畢業(yè)論文-直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在電梯中的應(yīng)用研究

HUNANUNIVERSITY畢業(yè)論文論文題目直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在電梯中的應(yīng)用研究學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號(hào)專(zhuān)業(yè)班級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化3班學(xué)院名稱(chēng)電氣與信息工程學(xué)院指導(dǎo)老師學(xué)院院長(zhǎng)2015年 4月30日 摘要隨著直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的問(wèn)世，越來(lái)越多的設(shè)備開(kāi)始選擇使用他來(lái)驅(qū)動(dòng)。不同于旋轉(zhuǎn)電機(jī)，直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)更加簡(jiǎn)單，設(shè)備少同時(shí)更加安全可靠，在不同的情況下還有更高的效率。因?yàn)檫@些有利的條件，直線感應(yīng)電機(jī)獲得了越來(lái)越多的用武之地。隨著科技的發(fā)展和人口的增加，建筑物越建越高。而在建筑物越來(lái)越高的同時(shí)，一個(gè)非常重要的問(wèn)題就擺在了我們眼前，那便是如何將人或者貨物快速安全舒適的運(yùn)送到指定的地點(diǎn)。由于這些問(wèn)題的存在，使得我們研究直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的電梯成為了必然。本文主要研究了直線感應(yīng)電機(jī)的功能和結(jié)構(gòu)，以及他在電梯中的應(yīng)用。同時(shí)還建立了SVPWM的仿真模型并對(duì)此進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞：直線感應(yīng)電機(jī)電梯SVPWM ResearchandtheapplicationoflinearinductionmotorinelevatorAbstractWiththeadventoflinearinductionmotor，moreandmoredevicesbegintochoosetouseittodrive.Unliketherotarymotor,LIMismoresimple,lessequipmentmoresafetyandsoon.Andatthesametime,LIMismorereliableandeffective.Becauseofit,LIMgetsmoreandmoreresourcetodevelopitself.Withthedevelopmentofscienceandtechnologyandtheincreaseofthepopulation.Constructionsarehigherthanever.However,atthesametime,thereisaveryimportantprobleminfrontofoureyes.Theproblemishowspendsomethingtoanassignplace.Asaresultoftheexistenceoftheseproblems,thestudyoflinearinductionmotortodrivetheelevatorhasbecomeinevitable.Thispapermainlystudythefunctionandstructureofthelinearinductionmotor,andtheapplicationintheelevator.AtthesametimewehasalsoestablishedandanalyzedSVPWMsimulationmodel.KEYWORDS:LIMelevatorSVPWM 目錄第一章緒論 XXXVIII直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在電梯中的應(yīng)用研究第一章緒論從1840年Wheatsone（惠思特）提出和制造略具雛形的直線電機(jī)開(kāi)始至今，已經(jīng)有170多年的歷史了，在這期間，直線電機(jī)發(fā)展歷經(jīng)了3個(gè)階段，從剛開(kāi)始的探索實(shí)驗(yàn)到后面的開(kāi)發(fā)應(yīng)用階段，乃至現(xiàn)在的試用商品時(shí)期，隨著電機(jī)的發(fā)展，現(xiàn)在各個(gè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)工作基本都需要電機(jī)來(lái)運(yùn)行帶動(dòng)，而本文主要講的是直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在電梯中的應(yīng)用研究。1.1直線感應(yīng)電機(jī)的發(fā)展與分類(lèi)1.1.1直線感應(yīng)電機(jī)的發(fā)展1.1840-1955期間為探索期間，自從1840年到1955年的116年之間，直線感應(yīng)電機(jī)，從開(kāi)發(fā)以后，然后到設(shè)想再到實(shí)驗(yàn)最后再到部分實(shí)驗(yàn)性的應(yīng)用，經(jīng)歷了一個(gè)艱難的過(guò)程。在惠斯頓提出以及試制出一個(gè)直線電機(jī)之后，確切的說(shuō)第一個(gè)提到直線電機(jī)文章的人應(yīng)該算是當(dāng)年一個(gè)美國(guó)一個(gè)市的市長(zhǎng)，在他1890年所寫(xiě)的一篇論文里，非常明確提到了直線電機(jī)。但是，因?yàn)楫?dāng)時(shí)低下的制造技術(shù)水平，他在經(jīng)過(guò)多年的研究后，最終缺未能獲得成功。直線電機(jī)的發(fā)展跟當(dāng)時(shí)的社會(huì)生產(chǎn)力密切相關(guān)，其發(fā)展緩慢的主要原因大致有以下幾點(diǎn)：1）傳統(tǒng)觀念束縛了電機(jī)的發(fā)展，直線電機(jī)的電磁氣隙與極距的比值通常高于相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，導(dǎo)致其勵(lì)磁電流較大。另外由于鐵芯兩端斷開(kāi)，有邊緣效應(yīng)，導(dǎo)致電機(jī)效率較低，與傳統(tǒng)衡量電機(jī)的功率因數(shù)不同。2）沒(méi)有找到適合直線電機(jī)的領(lǐng)域，探索實(shí)驗(yàn)期間的電機(jī)純碎為了代替手工操作，并不把降低成本節(jié)約能源作為要求，因此直線電機(jī)并不能很好的發(fā)揮自己所擅長(zhǎng)的。3）控制元件阻礙了直線電機(jī)的發(fā)展，當(dāng)時(shí)的開(kāi)關(guān)技術(shù)水平低下，整個(gè)控制系統(tǒng)的運(yùn)行成本太高，因此，控制元件阻礙了電機(jī)的發(fā)展。4）相應(yīng)的理論不成熟，由于直線電機(jī)存在著獨(dú)特的邊緣效應(yīng)，因此旋轉(zhuǎn)電機(jī)的許多特性都不能與直線電機(jī)相匹配，同時(shí)，由于直線電機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程存在著許多的缺陷，使得我們無(wú)法對(duì)其應(yīng)用起到一定的了解，致使其發(fā)展緩慢。2.1956-1970為開(kāi)發(fā)應(yīng)用期，自1955年以來(lái)，直線電機(jī)進(jìn)入了全面的開(kāi)發(fā)階段，更值得注意的是這個(gè)年代的控制技術(shù)還有材料的獲得了巨大的發(fā)展，這就更加是的電機(jī)有了跟大的發(fā)展空間和研究空間。在這個(gè)時(shí)候，由于科技的發(fā)展。申請(qǐng)專(zhuān)利也成為了一個(gè)很普通的事情，這期間的直線電機(jī)由于大量的研究，獲得了大量的專(zhuān)利，使得其獲得了巨大的發(fā)展。而在1965年之后，由于材料跟控制技術(shù)的巨大發(fā)展，許多直線電機(jī)的相關(guān)設(shè)備被慢慢的制造出來(lái)，例如采用直線電機(jī)的自動(dòng)繪圖儀、磁頭定位驅(qū)動(dòng)裝置、輸送裝置、縫紉機(jī)、空氣壓縮機(jī)、MHD泵、電唱機(jī)等。

在這期間，直線電機(jī)得到了極大的發(fā)展，為如果的廣泛應(yīng)用埋下了伏筆。3.1971至現(xiàn)在則為實(shí)用的商品時(shí)期。在這個(gè)時(shí)期，直線電機(jī)領(lǐng)域的研究工作人員通過(guò)對(duì)直線電機(jī)一路發(fā)展過(guò)來(lái)遇到的苦難進(jìn)行各種分析，終于找到了一條相對(duì)于其他路勁而更加適合直線電機(jī)他自己研究發(fā)展的獨(dú)特路線，直線電機(jī)將不再與旋轉(zhuǎn)電機(jī)直接分開(kāi)獨(dú)立，不再用一個(gè)單機(jī)的形式跟旋轉(zhuǎn)電機(jī)去競(jìng)爭(zhēng)，而是改變策略，讓旋轉(zhuǎn)電機(jī)跟直線電機(jī)相互對(duì)照，用這樣的方法來(lái)找到一個(gè)更加適合自己的發(fā)展的路再去和旋轉(zhuǎn)電機(jī)展開(kāi)對(duì)比，同時(shí)，直線電機(jī)又在旋轉(zhuǎn)電機(jī)做不到的地方搜尋著自己的定位。在這期間，直線電機(jī)主要表現(xiàn)出一下幾個(gè)特點(diǎn)，1）直線電機(jī)新產(chǎn)品研制較多。2）不同原理的直線電機(jī)不斷出現(xiàn)。3）微特型電機(jī)不斷出現(xiàn)。4）直線電機(jī)在交通，建筑業(yè)等的研究應(yīng)用正在興起。5）直線電機(jī)的理論得到了巨大的發(fā)展。相比于國(guó)際上直線電機(jī)的發(fā)展，我國(guó)的直線電機(jī)發(fā)展比較緩慢，也更加晚，我國(guó)直線電機(jī)差不多四十多年前開(kāi)始起步，三十年前至今得到了較大發(fā)展，現(xiàn)如今各大院校都已經(jīng)組成了一只成熟的科研隊(duì)伍，推動(dòng)電機(jī)的發(fā)展。1.2直線電機(jī)的分類(lèi)直線電機(jī)的種類(lèi)繁多，按不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同的分法。接下來(lái)我來(lái)說(shuō)幾種不同的分類(lèi)方法。按照結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)，直線電機(jī)主要可以分為扁平型，圓盤(pán)型以及圓弧型。而扁平型又分為長(zhǎng)初級(jí)跟短初級(jí)，每種形式下面又有單邊型跟雙邊型兩種。而圓盤(pán)型跟圓弧型都是短初級(jí)結(jié)構(gòu)。按照功能用途分類(lèi)，又可分為力電機(jī)，功電機(jī)和能電機(jī)。按照他的工作原理來(lái)分類(lèi)，原則上對(duì)于每一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)都有其對(duì)應(yīng)的直線電機(jī)，按照工作原理來(lái)分類(lèi)可以分為兩大方面，直線驅(qū)動(dòng)機(jī)和直線電動(dòng)機(jī)。其中，直線電動(dòng)機(jī)中又有交流直線同步電動(dòng)機(jī)，交流直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，直線直流電動(dòng)機(jī)以及混合式的電動(dòng)機(jī)；同時(shí)直線驅(qū)動(dòng)器中又分為直線電磁泵，直線震蕩電動(dòng)機(jī)，直線超聲波電動(dòng)機(jī)，直線電磁螺線管電動(dòng)機(jī)以及直線發(fā)電機(jī)。直線感應(yīng)電機(jī)的控制直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制主要是速度和位移的控制，綜合旋轉(zhuǎn)電機(jī)跟直線電機(jī)的特征，綜合考慮邊緣效應(yīng)，長(zhǎng)次級(jí)導(dǎo)體分段處電流斷開(kāi)等等。下面是旋轉(zhuǎn)電機(jī)跟直線電機(jī)的參數(shù)比較：從中我們可以看出，在直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中，只需要改變T（極距）就能改變其同步速度，只是T的改變范圍有限。在此，我們按照感應(yīng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)差功率的大小和去向，可以將其傳動(dòng)系統(tǒng)分為三類(lèi)：1，轉(zhuǎn)差功率消耗型;2，轉(zhuǎn)差功率回饋型；3，轉(zhuǎn)差功率不變型。其中，轉(zhuǎn)差功率消耗型相對(duì)比較簡(jiǎn)單，就是一般的開(kāi)環(huán)或者閉環(huán)系統(tǒng)，而轉(zhuǎn)差功率不變型主要是變壓變頻調(diào)速，具有最高的效率，轉(zhuǎn)差功率回饋型的調(diào)速相當(dāng)于轉(zhuǎn)子回路變頻調(diào)速。交流電動(dòng)機(jī)變壓變頻的方式主要是：在基頻以下通過(guò)恒定的電壓頻率比來(lái)控制，在低頻的時(shí)候需要升高電壓用來(lái)補(bǔ)償定子壓降，在基頻以上時(shí)，則采用恒定電壓提高頻率的方法。1.3電梯的發(fā)展與分類(lèi)1.3.1電梯的發(fā)展隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電梯如今已經(jīng)成為文明和發(fā)展的標(biāo)志，尤其是如今隨著樓層的增加，電梯必不可少。因?yàn)橛须娞?，所以現(xiàn)在樓層可以越建越高，比如國(guó)內(nèi)上海的金茂大廈，高達(dá)420米，其內(nèi)便有60個(gè)電梯。電梯自從1852年誕生以來(lái)，就不斷發(fā)展，20世紀(jì)初，美國(guó)就發(fā)明了搖曳式的電梯，而后的時(shí)間，電梯的控制系統(tǒng)便用自動(dòng)平層控制系統(tǒng)和變換電機(jī)極數(shù)的方法來(lái)控制電梯，在1933年的時(shí)候，世界上第一臺(tái)運(yùn)行速度位6m/s的電梯建立于美國(guó)紐約。電梯的高速發(fā)展是因?yàn)榻ㄖI(yè)的大步跨進(jìn)，尤其是在第二次世界大戰(zhàn)后，世界上陸續(xù)出現(xiàn)了超高速電梯，群控電梯等等。隨著科技的發(fā)展，電梯系統(tǒng)也運(yùn)用了許多變流裝置，使得電梯變得越來(lái)越簡(jiǎn)單化并且功能更多，與此同時(shí)，隨著交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的研發(fā)，，交流電梯的調(diào)速性得到了極大地發(fā)展。在20世紀(jì)80年代就已經(jīng)研制出了交流變壓變頻的電梯，直至1993年，日本研制出了速度位12.5m/s的交流變壓變頻電梯，自此，直流電梯獨(dú)占的時(shí)代被終結(jié)。到了現(xiàn)代，隨著使用的需求以及科技的發(fā)展，電梯已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)智能化，全球化的時(shí)代，現(xiàn)在的電梯不光能夠運(yùn)輸，我們考慮的更多的則是舒適，快速，環(huán)保等等，因此，這是一個(gè)全新的電梯時(shí)代。1.3.2電梯的分類(lèi)因?yàn)榻ㄖ锏挠猛静灰粯?，因此我們需要配置不一樣的電梯，而且每個(gè)國(guó)家對(duì)于電梯的分類(lèi)方法也不同，在我們國(guó)家，電梯大體可以這樣分：按照速度來(lái)分，可以分為低速電梯（小于1m/s），快速電梯(1-2m/s)，高速電梯(2-3m/s)以及超高速電梯(3-10m/s)。按用途來(lái)分，可以分為乘客電梯，觀光電梯，住宅電梯，車(chē)輛電梯，服務(wù)電梯等等。按拖動(dòng)方式來(lái)分，我們可以將電梯分為直線電梯，交流電梯，直流電機(jī)等等。還有按照控制方式來(lái)分，我們可以將其分為信號(hào)控制電梯，群控制電梯，微機(jī)控制電梯，按鈕控制電梯等等。1.4直線感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯1.4.1直線電機(jī)電梯的優(yōu)點(diǎn)直線電機(jī)與廣泛使用的繩式電梯不同，將直線電機(jī)與繩式電梯進(jìn)行比較的話，我們可以發(fā)現(xiàn)：繩式電梯是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)拉動(dòng)繩索，致使電梯上下運(yùn)行，相對(duì)于直線感應(yīng)電機(jī)電梯，繩式電梯需要在電梯井設(shè)置專(zhuān)用機(jī)房以驅(qū)動(dòng)電梯，同時(shí)還需要設(shè)置對(duì)重。而感應(yīng)電機(jī)則沒(méi)有這個(gè)情況。繩式電梯一個(gè)井道只能設(shè)置一個(gè)電梯，而感應(yīng)電機(jī)則沒(méi)有這個(gè)限制。感應(yīng)電梯采取無(wú)繩直接驅(qū)動(dòng)，無(wú)噪聲無(wú)污染，有利于環(huán)境改善。雖然如此，目前直線感應(yīng)電機(jī)仍舊有許多問(wèn)題沒(méi)有解決，同時(shí)還需要進(jìn)行大量的理論研究跟實(shí)驗(yàn)工作，不過(guò)隨著研究的推進(jìn)，直線感應(yīng)電機(jī)電梯一定會(huì)更好的出現(xiàn)在我們面前。1.4.2直線感應(yīng)電機(jī)電梯的類(lèi)型與結(jié)構(gòu)相比于直線電機(jī)電梯，傳統(tǒng)的電梯是用繩索吊住重物，通過(guò)對(duì)重來(lái)實(shí)現(xiàn)電梯上下，而直線電機(jī)電梯，通過(guò)直線電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)不需要對(duì)重，無(wú)繩索無(wú)機(jī)房運(yùn)行，但是相對(duì)于傳統(tǒng)電梯，直線電機(jī)電梯顯然需要更大的功率來(lái)驅(qū)動(dòng)和使用。在現(xiàn)在發(fā)展中，使用比較廣泛的是圓筒形直線感應(yīng)電機(jī)，與大多數(shù)電梯相同，他也需要用繩索將電梯與對(duì)重相連。直線電機(jī)的初級(jí)繞組在對(duì)重裝置中，而次級(jí)繞組則貫穿在對(duì)重中，如下圖。由下圖可知，直線電機(jī)電梯用4個(gè)控制部分組成：分別是運(yùn)行管理控制，運(yùn)動(dòng)控制，門(mén)的控制以及電動(dòng)機(jī)控制?，F(xiàn)在的直線電機(jī)電梯，出了圓筒形被廣泛應(yīng)用意外，其他類(lèi)型都仍在探索開(kāi)發(fā)階段，仍有許多問(wèn)題需要解決，因此，雖然直線電極電梯前景很好，但是開(kāi)發(fā)階段仍然需要繼續(xù)客服許多困難。第二章圓筒形直線電機(jī)電梯的設(shè)計(jì)由旋轉(zhuǎn)電機(jī)的演變過(guò)程可知，我們可以將直線電機(jī)看成是普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿軸向切開(kāi)，然后換個(gè)方向卷在一起因此，直線感應(yīng)電機(jī)具備許多旋轉(zhuǎn)電機(jī)的特點(diǎn)的同時(shí)，也有許多自己的特點(diǎn)。2.1圓筒形直線感應(yīng)電機(jī)2.1．1圓筒直線感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)我們根據(jù)磁路拓?fù)?，可以將圓筒直線感應(yīng)電機(jī)的初級(jí)，即饋電的一側(cè)，分為3個(gè)主要形式：縱向疊片式，橫向疊片式以及窗疊片式。次級(jí)結(jié)構(gòu)主要分為三種形式：實(shí)心鋼次級(jí)，外覆鋁片的復(fù)合次級(jí)以及開(kāi)槽的復(fù)合次級(jí)：圓筒型直線電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。圓筒型直線電機(jī)不用中間的轉(zhuǎn)換裝置就可以直接走直線運(yùn)動(dòng)，使的結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的簡(jiǎn)化，同時(shí)使得運(yùn)動(dòng)的慣量減少，動(dòng)態(tài)的響應(yīng)性能跟定位的精度有很大的提高：另一方面，也能提高可靠性，同時(shí)可以節(jié)約成本，使的制造跟維護(hù)更加簡(jiǎn)方便。而且，它的次級(jí)和初級(jí)也能夠直接變?yōu)闄C(jī)器的一部分，這種獨(dú)特的結(jié)合就會(huì)讓這種優(yōu)勢(shì)更加完美的體現(xiàn)出來(lái)。(2)可以進(jìn)行高速的運(yùn)行。由于并沒(méi)有離心力的管制，一般的材料也可以達(dá)到一個(gè)非?？斓乃俣?。同時(shí)，在初、次級(jí)中間用磁墊或者氣墊來(lái)保存間隙，運(yùn)動(dòng)的時(shí)候沒(méi)有機(jī)械的接觸，這樣的話，運(yùn)動(dòng)部分就可以沒(méi)有摩擦跟噪音。同時(shí)，傳動(dòng)的零部件不會(huì)有太大的損壞或者磨損，這樣又能夠減小很多的機(jī)械損耗，可以避免拖纜、齒輪、皮帶輪和鋼索等造成的噪音，從而提高一個(gè)整個(gè)裝置的運(yùn)行效率。(3)能使初級(jí)繞組的利用率較高。對(duì)于圓筒型的直線感應(yīng)電機(jī)，他的初級(jí)繞組是一個(gè)餅式的，并沒(méi)有端部繞組，所以他的繞組利用率比較高。(4)無(wú)橫向邊緣效應(yīng)。橫向邊端效應(yīng)，是指因?yàn)闄M向開(kāi)斷造成的邊界處磁場(chǎng)的削弱，但是，對(duì)于圓筒型直線電機(jī)來(lái)說(shuō)，他的橫向無(wú)開(kāi)斷，所以其磁場(chǎng)沿軸向均勻分布。(5)可以很方便的克服單邊磁拉力的問(wèn)題。直線感應(yīng)電機(jī)的徑向拉力由于互相抵消，所以他基本不存在單邊磁拉力的問(wèn)題。(6)圓筒形直線感應(yīng)電機(jī)可以很方便的調(diào)節(jié)和控制。我們可以通過(guò)調(diào)節(jié)頻率跟電壓，或是換次級(jí)材料，就可以很容易的得到不同的速度和電磁推力，能夠更加適用于低速往復(fù)運(yùn)行場(chǎng)合。(7)適應(yīng)性強(qiáng)。直線感應(yīng)電機(jī)的初級(jí)的鐵芯可以用環(huán)氧樹(shù)脂做成整體，其具有很好的防腐、防潮等性能，可以在粉塵，有害氣體或者潮濕等的環(huán)境中使用；而且能夠設(shè)計(jì)成多種不同的結(jié)構(gòu)形式，用來(lái)滿足不同情況的需求。

2.1.2三相直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作原理我們可以講直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)分為以下幾類(lèi)，平板形單邊、平板形雙邊、圓筒形，短定子方式以及短轉(zhuǎn)子方式，電源可以分為單相或者三相的。以三相直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為例，它是由定子和動(dòng)體組成的。定子也稱(chēng)為初級(jí)，它是由沖上齒槽的電工鋼片互相疊壓而成，槽里鑲嵌有繞組。動(dòng)體也稱(chēng)為次級(jí)導(dǎo)體，一般來(lái)說(shuō)是用銅或鋁制成的金屬板做成的。定子和動(dòng)體之間也有一定的距離，也就是所謂的氣隙。當(dāng)定于繞組通入三相交流電的時(shí)候，就產(chǎn)生由下式表達(dá)的磁通密度B，即B=B0cos(ωt－πx/τ),其中ω=2πf，x是定子表面上的距離，τ是極距。極矩是磁通密度的半波長(zhǎng)，差不多就是半個(gè)周期的長(zhǎng)度，磁通密度是t的函數(shù)同時(shí)也一樣是距離函數(shù)X。這樣子用t，x作為函數(shù)的磁通密度，我們將他稱(chēng)為行波磁場(chǎng)，這與旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)所擁有的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是同樣的一個(gè)原理。綜上所述，我們可以根據(jù)楞次定律發(fā)現(xiàn)，通入交流電后，在定子上面產(chǎn)生的磁通，會(huì)在動(dòng)體的金屬上面產(chǎn)生出相應(yīng)的渦流。假設(shè)在這里引起渦流的那個(gè)感應(yīng)電壓為E，板上有值為L(zhǎng)跟R的電感電阻，那么板上出現(xiàn)的渦流電流就是I=E/z，渦流電流跟磁通密度相互影響，將會(huì)按照費(fèi)來(lái)明法則繼續(xù)去產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)的推力F。雖然有了正，負(fù)推力，但是正推力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于負(fù)推力，所以，可以很容易的知道作用在動(dòng)體的力主要就是一個(gè)變相的正推力，這便是直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作原理。直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)也需要驅(qū)動(dòng)裝置，一般來(lái)說(shuō)他的的驅(qū)動(dòng)裝置可以采用變頻器。變頻器的輸出頻率能夠在不同的控制信號(hào)的作用下得到很好地控制，還能夠進(jìn)行不同的邏輯控制或者閉環(huán)控制。而變頻器輸出不一樣的頻率，會(huì)令產(chǎn)生的推力作出相對(duì)應(yīng)的變化。而又因?yàn)槎ㄗ拥膬蓚€(gè)線圈中頻率的不同，導(dǎo)致行波磁場(chǎng)的同步變化，從而使得電動(dòng)機(jī)的推力從0到最大值出現(xiàn)周期性的變化。在三項(xiàng)繞組中通入三相的對(duì)稱(chēng)正弦電流，從而產(chǎn)生行波氣隙磁場(chǎng)。行波磁場(chǎng)切割次級(jí)導(dǎo)體，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)因此產(chǎn)生電流，而電流與氣隙磁場(chǎng)之間的相互作用力互相作用產(chǎn)生了電磁推力，次級(jí)在將會(huì)在推力的作用下，順著行波的方向做直線運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)子速度用v表示，而轉(zhuǎn)差率s=（vs-v）/vs。2.2圓筒形直線感應(yīng)電機(jī)的電磁計(jì)算2.2.1主要尺寸普通異步機(jī)的主要尺寸是指定子內(nèi)經(jīng)和定子鐵芯的有效長(zhǎng)度。從旋轉(zhuǎn)電機(jī)到直線電機(jī)的演變我們可以很明顯的看出，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的鐵芯的有效長(zhǎng)度應(yīng)該等于感應(yīng)電機(jī)里面的初級(jí)內(nèi)圈周長(zhǎng)，而旋轉(zhuǎn)電機(jī)內(nèi)線初級(jí)周長(zhǎng)也應(yīng)該等于感應(yīng)電機(jī)的鐵芯長(zhǎng)度。又由于內(nèi)線周長(zhǎng)與直徑只相差一個(gè)常數(shù)，因此圓筒形直線電機(jī)的主要尺寸就是說(shuō)初級(jí)內(nèi)徑D3和初級(jí)縱向長(zhǎng)度2pt，其中D3的計(jì)算方法為：，其中，，，其中，t不應(yīng)選的太大，太大會(huì)導(dǎo)致單位輸入功率產(chǎn)生的啟動(dòng)推力減小，同時(shí)，他也不能選的過(guò)小，過(guò)小會(huì)導(dǎo)致齒槽加工困難，初級(jí)槽漏抗增大，還會(huì)使單位初級(jí)重量產(chǎn)生的啟動(dòng)推力大大減小。2.2.2電磁負(fù)荷直線電機(jī)的電負(fù)荷的表達(dá)是A，他是指在額定負(fù)載的情況下，其初級(jí)表面沿著其縱向單位長(zhǎng)度的安培導(dǎo)體數(shù)，是由初級(jí)繞組他的散熱來(lái)決定的。B表示的是磁負(fù)荷，他是指一個(gè)幅值用來(lái)表示氣隙中的所有的等效基波磁通密度，之所以說(shuō)這個(gè)是等效的，是因?yàn)橹本€電機(jī)里面的氣隙磁密看起來(lái)分布非常多而且復(fù)雜，所以就會(huì)造成磁場(chǎng)畸變，使用等效基波可以方便計(jì)算，同時(shí)，用實(shí)際的氣隙磁通密度可以用等效的磁通密度來(lái)代替，取值會(huì)和電磁氣隙與極矩之間的比值有很大關(guān)系。直線電機(jī)的電磁氣隙一般來(lái)說(shuō)都會(huì)比普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)要大，這是為了減小勵(lì)磁電流，同時(shí)提高功率因數(shù)，所以我們通常選用較低的值，取值范圍為0．1～0．35。所以，一般來(lái)說(shuō)，電磁氣隙比較小而極距大的電機(jī)，都會(huì)取較大的值，反之，就取較小的值。2.2.3低速圓筒直線感應(yīng)電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)存在的考慮低俗圓筒直線感應(yīng)電機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)得到了飛速的發(fā)展，同時(shí)，需要設(shè)計(jì)不同尺寸跟規(guī)格的電機(jī)以滿足不同需求。2.3品質(zhì)因素的選擇品質(zhì)因素G是指電機(jī)將功率從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式的能力。他的表達(dá)式為：其中，Xm和分別是R2是圓筒形感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等值電路里的勵(lì)磁電抗和折算到初級(jí)的次級(jí)電阻。為了方便在設(shè)計(jì)時(shí)可以直接看出電機(jī)的尺寸，材料對(duì)于G的影響，對(duì)于非磁性次級(jí)的直線電機(jī)，我們通?？梢灾苯訉⑸鲜阶儞Q成。然而，光這個(gè)公式用來(lái)評(píng)價(jià)直線電機(jī)并不算是完整，因?yàn)镚并不包含初級(jí)繞組的參數(shù)，但是我們也同樣可以看得出來(lái)，對(duì)于高速電機(jī)來(lái)說(shuō)，由于t過(guò)大，其G比較容易達(dá)到一個(gè)比較高的值，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相對(duì)：而對(duì)低速的直線電機(jī)，t的大小限制了G值的提高，所以其經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較差。品質(zhì)因素的不同會(huì)導(dǎo)致不同的結(jié)果，現(xiàn)在來(lái)看看各種不一樣的品質(zhì)因素所造成的不一樣的特性。這些特性是在各種條件，例如相同的步速，電磁氣隙和基本尺寸一樣的的條件，同時(shí)改變次級(jí)的電阻率．最后通過(guò)計(jì)算機(jī)而獲得的。為了可以在一張圖里面顯示各種特性曲線，我們對(duì)顯示比例做了一定的調(diào)整，其中橫坐標(biāo)為滑差率s，其變化范圍為2～O，曲線(1)是輸入電流Ia的雙倍曲線，2則表示輸出電磁推力F的曲線，3則是功率因數(shù)COS的100倍曲線，4則代表輸出電磁推力跟輸入功率比值F除以P1的十倍曲線。在G太小的時(shí)候，最大推力F處于s>l的區(qū)域，推力跟輸入功率比都降低，cos也低；而當(dāng)G太大的時(shí)候，最大推力處在s<1的區(qū)域，在高滑差區(qū)不能穩(wěn)定運(yùn)行，推力／輸入功率比降低，cos低，電流大。而下圖2則是合適G的時(shí)候的結(jié)果。在我們?cè)O(shè)計(jì)低速的直線感應(yīng)電機(jī)時(shí)，我們必須要使它在起動(dòng)時(shí)擁有最大的推力，同時(shí)還能讓給推力／輸入功相對(duì)較大，這時(shí)，我們就需要相應(yīng)的品質(zhì)因數(shù)G，從而G就成為設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要參數(shù)，必須事先加以控制。因此我們主要的問(wèn)題是如何選擇一個(gè)好的，適合的品質(zhì)因數(shù)?？梢酝ㄟ^(guò)尋找s（滑差率）=1的最大推力比輸入的比值時(shí)的品質(zhì)因素，對(duì)應(yīng)為Gs。直接建立圓筒形直線電機(jī)的簡(jiǎn)易等效模型，來(lái)分析數(shù)據(jù)。下面我們分別依次的計(jì)算對(duì)應(yīng)于S=1時(shí)有最大推力／輸入功率比的品質(zhì)因數(shù)Gp和對(duì)應(yīng)于S=1時(shí)有最大推力的品質(zhì)因數(shù)Gs。2.3.1Gp從上述的圖形中，可以推算出所需要的結(jié)果，其中，電流I2，帶入品質(zhì)因素，因此，我們可以繼續(xù)推算出電機(jī)的輸出功率：以及輸出電磁推力F有上述可以得到電機(jī)的輸入，由電磁推力：輸入功率的公式我們可以得到，在對(duì)公式中的sG求導(dǎo)，并視其為0，我們可以得出sG=1。令s=1，得起動(dòng)時(shí)獲得最大推力／輸入功率比的條件是Gp=1.2.3.2Gs對(duì)應(yīng)于S（滑差率）=1時(shí)有最大推力的品質(zhì)因數(shù)Gs，可以直接通過(guò)Gp=1的電磁推力公式來(lái)計(jì)算，即，對(duì)其求極值，既可以得出最大推力Gs=1，由此我們得到電磁推力，其中，，m1是初級(jí)相數(shù)。對(duì)上式的s求導(dǎo)，可以得出最大推力時(shí)候的Smax（滑差率）：，將其化簡(jiǎn)，并使S在S=1處有最大推力，可以得出。從以上分析以看出，對(duì)應(yīng)于s=1時(shí)有最大推力／輸入功率比的品質(zhì)因數(shù)Gp=1，而對(duì)應(yīng)于S=1時(shí)有最大推力的品質(zhì)因數(shù)，在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該加以權(quán)衡。2.4主要尺寸的選擇圓筒形直線電機(jī)其主要的尺寸可由以下關(guān)系式來(lái)求得。極距t和初級(jí)鐵心內(nèi)徑D3與電磁推力Fe間的關(guān)系：，其中等號(hào)左邊的2pt是直線電機(jī)的縱向長(zhǎng)度，πD3是初級(jí)鐵芯的厚度，因此，左端的分母代表的是電機(jī)的有效面積。由于同步速度Vs=2ft，因此，由于頻率確定，則在Vs確定以后，t也隨之確定，同樣的，t確定以后Vs也隨之確定。然而，t不宜選取的過(guò)大或者過(guò)小，當(dāng)t過(guò)大的時(shí)候，輸出推力／輸入功率將會(huì)減?。欢鴗過(guò)小的時(shí)候?qū)⑹过X槽加工困難。通常我們?cè)谶x取t的時(shí)候，都應(yīng)該保證品質(zhì)因素G》=1。同時(shí)，選取適當(dāng)?shù)臉O數(shù)也是非常重要的，因?yàn)殡S著極數(shù)的增加，邊緣效應(yīng)會(huì)隨之減小。究其原因，是因?yàn)闃O數(shù)的多少?zèng)Q定了邊緣效應(yīng)損耗。極數(shù)越多，則邊緣損壞越小。但是，極數(shù)的多少也決定了電機(jī)的長(zhǎng)度，所以，一般在選取極數(shù)的時(shí)候一般使其2P》=6。2.5小結(jié)本章所用的公式都有（初級(jí)內(nèi)徑），，，（磁性品質(zhì)因素），（非磁性品質(zhì)因素），（初級(jí)直線電機(jī)的次級(jí)電流（對(duì)應(yīng)Gp）），（電機(jī)輸出功率（對(duì)應(yīng)Gp）），（輸出電磁推力（對(duì)應(yīng)Gp）），（Gs的電磁推力），（滑差率S=1）。本章總體講述了圓筒直線感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，同時(shí)分析了不同品質(zhì)因素對(duì)電機(jī)的影響，如對(duì)應(yīng)于s=1時(shí)有最大推力，輸入功率比的品質(zhì)因數(shù)等于l，而對(duì)應(yīng)子s=1時(shí)有最大推力的品質(zhì)因數(shù)等于。第三章圓筒形直線感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型3.1圓通感應(yīng)直線電機(jī)等效電路前面都說(shuō)了旋轉(zhuǎn)電機(jī)跟直線電機(jī)的不同之處，，現(xiàn)在來(lái)看看其相似之處，就是當(dāng)直線電機(jī)他的初級(jí)繞組通過(guò)三相對(duì)稱(chēng)交流電流以后，就會(huì)在氣隙中產(chǎn)生跟旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相似的行波磁場(chǎng)。并且，次級(jí)在這個(gè)磁場(chǎng)的作用下會(huì)做直線運(yùn)動(dòng)。相比與旋轉(zhuǎn)電機(jī)，直線電機(jī)的鐵芯不連續(xù)，各相的互感不對(duì)稱(chēng)，因此其會(huì)在繞組中產(chǎn)生不對(duì)稱(chēng)電流。利用對(duì)稱(chēng)分量法，我們可以將其分為正序負(fù)序以及零序。其中，負(fù)序和零序電流在在次級(jí)運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生阻力和增加附加損耗，對(duì)此，我們一般采取的都是利用一定措施使其三相對(duì)稱(chēng)，然后因?yàn)殍F芯的開(kāi)斷，使其仍會(huì)產(chǎn)生相對(duì)于初級(jí)而不會(huì)移動(dòng)的脈振磁場(chǎng)。有這些產(chǎn)生的各項(xiàng)繞組互感不等跟脈振磁場(chǎng)等存在的現(xiàn)象，就是直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)縱向邊緣效應(yīng)。由于直線感應(yīng)電機(jī)次級(jí)跟初級(jí)的寬度是極其有限的，次級(jí)的電流跟次級(jí)板對(duì)次級(jí)磁場(chǎng)都會(huì)產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致影響電機(jī)的性能，我們將這個(gè)稱(chēng)為橫向邊緣效應(yīng)。而橫向邊緣效應(yīng)是電流縱向分量的主要來(lái)源。通過(guò)電磁場(chǎng)的分析我們可以知道，橫向邊緣效應(yīng)的主要影響可以近似的看是僅是次級(jí)電阻率有所增加。我們只要把次級(jí)的電阻率乘一個(gè)K，就行了，。也就是說(shuō)，我們可以認(rèn)為直線感應(yīng)電機(jī)并沒(méi)有橫向邊緣效應(yīng)，他只是次級(jí)電阻率比較大，而在極數(shù)》=6的時(shí)候，我們也一樣可以忽略縱向的邊緣效應(yīng)，而圓筒形的直線電機(jī)并不存在繞組底部，因此，我們也一樣可以認(rèn)為他不存在橫向邊緣效應(yīng)。而在極數(shù)》=6的時(shí)候，我們也可以忽略縱向靜態(tài)邊緣效應(yīng)。不過(guò)，我們對(duì)于直線感應(yīng)電機(jī)的動(dòng)態(tài)縱向邊緣效應(yīng)，必須考慮他的等效電路，現(xiàn)在來(lái)看看起傳統(tǒng)的等效電路模型。，這是計(jì)算到縱向邊緣效應(yīng)的等效電路圖，這里面的Re是縱向邊緣效應(yīng)在次級(jí)上面的消耗功率所對(duì)應(yīng)的等效電阻然后折算到初級(jí)上面的電阻。其中，Re=Rl+Rf。其中，Re，Rf，Rl，re，B等都在葉云岳的直線電機(jī)的原理與應(yīng)用中有提及。為了增加圓筒形直線電機(jī)單位體力上面的推力，一般在次級(jí)上面套一個(gè)2mm厚度的銅，通過(guò)這個(gè)方法我們可以把這個(gè)電機(jī)看成是非磁性次級(jí)直線電機(jī)。而在計(jì)算電機(jī)的特性的時(shí)候，當(dāng)我們不需要直接去計(jì)算次級(jí)電流，一般都會(huì)采用串聯(lián)等值電路，因?yàn)槠涓雍?jiǎn)單方便。3.2相應(yīng)模型3．2．1不考慮邊緣效應(yīng)時(shí)候的等值電路先來(lái)看看旋轉(zhuǎn)電機(jī)的等值電路，其中r1跟x1表示定值繞組的電阻跟漏電抗，rm跟xm表示的是勵(lì)磁電阻跟歷次電抗。x2‘跟r2’分別為折算到定子一側(cè)的漏電抗跟轉(zhuǎn)子電阻。對(duì)圓筒直線感應(yīng)電機(jī)來(lái)說(shuō)，如果不去考慮縱向跟橫向的邊緣效應(yīng)，也可以弄出一個(gè)跟上面一樣的等值電路，但是如果算上第二類(lèi)縱向邊緣效應(yīng)，那么要算出并聯(lián)等值電路時(shí)非常難的。但是用上海工業(yè)大學(xué)的直線異步電動(dòng)機(jī)第七章第八章的分析結(jié)果，就可以導(dǎo)出串聯(lián)等效電路。直線感應(yīng)電機(jī)采用的是非磁性的次級(jí)時(shí)，次級(jí)導(dǎo)板的漏電抗很小，通常我們可以認(rèn)為x2‘≈0；又由于鐵芯磁通密度不高，鐵耗小，基本可以看成rm≈0，如圖為非磁性次級(jí)直線感應(yīng)電機(jī)在不考慮邊緣效應(yīng)時(shí)候的串聯(lián)電阻。我們可以將其看成是旋轉(zhuǎn)電機(jī)的2個(gè)并聯(lián)支路合并，用一個(gè)等值阻抗z0代替。根據(jù)交流電路的理論，我們把其實(shí)部跟虛部分開(kāi)，可以得到：。再根據(jù)電壓方程，我們可以得到，并且，令初相為m，其有總有功功率Pe0，無(wú)功功率Qe0。由此我們可以看出，在等值電路中的阻抗Z0對(duì)應(yīng)的是福電磁功率Se0，因此我們把ze0看成是不考慮邊緣效應(yīng)的等值電路的阻抗，re0跟xe0分別是不考慮邊緣效應(yīng)等值電路的電阻跟電抗。根據(jù)Se0的表達(dá)式，那么等值電阻抗可以這樣算：。同理，如果用考慮邊緣效應(yīng)的復(fù)電磁功率來(lái)計(jì)算，則通過(guò)下列公式3.2.2考慮第二類(lèi)縱向邊緣效應(yīng)的串聯(lián)等值電路上面一節(jié)讓我們知道，只要能夠得到考慮邊緣效應(yīng)時(shí)候的Se，那么我們便能得到ze，把他跟初級(jí)漏阻抗z串聯(lián)起來(lái)，就成了所需要的電路。第二種的縱向邊緣效應(yīng)的比較更復(fù)雜，當(dāng)只考慮第二類(lèi)的縱向的邊緣效應(yīng)而不考慮其橫向的邊緣效應(yīng)的時(shí)候，Se可以通過(guò)確定，其中ze0是不考慮邊緣效應(yīng)的電磁阻抗，將Se0的公式帶入Se中，可以得到，而根據(jù)re0的實(shí)部與虛部結(jié)合起來(lái)，我們可以得到，，因此，Se的公式可以看成，有這個(gè)式子我們可以得到：，將這兩個(gè)公式結(jié)合起來(lái)，其中第一項(xiàng)不考慮邊緣效應(yīng)產(chǎn)生的電阻電抗，第二項(xiàng)則不考慮第二類(lèi)縱向邊緣效應(yīng)引起的電阻和電抗。由此，我們便能得到相應(yīng)的電路模型。因此根據(jù)結(jié)果，我們可以得到一些特性計(jì)算公式，總結(jié)一下如下：電流I1：因數(shù)cos：電動(dòng)勢(shì)E1：功率P1：功率Pe：推力F：同步功率Ps：同步效率：即在評(píng)價(jià)通過(guò)氣隙傳入的同步功率Ps跟輸入功率P1的比值：。3.3小結(jié)：本節(jié)給出的是電梯的電路模型，針對(duì)圓筒形直線感應(yīng)電機(jī)的特點(diǎn)，分析了其邊緣效應(yīng)對(duì)電機(jī)的影響，主要分析的是動(dòng)態(tài)縱向邊緣效應(yīng)的影響，同時(shí)建立了圓筒形直線感應(yīng)電機(jī)的串聯(lián)的等效電路。第四章圓筒型直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯控制系統(tǒng)不同于常規(guī)的繩索電梯，直線感應(yīng)電機(jī)電梯有許多不同的問(wèn)題需要研究以及解決，而隨著建筑物越來(lái)越高，繩索電梯越來(lái)越不能跟上進(jìn)度，所以決定了電梯不能再用旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)繩索從而驅(qū)動(dòng)。而用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的新型電梯則很有可能成為最具發(fā)展前途的新一代梯種，因?yàn)樗恍枰獧C(jī)房，甚至不需要對(duì)重，節(jié)省了建筑面積，不僅作用于在超高層建筑物，而且在小建筑物中同樣具有廣闊的應(yīng)用前景。

4.1直線電機(jī)電梯的模型結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)電梯，直線電機(jī)電梯不需要對(duì)重以拉動(dòng)電梯運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)繩，無(wú)機(jī)房操作，當(dāng)然，這樣的系統(tǒng)，操作必然更加復(fù)雜，而我們現(xiàn)在許多只點(diǎn)電機(jī)電梯仍然有對(duì)重。因此，我們這里建立的模型也一樣采用對(duì)重，這里的目的是為了更好地了解直線電機(jī)電梯。4.1.1直線感應(yīng)電機(jī)的工作原理在應(yīng)用直線感應(yīng)電機(jī)電梯之前，我們首先要了解的是直線感應(yīng)電機(jī)的工作原理。簡(jiǎn)單來(lái)看，我們可以把直線感應(yīng)電機(jī)看成旋轉(zhuǎn)電機(jī)從中間分開(kāi)再組合。他的平移磁場(chǎng)是通過(guò)電機(jī)周?chē)切┍焕匠芍本€而變成交變的。不同于直線磁場(chǎng)，交變磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流在次級(jí)導(dǎo)體上，同時(shí)，平移磁場(chǎng)和感應(yīng)電流會(huì)產(chǎn)生電磁推力，讓初級(jí)跟次級(jí)之間產(chǎn)生位移，S為滑差率。然而，為了避免初次級(jí)之間的單變電磁拉力，直線感應(yīng)電機(jī)電梯一般都會(huì)采用雙邊型的。4.1.2直線感應(yīng)電機(jī)的運(yùn)行的分析所謂的邊緣效應(yīng)，是指電機(jī)的縱向的兩個(gè)邊緣對(duì)于電機(jī)性能的影響，而由于直線感應(yīng)電機(jī)他的次級(jí)寬度有限，這個(gè)對(duì)于電機(jī)性能所產(chǎn)生的影響，被稱(chēng)為橫向邊緣效應(yīng)。其中，直線感應(yīng)電機(jī)他的氣隙磁場(chǎng)由于其鐵芯斷開(kāi)，因此在多相電流通入初級(jí)繞組的時(shí)候，會(huì)使氣隙產(chǎn)生移動(dòng)磁場(chǎng)，縱向邊緣也同樣產(chǎn)生脈動(dòng)磁場(chǎng)。如圖:其中，氣隙磁通密度的規(guī)律差不多是：。其中，第一項(xiàng)是正常的移動(dòng)磁場(chǎng)，第二項(xiàng)是邊緣脈振磁場(chǎng)。同時(shí)，我們還能從上式看出，脈動(dòng)分量跟移動(dòng)磁場(chǎng)分量之間的相位相差πx/t，所以磁密幅值可以用普通的向量加成來(lái)計(jì)算，因此其氣隙磁密為。由于直線感應(yīng)電機(jī)他的次級(jí)寬度有限，這個(gè)對(duì)于電機(jī)性能所產(chǎn)生的影響，便是橫向邊緣效應(yīng)。然而，次級(jí)跟初級(jí)的同樣寬度的直線感應(yīng)電機(jī)他的橫向邊緣效應(yīng)較大，所以我們可以認(rèn)為橫向邊緣效應(yīng)他的主要影響差不多等于使次級(jí)等效電阻率增加。我們?cè)谟?jì)算的時(shí)候只需要用一個(gè)修正系數(shù)Kr就行。，其中，c是次級(jí)導(dǎo)體上的單邊延伸出的鐵芯寬度。通過(guò)分析我們可知，在開(kāi)始的啟動(dòng)階段，直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的速度與加速度都是直線上升，不過(guò)隨著速度的增加，滑差S逐漸減小，導(dǎo)致加速度逐漸下降，但是仍為正值；隨著速度的上升，當(dāng)電磁推力剛能夠克服摩擦力時(shí)，加速度為0，直線電機(jī)就做勻速運(yùn)動(dòng)，過(guò)程結(jié)束。4.2在電梯上的應(yīng)用不同于旋轉(zhuǎn)電機(jī)，直線感應(yīng)電機(jī)在電梯上的應(yīng)用不需要旋轉(zhuǎn)裝置來(lái)講運(yùn)動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可以有利節(jié)約空間。同時(shí)，直線電機(jī)也不存在由于離心力以及繩索式電梯在提速方面的許多困難。直線電動(dòng)機(jī)電梯由于其借助旋轉(zhuǎn)部件上的精密的定位裝置和機(jī)械自鎖的裝置,使它更適合高速電梯。接下來(lái)看幾種感應(yīng)電機(jī)在電梯上的應(yīng)用。A電梯表示的是滑輪的表面構(gòu)成的帶狀次級(jí)導(dǎo)體,用圓弧形的直線電動(dòng)機(jī)(定子)驅(qū)動(dòng);B圖中的帶子就是帶狀的次級(jí)導(dǎo)體，它是通過(guò)兩邊的直線電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)的；C把直線電動(dòng)機(jī)的定子和平衡錘做成一體,在和固定的次級(jí)導(dǎo)體板相互作用之下產(chǎn)生推力;D有2個(gè)和C一樣的次級(jí)導(dǎo)體板；E則是利用直線電動(dòng)機(jī)的定子跟平衡錘結(jié)合在一起的雙邊直線電機(jī),它采用的是特殊結(jié)構(gòu)的次級(jí)導(dǎo)體。曾有人做過(guò)最佳裝置采用鋼做定子導(dǎo)軌的升降機(jī)實(shí)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)，在銅板上復(fù)合鐵質(zhì)材料的次級(jí)導(dǎo)體結(jié)構(gòu)比較好。4.3動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)相對(duì)于起重機(jī)，電梯有許多的不同，現(xiàn)在的電梯大多數(shù)有對(duì)重，因此，我們選擇的直線圓筒感應(yīng)電機(jī)也有相應(yīng)的對(duì)重形式，而電梯的負(fù)載的機(jī)械特性，也可以很容易的得知其分布于直角坐標(biāo)系的4個(gè)象限里。當(dāng)電梯廂勻速運(yùn)動(dòng)或者靜止的時(shí)候，其特性為靜態(tài)負(fù)載的特性，而在加速或者減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，其負(fù)載特性還包括慣性推力部分，稱(chēng)為動(dòng)態(tài)負(fù)載機(jī)械特性。綜合負(fù)載特性就是將電梯的動(dòng)態(tài)負(fù)載特性跟靜態(tài)負(fù)載特性結(jié)合到一起，互相疊加，便能得到電機(jī)負(fù)載的機(jī)械特性其中曲線1是滿載上升的時(shí)候的負(fù)載特性，曲線2是滿載下降時(shí)候的負(fù)載特性，曲線3是空載上升的時(shí)候的特性，曲線4是空載下降的負(fù)載特性曲線，曲線5跟曲線6分別是半載上升跟下降的曲線，運(yùn)行方向?yàn)槟鏁r(shí)針?，F(xiàn)在來(lái)單獨(dú)拿出一個(gè)曲線來(lái)進(jìn)行解析，根據(jù)拋物線速度曲線繪制出的電梯動(dòng)態(tài)的負(fù)載特性曲線。，圖為電梯動(dòng)態(tài)負(fù)載特性曲線。其中，EF段是一條直線，表示的是動(dòng)態(tài)推力也是一個(gè)常數(shù)，F(xiàn)B是一個(gè)跟AE相對(duì)稱(chēng)的拋物線，其加速度是一個(gè)右下斜的直線，到B點(diǎn)的加速度為最小，因此，B點(diǎn)的推力逐漸減小到0，AE段與FB相對(duì)稱(chēng)。BC是一段速度不變的運(yùn)行狀態(tài)，因此其推力也為0。在圖中的表現(xiàn)為一個(gè)點(diǎn)。CF’E’D’是一段減速段，其與AEFB對(duì)稱(chēng)，DA點(diǎn)與CB點(diǎn)相同，都是a=0，而AD點(diǎn)v也等于0。電梯廂處于靜止?fàn)顟B(tài)。第五章直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電梯控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5.1概述隨著科技的發(fā)展，直線電機(jī)作為一個(gè)新型動(dòng)力，已經(jīng)越來(lái)越受到人們關(guān)注和重視，并且運(yùn)用到越來(lái)越多的領(lǐng)域，其中，最受重視的還是高速運(yùn)輸行業(yè)，而隨著高層建筑的加多，直線電機(jī)帶動(dòng)的電梯成了重要的研究方向。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，電梯的分布控制已經(jīng)成為了主要研究方向。我們可以將電梯的控制分為不同的模塊從而控制電梯高效運(yùn)行，而每個(gè)控制器之間還可以依靠通訊技術(shù)來(lái)進(jìn)行信息交換，通過(guò)這樣的分布控制，我們可以最大可能的節(jié)約面積，減少電梯設(shè)備，同時(shí)還能減少很多維修時(shí)的工作量。5.2控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)電梯的控制驅(qū)動(dòng)相比于其他直線電機(jī)所帶動(dòng)的設(shè)備復(fù)雜的多，同時(shí)，邏輯關(guān)系也更加復(fù)雜，這里關(guān)鍵介紹幾種控制方式如位置閉環(huán)控制方式，速度閉環(huán)控制方式以及變頻控制方式。5.2.1變頻控制現(xiàn)在在電梯上所用的變頻控制大致分為兩類(lèi)，分別是壓頻比（V/f）和矢量變換控制方式。其中，壓頻比是通過(guò)電壓頻率的比值等于常數(shù)的一個(gè)規(guī)律而控制變頻器的電壓和輸出功率，當(dāng)壓頻比恒定時(shí)，電機(jī)的磁通就恒定，這時(shí)候我們就可以通過(guò)改變電機(jī)供電頻率就可以成功改變電機(jī)速度。只是這種方法只能用于控制低速電梯。不同于壓頻比控制，矢量變換控制是一種基于現(xiàn)代電機(jī)理論提出來(lái)的新的控制方法。它是將交流電機(jī)上面的電壓和電流視為空間矢量，然后在進(jìn)行實(shí)時(shí)的計(jì)算檢測(cè)。而按照直線電機(jī)的思路，我們可以分別控制磁場(chǎng)跟轉(zhuǎn)矩。從而讓交流電機(jī)獲得直線電機(jī)的性能。5.2.2速度閉環(huán)控制電梯速度的快慢直接影響了人們坐電梯時(shí)候是否舒服。，本文討論2種理想曲線模型，其一是拋物線-直線速度給定的曲線，另一種是加速度曲線是正弦函數(shù)，其變化率跟速度曲線都是余弦函數(shù)的曲線。而本系統(tǒng)采用的是后面一種曲線，因?yàn)檫@種曲線可以改善電梯的機(jī)械性能，讓人們坐著更舒服下圖是余弦速度給定曲線。：其控制原則是是加速按時(shí)間的原則減速按距離的原則。然后將速度離散成為512個(gè)數(shù)字。加速的時(shí)候按時(shí)間原則升序存儲(chǔ):減速制動(dòng)的時(shí)候按距離原則降序并儲(chǔ)存，這樣就完成了量化和存放。5.2.3位置閉環(huán)控制方式為了提高電梯運(yùn)行效率，我們都想要電梯在制動(dòng)段實(shí)現(xiàn)直接停靠，取消爬行，同時(shí)確保零速下抱閘跟準(zhǔn)確平層的功能。這就需要我們進(jìn)行位置閉環(huán)控制。當(dāng)控制器收到換速信號(hào)之后，控制器會(huì)將這一時(shí)刻電梯所處的位置做為位置閉環(huán)控制的基準(zhǔn)點(diǎn)。,該點(diǎn)到電梯平層位置的距離則是一個(gè)事先就確定的定值。。在此后電梯每一時(shí)刻所在的位置我們就可以對(duì)通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器的計(jì)數(shù)獲得。,按照式1計(jì)算的主控制則根據(jù)電梯所處的位置計(jì)算時(shí)刻電梯應(yīng)有的速度值作為速度指令,我們可以通過(guò)速度閉環(huán)調(diào)節(jié)使得電梯的實(shí)際速度跟隨其變化而變化。當(dāng)電梯到達(dá)平層位置的時(shí)候,速度指令值和實(shí)際速度值則剛好減至零,這樣，既保證了平層準(zhǔn)確度,又可以實(shí)現(xiàn)零速抱閘,從而取消了爬行段的時(shí)間,提高了電梯的運(yùn)行效率。實(shí)現(xiàn)位置準(zhǔn)確控制的主要在于以下兩點(diǎn):首先是位置控制的基準(zhǔn)點(diǎn)必須準(zhǔn)確，他的誤差將直接影響電梯的平層準(zhǔn)確度其次則是準(zhǔn)確的平層還要靠速度環(huán)的跟隨性來(lái)保證。5.3電梯控制驅(qū)動(dòng)過(guò)程現(xiàn)在通過(guò)舉例來(lái)敘述電梯控制驅(qū)動(dòng)的過(guò)程。首先我們假設(shè)電梯停在1層,由3樓轎箱進(jìn)行指令。指令信號(hào)由轎廂控制器接收,并通過(guò)串行、并行通訊傳給主控制器。當(dāng)主控制器根據(jù)電梯欲達(dá)的樓層信號(hào)和所在樓層的位置信號(hào),經(jīng)過(guò)邏輯判斷而發(fā)出向上運(yùn)行指令,同時(shí)下達(dá)關(guān)門(mén)指令到轎廂控制器,這樣便完成選向、關(guān)門(mén)步驟。假設(shè)電梯速度開(kāi)環(huán)運(yùn)行0.5s的時(shí)間,發(fā)出指令使抱閘得電打開(kāi),這時(shí)電梯開(kāi)始起動(dòng)運(yùn)行,并開(kāi)始速度的閉環(huán)控制。控制器通過(guò)旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)速,并進(jìn)行向上加速段的速度閉環(huán)控制。當(dāng)電梯的速度達(dá)到額定的速度時(shí),就按勻速進(jìn)行速度閉環(huán)控制系統(tǒng)。同時(shí)副控制器不斷跟轎廂和門(mén)廳控制器通訊,收發(fā)信息以及乘客要求,并通知主控制器記錄判斷。當(dāng)電梯進(jìn)入3樓的平層區(qū)域時(shí),控制器將得到減速信號(hào),按距離原則生成減速速度的信號(hào),控制器控制逆變器的輸出使電梯按照減速指令而曲線上行。當(dāng)計(jì)算到旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)送的脈沖速度等于設(shè)定值的時(shí)候,主控制器將發(fā)出停車(chē)信號(hào)同時(shí)關(guān)閉逆變功率器件,使得直線電機(jī)失電停止運(yùn)行,電梯將在零速時(shí)停車(chē),主控制器將發(fā)出指令使制動(dòng)器失電抱閘,電梯就在3樓平層停車(chē),此時(shí)，電梯便完成了減速平層的步驟。隨后主控制器向轎廂控制器發(fā)出開(kāi)門(mén)的指令,電梯門(mén)就會(huì)開(kāi)啟。這樣電梯就完成了一次完成的從起動(dòng)到停車(chē)開(kāi)門(mén)的全過(guò)程?；赟VPWMMATLAB下的仿真研究所謂SVPWM，就是電壓空間矢量脈寬調(diào)制控制技術(shù)，SVPWM是從控制交流電動(dòng)機(jī)的角度出發(fā)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)氣隙空間，成形一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生不變的一個(gè)電磁轉(zhuǎn)矩。6.1三項(xiàng)逆變器基本原理與結(jié)構(gòu)6.1.1基本原理首先確定空間三相電壓的表達(dá)：三相逆變電路，是將直流電轉(zhuǎn)換為頻率相同、振幅相等、相位依次互差為6.1.2基本結(jié)構(gòu)6.1.3磁鏈運(yùn)動(dòng)軌跡

φ6.2逆變器的算法仿真關(guān)于SVPWM的算法仿真，我們先要將其分成不同部分。6.2.1合成矢量所處區(qū)域的判斷首先我們需要將電壓U分解到(

α，β)坐標(biāo)系，從而得到相對(duì)于的U，從而計(jì)算得出想要的限制條件。。6.2.2各扇形矢量作用時(shí)間的計(jì)算6.3PWM信號(hào)的生成根據(jù)對(duì)應(yīng)的作用時(shí)間，并使其跟周期頻率相同且都為T(mén)s的三角波想結(jié)合，便可以得出矢量切換的