電梯電力拖動基礎(chǔ)知識

1、電梯的電力拖動第一節(jié) 電梯電力拖動系統(tǒng)的特點、供電及主機控制一、電梯電力拖動的種類及特點 電梯的電力拖動系統(tǒng)對電梯的起動加速、穩(wěn)速運行、制動減速起著控制作用。拖動系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響電梯的起動和制動加速度、平層精度、乘坐舒適性等指標(biāo)。 在19世紀(jì)中葉以前直流拖動是電梯的唯一拖動方式，到20世紀(jì)初交流電力拖動才開始在電梯上得到應(yīng)用。目前用于電梯電力拖動系統(tǒng)主要有如下幾類：、交流變極調(diào)速系統(tǒng) 交流感應(yīng)電動機要獲得二種或三種的轉(zhuǎn)速，由于它的轉(zhuǎn)速是與其極對數(shù)成反比，因此變速的最簡單方法改變電動機定子繞組的極對數(shù)就可改變電動機的同步轉(zhuǎn)速。該系統(tǒng)大多采用開環(huán)方式控制，線路比較簡單，造價較低，因此被廣泛用在電

2、梯上，但由于乘坐舒適感較差，此種系統(tǒng)一般只應(yīng)用于額定速度不大于m/s的貨梯。、交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)由于大規(guī)模集成電路和計算機技術(shù)的發(fā)展，使交流調(diào)壓調(diào)速拖動系統(tǒng)在電梯中得到廣泛應(yīng)用。該系統(tǒng)采用可控硅閉路調(diào)速，其制動減速可采用渦流制動、能耗制動、反接制動等方式，使得所控制的電梯乘坐舒適好，平層準(zhǔn)確度高，明顯優(yōu)于交流雙速拖動系統(tǒng)，多用于速度2.0m/s以下的電梯。但隨著調(diào)速技術(shù)和電子器件的發(fā)展有被變頻變壓調(diào)速系統(tǒng)淘汰的趨勢。、變頻變壓調(diào)速系統(tǒng) 變頻調(diào)速是通過改變異步電動機供電電源的頻率而調(diào)節(jié)電動機的同步轉(zhuǎn)速，也就是改變施加于電動機進線端的電壓和電源頻率來調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速。目前交流可變電壓可變頻率(VVVF

3、)控制技術(shù)得到迅速發(fā)展，利用矢量變換控制變頻變壓系統(tǒng)的電梯速度可達12.5m/s，其調(diào)速性能已達到直流電動機的水平。且具有節(jié)能、效率高、驅(qū)動控制設(shè)備體積小、重量輕和乘坐舒適感好等優(yōu)點，目前已在很大范圍內(nèi)替代了直流拖動。、直流拖動系統(tǒng)直流電動機具有調(diào)速性能好，調(diào)速范圍大的特點，因此具有速度快、舒適感好、平層準(zhǔn)確度高的優(yōu)點。電梯上常用的有二種系統(tǒng)：一是發(fā)電機組構(gòu)成的可控硅勵磁發(fā)電機電動機系統(tǒng)；二是可控硅直接供電的可控硅電動機系統(tǒng)。前者是通過調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁來改變電機的輸出電壓，后者是用三相可控硅整流器，把交流電變成可控的直流電，供給直流電動機，這樣可省去了發(fā)電機組節(jié)省能源、降低造價，且結(jié)構(gòu)緊湊。但

4、隨著變頻變壓調(diào)速的發(fā)展，目前電梯已很少使用直流拖動。 曳引電梯因其負(fù)載和運行的特點，與其他提升機械相比，在電力拖動方面有下列特點：1、四象限運行。雖然電梯與其他提升機械的負(fù)載都屬位能負(fù)載，但一般提升機械的負(fù)載力矩方向是恒定的，都是由負(fù)載的重力產(chǎn)生。但在曳引電梯中，負(fù)載力矩的方向卻隨著轎廂載荷的不同而變化，因為它是由轎廂側(cè)與對重側(cè)的重力差決定的。增加內(nèi)容：電動機的工作制 電動機的工作制分為10類（1）連續(xù)工作制S1工作制（2）短時工作制S2工作制（3）斷續(xù)工作制S3工作制（4）包括啟動的斷續(xù)周期工作制S4工作制（5）包括電制動的斷續(xù)周期工作制S5工作制（6）連續(xù)周期工作制S6工作制（7）包括電制

5、動的連續(xù)周期工作制S7工作制（8）包括負(fù)載轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化的連續(xù)周期工作制S8工作制（9）包括負(fù)載和轉(zhuǎn)速做周期性變化的工作制S9工作制（10）離散恒定負(fù)載工作制S10工作制接電持續(xù)率、接電次數(shù)和啟動次數(shù)1、接電持續(xù)率 起重機在一個工作周期中，電氣設(shè)備有接電工作時間，也有斷電停止時間。接電工作時間與周期時間的比值叫做接電持續(xù)率。2、接電次數(shù) 工作一次接電一次，接電次數(shù)表示工作繁忙程度。按規(guī)定，斷續(xù)工作周期的時間不超過10min，每小時至少工作6次。起重機每小時工作遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過6次。3、啟動次數(shù) 啟動是指電動機轉(zhuǎn)速從零啟動到額定轉(zhuǎn)速，叫全啟動；實際使用時并不是都啟動到額定轉(zhuǎn)速，一般啟動到較低速就被制動，叫

6、點車。點車的功率損耗小于全啟動，不有算全啟動一次。異步電動機的主要參數(shù)1、同步轉(zhuǎn)速n0與電機的極對數(shù)P、電源頻率f的關(guān)系 三相異步電動機有三相定子繞組，每個繞組由一個線圈組成，三相繞組在空間上彼此相隔120，可以做星形或三角形聯(lián)結(jié)。 三相繞組接在對稱的三相交流電源上，在定子空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向與三相電流的相序ABC是一致的。若改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，只要把通往定子繞組 的電流的相序改變，即交換任意電源進線即可。 電動機定子的三相繞組，兩個磁極時，一相繞組兩個線圈，一個磁極下一個線圈，共6個線圈，在定子空間每個線圈相差60布置。如把線圈的數(shù)量增加一倍，每相繞組的4個線圈串聯(lián)，一個磁極下一

7、個線圈，就變成了4極。這12個線圈，在空間上相隔30， 每當(dāng)交流變化一周，兩極磁場在空間旋轉(zhuǎn)360，4極磁場只轉(zhuǎn)180。如果是P對極，交流電流變化一周，磁場在空間旋轉(zhuǎn)了（1/P）x360，即磁場在空間旋轉(zhuǎn)了1/P轉(zhuǎn)。 設(shè)定子繞組的電流頻率為f，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速為n0，則有 60f n0= P 式中n0同步轉(zhuǎn)速（r/min），為電動機定子外加電源在定、轉(zhuǎn)子空間形成的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速； f電源頻率（Hz），我國的電源頻率f=50Hz； P極對數(shù)； f/P每秒轉(zhuǎn)數(shù)r/s； 60常數(shù)，來源于60s=1min。 如電動機的型號為YZR180L8，則8為極數(shù)，極對數(shù)為4，同步轉(zhuǎn)速為750r/min。 2、轉(zhuǎn)差率

8、S和額定轉(zhuǎn)差率Se （1）轉(zhuǎn)差率 同步轉(zhuǎn)速n0與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n之差，再與同步轉(zhuǎn)速n0之比，稱為異步電動機的轉(zhuǎn)差率，簡稱轉(zhuǎn)差， S表示，則有 n0-n S= n0 式中，n實際轉(zhuǎn)速（r/min）； n0同步轉(zhuǎn)速（r/min）。（2）額定轉(zhuǎn)差率Se 額定轉(zhuǎn)速ne時的轉(zhuǎn)差率為額定轉(zhuǎn)差率，用下式表示： n0-ne Se= n0異步電動機的機械特性曲線 1、異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩 當(dāng)異步電動機的定子繞組接通三相電源后，在定子空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場相對運動（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場磁力線），便在轉(zhuǎn)子導(dǎo)線內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。在此感應(yīng)電動勢的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)線內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，稱為轉(zhuǎn)子電流。轉(zhuǎn)子電流在磁場中受力，這

9、些磁力對轉(zhuǎn)軸形成一個轉(zhuǎn)矩，稱為電磁轉(zhuǎn)矩，其作用方向與旋 轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)方向一致，因此，轉(zhuǎn)子就順著旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動起來。 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，永遠(yuǎn)小于旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)速度n0，如果n=n0，則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間就不存在相對運動，也就不存在轉(zhuǎn)子導(dǎo)線切割磁力線，也就不存在感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流、電磁轉(zhuǎn)矩。因此，轉(zhuǎn)子總是緊跟著旋轉(zhuǎn)磁場，以小于同步轉(zhuǎn)速n0的轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)，所以這類電動機被稱為異步電動機。異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩M為 SE20M=CI2cos2=C R +（SX20）2 R2 SR2= CE20 R +（SX20）2 R +（SX20）2 式中C常數(shù)，決定于電動機的結(jié)構(gòu)； 電動機的定子的磁通密度(Wb/m2）

10、; S轉(zhuǎn)差率； X20轉(zhuǎn)子電路的相感抗（）； R2轉(zhuǎn)子電路的相電阻（ ）； E20轉(zhuǎn)子的電路開路電壓（V）。 當(dāng)外加電壓U及頻率f1為定值時，式中、E20和X20都是常數(shù)； 與外加電壓U成正比，當(dāng)外加電壓U一定時是常數(shù)；X20是轉(zhuǎn)子還未轉(zhuǎn)動起來時 的感抗，X20=2f1L2,L2為轉(zhuǎn)子繞組每相電感系數(shù)，常數(shù)；當(dāng)外加電源頻率f1為定值時，X20是常數(shù)。E20是轉(zhuǎn)子電路開路電壓，是轉(zhuǎn)子還未轉(zhuǎn)動起來時的電動勢，常數(shù)；R2為轉(zhuǎn)子電路的相電阻，沒有外加電阻時，R2也是常數(shù)； 式中的電磁轉(zhuǎn)矩M僅隨轉(zhuǎn)差率S的變化而變化。 根據(jù)式中作出的關(guān)系曲線，稱為M-S曲線，也叫機械特性曲線。電動機固有的、沒有改變電源頻

11、率、定子端電壓、轉(zhuǎn)子內(nèi)沒有外加電阻時的特性曲線，稱自然特性曲線。 曲線分為兩部分：OA和AB部分，見圖151。 s 在OA部分，S很小，電磁轉(zhuǎn)矩M與轉(zhuǎn)差率S基本成正比。可以認(rèn)為這一段是直線。 在AB部分，隨S增大，轉(zhuǎn)矩與S成反比減小。 電磁轉(zhuǎn)矩M由增大到減小的轉(zhuǎn)折點，稱為最大轉(zhuǎn)矩Mmax；此時的轉(zhuǎn)差率稱臨界轉(zhuǎn)差率。 電動機運行時，軸上有兩種轉(zhuǎn)矩，一是電動機的電磁轉(zhuǎn)矩M，另一是負(fù)載轉(zhuǎn)矩Mf。 當(dāng)Mf=M時中，電動機穩(wěn)定運行；當(dāng)MfM時，電動機減速運行。 電動機靜止時，接通三相電源，電動機建立磁場，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，此時的電磁轉(zhuǎn)矩為啟動轉(zhuǎn)矩Mq。當(dāng)Mq大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時才能啟動，小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時不能啟動。

12、電動機啟動后，沿著BA運行。隨著轉(zhuǎn)速的增大，電磁轉(zhuǎn)矩也有關(guān)增大，電動機進一步加速，經(jīng)過臨界點A進入OA段運行。在BA段電動機無法穩(wěn)定 運行，稱為不穩(wěn)定區(qū)。 在OA段，隨著轉(zhuǎn)速增大，轉(zhuǎn)矩減少，直到M與Mf1相等時，電動機穩(wěn)定運行在C1點。 當(dāng)電動機軸上機械負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大為Mf2時，電動機沿著OA運行，電磁轉(zhuǎn)矩增大；當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩M=Mf2時，穩(wěn)定運行在C2點上。 當(dāng)電動機軸上機械負(fù)載轉(zhuǎn)矩減少為Mf3時，電動機沿著OA運行，電磁轉(zhuǎn)矩減少；當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩M=Mf3時，穩(wěn)定運行在C3點。所以 AO段為穩(wěn)定運行區(qū)。當(dāng)Mf增大到超過電動機的最大轉(zhuǎn)矩Mmax時，運行著的電動機很快停止運行。 2、額定轉(zhuǎn)矩Me、額定輸出

13、功率P、額定轉(zhuǎn)速ne三者之間關(guān)系 電動機額定接電持續(xù)率工作時，軸上輸出的最大允許轉(zhuǎn)矩稱為額定轉(zhuǎn)矩Me。當(dāng)電動機的電磁轉(zhuǎn)矩等于額定轉(zhuǎn)矩時，電動機運行在額定狀態(tài)。此時的轉(zhuǎn)速是額定轉(zhuǎn)速ne;轉(zhuǎn)差稱為額定轉(zhuǎn)差Se，電動機輸出功率稱為額定功率。 電動機的最大轉(zhuǎn)矩Mmax與額定轉(zhuǎn)矩的比值，稱為過載倍數(shù)，用表示： Mmax = Me 式中Mmax電動機的最大轉(zhuǎn)矩（Nm）; Me電動機的額定轉(zhuǎn)矩（Nm）。 起重用的電動機的值，一般取2.32.8。什么叫電氣制動 電磁轉(zhuǎn)矩作為制動轉(zhuǎn)矩，用來調(diào)節(jié)電動機的速度或停止運行，這種非接觸式的制動方式叫電氣制動。 機械制動主要用于固定停止位置用的支持制動和安全制動。電氣制動

14、作用是用于減速制動，不能用于支持制動和安全制動，不能作為固定停止位置用。 為了使運動的機構(gòu)迅速而準(zhǔn)確地停止，或者使下降的重物獲得穩(wěn)定的運行速度，需要電動機在電氣制動狀態(tài)下運行。 起重機各機構(gòu)驅(qū)動異步電動機常見的電氣制動方法有再生發(fā)電制動、反接制動、能耗制動、單項制動四種。 再生發(fā)電制動 1、再生發(fā)電制動的形式 （1）在位能負(fù)載作用下產(chǎn)生的再生發(fā)電制動； （2）改變極對數(shù)P，改變同步轉(zhuǎn)速n0=60f/P，使電動機的轉(zhuǎn)速超過它的同步轉(zhuǎn)速n0，產(chǎn)生的再生作用發(fā)電制動； （3）變頻調(diào)速時，降低電源頻率f使電動機的轉(zhuǎn)速超過它的同步轉(zhuǎn)速n0，產(chǎn)生的再生發(fā)電制動。 2、再生發(fā)電制動特點 （1）電動機的轉(zhuǎn)速n

15、高于同步轉(zhuǎn)速n0，轉(zhuǎn)子帶動旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)，處于發(fā)電狀態(tài)。 （2）電動機的電磁轉(zhuǎn)矩M是制動轉(zhuǎn)矩，此時電動機處于再生發(fā)電制動狀態(tài)； （3）轉(zhuǎn)差S為負(fù)值，一般可以在一0之間。 定子旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的方向與電動狀態(tài)相反，電磁力矩的方向與電動狀態(tài)相反，電磁力矩的方向與電動機的旋轉(zhuǎn)方向相反，成為制動轉(zhuǎn)矩，電動狀態(tài)時，定子旋轉(zhuǎn)磁場拉著轉(zhuǎn)子，現(xiàn)在是轉(zhuǎn)子拉著定子旋轉(zhuǎn)磁場，是發(fā)電狀態(tài)。電動機像一個與電網(wǎng)并聯(lián)的發(fā)電機，將電能反饋給電網(wǎng)，又從電網(wǎng)吸取無功電流作激磁之用。 3、在位能負(fù)載的作用下再生發(fā)生電制動 電動機定子繞組下降方向接通三相交流電源，這時，電動機在具有勢能的負(fù)載帶動下，進入再生發(fā)電制動狀態(tài)運行。 （1）

16、位能負(fù)載的作用下再生發(fā)電制動特點 電動機下方向接電，工作穩(wěn)定運行在第四象限； 電動機的轉(zhuǎn)速n高于同步轉(zhuǎn)速n0； 吊鉤上重物轉(zhuǎn)矩大于電動機的阻力轉(zhuǎn)矩（包括所帶動的機構(gòu)）； 電動機的電磁轉(zhuǎn)矩M是制動轉(zhuǎn)矩； 轉(zhuǎn)差S為負(fù)值，一般可以在一 0之間。 當(dāng)要求轉(zhuǎn)速不大于1.2 n0時，再生發(fā)電制動的轉(zhuǎn)差S1在0 一0.2之間，即|S1|=（R*+Rd*）M1* 0 一0.2，否則超速運行。 圖2-1-1是位能負(fù)載的作用下再生發(fā)電制動的機械特性曲線，BD、BC段及其延長線為再生發(fā)電制動特性曲線段。 s 此時負(fù)載轉(zhuǎn)矩是下方向，電動機在A點啟動，電磁轉(zhuǎn)矩也是下方向。在電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩作用下，沿曲線AB加速，運行

17、在電動狀態(tài)。到達B點后，運行速度等于同步轉(zhuǎn)速，電動狀態(tài)結(jié)束。過B點后，電磁轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩。在負(fù)載轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)加速，到達C點后，電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動機在C點穩(wěn)定運行。 如果轉(zhuǎn)子里加一個外加電阻，電動機在H點啟動，電磁轉(zhuǎn)矩也是下方向。在電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩作用下，沿曲線HB加速， 運行在電動狀態(tài)。到達B點后，沿BD運行。到達D點后，電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動機在D點穩(wěn)定運行，轉(zhuǎn)差為負(fù)，絕對值大于未加電阻的轉(zhuǎn)差數(shù)值，穩(wěn)定運行速度也大于未加電阻的穩(wěn)定運行速度。 （2）在位能負(fù)載作用下的再生發(fā)電制動的產(chǎn)生方法 電動機下方向接電； 吊鉤上重物轉(zhuǎn)矩大于電動機的阻力轉(zhuǎn)矩（包括所帶動的機構(gòu)）； 設(shè)計時，

18、轉(zhuǎn)子內(nèi)的全部電阻有Rd*=Se（額定轉(zhuǎn)差）、軟化電阻R*= 0.1、小電阻R*= 0.20等幾種情況。 （3）再生發(fā)電制動，穩(wěn)定運行時（位能負(fù)載）轉(zhuǎn)差SL與轉(zhuǎn)子電路總電阻R+Rd的關(guān)系 1）公式 Me |SL| R= Rd-Rd SeML 式中R轉(zhuǎn)子回路外加電阻（不包括轉(zhuǎn)子內(nèi)電阻Rd）（）； Rd轉(zhuǎn)子內(nèi)電阻（）； 例4: 電動機下方向接電，外加電阻（包括轉(zhuǎn)子內(nèi)電阻）為R*=2時，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為M1*=1，求穩(wěn)定工作速度n。 解 |SL|=R*M1*=2；因為S1為負(fù)數(shù)，所以舍去S1=+2。 n0-n 取SL=-2=； n0 解之得n=3n0。 在位能負(fù)載的作用下產(chǎn)生再生發(fā)電制動時，穩(wěn)定工作速度與負(fù)

19、載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子電路總電阻的乘積有關(guān)。轉(zhuǎn)子電路總電阻小，穩(wěn)定工作速度??；轉(zhuǎn)子電路總電阻大，穩(wěn)定工作速度大。轉(zhuǎn)子電路總電阻過大時，穩(wěn)定工作速度過大，甩壞定子和轉(zhuǎn)子繞組。 4、變極產(chǎn)生的再生發(fā)電制動 電動機在高速繞組（極對數(shù)少）運行，突然接入低速繞組（極對數(shù)多），運行速度高于低速繞組（極對數(shù)多）的同步轉(zhuǎn)速。 圖2-1-4中，曲線是高速極的機械特性曲線，是低速極的機械特性曲線。電動機接在高速繞組上時，沿曲線啟動運行，Ml是負(fù)載轉(zhuǎn)矩，穩(wěn)定運行在A點，運行在電動狀態(tài)。 s 突然接入低速繞組后，由A點運行平移到第二象限的B點運行，該點的轉(zhuǎn)速高于低速繞組的同步轉(zhuǎn)速n0，轉(zhuǎn)速是正的。電磁轉(zhuǎn)矩是制動轉(zhuǎn)矩，是負(fù)的。電

20、動機由高速繞組的電動狀態(tài)進入低速繞組再生發(fā)電制動運行。 此時的電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩都與運行方向相反，都使電動機減速。到C點后，再生發(fā)電制動結(jié)束。 C點的電磁轉(zhuǎn)矩為零。 在負(fù)載轉(zhuǎn)矩作用下，繼續(xù)減速，到D點后，電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動機在D點穩(wěn)定運行。此時，電磁轉(zhuǎn)矩與電動機的運行方向相反，電動狀態(tài)。5、降低電動機電源頻率產(chǎn)生的再生發(fā)電制動 變頻調(diào)速的降速過程中，均能使電動機的運行速度高于同步轉(zhuǎn)速。圖2-1-5中，f1高于f2。電動機在頻率f1上電動運行時，穩(wěn)定工作點在A點。頻率由f1降到f2時， f2的同步轉(zhuǎn)速是C點。此時的運行速度高于 s 同步轉(zhuǎn)速。電動機的運行在再生發(fā)電制動狀態(tài)。此時的電磁轉(zhuǎn)矩

21、和負(fù)載轉(zhuǎn)矩都與運行方向相反，都使電動機減速。到C點后，再生發(fā)電制動結(jié)束。C點的電磁轉(zhuǎn)矩為零。在負(fù)載轉(zhuǎn)矩作用下，繼續(xù)減速，到D點后，電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動機在D點穩(wěn)定運行。此時，電磁轉(zhuǎn)矩與電動機的運行方向相反，電動狀態(tài)。能耗制動 把電動機定子繞組從三相交流電源上切斷，接上直流電源，這時，電動機如被具有或勢能的負(fù)載帶動，則電動機進入能耗制動狀態(tài)。 定子繞組中的直流電流使定子產(chǎn)生固定不變的磁場，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子切割磁力線，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生電流，固定不變的磁場對運動的轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生電磁力，方向與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)改變方向相反，起制動作用。此時電動機相當(dāng)于發(fā)電機，把負(fù)載的變成電能，再變成熱能消耗在轉(zhuǎn)子電路中。 能耗制動

22、一般用于起升機構(gòu)的慢速下降和平移機構(gòu)的快速停車。由于轉(zhuǎn)速為零時轉(zhuǎn)矩也為零，能準(zhǔn)確停車。能耗制動接線如圖2-3-1和2-3-2所示。 圖2-3-3中，Mf是負(fù)載轉(zhuǎn)矩，阻力負(fù)載。穩(wěn)定運行在A點。運行在電動狀態(tài)，突然切斷三相交流電源后，接入直流電源，由A點運行平移到第二象限的B點運行，B點的電磁轉(zhuǎn)矩是負(fù)的。負(fù)載轉(zhuǎn)矩是阻力負(fù)載，與轉(zhuǎn)子運行的方向相反。此時的電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩都與運行方向相反，都使電動機 s 與運行方向相反，都使電動機減速。到O點后，電磁轉(zhuǎn)矩為零，電動機停止運行。 - 圖2-3-4（）中，M1是負(fù)載轉(zhuǎn)矩，位能負(fù)載。起升機構(gòu)穩(wěn)定運行在A點上升方向的電動狀態(tài)。突然切斷三相交流電源后，接入直流

23、電源，由A點運行平移到第二象限的B點運行。B點的電磁轉(zhuǎn)矩是負(fù)的，雖上升方向的。電磁轉(zhuǎn)矩是制動轉(zhuǎn)矩，電動機由電動狀態(tài)進入能耗制動運行。負(fù)載轉(zhuǎn)矩（位能負(fù)數(shù)）是下降方向。此時的電磁轉(zhuǎn)矩 和負(fù)載轉(zhuǎn)矩都與運行方向（上升）相反，都使電動機減速。到O點后，轉(zhuǎn)速為零，電磁轉(zhuǎn)矩為零。負(fù)載轉(zhuǎn)矩不為零，在負(fù)載作用下，電動機反向運行。O點后的電磁轉(zhuǎn)矩變成正的，上升方向。負(fù)載轉(zhuǎn)矩還是下降方向，負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于電磁轉(zhuǎn)矩，加速運行到D點，電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，穩(wěn)定運行在D點。 圖2-3-4（）b中，是用于高空停止后，利用能耗制動穩(wěn)定下重物的。ML是負(fù)載轉(zhuǎn)矩，位能負(fù)載。重物停在高空不動。 首先接入直流電源，再打開制動器。接入直流

24、電源瞬間，電磁轉(zhuǎn)矩為零，轉(zhuǎn)速為零。負(fù)載轉(zhuǎn)矩作用下，向下降方向轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動起來之后，電磁轉(zhuǎn)矩不再為零，是上升方向的。電磁轉(zhuǎn)矩是制動轉(zhuǎn)矩。電磁轉(zhuǎn)矩與運行方向相反，電動機由靜止?fàn)顟B(tài)進入能耗制動運行。但電磁轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，加速運行到A點，電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，穩(wěn)定運行在A點。 如果剛開始轉(zhuǎn)子內(nèi)接入的電阻比曲線OA大。接入直流電源后打開制動器的同時，沿曲線OBC進行。加速運行到C點，電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，穩(wěn)定運行在C點。 如在穩(wěn)定運行的A點，接入大電阻，可平移到B點運行；沿曲線BC運行。加速運行到C點，電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，穩(wěn)定運行在C點。 圖6-1是特性曲線的四象限運行圖。其中曲線1和2是異步電機的自

25、然機械特性曲線，而虛線L和L是負(fù)載特性曲線。曳引拖動電梯重載（轎廂側(cè)重量超過對重側(cè)重理）上行時，電動機處于電動狀態(tài)，拖動力矩與負(fù)載力矩均為正值，電動機工作在第象限的A點。但若輕載（轎廂側(cè)重量小于對重側(cè)重量）上行時。由于負(fù)載力矩為負(fù)值即曲線L，故電機處于上行方向的再生狀態(tài)，工作在第象限的B點。 當(dāng)電梯輕載下行時，由于電動力矩和負(fù)載力矩均為負(fù)值，電機處于電動狀態(tài)，工作在第象限的C點。在重載下降時，由于負(fù)載力矩為正值，電動機處于下行方向的再生狀態(tài)，工作在第象限的D點。 2、運行速度高。、運行速度高。 一般用途的起重機的提升速度為0.10.4m/s，而電梯速度大都在0.5m/s以上，一般都在12m/s

26、，最高的可超過13m/s。 3、速度控制要求高。電梯屬于輸送人員的提升設(shè)備，在考慮人的安全和舒適的基礎(chǔ)上也要講究效率。故規(guī)定電梯的加速度不能大于1.5m/s2又不能小于0.480.65m/s2。在直流驅(qū)動和交流調(diào)壓調(diào)速和變頻調(diào)速中均由速度給定電路和提供一個較理想的運行速度曲線，通過反饋的拖動裝置的速度調(diào)節(jié)，使電梯實時跟蹤給定的曲線。若在加速、減速段中加速度變化的部位跟蹤精度不高或各曲線段過渡不平滑都影響乘坐的舒適感。 4、定位精度高：一般提升機械如起重機的定位精度要求都不甚高，在要求較精確的定位如安裝工件時，也是在工作人員的指揮和操作人員的控制下才能達到。而電梯在平層?？繒r依靠自動操作，定位精

27、度都在15mm左右，變壓變頻調(diào)速電梯可在5mm以內(nèi)。二、供電與主機控制二、供電與主機控制1、供電。電梯是民用建筑中功率較大的設(shè)備，而且由于工作的特點對供電的質(zhì)量要求較高。電梯電源應(yīng)是專用電源。由配電間直接送到機房，電源的電壓波動范圍應(yīng)不超過7%，而且照明電源應(yīng)與電梯主電源分開。 電梯的供電應(yīng)采用TN-S系統(tǒng)，在有困難時可以采用TN-C-S系統(tǒng)。而且應(yīng)有重復(fù)接地。為檢修時使用活動工作燈具等需要，應(yīng)有符合安全電壓要求的電源裝置向轎頂、底坑某處的插頭供電。并應(yīng)有應(yīng)急電源在停電或故障時供照明和報警等裝置使用。 2、主開關(guān)主開關(guān)。在機房中每臺電梯都應(yīng)單獨裝設(shè)一個能切斷該臺電梯電路的主電路的主開關(guān)。該開關(guān)

28、整定容量應(yīng)稍大于所有電路的總?cè)萘?，并具有切斷電梯正常使用情況下最大電流的能力。 主開關(guān)主開關(guān)應(yīng)具有穩(wěn)定的斷開和閉合位置，若以刀閘為主開關(guān)，則手把向下的位置應(yīng)是斷開位置。主開關(guān)的斷開位置最好能鎖住，以防誤操作造成事故。主開關(guān)應(yīng)安裝在從機房入口處能方便迅速接近和操作的位置，周圍不應(yīng)有雜物或有礙操作的設(shè)備或結(jié)構(gòu)。如果機房為幾臺電梯共用，各臺電梯的主開關(guān)必須有明顯易識別的與曳引機對應(yīng)的標(biāo)記。主開關(guān)若裝在電氣柜內(nèi)，則電氣柜不應(yīng)上鎖，應(yīng)能隨時打開。 主開關(guān)不能切斷下列的供電電路：機房、滑輪間、轎廂和井道(含底坑)的照明；機房、轎頂和底坑的插座以及通風(fēng)和報警裝置。 電梯轎廂和井道的照明和插座，應(yīng)取自建筑的照

29、明電路或從主開關(guān)外側(cè)引入。并有各自單獨的電源開關(guān)和保護裝置，開關(guān)應(yīng)安裝在相應(yīng)的主開關(guān)附近。 3、配線與布線。電梯用的導(dǎo)線、電纜應(yīng)符合GB50131997額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣電纜和GB50231997額定電壓450/750V及以下聚氯乙烯絕緣電纜的規(guī)定。其中聚氯乙烯絕緣電纜能用于除電梯驅(qū)動主機動力電路以外的全部線路。導(dǎo)線的截面應(yīng)由安全載流量和機械強度來決定，但門安全電路的導(dǎo)線截面不得小于0.75mm2。除GB5023.4固定布線用護套電纜和GB5013.4中的重型電纜可在機房、井道墻上明敷外，其他電線電纜都應(yīng)安裝在線槽和線管中。線槽與線管應(yīng)用不燃性的材料制成，并有足夠的強度。鐵

30、制線槽在機房地面敷設(shè)時，其壁厚不得小于1.5mm。不易受損的分支線路可以用軟管保護，但軟管長度不應(yīng)超過2m。 電線管在安裝時應(yīng)用卡子固定，固定點間距應(yīng)不大于3m。線管的管口應(yīng)設(shè)護口，與線槽連接處應(yīng)用鎖緊螺帽鎖緊。其內(nèi)部電線的充填率應(yīng)不大于40%。金屬軟管與箱、罩或設(shè)備的連接處應(yīng)用專用接頭。安裝時應(yīng)固定，尤其端頭必須固定牢固，固定點間距不大于1m。電線槽應(yīng)接口嚴(yán)密，槽蓋齊全平整，在并列安裝時應(yīng)注意使槽蓋能方便開啟。線槽的轉(zhuǎn)角和進出口應(yīng)無毛刺，各節(jié)槽體間應(yīng)有電氣連接。在線槽或線管配線時，電線應(yīng)盡量避免有中間接頭，在必須的接頭時應(yīng)采用冷壓端子等方法可靠壓接并作好絕緣處理。在線槽的進出口和轉(zhuǎn)彎部位或電

31、纜受力部位應(yīng)加絕緣襯墊，垂直部分應(yīng)可靠固定。電線槽內(nèi)的電線充填截面應(yīng)不大于槽內(nèi)截面積的60%，并應(yīng)留有備用線。動力線和控制線應(yīng)分開敷設(shè)。 在電線安裝時，接線端子應(yīng)置于柜內(nèi)或盒內(nèi)，電線電纜的內(nèi)護層和護套應(yīng)進入設(shè)備接線裝置的殼體，以確保導(dǎo)線絕緣和防護的連續(xù)性。 電梯隨行電纜應(yīng)符合GB5013.51997和GB5023.61997的要求。隨行電纜安裝前必須先自由懸吊消除扭曲。敷設(shè)的長度應(yīng)在轎廂完全壓縮緩沖器后，略有余量但不拖地。設(shè)井道路中間電纜固定架時，固定架應(yīng)設(shè)在提升高度過的2/1以上1.5m處。隨行電纜兩端及不運動部分應(yīng)可靠固定。圓電纜應(yīng)綁扎在轎底和井道的電纜架上（如圖6-2，6-3）。扁電纜可

32、重疊安裝，重疊數(shù)不易超過三根，每根間應(yīng)有3050mm的活動間距。扁電纜固定應(yīng)使用楔形插座與卡子（見圖6-4a和圖6-4b）。 4、制動器和驅(qū)動主機的控制 制動器在動力電源或控制電源失電時，都應(yīng)無延遲地自行制動。按的要求：切斷制動器的電流至少應(yīng)用兩個獨立的電氣裝置（接觸器）來實現(xiàn)，即對制動器線圈應(yīng)有兩個獨立的串聯(lián)的觸頭進行控制。當(dāng)電梯停止時，若其中一個接觸器的主觸點未打開，則最遲到下一次運行方向改變時，能防止電梯再啟動。這兩個接觸器可以是專門設(shè)立的，也可以利用切斷驅(qū)動主機電流的裝置。 規(guī)定由外電源直接供電的驅(qū)動主機，必須用兩個獨立的接觸器切斷電源使主機停止運行。這兩個接觸器的主觸點應(yīng)串聯(lián)在電源電

33、路中。在電梯停止時若有一個接觸器的主觸點未打開，則最遲到下次運行方向改變時，必須防止電梯再運行。 當(dāng)驅(qū)動主機由靜態(tài)元件供電和控制時，可以采用上述用兩個獨立接觸器切斷主機電源的方法，也可以由一個能切斷各相電流的接觸器，和一個用來阻斷靜態(tài)元件中電流的控制裝置及每次停車時檢驗阻斷情況的監(jiān)控裝置共同組成的系統(tǒng)來切斷主機電流。 接觸器應(yīng)在電梯每次改變運行方向前釋放 ，如果此時接觸器主觸點未斷開，電梯應(yīng)停止再運行。在正常停車時，如果阻斷裝置未能有效阻斷靜態(tài)元件輸出的電流，監(jiān)控裝置應(yīng)使接觸器釋放，防止電梯再運行。第二節(jié)交流變極調(diào)速系統(tǒng)第二節(jié)交流變極調(diào)速系統(tǒng) 變極調(diào)速就是改變交流感應(yīng)電機定子繞組的磁場極數(shù)，以

34、改變磁場同步轉(zhuǎn)速來達到調(diào)速的目的。 由電機學(xué)原理可知，三相異步電動機的轉(zhuǎn)速可由下式表達：式中：n電動機轉(zhuǎn)速（r/min）；f電源的頻率；p定子繞組的磁極對數(shù)；s轉(zhuǎn)差率 從上式可見改變磁極對數(shù)p就可以改變轉(zhuǎn)速。電梯變極調(diào)速用的交流異步電動機有單速、雙速和三速。使用最多的是雙速，單速僅用于速度較低的雜物梯，雙速電機的磁極數(shù)一般為極極和極極，也有少數(shù)4極/24極和6極/36極的。三速電機一般磁極數(shù)為6極/8極/24極，比雙速多一個8極繞組，用于制動減速時的附加制動，三速電機主要用于載重量大的電梯。 電機極數(shù)少的繞組稱為快速繞組，極數(shù)多的稱為慢數(shù)繞組。變極調(diào)速是一種有級調(diào)速，調(diào)速范圍不大，因為過多地增

35、加電機的極數(shù)，就會顯著地增大電機的外形尺寸。 圖6-5是交流雙速電梯的主拖動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。從圖中可以看出，三相交流感應(yīng)電動機定子內(nèi)具有兩個不同極對數(shù)的繞組（分別為6極和24極）?？焖倮@組（極）作為起動和穩(wěn)速之用，而慢速繞組作為制動減速和慢速平層停車用。為了限制起動電流，以減小對電網(wǎng)電壓波動的影響，在起動時一般按時間原則，串電組、電抗一級加速或二級加速；減速制動是在低速繞組中按時間原則進行二級或三級再生發(fā)電制動減速，以慢速繞組（極）進行低速穩(wěn)定運行直至平層停車。 下面以圖6-6所示的交流電動機機械特性圖來說明電梯的整個運行過程。電梯串電抗后以特性曲線起動，起動轉(zhuǎn)矩為Ma，轉(zhuǎn)速上升到nb時，短

36、接電抗器XH、RH，轉(zhuǎn)到自然特性，由于轉(zhuǎn)速不能突變，過渡到點，轉(zhuǎn)矩有增量M=Mc-Mb，然后加速到nb以恒速運行。減速制動時已從快速繞組切換至慢速繞組上，為減少電流沖擊，串入電抗XL、電阻RL，電動機按運行特性曲線3的e點開始減速，一直到f點時，KMA2吸合，短接電阻R2，電動機串電抗XL以特性4運行。速度下降到h時KMA3吸合，短接全部電阻和電抗，電動機以特性5運行，直到KM2釋放，電動機失電停止運行。 在快速繞組中串入電阻和電抗，是為了在起動時減小起動電流和減小對電網(wǎng)的影響，也限制了起動時的加速度防止產(chǎn)生沖擊以改善起動的舒適感。在慢速繞組中串入電阻和電抗，是為了限制減速時快速繞組切換到慢速

37、繞組時的制動力矩，防止產(chǎn)生沖擊。逐極切除電阻電抗是為使減速平穩(wěn)，都是為了增加舒適感。一般要求起動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的2倍左右，慢速為1.51.8倍。第三節(jié)交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 一、交流調(diào)壓調(diào)速就是通過改變電機定子電壓來實現(xiàn)調(diào)速 雙速電梯采用串電阻電抗起動，變極減速平層，一般起、制動加速度大，運行不平穩(wěn)。若用可控硅取代電阻電抗，從而控制起、制動電壓，并采用速度反饋實現(xiàn)系統(tǒng)閉環(huán)控制，在運行中不斷檢查電梯運行速度與理想速度曲線的吻合。就可以達到起動舒適、運行平穩(wěn)的目的，這就是交流調(diào)壓調(diào)速的基本原理。 交流調(diào)壓調(diào)速電梯在運行各個階段的控制方式大致有三種見圖。從圖中可知不論那種控制方式，其制動過程總是要加以控制

38、的。交流調(diào)壓調(diào)速的制動方式有能耗制動、渦流制動、反接制動。一般常用能耗制動方式。 能耗制動的調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)采用可控硅調(diào)壓調(diào)速再加直流能耗制動組成。通常失電后對慢速繞組中的兩相繞組通以直流電流，在定子內(nèi)形成一固定的磁場。當(dāng)轉(zhuǎn)子由于慣性而仍在旋轉(zhuǎn)時，其導(dǎo)體切割磁力線，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電勢及轉(zhuǎn)子電流，這一感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與定子磁場相互作用產(chǎn)生了制動力矩，其大小與定子磁化力及電機轉(zhuǎn)速有關(guān)。這種狀態(tài)下的機械特性曲線第象限通過坐標(biāo)原點向外延伸的曲線（見圖6-8）。從曲線形狀可見，當(dāng)電機轉(zhuǎn)矩下降為零，轉(zhuǎn)速也為零，所以應(yīng)用能耗制動能使轎廂準(zhǔn)確停車，再加上用可控硅構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)速度，可以得到滿意的舒適感及平層

39、精度。 由于能耗制動力矩是由電機本身產(chǎn)生的，因此對起動加速、穩(wěn)速運行和制動減速實現(xiàn)全閉環(huán)的控制不但可能而且是方便的。具體可根據(jù)電機特性及調(diào)速系統(tǒng)的配置而定。 這種系統(tǒng)對電動機的制造要求較高，因此電動機在運行過程中一直處于轉(zhuǎn)矩不平衡狀態(tài)，從而導(dǎo)致電動機運行噪聲增大，以及電機會發(fā)生過熱現(xiàn)象。 可控硅的調(diào)壓調(diào)速是采用移相控制。三組反并聯(lián)的晶閘管按順序用脈沖觸發(fā)，觸發(fā)順序必須保證相序和相位關(guān)系。這時對于一定的負(fù)載阻抗角來講，觸發(fā)控制角越大，晶閘管的導(dǎo)通角將越小，流過晶閘管的電流也越小，其波形的不連續(xù)程度增加，負(fù)載的電壓就越低。 二、交流調(diào)壓（ACVV）拖動系統(tǒng)的組成 典型ACVV電梯拖動系統(tǒng)如圖6-9

40、所示，該系統(tǒng)適用于額定載重量為1000kg、額定速度為1.252m/s的交流調(diào)速電梯。系統(tǒng)由以下各部分組成：1、交流曳引電動機 電動機為交流調(diào)壓調(diào)速電梯專用雙繞組雙速曳引電動機，額定電壓為380V，50HZ，極數(shù)為4/16極，額定功率為18.5/3.9kW，額定電流為40A/20A，額定轉(zhuǎn)速為1380/325r/min；對電動機進行雙重?zé)岜Ｗo。當(dāng)電動機溫度上升到60左右時，起動風(fēng)機對電動機進行強制通 風(fēng)冷卻。冷卻風(fēng)機額定電壓為220V，50Hz，4極，額定功率為0.22kW。額定電流為1.55A，額定轉(zhuǎn)速為1350 r/min。當(dāng)溫度超過155時，通過電動機內(nèi)部熱敏電阻控制熱保護繼電器，迫使電

41、梯到最近層站?？块_門。待電動機冷卻后，重新起動，電梯繼續(xù)運行。2、速度調(diào)節(jié)裝置速度調(diào)節(jié)裝置（也稱作調(diào)速器），是在引進技術(shù)基礎(chǔ)上國產(chǎn)化的電梯速度控制裝置，比如TSD-10調(diào)速器就是這類裝置。調(diào)速器是電梯調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵控制部件，它由許多電路環(huán)節(jié)組成，其中速度調(diào)節(jié)器、速度給定曲線發(fā)生電路和晶閘管觸發(fā)電路是構(gòu)成調(diào)速器的核心部 分。該調(diào)速器具有如下功能：輸入380V三相交流電壓，其輸出為0380V連續(xù)可調(diào)三相電源電壓，可控制的電動機最大功率為20kW。 能給出三種連續(xù)可調(diào)的給定電壓。其低速給定電壓為03V，對應(yīng)電動機轉(zhuǎn)速為0500r/min，用于平層低速爬行；中速給定電壓為36V，對應(yīng)電動機轉(zhuǎn)速為500

42、1000 r/min，用于單層穩(wěn)速運行；高速給定電壓為69V，對應(yīng)電動機轉(zhuǎn)速為10001500r/min，用于多層穩(wěn)速運行。還能給出等于1/2低速給定電壓的再平層給定電壓，以便提高平層準(zhǔn)確度，一般平層準(zhǔn)確度可以達到45mm。給定電壓的上升時間和下降時間可在0.43.5s間連續(xù)可調(diào)。能給出介于高速和中速之間的所謂計算速度，用于特殊樓層的運行以及短距離順向截車運行，以便提高運行效率。能給出可調(diào)給定增量電壓，其作用時間為幾十毫秒，用于減小由機械傳動系統(tǒng)的靜摩擦力以及位能性負(fù)載的反向驅(qū)動在起動瞬間所造成的沖擊。具有較為齊全的保護功能，如斷相和錯相保護、給定與反饋信號差值保護、超速和欠速保護等。3、測速

43、發(fā)電機 測速發(fā)電機TG是一個雙繞組永磁式直流發(fā)電機，額定輸出電壓為120V，額定電流為9 0 m A，額定轉(zhuǎn)速為2 0 0 0 r / m I n，輸出靈敏為20.06V/r。測速發(fā)電機與曳引電動機同軸剛性或軟性連接。其一個輸出信號接至調(diào)速器的1、2端，作為閉環(huán)控制的速度反饋信號；另一個輸出信號接至速度繼電器JVR和JVP，作為速度監(jiān)測信號。4、速度繼電器 用于速度監(jiān)測的速度繼電器為高速超速保護繼電器JVR和低速平層速度檢測繼電器JVP，均接受測速發(fā)電機的一組輸出信號，高速保護繼電器JVP的速度整定范圍為10002000r/min，一般整定在1500 r/min。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速高于整定值時，繼電

44、器JVR釋放，控制急?；芈罚瑢崿F(xiàn)高速超速保護。 低速平層檢測繼電器JVP的速度整定范圍為（100400）r/min，一般整定在150 r/min。當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速低于整定值時，繼電器JVP吸合，通過其它電路環(huán)節(jié)的配合，完成平層和再平層。三、ACVV系統(tǒng)的工作過程當(dāng)電梯快速運行時，圖6-9中的檢修接觸器MK、IMK開斷，快速接觸器KK閉合，三相交流電源經(jīng)調(diào)速器后，由U、V、W端輸出可調(diào)三相交流電壓，經(jīng)方向接觸器XK（下行）、SK（上行）和快速接觸器KK接至曳引電動機4極高速定子繞組。與此同時，直流接觸器ZK閉合，調(diào)速器+、-端的可調(diào)直流電壓，經(jīng)直流接觸器ZK接至電動機的16極低速繞組，以備進行能耗制

45、動。電梯的邏輯控制電路使高、低速運行繼電器KG、KD閉合（如判斷為中速運行，則繼電器KZ、KD閉合），調(diào)速器便給出相應(yīng)的速度給定信號，控制電梯按給定速度曲線起動加速、穩(wěn)速運行和制動減速。在運行中，若實測轉(zhuǎn)速低于給定速度，則調(diào)速器通過電動機4極快速繞組使其處于電動運行狀態(tài)，電梯加速運行；若實測速度高于給定速度，則調(diào)速器通過電動機16極低速繞組使其處于制動狀態(tài)，電梯減速運行。這樣，便保證電梯始終跟隨給定速度曲線運行。 當(dāng)電梯處于檢修運行狀態(tài)時，快速接觸器KK和直流接觸器ZK釋放，三相交流電壓就不經(jīng)調(diào)速器而通過閉合的檢修接觸器MK、1MK直接接至電動機16極低速繞組。這時，運行繼電器全部釋放，調(diào)速器

46、不再起作用，電動機便以額定轉(zhuǎn)速為320r/min的檢修低速運行。四、調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)特性調(diào)壓調(diào)速電梯拖動系統(tǒng)原理框圖如圖6-10所示。 從圖中可發(fā)現(xiàn)，曳引電動機的電動控制和制動控制使用同一個速度調(diào)節(jié)器。實際上，交流感應(yīng)電動機的電動運行和能耗制動運行的調(diào)節(jié)規(guī)律是有差別的，考慮到便于現(xiàn)場調(diào)試，就做了近似處理，將電動與制動兩個調(diào)節(jié)器統(tǒng)一起來，從而也使電路得到簡化。 這樣，由測速環(huán)節(jié)將實時測速信號Un反饋至速度調(diào)節(jié)器的輸入端，與速度給定信號U*n進行比較，再將偏差信號U輸入到速度調(diào)節(jié)器。當(dāng)電梯實際運行速度低于速度給定值時，偏差信號U為正值，速度調(diào)節(jié)器輸出正值控制電壓Uct，使電動觸發(fā)器工作，改變電動機主回

47、路三相調(diào)壓電路正反向并聯(lián)的晶閘管控制角，電動機加速運行； 反之，當(dāng)電梯實際運行速度高于速度給定值時，則偏差信號U為負(fù)值，速度調(diào)節(jié)器輸出負(fù)值控制電壓Uct，經(jīng)倒相后，使制動觸發(fā)器工作，改變接于電動機16極低速繞組的半控橋式可控整流電路晶閘管控制角，實現(xiàn)電動機的能耗制動，使其減速運行。在電梯運行過程中，要根據(jù)實際運行狀況，控制電動觸發(fā)器和制動觸發(fā)器分時工作。 為了便于分析調(diào)速器電路的工作原理，需要研究閉環(huán)控制系統(tǒng)特性。 由于電梯專用曳引電動機轉(zhuǎn)子繞組的電阻值較高，機械特性較軟，因此當(dāng)電動機在低速動行時，若電網(wǎng)電壓有所波動，以及恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)負(fù)載出現(xiàn)擾動，都會引起較大的轉(zhuǎn)速變化，表明其運行穩(wěn)定性較差。所

48、以，對于恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載，在要求調(diào)速范圍D2時，就需要采用如圖6-10所示的轉(zhuǎn)速負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的穩(wěn)定運行狀態(tài)稱為靜態(tài)。根據(jù)圖6-10可畫出調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖6-11所示，圖中n=f（U1，Te）表示電動機的機械特性。 從圖中可見，恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載力矩為TL，當(dāng)電動機定子電壓為1時，系統(tǒng)運行在特性曲線上的a點。當(dāng)負(fù)載力矩由TL增加到TL（或降低到TL）時，系統(tǒng)的反饋控制作用將電動機定子電壓由U1提高到U1（或減小到U1），使其運行在新機械特性上的a（或a）點上，來力圖維持轉(zhuǎn)速n不變。若將這些點聯(lián)接起來，便得到該閉環(huán)系統(tǒng)的靜特性。這樣，對于不同的速度給定電壓U*n，便有一定的轉(zhuǎn)速

49、n以一定的精度與之對應(yīng)（如應(yīng)用PI調(diào)節(jié)器，也可以做到無靜差），也就是說，當(dāng)改變給定電壓U*n時，靜態(tài)特性就會隨之上下平移，達到了寬范圍調(diào)速的目的，一般可達到調(diào)速范圍D=10。所以，速度反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，不但提高了調(diào)速精度，還擴大了調(diào)速范圍。第四節(jié)交流變壓變頻調(diào)速系統(tǒng) 自70年代以來，隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流電動機的調(diào)速技術(shù)取得了巨大的進展。各種交流調(diào)速技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)的同時，電梯的交流調(diào)速系統(tǒng)也日趨完善。除了前述的變極調(diào)速、交流調(diào)壓調(diào)速（）電梯以外，交流變壓變頻調(diào)速是電梯的理想調(diào)速方法。 交流變壓變頻調(diào)速電梯也稱為電梯，是英文ariable Voltage Variab

50、le Frequency的縮定。VVVF電梯速度調(diào)節(jié)平滑，能獲得十分良好的乘坐舒適感；能明顯地降低電動機的起動電流。與其它類型交流調(diào)速系統(tǒng)相比，性能最好，運行效率最高，可以節(jié)能30%50%。在80年代初期，日本開發(fā)出了VVVF電梯。現(xiàn)在，VVVF調(diào)速技術(shù)已被用于快速、高速和超高速電梯。一、異步電動機的變頻調(diào)速原理 由式6-1可知，若連續(xù)改變電源頻率f，亦可平滑地改變電動機的轉(zhuǎn)速n。而三相異步電動機定子每相感應(yīng)電動勢有效值E為 E=4.44fNKm (6-2) 式中 N定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)； K基波繞組系數(shù)；m每極氣隙磁通量。 由上式可見，在一定時，若電源頻率f發(fā)生變化，則必然引起磁通m變化。當(dāng)

51、m變?nèi)鯐r，電動機鐵心就沒被充分利用；若m增大，則會使鐵心飽和，從而使勵磁電流過大，這樣會使電動機效率降低，嚴(yán)重時會使電動機繞組過熱，甚至損壞電動機。因此，在電動機運行時，希望磁通m保持恒定不變。于是，在改變f1的同時，必須改變E，即必須保證E/F=常數(shù)，采用恒定的電動勢頻率比的協(xié)調(diào)控制方式，就可以保證磁通m恒定不變。在電機轉(zhuǎn)差率很小時，電機轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率近似成正比，即這段機械特性基本為直線。 繞組中的感應(yīng)動勢是難以直接控制的，但在較高時，可以忽略定子繞組漏磁阻抗壓降，因此可認(rèn)為定子每相電壓。若以電源角頻率表示頻率時，則得V1/1=常數(shù)，這便是目前廣為采用的恒壓頻比控制方式。其機械特性如圖6-12

52、。二、變頻裝置工作原理 按恒壓頻比控制方式進行變頻調(diào)速的裝置，其一種是直接變頻（交一交變頻）裝置。這種裝置的變頻為一次換能形式，即只用一個變換環(huán)節(jié)就把恒壓恒頻電源變換成電源，所以效率較高。但是，所用的元件數(shù)量較多，輸出頻率變化范圍小，功率因數(shù)較低，只適用于低轉(zhuǎn)速大容量的調(diào)速系統(tǒng)。另一類為間接變頻（交直交變頻）裝置。這種變頻裝置是將恒壓恒頻交流電源先經(jīng)整流環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)換為中間直流環(huán)節(jié)，再由逆變電路轉(zhuǎn)換為電源，如圖所示。這種裝置的控制方式有以下兩種：1、用可控整流器變壓，用逆變器變頻的交直交變頻裝置 這種裝置的輸入環(huán)節(jié)是由晶閘管構(gòu)成的可控整流器。輸出電壓幅度由可控整流器決定，輸出電壓頻率由逆變器決定。也

53、就是說，變壓和變頻分別通過兩個環(huán)節(jié)并由控制電路協(xié)調(diào)配合來完成。這種裝置結(jié)構(gòu)簡單，元件較少，控制方便，頻率調(diào)節(jié)范圍較寬。但是，在電壓和頻率調(diào)得較低時，電網(wǎng)端功率因數(shù)也降低。如輸出環(huán)節(jié)由晶閘管構(gòu)成，則輸出電壓諧波較大。 2、用不控整流器整流，通過脈寬調(diào)制方式控制逆變器同時進行變壓變頻的交直交變頻裝置。 由于輸入環(huán)節(jié)采用不控整流電路，所以電網(wǎng)端功率因數(shù)高，而且與逆變器輸出電壓大小無關(guān)。逆變器在變頻的同時實現(xiàn)變壓，主電路只有一個可控的功率環(huán)節(jié)，簡化了電路結(jié)構(gòu)。逆變器的輸出與中間直流環(huán)節(jié)的電容電感參數(shù)無關(guān)，加快了系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)，選擇對逆變器的合理控制方式，可以抑制或消除低次諧波，使逆變器輸出電壓為近似的

54、正弦波交變電壓。這種控制方式稱為正弦脈寬調(diào)制方式。本節(jié)將重點討論SPWM變頻裝置。（1）SPWM逆變器的工作原理 逆變器的功率器件工作在開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)器件導(dǎo)通閉合時，逆變器輸出電壓的幅度等于整流器的恒定輸出電壓；當(dāng)開關(guān)器件截止開斷時，輸出電壓為零。于是，逆變器輸出電壓為等幅的脈沖列。為了使該脈沖列與正弦波等效，以便盡量減少諧波，現(xiàn)將正弦波形分作N等份，如圖6-14所示（圖中N=8）。令每一等份的正弦波的中點與相應(yīng)的矩形脈沖波形中點相重合，并使矩形脈沖波的面積與對應(yīng)等份的局部正弦波面積相等，則等幅但不等寬的矩形脈沖列，必然與該半周正弦波等效。也就是說，各分段平均值的包絡(luò)線為等效的正弦波，如圖6

55、-14(b)所示?？梢酝茢啵裟孀兤鞯拈_關(guān)器件工作在理想狀態(tài)，則開關(guān)器件驅(qū)動信號的波形也應(yīng)與該脈沖列相似。顯然，開關(guān)器件開、斷的工作頻率越高，等幅不等寬的脈沖列等效波形就越逼近對應(yīng)的正弦波形。 對上述的等效控制方式，實際上是通過調(diào)制的方法來實現(xiàn)的，即將所期望的正弦波形作為調(diào)制波，而將等腰三角形波作為被調(diào)制的載波。利用三角波線性變化的上升沿、下降沿與連續(xù)變化的正弦曲線的交點時刻，來控制逆變器開關(guān)器件的導(dǎo)通與截止。SPWM變頻器主電路原理圖如圖6-15（a）所示。由整流二極管構(gòu)成三相不控整流電路，輸出恒定直流電壓Us；逆變電路由六個功率開關(guān)器件組成。在每個上均反并聯(lián)一個續(xù)流二極管，以便聯(lián)接感應(yīng)電動

56、機負(fù)載。 圖6-15(b)為SPWM控制電路原理框圖。由三相正弦波 振蕩器輸出作為調(diào)制波的參考信號電壓URU、URV、URW，其信號頻率和波形幅度均在一定范圍內(nèi)可調(diào)。由三角波振蕩器輸出作為被調(diào)制的載波信號Ut，分別與各相參考電壓進行比較。載波信號Ut的頻率高于參考電壓頻率。若三角波Ut只在0與最大幅值之間交變，則為單極式控制方式。在U相正弦參考信號半周期內(nèi)的比較工作過程如圖6-16所示。當(dāng)URUUt時，比較器輸出電壓UDU為高電平；當(dāng)URUUt時，UDU為低電平。因此，只要正弦調(diào)制波的最大值低于三角形載波的幅值，經(jīng)比較之后，必然輸出幅值相等，而寬度為兩側(cè)窄、中間寬的按正弦規(guī)律變化的SPWM波形

57、。當(dāng)用這樣的波形驅(qū)動主回路逆變器的一個功率器件時，就會得到同樣的與弦波形等效的脈沖列，脈沖幅度為Us/2。 若三角波Ut為正負(fù)交變波形，則為雙極式控制方式。這時，在正弦調(diào)制波的正、負(fù)半周內(nèi)，分別與正、負(fù)交變的三角波進行多次比較，就得到正、負(fù)交變的SPWM輸出波形。當(dāng)用這樣的SPWM信號以各相互差120的相位關(guān)系按規(guī)定順序驅(qū)動主回路逆變器的功率器件時，就會得到三相SPWM輸出波形如圖6-17所示。由此可見，變頻器輸出的脈沖列所等效的正弦波（即輸出的基波）的電壓和頻率，取決于正弦調(diào)制波參考信號的幅值和頻率。也就是說，通過對正弦調(diào)制參考信號的電壓、頻率的協(xié)調(diào)平滑控制，就可對變頻電路實現(xiàn)電壓、頻率協(xié)調(diào)

58、控制。（2）SPWM波形的產(chǎn)生可以按圖6-15（b）所示SPWM控制電路框圖，采用模擬電子電路構(gòu)成幅度和頻率均可調(diào)的正弦波振蕩器、三角波振蕩和比較器等環(huán)節(jié)，來產(chǎn)生SPWM驅(qū)動控制波形，如HEF4752、SLE4520、MA818和4752LS-SPWM發(fā)生器等來產(chǎn)生SPWM控制波形。還可以通過微機軟件來生成SPWM波形。若以微機為基礎(chǔ)來生成SPWM波形，首先應(yīng)找到確定逆變器功率開關(guān)器件開、關(guān)時刻的有效方法，即對開、關(guān)時刻的采樣方法。一般可以考慮的采樣方法，有自然采樣法和規(guī)則采樣法，目前廣泛采用規(guī)則采樣法。三、電力電子器件a、普通晶閘管TH：在所有電力電子器件中工作容量最大，但工作頻率小于0.5

59、kHz，而且沒有自關(guān)斷能力，要另設(shè)關(guān)斷電路。除了大容量裝置外，在現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)中已很少采用。b、可關(guān)斷晶閘管GTO：可通過門極施加負(fù)電流脈沖使其關(guān)斷。它是自關(guān)斷器件中容量最大的器件，但工作頻率只有12kHz，是自關(guān)斷器件中最低的。c、電力晶體管GTR：是目前廣泛應(yīng)用的自關(guān)斷電力電子器件，其單管工作容量可達1kV、200A；模塊可達1.2kV、800A和1.8kV、100A。工作頻率一般在10kHz以下。d、電力場效應(yīng)晶體管MOSFET：它是絕緣柵型單極晶體管，驅(qū)動功率小，熱穩(wěn)定性較好，電路簡單，工作頻率可達100kHz以上，是自關(guān)斷器件中開關(guān)速度最快的器件。但其通態(tài)壓降大，容量也小，只有1K

60、v、38A水平，只用于小功率裝置。e、絕緣柵極雙極型晶體管IGBT：是GTR和MOSFET的復(fù)合，是80年代出現(xiàn)的新型自關(guān)斷型電力電子器件。其速度快、熱穩(wěn)定性好，導(dǎo)通壓降低。工作容量與GTR屬同一等級，工作頻率高于10kHz，用于快速和低功耗電力電子技術(shù)領(lǐng)域。有取代MOSFET和在中等功率容量范圍內(nèi)取代GTR的趨勢。四、感應(yīng)異步電動機的矢量變?？刂?異步電動機具有構(gòu)造簡單、堅固等許多不可替代的優(yōu)點，便其調(diào)整性能總不能與直流電動機相比。矢量變換控制就是在此基礎(chǔ)上研究并進入實用階段的一種新的調(diào)速技術(shù)。 現(xiàn)對異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩和直流電動機的電磁轉(zhuǎn)矩進行比較分析。 異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩公式為Mn=C