第2节电梯的电力拖动系统.ppt

1、电梯系统-电梯的电力拖动系统电梯的电力拖动系统2内容框架：内容框架：n常见电梯电力拖动方式常见电梯电力拖动方式n电梯的速度曲线电梯的速度曲线n曳引电动机及其功率的确定曳引电动机及其功率的确定n直流电梯电力拖动方式直流电梯电力拖动方式n交流双速电梯拖动方式交流双速电梯拖动方式n变频调速电梯拖动方式变频调速电梯拖动方式 preceding32.1 2.1 常见电梯电力拖动方式常见电梯电力拖动方式n电梯的运动：电梯的运动：w轿厢的升降轿厢的升降曳引机组、主驱动。功率大（几千曳引机组、主驱动。功率大（几千瓦几十千瓦）。瓦几十千瓦）。w轿门和厅门的开关轿门和厅门的开关开关门电机、辅助驱动。功开关门电机、

2、辅助驱动。功率小（率小（200W200W以下）。以下）。42.1 2.1 常见电梯电力拖动方式常见电梯电力拖动方式n电梯拖动的要求电梯拖动的要求w足够的驱动力和制动力；足够的驱动力和制动力；w正确的速度控制，舒适性，平层精度；正确的速度控制，舒适性，平层精度；w动作灵活；动作灵活；w高效，节能；高效，节能；w平稳，噪声小；平稳，噪声小；w维护方便、寿命长；维护方便、寿命长；52.1 2.1 常见电梯电力拖动方式常见电梯电力拖动方式n电力拖动系统分类（按电动机供电种类）：电力拖动系统分类（按电动机供电种类）：w直流拖动系统直流拖动系统直流电动机调速，机械特性硬，直流电动机调速，机械特性硬，调速范

3、围大等优点，但直流电动机具有换向器日常调速范围大等优点，但直流电动机具有换向器日常维护量大，耗能高的缺点。维护量大，耗能高的缺点。w交流拖动系统交流拖动系统有交流变极调速系统、交流调压有交流变极调速系统、交流调压调速系统及变频变压调速系统。由于电子元器件的调速系统及变频变压调速系统。由于电子元器件的高速发展大功率高反压场效应三极管高速发展大功率高反压场效应三极管IGBTIGBT的问世，的问世，使得变频变压调速系统更加成熟。电梯拖动系统被使得变频变压调速系统更加成熟。电梯拖动系统被采用已成为现实。变频变压调速系统用在电梯上有采用已成为现实。变频变压调速系统用在电梯上有体积小、节能等优点，在调速性

4、能方面可以与直流体积小、节能等优点，在调速性能方面可以与直流拖动系统媲美，目前采用变频变压调速的电梯其速拖动系统媲美，目前采用变频变压调速的电梯其速度可达度可达6m6ms s。62.1 2.1 常见电梯电力拖动方式常见电梯电力拖动方式n轿厢的电力拖动方式：轿厢的电力拖动方式：w发电机组供电的直流电机拖动方式由于能耗大，只有少量旧梯还在运发电机组供电的直流电机拖动方式由于能耗大，只有少量旧梯还在运行。行。w2020世纪七八十年代出现的变压变频世纪七八十年代出现的变压变频(VVVF)(VVVF)交流异步电机拖动方式由于交流异步电机拖动方式由于其优异的性能和逐步降低的价格而大受欢迎。其优异的性能和逐

5、步降低的价格而大受欢迎。72.1 2.1 常见电梯电力拖动方式常见电梯电力拖动方式n轿门的电力拖动方式：轿门的电力拖动方式：w直流电动机电枢串、并联电阻调速拖动方式直流电动机电枢串、并联电阻调速拖动方式通过改变电枢通过改变电枢电路所串、并联电阻的阻值来改变电动机的转速，早年普遍采电路所串、并联电阻的阻值来改变电动机的转速，早年普遍采用，但由于切换用的开关容易出故障，目前已较少采用。用，但由于切换用的开关容易出故障，目前已较少采用。w直流电动机斩波调压调速拖动方式直流电动机斩波调压调速拖动方式采用大功率晶体管组成采用大功率晶体管组成的无触点开关通过改变导通占空比实现直流调压调速，这种方的无触点开

6、关通过改变导通占空比实现直流调压调速，这种方法可靠性好，效率高，平滑地调速。法可靠性好，效率高，平滑地调速。w交流异步电动机交流异步电动机VVVFVVVF变频调速拖动方式变频调速拖动方式采用交流异步电采用交流异步电动机，结构简单，运行平稳，效率高。普遍采用。动机，结构简单，运行平稳，效率高。普遍采用。w力矩异步电动机力矩异步电动机具有较大转矩，适宜用于容易出现堵卡现具有较大转矩，适宜用于容易出现堵卡现象的电梯中。象的电梯中。w伺服电动机拖动方式伺服电动机拖动方式近几年出现，采用伺服电动机，其反近几年出现，采用伺服电动机，其反应灵活，响应迅速，有发展前途。应灵活，响应迅速，有发展前途。82.2

7、2.2 电梯的速度曲线电梯的速度曲线n电梯的速度曲线是舒适感与快速性的矛盾统一电梯的速度曲线是舒适感与快速性的矛盾统一1.1.快速性要求快速性要求n提高电梯额定速度提高电梯额定速度w目前超高速电梯额定速度已达目前超高速电梯额定速度已达1010米秒。米秒。w电梯额定速度高应加强安全性、可靠性的保证，造价也随之电梯额定速度高应加强安全性、可靠性的保证，造价也随之提高。提高。n集中布置多台电梯集中布置多台电梯w通过电梯台数的增加来节省乘客侯梯时间。通过电梯台数的增加来节省乘客侯梯时间。n减少电梯起、停过程中加、减速所用时间减少电梯起、停过程中加、减速所用时间w如：交、直流电梯快速平均加、减速度如：交

8、、直流电梯快速平均加、减速度0.5m/s0.5m/s2 2。w起、制动时间缩短意味着加速度、减速度的增大，而过分增起、制动时间缩短意味着加速度、减速度的增大，而过分增大和不合理的变化将造成乘客的不适感。速度变化要兼顾快大和不合理的变化将造成乘客的不适感。速度变化要兼顾快速性和舒适感。速性和舒适感。w由合理的电梯运行的速度曲线来保证。由合理的电梯运行的速度曲线来保证。92.22.2电梯的速度曲线电梯的速度曲线2.2.舒适性要求舒适性要求n加速度引起不适加速度引起不适w超重感，考虑人体生理承受能力，超重感，考虑人体生理承受能力，GB/T10058-1997GB/T10058-1997规定规定“加、

9、减速度最大值加、减速度最大值 1.5m/s1.5m/s2 2”n加速度变化率引起不适加速度变化率引起不适w眩晕感，考虑人体生理承受能力，一般加加速度眩晕感，考虑人体生理承受能力，一般加加速度 1.3m/s1.3m/s3 3。102.22.2电梯的速度曲线电梯的速度曲线3.3.电梯的速度曲线电梯的速度曲线AEFB段是由静止起动到匀速运行的加速段速度曲线；BC段是匀速运行段，其梯速为额定梯速；CFED段是由匀速运行制动到静止的减速段速度曲线，通常是一条与起动段对称的曲线。112.22.2电梯的速度曲线电梯的速度曲线122.3 2.3 电梯的负载机械特性电梯的负载机械特性n频繁起制动设备，需分析电梯

10、的负载机械特性。频繁起制动设备，需分析电梯的负载机械特性。w静态负载机械特性静态负载机械特性当轿厢静止或匀速运动时表当轿厢静止或匀速运动时表现的电梯。现的电梯。w动态负载机械特性动态负载机械特性轿厢加、减速运动时、除包轿厢加、减速运动时、除包含静态负载机械特性外，还包含加速度造成的惯性含静态负载机械特性外，还包含加速度造成的惯性转矩部分。转矩部分。132.3 2.3 电梯的负载机械特性电梯的负载机械特性n动态负载机械特性动态负载机械特性w原因：当电梯起动加速或停车前制动减速时，由于原因：当电梯起动加速或停车前制动减速时，由于速度的变化将引起动态负载转矩。速度的变化将引起动态负载转矩。w通常，电

11、梯的动态转矩可通常，电梯的动态转矩可达静态转矩的达静态转矩的1.51.53 3倍。倍。wAEAE段：抛物线段：抛物线wEFEF段：直线段：直线wFBFB段：反抛物线段：反抛物线wBCBC段：点段：点w制动段（制动段（CFCF、F FE E、E ED D段）段）142.3 2.3 电梯的负载机械特性电梯的负载机械特性n静态负载机械特性静态负载机械特性w原因原因：（：（1 1）负载转矩是由轿厢与对重的重量差造成负载转矩是由轿厢与对重的重量差造成的。（的。（2 2）反抗性转矩是由传动系统的摩擦阻力引起）反抗性转矩是由传动系统的摩擦阻力引起152.3 2.3 电梯的负载机械特性电梯的负载机械特性n电梯

12、的负载机械特性电梯的负载机械特性w将电梯的静态负载机械特性与动态负载机械特性相将电梯的静态负载机械特性与动态负载机械特性相叠加得到电梯负载机械特性。叠加得到电梯负载机械特性。162.3 2.3 电梯的负载机械特性电梯的负载机械特性n调速电梯曳引电动机机械特性与电梯负载机械调速电梯曳引电动机机械特性与电梯负载机械特性的关系特性的关系w调速电梯要求轿厢能按预定的速度曲线运行。调速电梯要求轿厢能按预定的速度曲线运行。w要求曳引电动机在选定的调速方式下，电机的转矩要求曳引电动机在选定的调速方式下，电机的转矩总能达到负载转矩的要求，电机转矩应有一定裕度。总能达到负载转矩的要求，电机转矩应有一定裕度。w特

13、点：包容特点：包容172.42.4电动机及其功率的确定电动机及其功率的确定1.1.电梯对曳引电动机的要求电梯对曳引电动机的要求n要求电动机有较大的过载能力要求电动机有较大的过载能力w电梯的动态负载转矩大，要求电动机的过载倍数为电梯的动态负载转矩大，要求电动机的过载倍数为3 34 4。n能承受频繁起停，较高的每小时合闸次数能承受频繁起停，较高的每小时合闸次数w发热需散热、每小时合闸次数发热需散热、每小时合闸次数150150300300次次n周期断续工作制周期断续工作制w负载持续率负载持续率 FSFSt tg g/T100%/T100%w电梯的电梯的FSFS在在30%70%30%70%182.42

14、.4电动机及其功率的确定电动机及其功率的确定n足够的起动转矩、尽量小的起动电流足够的起动转矩、尽量小的起动电流w普通电动机起动电流大（普通电动机起动电流大（5757倍）、起动转矩小倍）、起动转矩小w电梯需克服静态转矩、其他机械摩擦。电梯需克服静态转矩、其他机械摩擦。w采用减压起动以降低起动电流。起动转矩足够即可，采用减压起动以降低起动电流。起动转矩足够即可，过大则冲击大。过大则冲击大。192.52.5直流电梯电力拖动方式直流电梯电力拖动方式w直流电机的机械特性是直线，转速与转矩、电流的直流电机的机械特性是直线，转速与转矩、电流的关系是线性的，便于控制。因此，直流电动机广泛关系是线性的，便于控制

15、。因此，直流电动机广泛地应用在需要大范围平滑调速的生产机械中。地应用在需要大范围平滑调速的生产机械中。w在交流变频调速应用之前的一百多年里，直流调速在交流变频调速应用之前的一百多年里，直流调速处垄断地位。处垄断地位。w超高速电梯中直流电梯仍占绝大部分。超高速电梯中直流电梯仍占绝大部分。202.52.5直流电梯电力拖动方式直流电梯电力拖动方式直流电梯分类（按直流电源的获取方式）：直流电梯分类（按直流电源的获取方式）：n由交流电动机直流发电机组供电，由交流电动机直流发电机组供电，G-MG-M方式，方式，淘汰；淘汰；n由晶闸管整流器由晶闸管整流器(逆变器逆变器)供电，供电，SCR-MSCR-M方式，

16、方式，目前使用；目前使用；212.52.5直流电梯电力拖动方式直流电梯电力拖动方式1 1 单桥供电的单桥供电的SCR-MSCR-M直流电梯直流电梯 n电梯系统其电枢电路由单向整流桥供电，励磁电梯系统其电枢电路由单向整流桥供电，励磁电路由双向整流桥供电。电路由双向整流桥供电。222.52.5直流电梯电力拖动方式直流电梯电力拖动方式n整流原理：整流原理：由于这样只能产生单方向的电枢电流由于这样只能产生单方向的电枢电流IaIa，而，而要想适应电梯负载的要求，电机要想适应电梯负载的要求，电机M M 必须能灵活地必须能灵活地改变电磁转矩的方向，改变电磁转矩的方向，因此电机的励磁统组因此电机的励磁统组WMWM则则由两个反并联的整流桥供电。当正组励磁整流桥由两个反并联的整流桥供电。当正组励磁整流桥UCFUCF工作时，给励磁绕组工作时，给励磁绕组WMWM提供正向励磁，使电机提供正向励磁，使电机内产生正向磁通内产生正向磁通，这样电机，这样电机 M M 的电枢电流的电枢电流IaIa（只有正向电流）在正向磁通（只有正向电流）在正向磁通的作用下就将产的作用下就将产生正向转矩。当反组励磁整流桥生正向转矩。当反组