第三章電梯電力拖動系統(tǒng)

1、1第三章電梯的電力拖動系統(tǒng) 2第一節(jié)第一節(jié) 常見的電梯電力拖動方式常見的電梯電力拖動方式電梯電力拖動系統(tǒng)：電梯電力拖動系統(tǒng)：電力拖動系統(tǒng)是電梯的動力來源，它驅動電梯部件電力拖動系統(tǒng)是電梯的動力來源，它驅動電梯部件完成相應的運動。完成相應的運動。在電梯中主要有如下兩個運動：在電梯中主要有如下兩個運動：1. 轎廂的升降運動。轎廂的升降運動。(主驅動主驅動,幾幾KW幾十幾十KW)2. 轎門及廳門的開關運動。轎門及廳門的開關運動。(200W) 3電梯電力拖動系統(tǒng)功能電梯電力拖動系統(tǒng)功能 ：P611有足夠的驅動力和制動力，能夠驅動轎廂、轎有足夠的驅動力和制動力，能夠驅動轎廂、轎門及廳門完成必要的運動和可

2、靠的靜止。門及廳門完成必要的運動和可靠的靜止。2在運動中有正確的速度控制，有良好的舒適性在運動中有正確的速度控制，有良好的舒適性和平層準確度。和平層準確度。3動作靈活、反應迅速，在特殊情況下能夠迅速動作靈活、反應迅速，在特殊情況下能夠迅速制停。制停。4系統(tǒng)工作效率高，節(jié)省能量。系統(tǒng)工作效率高，節(jié)省能量。5運行平穩(wěn)、安靜，噪聲小于國標要求。運行平穩(wěn)、安靜，噪聲小于國標要求。6對周圍電磁環(huán)境無超標的污染。對周圍電磁環(huán)境無超標的污染。7動作可靠，維修量小，壽命長。動作可靠，維修量小，壽命長。4常見的電力拖動方式：常見的電力拖動方式： P6162轎廂升降運動轎廂升降運動5轎門及廳門開關運動轎門及廳門開

3、關運動6第二節(jié)第二節(jié) 電梯的速度曲線電梯的速度曲線 電梯舒適性要求電梯舒適性要求:a1.5M/S21.3M/S3電梯快速性要求電梯快速性要求:(起動起動)aP0.5M/S2 (vN2M/S)aP0.7M/S2 (vN2M/S)7常用的電梯速度曲線（拋物線形）常用的電梯速度曲線（拋物線形） 電梯速度曲線特點：電梯速度曲線特點：8各階段速度曲線、加速度曲線、加加速度曲線：各階段速度曲線、加速度曲線、加加速度曲線：v=ktv=kt2 2 ,a=v=2kt, =a=2k ,a=v=2kt, =a=2k；：v=vv=vE E+a+aE E(t-t(t-tE E), a=a), a=aE E, =0, =

4、0；：v=vv=vN N+k(t+k(tB B-t)-t)2 2, a=2k(t, a=2k(tB B-t), =-2k-t), =-2k；：直線；：直線；、分別與分別與、對稱。對稱。9電梯速度曲線的設計：書電梯速度曲線的設計：書P66其它類型的電梯速度曲線其它類型的電梯速度曲線 ：正弦函數(shù)速度曲線正弦函數(shù)速度曲線帶直線段的正弦函數(shù)速度曲線帶直線段的正弦函數(shù)速度曲線 型速度曲線型速度曲線 10第三節(jié)電梯負載機械特性第三節(jié)電梯負載機械特性即轉速和轉矩（即轉速和轉矩（nMnM）的關系。）的關系。電梯靜態(tài)負載機械特性：電梯靜態(tài)負載機械特性：P72靜止或勻速時。靜止或勻速時。電梯動態(tài)負載機械特性：電梯

5、動態(tài)負載機械特性：加、減速時。（靜態(tài)加速度帶來的轉矩）加、減速時。（靜態(tài)加速度帶來的轉矩） 2 2375375* *dn/dtdn/dt11電梯的動態(tài)負載機械特性電梯的動態(tài)負載機械特性n n 上圖為一次上升運行過程的轉速和轉矩的關系；上圖為一次上升運行過程的轉速和轉矩的關系；一次上升運行只要將此曲線繞原點旋轉一次上升運行只要將此曲線繞原點旋轉180180度即可。度即可。12nM曲線的方程曲線的方程:AE：n=187.5/GD22/Kn M2EF：M=GD2/375 aEBF：n = nB-187.5/GD22/Kn M2BC：等速運行，：等速運行， n = nDA：穩(wěn)定靜止，：穩(wěn)定靜止， n

6、= 13電梯的負載機械特性電梯的負載機械特性: :將電梯靜態(tài)負載機械特性和電梯動態(tài)負載機將電梯靜態(tài)負載機械特性和電梯動態(tài)負載機械特性疊加即可。械特性疊加即可。書書7373電動機機械特性與負載機械特性的關系電動機機械特性與負載機械特性的關系: :全部覆蓋或包容全部覆蓋或包容14第四節(jié)曳引電動機及其功率的確定第四節(jié)曳引電動機及其功率的確定電梯對曳引電動機的要求：電梯對曳引電動機的要求：、電梯慣量大，要求電動機過載能力大。、電梯慣量大，要求電動機過載能力大。（倍）（倍）、電動機能頻繁起停，每小時有較高的合閘次數(shù)。、電動機能頻繁起停，每小時有較高的合閘次數(shù)。（150300次）次）、電動機為周期斷續(xù)工作

7、制。、電動機為周期斷續(xù)工作制。電動機持續(xù)率（電動機持續(xù)率（FS） 15%、25%、40%、60%；電梯持續(xù)率電梯持續(xù)率 30%70%;15持續(xù)率的估算方法：持續(xù)率的估算方法：FS=tg/T：交流電梯，要求：交流電梯，要求ST足夠大，足夠大，ST足夠小。足夠小。通常通常ST N ，ST0.71.8N。曳引電動機功率的粗選：曳引電動機功率的粗選：用平均負載（靜態(tài)負載）代替等效負載。用平均負載（靜態(tài)負載）代替等效負載。原因：加速階段負載轉矩增大，制動階段負載轉原因：加速階段負載轉矩增大，制動階段負載轉 矩（矩（Md）減小。）減小。16A、卷繞式拖動系統(tǒng)電動機、卷繞式拖動系統(tǒng)電動機PN=KQNvN/=

8、 KMNgvN/= KMNvN/102 K=1.11.6B、有對重曳引電動機、有對重曳引電動機PN=K(1-KP)mNvN/102 ;KP=(QP-QJ)/QN =(mP-mJ)/mN ;KP=0.40.5K、KP、 的取值要求：的取值要求：P7917曳引電動機發(fā)熱與過載、起動校驗：曳引電動機發(fā)熱與過載、起動校驗：一、初選電動機一、初選電動機 MN=9550PN/nN二、二、發(fā)熱校驗發(fā)熱校驗A、直流或變頻調速電梯、直流或變頻調速電梯 電動機內磁通量額定不變，可用等效負載轉矩法。電動機內磁通量額定不變，可用等效負載轉矩法。電動機額定轉矩：電動機額定轉矩： 等效負載轉矩：等效負載轉矩：18 即要求

9、即要求轎廂一次重載上升運行過程中負載轉矩隨時間變化曲線轎廂一次重載上升運行過程中負載轉矩隨時間變化曲線 19B、定子串電阻（電抗）調速或調壓調速交流電梯、定子串電阻（電抗）調速或調壓調速交流電梯 a、加、減速時，電動機內磁通量減小，電流加、減速時，電動機內磁通量減小，電流（I）增大，則對各階段的轉矩加以修正，再求）增大，則對各階段的轉矩加以修正，再求。b、用等效電流驗證（與、用等效電流驗證（與求等效負載轉矩求等效負載轉矩類似）類似）I。 即要求即要求20三、對交流電動機進行過載校驗和起動校驗三、對交流電動機進行過載校驗和起動校驗、過載校驗過載校驗電動機過載倍數(shù)或最大轉矩倍數(shù)：電動機過載倍數(shù)或最

10、大轉矩倍數(shù)：0.810.81電動機最大轉矩；電動機最大轉矩； 要求的要求的最大負載轉矩。最大負載轉矩。21、起動校驗起動校驗電動機起動轉矩倍數(shù)：電動機起動轉矩倍數(shù)：0.81 對于非閉環(huán)控制電機，在起動時機械特性不能對于非閉環(huán)控制電機，在起動時機械特性不能自動調節(jié)，要按起動時電動機的機械特性進行起自動調節(jié)，要按起動時電動機的機械特性進行起動校驗。書動校驗。書82選擇電機具體步驟為：初選電動機；發(fā)熱校驗；選擇電機具體步驟為：初選電動機；發(fā)熱校驗；對交流電動機進行過載校驗和起動校驗。對交流電動機進行過載校驗和起動校驗。 22第四節(jié)直流電梯電力拖動方式第四節(jié)直流電梯電力拖動方式直流電梯中，基本上都是采

11、用調壓的方法實直流電梯中，基本上都是采用調壓的方法實現(xiàn)調速的。按照直流電源的獲取方式可以將直流現(xiàn)調速的。按照直流電源的獲取方式可以將直流電梯分成兩類：一類是由交流電動機電梯分成兩類：一類是由交流電動機直流發(fā)電直流發(fā)電機機組供電的直流電梯，簡記為機機組供電的直流電梯，簡記為G-M方式，另一方式，另一類是由晶閘管整流器（逆變器）供電的直流電梯，類是由晶閘管整流器（逆變器）供電的直流電梯，簡記為簡記為SCR-M方式。方式。 23、電樞電路由單向整流橋供電、勵磁電路由雙向、電樞電路由單向整流橋供電、勵磁電路由雙向整流橋供電的整流橋供電的SCR-M直流電梯（如圖）直流電梯（如圖） 24在該系統(tǒng)中采用一組

12、三相全波可控整流器在該系統(tǒng)中采用一組三相全波可控整流器UC替代替代G-M拖動方式中的發(fā)電機組，為直流電動機拖動方式中的發(fā)電機組，為直流電動機M供電。由于這樣只能產(chǎn)生單方向的電樞電流供電。由于這樣只能產(chǎn)生單方向的電樞電流Ia,而要想適應電梯負載的要求電動機必須能靈活地而要想適應電梯負載的要求電動機必須能靈活地改變電磁轉矩的方向，因此電動機的勵磁繞組改變電磁轉矩的方向，因此電動機的勵磁繞組WM則由兩個反并聯(lián)的整流橋供電。當正組勵磁則由兩個反并聯(lián)的整流橋供電。當正組勵磁整流橋整流橋UCR供電時，給勵磁繞組供電時，給勵磁繞組WM提供正向勵提供正向勵磁。當反組勵磁整流橋磁。當反組勵磁整流橋UCR供電時，

13、則為勵磁繞供電時，則為勵磁繞組組WM提供反向勵磁電流。提供反向勵磁電流。由于轉矩與電樞電流、轉矩與勵磁電流均是由于轉矩與電樞電流、轉矩與勵磁電流均是線性關系，因此控制規(guī)律比較簡單，控制精度容線性關系，因此控制規(guī)律比較簡單，控制精度容易保證。易保證。25、電樞電路由兩組反并聯(lián)的三相全波可控整流器、電樞電路由兩組反并聯(lián)的三相全波可控整流器供電的供電的SCR-M直流電梯直流電梯 （如圖）（如圖） 1-主變壓器主變壓器 2-正組晶閘管正組晶閘管 3-反組晶閘管反組晶閘管 4-平波電抗器平波電抗器 5-直流電動機直流電動機 6-測速發(fā)電機測速發(fā)電機 7-曳引機曳引機8-轎廂轎廂 9-對重對重 10-勵磁

14、變壓器勵磁變壓器 11-勵磁晶閘管整流器勵磁晶閘管整流器 12-勵磁繞組勵磁繞組 13-勵磁指令及勵磁控制器勵磁指令及勵磁控制器14-速度指令速度指令 15-比較器比較器 16-控制切換開關控制切換開關 17-正組晶閘管正組晶閘管觸發(fā)器觸發(fā)器 18-反組晶閘管觸發(fā)器反組晶閘管觸發(fā)器 26這種拖動方式的特點是在電動機電樞回路中設這種拖動方式的特點是在電動機電樞回路中設置了兩組晶閘管整流器，它們彼此反向并聯(lián)，為電置了兩組晶閘管整流器，它們彼此反向并聯(lián)，為電樞提供正、反向電流。而勵磁回路則只是一個恒定樞提供正、反向電流。而勵磁回路則只是一個恒定大小、恒定方向的恒流控制，即控制電動機的磁通大小、恒定方

15、向的恒流控制，即控制電動機的磁通保持額定值。這時電動機四個象限運行的控制就靠保持額定值。這時電動機四個象限運行的控制就靠對正、反兩個整流橋的控制來實現(xiàn)。對正、反兩個整流橋的控制來實現(xiàn)。這個電路與工業(yè)上通常采用的直流電動機可逆這個電路與工業(yè)上通常采用的直流電動機可逆運轉控制相似，可以做成有環(huán)流的，也可以做成邏運轉控制相似，可以做成有環(huán)流的，也可以做成邏輯無環(huán)流的。輯無環(huán)流的。 27第五節(jié)交流雙速電梯拖動方式第五節(jié)交流雙速電梯拖動方式 交流雙速電梯采用變極調速電動機作為曳引交流雙速電梯采用變極調速電動機作為曳引電動機，其變極比通常為電動機，其變極比通常為6/24極，也有極，也有4/6/24極極和和

16、4/6/18極的。從電動機結構看，有采用單繞組極的。從電動機結構看，有采用單繞組改變界限方式的，也有采用兩組繞組的，它們各改變界限方式的，也有采用兩組繞組的，它們各自具有不同的極數(shù)，通過接通的不同的繞組來實自具有不同的極數(shù)，通過接通的不同的繞組來實現(xiàn)不同的轉速。現(xiàn)不同的轉速。雙速電梯運行速度曲線的特點：雙速電梯運行速度曲線的特點：電動機變極調速的原理：電動機變極調速的原理：28、雙繞組、雙繞組6/24極變極電動機用作電梯曳引電動機極變極電動機用作電梯曳引電動機的主電路的主電路 （如圖）（如圖） 29電動機電動機M有兩套套組，快速（有兩套套組，快速（6極）繞組的引極）繞組的引出端為出端為XK1、

17、XK2、XK3，在內部三相接成，在內部三相接成Y形接形接法；慢速（法；慢速（24極）繞組的印出端為極）繞組的印出端為XM1、XM2、XM3，在內部三相也是，在內部三相也是Y形接法。接觸器形接法。接觸器KS是用是用于接通快速繞組實現(xiàn)快速起動、運行用的，接觸于接通快速繞組實現(xiàn)快速起動、運行用的，接觸器器KM1則是用于接通慢速繞組實現(xiàn)減速、慢速運則是用于接通慢速繞組實現(xiàn)減速、慢速運行用的。顯然快速接觸器行用的。顯然快速接觸器KS與慢速接觸器與慢速接觸器KM1不不能同時吸合，應該互鎖。能同時吸合，應該互鎖。30上升接觸器上升接觸器KM和下降接觸器和下降接觸器KMR是用來改變是用來改變電動機相序實現(xiàn)正反

18、轉運行的接觸器，當電動機相序實現(xiàn)正反轉運行的接觸器，當KM接通接通時電動機正轉，拖動轎廂向上運動；當時電動機正轉，拖動轎廂向上運動；當KMR接通接通時，電動機反轉，拖動轎廂向下運動。顯然時，電動機反轉，拖動轎廂向下運動。顯然KM與與KMR也應互鎖，以防止電源被短路，也應互鎖，以防止電源被短路，KR和和KR1分分別為快速運行熱繼電器和慢速運行熱繼電器，是用別為快速運行熱繼電器和慢速運行熱繼電器，是用來保護快速繞組和慢速繞組，防止由于電動機過載來保護快速繞組和慢速繞組，防止由于電動機過載造成電機繞組過熱而損壞的事故。造成電機繞組過熱而損壞的事故。31、單繞組、單繞組6/24極變速電動機用作電梯曳引

19、電動機極變速電動機用作電梯曳引電動機的主電路的主電路 （如圖）（如圖） 32圖中采用一個快速接觸器圖中采用一個快速接觸器KS1，當快速（，當快速（6極）極）運行時，通過運行時，通過KS1的常開點將電動機端子的常開點將電動機端子1、2、3短接到一起構成另一個星形點，使電動機接成雙短接到一起構成另一個星形點，使電動機接成雙星形接法。星形接法。KS是快速接觸器，當是快速接觸器，當KS、KS1吸吸合時，電動機以合時，電動機以6極極YY形接法快速運轉。形接法快速運轉。KM1時時慢速接觸器，當慢速接觸器，當KS1、KS斷開，而斷開，而KM1接通時，接通時，電動機被接成電動機被接成Y形接法形成形接法形成24

20、極，同步轉速為極，同步轉速為250r/min。33KM是上升接觸器，是上升接觸器，KMR是下降接觸器。是下降接觸器。當當KM接通時，電動機正轉，帶動轎廂上升；接通時，電動機正轉，帶動轎廂上升；當當KMR接通時，電源相序被改變，電動機反轉，接通時，電源相序被改變，電動機反轉，拖動轎廂下降，電動機在固有特性上轉入穩(wěn)速拖動轎廂下降，電動機在固有特性上轉入穩(wěn)速運行。運行。KA1、KA2、KA3是慢速運行接觸器，是慢速運行接觸器，KA1，KA2是逐段切除慢速電阻用的，而是逐段切除慢速電阻用的，而KA3則使則使RM被全部切除掉，使電動機進入慢速固被全部切除掉，使電動機進入慢速固有特性并轉入穩(wěn)定低速運行。有

21、特性并轉入穩(wěn)定低速運行。34第六節(jié)交流調壓調速電梯拖動方式第六節(jié)交流調壓調速電梯拖動方式 對電梯穩(wěn)速運行時實行閉環(huán)控制，通過閉環(huán)對電梯穩(wěn)速運行時實行閉環(huán)控制，通過閉環(huán)調壓，使電梯不論負載輕重、不論運行方向均在額調壓，使電梯不論負載輕重、不論運行方向均在額定梯速下運行。定梯速下運行。對電梯加、減速過程實行閉環(huán)控制，通過調壓對電梯加、減速過程實行閉環(huán)控制，通過調壓或輔以其它制動手段，使電梯按預定的速度曲線升或輔以其它制動手段，使電梯按預定的速度曲線升速或減速，從而獲取加減速階段的良好舒適感，并速或減速，從而獲取加減速階段的良好舒適感，并提高轎廂平層準確度。提高轎廂平層準確度。 電動機調壓調速的原理

22、：電動機調壓調速的原理：35電梯調壓調速的特點：電梯調壓調速的特點：1、目的：、目的：2、調壓調速對電梯曳引電機的要求：、調壓調速對電梯曳引電機的要求：(1)、電梯起動對電梯曳引電動機機械特性的要求、電梯起動對電梯曳引電動機機械特性的要求 SM 0.5(2) 、電梯減速制動運行對電動機的要求、電梯減速制動運行對電動機的要求A、電梯拖動的反接制動。特性、解決方法、電梯拖動的反接制動。特性、解決方法B、電梯拖動的能耗制動、電梯拖動的能耗制動 。特性、解決方法。特性、解決方法36C、采用渦流制動器、采用渦流制動器 。 渦流制動器與異步電動機渦流制動器與異步電動機 特性、解決方法特性、解決方法37、調

23、壓、調壓能耗制動方式的主電路能耗制動方式的主電路 （如圖）（如圖） 38采用雙速電動機作電梯曳引電動機、對高速采用雙速電動機作電梯曳引電動機、對高速繞組實行調壓控制、對低速繞組實施能耗制動控繞組實行調壓控制、對低速繞組實施能耗制動控制的電梯是目前調壓調速電梯的主要拖動方式。制的電梯是目前調壓調速電梯的主要拖動方式。電動機的高速繞組接成星形調壓方式，每一電動機的高速繞組接成星形調壓方式，每一相接有一對反并聯(lián)的晶閘管，接觸器相接有一對反并聯(lián)的晶閘管，接觸器KM和和KMR是改變電動機轉向的上行和下行接觸器。在這種是改變電動機轉向的上行和下行接觸器。在這種形式下，還可以利用接觸器的輔助觸點實現(xiàn)互鎖、形

24、式下，還可以利用接觸器的輔助觸點實現(xiàn)互鎖、傳遞信號，傳遞信號，KM、KMR在不運行時可以斷開電路，在不運行時可以斷開電路，起到保護晶閘管的作用，還可以避免由于晶閘管起到保護晶閘管的作用，還可以避免由于晶閘管的誤觸發(fā)或短路造成電梯誤動作的事故。的誤觸發(fā)或短路造成電梯誤動作的事故。 39B、開環(huán)起動、開環(huán)起動能耗制動電梯主電路能耗制動電梯主電路 （如圖）（如圖） 40采用一臺采用一臺6/24極單繞組變極電動機作為曳引極單繞組變極電動機作為曳引電動機，該電動機共有電動機，該電動機共有9個引出端。電梯的起動個引出端。電梯的起動及穩(wěn)速運行控制過程是開環(huán)的，與雙速電梯相似；及穩(wěn)速運行控制過程是開環(huán)的，與雙

25、速電梯相似；起動初起動初KS2、KS、KM（或（或KMR）、）、KS1吸合，吸合，將電動機接成雙星形接法（六極的接線方式）并將電動機接成雙星形接法（六極的接線方式）并串入電阻串入電阻Rk起動，轉速升上來后，吸合起動，轉速升上來后，吸合KA將將Rk短路，電梯以快速穩(wěn)速運行。減速停車時采用能短路，電梯以快速穩(wěn)速運行。減速停車時采用能耗制動閉環(huán)控制，按預定速度曲線減速。耗制動閉環(huán)控制，按預定速度曲線減速。41、調壓、調壓渦流制動器拖動方式渦流制動器拖動方式 （如圖）（如圖） 42電梯減速過程中將很大一部分能量消耗在電電梯減速過程中將很大一部分能量消耗在電動機繞組中，引起電動機發(fā)熱，為了克服這個缺動機

26、繞組中，引起電動機發(fā)熱，為了克服這個缺點，采用渦流制動器來實現(xiàn)能耗制動，這時損耗點，采用渦流制動器來實現(xiàn)能耗制動，這時損耗的能量在渦流制動器中引起發(fā)熱，而曳引電動機的能量在渦流制動器中引起發(fā)熱，而曳引電動機的發(fā)熱則大大減小，因而可以改善電動機的工作的發(fā)熱則大大減小，因而可以改善電動機的工作條件，但是這樣做需要增加一個渦流制動器，增條件，但是這樣做需要增加一個渦流制動器，增大了設備投資。大了設備投資。 由于渦流制動器的工作原理、機械特性均與由于渦流制動器的工作原理、機械特性均與電動機能耗制動工作狀態(tài)時相似，因此這種拖動電動機能耗制動工作狀態(tài)時相似，因此這種拖動方式的控制與調壓方式的控制與調壓能耗

27、制動拖動方式下的控制能耗制動拖動方式下的控制相似。只需將送到電動機低速繞組的勵磁電流改相似。只需將送到電動機低速繞組的勵磁電流改送到渦流制動器的勵磁繞組中去即可。送到渦流制動器的勵磁繞組中去即可。分析：分析：43第七節(jié)變頻調速電梯拖動方式第七節(jié)變頻調速電梯拖動方式 電動機變頻調速的原理：電動機變頻調速的原理：變頻調速的分類：書變頻調速的分類：書117異步電動機變頻調速的原則異步電動機變頻調速的原則VVVF:kE1f1 kE1Nf1N const交流異步電動機變頻調速的機械特性：交流異步電動機變頻調速的機械特性：44直流側能耗方式的變頻調速電梯的主電路直流側能耗方式的變頻調速電梯的主電路 （如圖）（如圖） 1-整流橋整流橋 2-逆變橋逆變橋 3-電流檢測電流檢測 4-電動機電動機 5-曳引輪曳引輪 6-速速度檢測度檢測 7-轎廂轎廂 8-對重對重 9-PWM控制電路控制電路 10-主控微機（運主控微機（運行控制）行控制