电梯有配重计算机速度调节拖动系统设计说明.docx

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电梯有配重计算机速度调节拖动系统设计说明

电梯（有配重）计算机速度调节拖动系统硬件设计

摘要

本课题以电梯计算机速度调节拖动系统为研究对象，根据电梯拽引机对电力拖动系统的要求，采用转子电路串联电阻的方法调节转差能耗对电动机进行调速。

利用AT89C51单片机电梯软件系统对电机起动、制动、正反向提速减速等方面的控制，实现电梯的升降和停车。

主要研究三相交流绕线式异步电动机的起动、制动及各种运转状态，分析其工作原理，了解相关计算。

关键词：

调速；转子电路串联电阻；转差能耗

Abstract

Thistopictakeelevatorcomputerspeedregulationdraggingsystemasobjectofstudy.Thisissueundertheelevatordragcitedmachineelectricdrivesystemrequirements,usingtherotorcircuittocontroltheseriesresistancespeedmotorandrotordragcited.BasedonAT89C51Microcontrollerelevatorcontrolsoftwaresystemcontrolsignalstoadjustthemotor,onordertocontrolthestartandstop,speedandruntimeoftheelevator.

ThemainresearchphaseACinductionmotorwindingstarting,braking,andavarietyofoperatingconditions,anditsworkingprincipleandcalculations.

KEYWORDS:

Velocitymodulation；Rotorelectriccircuitseriesresistance

；Slipstheenergyconsumption

1绪论

1.1课题背景

电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置。

常见的电动机可分为直流电动机和交流电动机。

电动机是随着生产力的发展而发展的，反过来电动机的发展也促进了社会生产力的不断提高。

从19世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电动机的基本结构变化不大，但是电动机的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的发展。

在一般旋转电动机的理论基础上又发展出许多种类的控制电动机。

控制电动机具有高可靠性、快速响应的特点，已成为电动机学科的一个独立分支。

。

总而言之，在现在的生活、生产中，电动机都有着很广阔的应用前景

大规模的经济建设尤其是蓬勃发展的房地产业给电梯行业开拓了广阔的市场，2001年我国电梯产量达4.5万台，创造了行业发展史上的一个新的高峰，被业内人士称为“第三次浪潮”。

目前中国经济建设需求的各类电梯几乎全部可以在中国生产。

由此可见，一个兴旺的电梯市场已经形成。

进入80年代以来，随着经济建设的持续高速发展，我国电梯需求量越来越大。

据统计，全世界平均1000人有１台电梯。

我国如果要达到这个水准，还需要新装80万台。

到那时候，每年仅报废更新就需要６万台。

目前房屋建设势头仍然很好，电梯市场供需两旺，前景一片光明。

1.2电梯的发展与概况

在现代化城市的高速发展中,一幢幢高楼拔地而起。

电梯是楼房里上下运送乘客或货物的垂直运输设备。

我国电梯行业的发展历程，从改革开放到今天，电梯行业在不知不觉中走过了一个从无到有，从有到多，从多到精的发展历程。

随着住宅市场的巨大变化，中国已经成为全球容量最大、增长最快的电梯市场。

目前，我国电梯保有量已超过100万台，且保持每年20%的递增速度，市场前景乐观。

这些电梯服务于写字间、公寓、商场等各种场所。

自1889美国的奥的斯升降机公司推出了世界第一部以直流电动机为动力诞生名副其实的电梯，从而彻底改写了人类使用升降工具的历史。

上世纪90年代，随的升降机着世界经济快速发展及经济全球化,发达的工业化国家纷纷研制出高速及超高速电梯，电梯不仅是代步的工具,也是人类文明的标志,其技术的发展正体现了社会的进步与文明。

随着电梯技术的发展,绿色化、低能耗、智能化、网络化、蓝牙技术的电梯成为一段时间内的发展趋势。

1.3电机及电力拖动技术的发展与前景

电机是以电磁感应和电磁力定律为基本工作原理进行电能的传递或机电能量转换的机械。

电机在国民经济中起到很重要的作用，其表现为：

1.电能的生产、传输和分配中的主要设备

2.各种生产机械和装备的动力设备

3.自动控制系统中的重要元件

始于19世纪60～70年代的第二次工业技术革命，是以电力的广泛应用为显著特点的。

从此人类社会由蒸汽机时代步入了电气化时代。

在法拉第电磁感应定律基础上，一系列电气发明相继出现。

1866年，德国工程师西门子制成发电机；1870年比利时人格拉姆发明了电动机，电力开始成为取代蒸汽来拖动机器的新能源。

随后，各种用电设备相继出现。

1882年法国学者德普勒发明了远距离送电的方法。

同年，美国著名发明家爱迪生创建了美国第一个火力发电站，把输电线结成网络。

从此电力作为一种新能源而广泛应用。

那时，电机刚刚在工业上初步应用，各种电机初步定型，电机设计理论和电机设计计算初步建立。

随着社会生产的发展和科技的进步，对电机也提出了更高的要求，如：

性能良好、运行可靠、单位容量的重量轻体积小等，而且随着自动控制系统的发展要求，在旋转电机的理论基础上，又派生出多种精度高、响应快的控制电机，成为电机学科的一个独立分支。

电机制造也向着大型、巨型发展。

中小型电机正向多用途、多品种方向发展，向高效节能方向发展。

各种响应快速、起停快速的特种电机在各种复杂的计算机控制系统和无人工厂中实现了比人的手脚更复杂而精巧的运动。

古老的电机学已经和电力电子学、计算机、控制论结合起来，发展成了一门新的学科。

在我国，电机制造业也发生了巨大的变化。

我国的电机生产从1917年至今已有90多年的历史，经过改革开放20多年的发展，特别是近10年的发展，有了长足的进步，令世人瞩目。

目前已经形成比较完整的产业体系，电机产品的品种、规格、性能和产量满足了我国国民经济发展的需要。

而且一些产品已经达到或接近世界先进水平。

近来世界上电机行业专家纷纷预测，中国将会成为世界电动机的生产制造基地。

近年来我国已生产了不少大型直流电动机、异步电动机和同步电动机；在中小型电机和控制电机方面，亦自行设计和生产了不少新系列电机；对电机的新理论、新结构、新工艺、新材料、新运行方式和调试方法，进行了许多研究和试验工作，取得不少成果。

与电机发展过程一样，电力拖动技术也有个不断发展的过程。

电动机拖动生产机械的运转称为电力拖动（或称为电气传动）。

电力拖动系统一般由控制设备、电动机、传动机构、生产机械和电源五部分组成。

它们之间的关系如图1.1所示：

图1.1电力拖动系统的构成

一般情况下，电力拖动系统装置可分为电动机、工作机构、控制设备及电源四个部分组成。

电动机把电能转化成机械动力，用以拖动生产机械的某一工作机构。

工作机构是生产机械为执行某一任务的机械部分。

控制设备是由各种控制电机、电器自动化元件及工业控制计算机等组成的，用以控制电机的运动，从而对工作机构的运动实现自动控制。

为了向电动机及一些电气控制设备供电，在电力拖动系统中必须设有电源部分。

因为现代工业的电力拖动一般要求局部或全部的自动化,因此必然要与各种控制元件组成的自动控制系统联系起来.在这一系统中可对生产机械进行自动控制,如实现自动控制起动、制动、调速、同步,自动维持转速、转矩或功率为恒定值,按给定程序或事先不知道的规律改变速度、改变转向和工作机构的位置,以及使工作循环自动化等。

随着电机及电器制造业以及各种自动化元件的发展，自动化电力拖动系统得到不断的更新与发展。

20世纪30年代初，出现了发电机-电动机组，是调速性能优异的直流电动机得到了广泛应用。

在直流电动机拖动系统中，由于电机、电器、自动化元件及电力电子器件的不断更新与发展，在上述发电机-电动机组的基础上，发展成为采用交磁电机扩大机、磁放大器、可控离子变流器及晶闸管整流器等组成的自动化直流电力拖动系统。

我国建国以来，电力拖动自动化技术的发展有很大成绩，建立了一些有一定电力拖动自动化水平的工厂，成立了一批科研与设计机构。

但与国外相比，差距还比较大。

目前正在急起直追，主攻成套，狠抓基础，开展一些关键技术的研究。

如电力拖动自动化成套技术，它应用系统工程学理论与计算机对工业自动化系统以及成套设备的技术经济指标进行全面的分析研究，使系统各组成部分安全系统要求的最佳方式工作，达到全系统和整个整套设备综合技术指标最佳。

随着近代电力电子技术和计算机技术的发展以及现代控制理论的应用，电力拖动正向着计算机控制的生产过程自动化方向迈进。

在一些现代化工厂里，力求做到从原料进厂到产品出厂都是自动化或半自动化的，而且达到高速、优质、高效率生产。

我国电力拖动系统与国外的发展情况相同，一些工厂企业的生产过程从单机、局部自动化发展到全盘综合自动化，已出现大批自动生产线。

一些自动化车间和自动化工厂也已。

与直流电动机相比，交流电动机具有结构简单、价格便宜、维护方便、转动惯量小等一系列优点，单机功率比直流电机高得多，电压容易做成高压，还能实现高速运转。

随着生产的发展，对电机拖动系统及多电机拖动系统提出了更高的要求，如要求提高加工精度与工作速度，要求快速起动、制动及逆转，实现在很宽的范围内调速及整个生产过程自动化等。

要完成这些任务，除电动机外，必须有自动控制设备，以组成自动化的电力拖动系统。

电气化、信息化时代，在性能、可靠性及容量等方面，对电机提出了更高的要求。

交流变频调速系统及变频电机、大功率无刷直流电机、永磁同步无刷电机等得到了很大发展。

同时，随着新兴行业的发展，微电机亦成为电机行业发展的亮点，是我国电工电器行业（电机）发展的重点产品。

稀土永磁电机，无轴承电机也是电机技术发展的新动向。

与此相适应，电机拖动也有了新的发展，对拖动系统又提出更高的要求，如要求提高加工的精度和工作的速度，要求快速启动、制动和逆转，实现很宽范围内的调速及整个生产过程的自动化等，这就需要有一整套自动控制设备组成自动化的电力拖动系统。

而这些高要求的拖动系统随着自动控制理论的不断发展，半导体器件和电力电子技术的采用，以及数控技术和计算机技术的发展与采用，正在不断地完善和提高。

综上所述，电力拖动技术发展至今，它具有许多其他拖动方式无法比拟的优点。

它启动、制动、反转和调速的控制简单、方便、快速且效率高；电动机的类型多，且具有各种不同的运行特性来满足各种类型生产机械的要求；整个系统各参数的检测和信号的变换与传送方便，易于实现最优控制。

因此，电力拖动已成为国民经济电气自动化的基础。

1.4课题研究任务与要求

本次设计的任务是阻转矩负载计算机速度调节拖动系统的硬件设计

主要内容：

1、根据题目的给定及系统功能，在保证为软件提供完整的支持下，确定系统最简硬件结构；

2、完成系统硬件设计。

拖动系统框图1.2如下所示：

图1.2位能负载计算机速度调节系统示意图

基本要求：

图1.3是电梯拖拽电机的机械特性示意图，为吊厢满载时位能负载转矩，为空厢的转矩特性。

（1）电机处于正向电动状态,实现转子的四级调速，以速度稳速提升吊厢；

（2）电梯下降实现吊厢以速度稳速下放；

（3）实现电机负转矩电动状态下空箱以速度