓起動(dòng)，經(jīng)一定時(shí)間后，快車加速接觸器1KKM吸合，圖7-4 定子串電抗器拖動(dòng)主回路SKM一上行接觸器 ；XKM一下行接觸器 ；KKM快車接觸器 ；MKM一慢車接觸器；1KKM快車加速接觸器 ；1ZKM慢車第一制動(dòng)接觸器 ；2ZKM慢車第二制動(dòng)接觸器；KFR快車熱繼電器；MFR慢車熱繼電器；3一交流雙繞組異步電動(dòng)機(jī)；GKSA電源總開(kāi)關(guān)；ZKSA極限開(kāi)關(guān) ；L電抗器。將電抗器L短接，電動(dòng)機(jī)在全電壓下進(jìn)一步加速到額定速度進(jìn)入穩(wěn)速運(yùn)行。減速時(shí)，KKM釋放，MKM吸合，電動(dòng)機(jī)由高速繞組切換到低速繞組，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行。開(kāi)始時(shí)，低速繞組串入全部電抗

13、器L進(jìn)行減速，然后通過(guò)1ZKM,2ZKM先后分兩級(jí)將電抗器短接，電動(dòng)機(jī)進(jìn)一步減速至低速繞組自然特性上運(yùn)行，直至SKM 或XKM釋放，電動(dòng)機(jī)失電停止運(yùn)轉(zhuǎn)。為了分析電梯整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，輸出力矩及轉(zhuǎn)速的變化，特作出綜合機(jī)械特性曲線如圖7-5所示。圖7-5 綜合機(jī)械特性曲線圖曲線1高速繞組串電抗特性（人為特性）曲線2高速繞組（6極）自然特性（固有特性）曲線3低速繞組串電抗特性（人為特性）曲線4-低速繞組串部分電抗特性（人為特性）曲線5-低速繞組（24極）自然特性（固有特性）曲線Md-恒負(fù)載轉(zhuǎn)矩。自然特性（固有特性）：是指電動(dòng)機(jī)在額定電壓，額定頻率條件下所具有的特性。人為特性是指改變了電動(dòng)機(jī)某參數(shù)（如電

14、壓）所具有的特性。電梯起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)因串入電抗器，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩MaMd，電動(dòng)機(jī)沿著曲線1起動(dòng)加速。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到b點(diǎn)時(shí)，由于1KKM吸合，短接了電抗器L，特性曲線轉(zhuǎn)到自然特性2上（即過(guò)渡到C點(diǎn)）。轉(zhuǎn)矩增量（M =Mc-Mb）為正，使電動(dòng)機(jī)進(jìn)一步加速到d點(diǎn)。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等，電梯進(jìn)入穩(wěn)速運(yùn)行，完成了電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和加速過(guò)程。通常電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流最大約為額定電流的4倍，串入電抗后可減少到一般要求的2倍，從而可減小起動(dòng)的沖擊電流，改善了舒適感。電梯減速時(shí)，KKM釋放，MKM吸合，電動(dòng)機(jī)由高速繞組切換到低速繞組，由于慣性、轉(zhuǎn)速不能突變，此時(shí)電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)。如果不串入電抗，將過(guò)渡到曲線

15、5的K點(diǎn)，其制動(dòng)力矩可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的數(shù)倍，它將使轎廂急劇減速而產(chǎn)生很大的沖擊力，危及人身和設(shè)備的安全。串電抗后，減速時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于曲線的3的e點(diǎn)，制動(dòng)力矩大大降低，在制動(dòng)力矩作用下，轉(zhuǎn)速沿曲線3下降到f點(diǎn)時(shí)，由于1ZKM吸合短接了部分電抗，過(guò)渡到曲線4運(yùn)行，并進(jìn)一步減速到h點(diǎn)時(shí)，由于2ZKM吸合將余下電抗短接，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速沿著低速繞組的自然特性曲線5下降到1/4ne點(diǎn)，進(jìn)入低速運(yùn)行階段，直至平層停梯。從交流雙速電梯的加、減速過(guò)程可以看出：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速升高；反之、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速減少；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速不變、進(jìn)入穩(wěn)速運(yùn)行。從圖7-6速度曲線可看出：交流雙速電

16、梯有兩個(gè)速度運(yùn)行階段，一個(gè)是高速運(yùn)行階段，一個(gè)是低速運(yùn)行階段。雙速電梯的起動(dòng)加速過(guò)程和換速減速過(guò)程的速度變化不是園滑的，是有“臺(tái)階”的，舒適感差，只適宜對(duì)舒適感要求不高的場(chǎng)合使用。圖7-6為交流雙速電梯運(yùn)行速度曲線四、交流調(diào)壓調(diào)速（ACVV）拖動(dòng)系統(tǒng)交流雙速電梯采用定子串電抗或電阻降壓起動(dòng)，變極減速平層。雖然線路簡(jiǎn)單，但由于是有級(jí)開(kāi)環(huán)控制，起、制動(dòng)沖擊大，舒適感差、平層精度低等缺點(diǎn)，只能用于1 米秒以下的貨梯。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，采用反并聯(lián)可控硅或雙向可控硅模塊，取代起動(dòng)電阻或電抗來(lái)控制起動(dòng)過(guò)程；減速時(shí)，在低速繞組通入可控直流電流，進(jìn)行能耗制動(dòng)，并采用閉環(huán)控制，便可實(shí)現(xiàn)速度的連續(xù)調(diào)節(jié)，有效

17、地滿足改善舒適感和平層精度的要求。1.調(diào)壓調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)在一定條件下，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩M與加在定子繞組電壓U1的平方成正比，即MU12。通常采用降低定子的電壓來(lái)改變電動(dòng)機(jī)在一定輸出轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速，控制可控硅的導(dǎo)通角，就可控制加到定子繞組的電壓，得到一組特性曲線，如圖7-7所示。起動(dòng)時(shí)由曲線1無(wú)級(jí)地過(guò)渡到曲線5。圖7-7 可控硅調(diào)壓得到的一組機(jī)械特性曲線 圖7-8 用于調(diào)速電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性圖7-9 可控硅調(diào)壓的起動(dòng)過(guò)程為了獲得較大的調(diào)速范圍，通常要求調(diào)速用的電動(dòng)機(jī)具有較軟的機(jī)械特性，如圖7-8 所示。改變定子電壓可以得到一組如圖7-9 所示的曲線。電梯起動(dòng)時(shí)，定子電壓由U5變化到U1，機(jī)械特性圖上

18、由a點(diǎn)變化到i點(diǎn)，轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定地增加，轉(zhuǎn)速逐步提高，最后穩(wěn)定在i點(diǎn)上運(yùn)行。由于調(diào)速電梯采用了機(jī)械特性較軟的電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速n受負(fù)載變化影響較大，如圖7-8 所示。為了獲得穩(wěn)定的速度特性，調(diào)速系統(tǒng)一般都引入速度負(fù)反饋組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)原理框圖如圖7-10所示。圖7-10 閉環(huán)系統(tǒng)框圖從圖7-11可看出。設(shè)電動(dòng)機(jī)原來(lái)工作在Ma點(diǎn)，當(dāng)負(fù)載由Ma變化到Mb時(shí)，若是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速則由na下降到nb ；若是閉環(huán)系統(tǒng)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)因負(fù)載增加轉(zhuǎn)速下降時(shí),通過(guò)速度反饋環(huán)節(jié)會(huì)使可控硅輸出電壓升高到u1 ，從而使轉(zhuǎn)速基本維持不變，工作在nb，閉環(huán)后的特性如圖7-12所示。2.能耗制動(dòng)：電梯的制動(dòng)減速是電梯速度控

19、制的重要環(huán)節(jié)，常用的制動(dòng)方式有：能耗制動(dòng)、渦流制動(dòng)和反接制動(dòng)。能耗制動(dòng)線路構(gòu)成如圖7-13所示。起動(dòng)運(yùn)行時(shí)、KKM 吸合，快速繞組通入三相交流電。減速時(shí)，KKM釋放、NKM吸合，斷開(kāi)快速繞組電源，在慢速繞組兩相中通入直流 圖7-11 開(kāi)環(huán)特性 圖7-12閉環(huán)特性圖7-13能耗制動(dòng)原理電流，此電流在氣隙中形成一固定磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子由于慣性仍在旋轉(zhuǎn)，其導(dǎo)體切割此磁場(chǎng)，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和電流，此電流在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行能耗制動(dòng)。控制直流電流大小，便可控制制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小，使電梯按要求減速停梯。圖7-14為電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)曲線，將能耗制動(dòng)電流從小到大調(diào)節(jié)可得到一組特性曲線，如圖中曲線1 、2 、3

20、?？梢?jiàn)、不同電流的最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速不變、制動(dòng)效果隨轉(zhuǎn)速變化，當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩亦為零。所以采用能耗制動(dòng)可實(shí)現(xiàn)零速停梯。為了有效地控制電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，控制系統(tǒng)常采用閉環(huán)控制，可得到良好的舒適感和平層準(zhǔn)確度。圖7-14能耗制動(dòng)特性3.渦流制動(dòng)：電動(dòng)機(jī)采用能耗制動(dòng)減速，電梯減速過(guò)程中，將很大一部分能量消耗在電動(dòng)機(jī)繞組中，引起電動(dòng)機(jī)發(fā)熱。為此，有的廠家采用渦流制動(dòng)，這時(shí)損耗的能量只在渦流制動(dòng)器中引起發(fā)熱，而曳引電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱則大大減小，因而可以改善電動(dòng)機(jī)的工作條件，但需增加一個(gè)渦流制動(dòng)器，成本增加。圖7-15為渦流制動(dòng)原理結(jié)構(gòu)圖。渦流制動(dòng)制動(dòng)原理，機(jī)械特性均與能耗制動(dòng)工作狀態(tài)相似，只需將送到電動(dòng)

21、機(jī)繞組的直流電流改送到渦流制動(dòng)器定子繞組即可。圖7-15為渦流制動(dòng)原理結(jié)構(gòu)圖多媒體資源工作過(guò)程評(píng)價(jià)反饋閱讀材料閱讀材料：7.1：廣日（YP梯）交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)圖7-16為廣日電梯有限公司引進(jìn)“日立”技術(shù)生產(chǎn)的交流調(diào)壓調(diào)速能耗制動(dòng)電梯（簡(jiǎn)稱YP梯）控制原理框圖，圖中符號(hào)（代號(hào)）為原符號(hào)（代號(hào)）說(shuō)明如下：FFB主電源開(kāi)關(guān)14 慢車接觸器11上行接觸器15D 制動(dòng)接觸器12下行接觸器US1 US2 U相可控硅13快車接觸器WS1 WS2 W相可控硅DS1 DS2制動(dòng)回路可控硅UMA U相磁放大器WCT VCT DCT 電流互感器WMA W相磁放大器MPSU U相調(diào)節(jié)器DMA 制動(dòng)用磁放大器MPSW

22、W相調(diào)節(jié)器UAPU觸發(fā)器MPSD 制動(dòng)調(diào)節(jié)器WAPW相觸發(fā)器SWG波形形成單元DAP制動(dòng)觸發(fā)器IM 交流異步電動(dòng)機(jī)（雙繞組）PG 交流測(cè)速發(fā)電動(dòng)機(jī)90M 電動(dòng)電流檢測(cè)繼電器90D 制動(dòng)電流檢測(cè)繼電器圖7-16 YP梯電力拖動(dòng)系統(tǒng)圖從圖7-16可見(jiàn)，這是一個(gè)具有速度和電流負(fù)反饋可控硅調(diào)壓調(diào)速雙閉環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)采用磁放大器作為調(diào)節(jié)器，磁放大器雖然積大體重，動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢等缺點(diǎn)，但具有性能穩(wěn)定、可靠、信號(hào)綜合和隔離方便等優(yōu)點(diǎn)，在（YP）梯中得到成功的應(yīng)用。磁放器UMA WMA 和DMA 組成如圖：7-17 所示的推挽特性。當(dāng)AT值大于某值時(shí)，UMA、WMA 有輸出，US相和WS相的可控硅被觸發(fā)導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)

23、開(kāi)始升速，隨著速度給定升高，AT值增大，可控硅導(dǎo)通角增大，電動(dòng)機(jī)定子電壓不斷升高，力矩增大，速度不斷上升直至額定速度運(yùn)行。減速時(shí)，隨著速度給定曲線降低，AT值開(kāi)始減小，當(dāng)AT值小于某值時(shí)，DMA開(kāi)始有輸出，可控硅DS相導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)慢車?yán)@組二相通入可控直流，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始進(jìn)入能耗制動(dòng)減速過(guò)程，隨著AT值進(jìn)一步減至負(fù)值，UMA、WMA輸出為零，US相和WS相可控硅關(guān)斷，隨著DMA輸出增大，制動(dòng)電流增加，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速減至零速停梯。圖7-17推挽特性圖中： AT（安匝）=速度給定-速度反饋啟動(dòng)過(guò)程以時(shí)間為原則，有負(fù)荷補(bǔ)償；減速過(guò)程則以距離為原則，可實(shí)現(xiàn)零速停梯、獲得好的舒適感和平層準(zhǔn)確度。速度曲線如圖7-1

24、8所示：圖7-18速度曲線如圖學(xué)習(xí)任務(wù)7.2變頻調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)一、變頻調(diào)速基本原理由電動(dòng)機(jī)學(xué)可知，三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電壓，電流，功率，頻率，極對(duì)數(shù)，磁通，轉(zhuǎn)矩等之間有以下關(guān)系式：n= =K1 M=K2i1=K3i1=K4() Pout=K5Mn=K6Mf1=K7U1i1 式中：n-轉(zhuǎn)速；f-頻率；P-磁極數(shù)；S-轉(zhuǎn)差率；-磁通；M-轉(zhuǎn)矩； U1-轉(zhuǎn)入電壓；i1-電動(dòng)機(jī)定子電流； Pout -電動(dòng)機(jī)輸出功率；K1、K2K7-常數(shù)由式可知，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與頻率f1成正比，而與極對(duì)數(shù)P成反比，同時(shí)與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)差率S變化不大時(shí)，若能均勻地、連續(xù)不斷地改變頻率f1，則可連續(xù)平滑地改變電

25、動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n.但是，從式可知，若僅改變頻率f1，那么磁通也將改變。當(dāng)頻率增加時(shí)，磁通就減小，由式可看出，轉(zhuǎn)矩M的值也將減小。電梯屬恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,按電梯的使用要求，在調(diào)速時(shí)需保持電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不變，就會(huì)使電動(dòng)機(jī)定子電流i1，大大增加，使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，甚至有可能燒毀電動(dòng)機(jī)。因此，為了維持磁通不變就必須在改變頻率f1的同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸入電壓U1也要作相應(yīng)的變化，并使U1/ f1保持為一常數(shù)。由式可知，當(dāng)U1/ f1之比保持為一常數(shù)時(shí)，則磁通將始終保持不變，因此轉(zhuǎn)矩M 僅和定子電流i1 有關(guān)，而與頻率和電壓的改變無(wú)關(guān)。此從 式可知，電動(dòng)機(jī)的輸出功率Pout是與轉(zhuǎn)速n 成比例的。為此，電梯要求對(duì)電動(dòng)機(jī)的變

26、頻裝置，應(yīng)具有能同時(shí)改變供電頻率和電壓的功能，這就是通常稱所說(shuō)的變壓變頻（VVVF）調(diào)速。二、變壓變頻調(diào)速的分類變壓變頻調(diào)速可以按照各種不同的方法加以分類：1.按有無(wú)直流環(huán)節(jié)分類，有交-直-交變頻和交-交變頻。圖7-19圖7-19為交-直-交變頻，圖中晶閘管V1V6將工頻交流電整流成直流電，然后再由大功率晶體管V7-V12將直流電壓逆變成交流電壓，通過(guò)對(duì)V1-V12的開(kāi)關(guān)控制，可以改變交流電的頻率，從而實(shí)現(xiàn)變頻。在這個(gè)電路中，由于是有中間的直流環(huán)節(jié)，因此被稱作交-直-交變頻。圖7-20圖7-20為交-交變頻。圖中沒(méi)有直流環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)晶閘管V1-V18的控制，直接從工頻交流電轉(zhuǎn)換成可變頻率的交流

27、電。由于交交變頻的輸出頻率只能在比輸入頻率低得多的范圍內(nèi)改變，適用于低轉(zhuǎn)速，大轉(zhuǎn)距場(chǎng)合，在電梯中基本不用交-交變頻方式。2.按直流環(huán)節(jié)的特點(diǎn)來(lái)分，可分為電壓型變頻器和電流型變頻器。在圖7-19的交-直-交變頻電路中，若直流環(huán)節(jié)中的電容器C的容量較大，而電感器L的電感量很小（或根本沒(méi)有），那么直流側(cè)的電壓將不能突變，這種變頻器稱作電壓型變頻器。反之，如果電容較小，而電感器較大，那么直流側(cè)的電流就不能突變，這種變頻器就稱作電流型變頻器。3.按改善輸出電壓電流波形的方法分，有采用多重化技術(shù)和采用脈沖調(diào)寬調(diào)制兩種。多重化技術(shù)是采用兩組或兩組以上的變頻器給一臺(tái)電動(dòng)機(jī)供電，使電動(dòng)機(jī)的電壓電流波形得到改善（

28、略）。脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation）簡(jiǎn)稱PWM，是中、小容量變頻器改善波形常用的方法。4、按逆變器所用的開(kāi)關(guān)元件分：開(kāi)關(guān)原件主要性能指標(biāo)有：耐壓能力，工作電流、最高工作頻率及可控性。目前變頻橋所用的開(kāi)關(guān)元件主要有：晶閘管TH，又稱可控硅SCR；門極關(guān)斷晶閘管GTO；雙極型晶體管BJT，又稱為電力晶體管GTR；絕緣柵雙極晶體管IGBT等。因此按開(kāi)關(guān)類型來(lái)劃分，則分別可關(guān)斷晶體管（GTO）變頻器，電力晶閘管（GTR）變頻器，絕緣體柵晶體管（IGBT）變頻器。絕緣柵雙極晶體管（IGBT）的柵極具有MOS結(jié)構(gòu)。需要驅(qū)動(dòng)功率小，控制電路簡(jiǎn)單。工作頻率比GTR高一個(gè)數(shù)量級(jí)，可

29、以制成性能優(yōu)良的正弦波PWM變頻器，有逐步取代GTR變頻器的趨勢(shì)。三、變壓變頻（VVVF）調(diào)速系統(tǒng)變壓變頻（VVVF）調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成如圖7-21所示。從圖7-21可看出,不論是低速用還是中、高速用系統(tǒng)，其基本公用環(huán)節(jié)有晶體管逆變器，基極驅(qū)動(dòng)電路、PWM 控制電路、拖動(dòng)系統(tǒng)電腦、速度反饋用編碼器和電流反饋用電流互感器所組成。低速用系統(tǒng)采用二級(jí)管整流器和再生電路，再生電路作為曳引電動(dòng)機(jī)在再生制動(dòng)時(shí)的能量消耗。而在中、高速電梯中，由于整流器采用晶閘管、電梯再生能量可通過(guò)晶閘管反饋到電網(wǎng)，所以，不需要再生電路。電梯變頻器采用交-直-交形式。三相交流電經(jīng)二極管整流模塊（或晶閘管模塊）組成的整流器變成直流電

30、，由高電壓大容量的電解電容器進(jìn)行濾波，成為平滑的直流電，然后通過(guò)大功率晶體管模塊（GTR）組成的逆變器，將直流電變換為頻率不同、電壓可變的三相交流電，驅(qū)動(dòng)變頻電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變壓變頻無(wú)級(jí)調(diào)速。為了提高系統(tǒng)的控制精度，拖動(dòng)系統(tǒng)電腦通常采用16位微機(jī)，它根據(jù)速度指令信號(hào)和速度反饋信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算后產(chǎn)生電流指令信號(hào)去控制PWM電路。PWM電路將電流指令信號(hào)和電動(dòng)機(jī)實(shí)際電流反饋信號(hào)，經(jīng)比較后形成PWM控制信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)基極驅(qū)動(dòng)電路放大后去控制逆變器中功率晶體管的導(dǎo)通和截止，使逆變器輸出變壓變頻的正弦交流電源。圖7-21 VVVF系統(tǒng)構(gòu)成圖7-22為廣州電梯工業(yè)公司近年引進(jìn)日立電梯技術(shù)生產(chǎn)的微機(jī)控制YPVF型變頻調(diào)速電梯拖動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。主回路由二級(jí)管整流器 和晶體管逆變器組成，主電腦采用8位微機(jī)用作運(yùn)行控制；付電腦采用16位微機(jī)用作速度控制。此外，該系統(tǒng)還引入連續(xù)負(fù)荷補(bǔ)償裝置，負(fù)荷信號(hào)由裝在轎底的負(fù)載檢出差動(dòng)變壓作為起動(dòng)補(bǔ)償用。圖7-22 YPVF 電梯拖動(dòng)系統(tǒng)多媒體資源工作過(guò)程評(píng)價(jià)反饋閱讀材料永磁同步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，節(jié)能，環(huán)保，效率高，安全性好，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。在電梯領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，有一統(tǒng)電梯江山的趨勢(shì)。一、調(diào)速原理：n=60f/p式中：n電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min） f