電力拖動(dòng)與控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

1、信息工程學(xué)院電力拖動(dòng)與控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書題目:電梯電力拖動(dòng)分析及拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)選擇專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí)：學(xué) 號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：2014信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名學(xué)號(hào)成績(jī)?cè)O(shè)計(jì)題目電梯電力拖動(dòng)分析及拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)選擇設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容電力拖動(dòng)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是課堂教學(xué)的延伸和發(fā)展，是理論知識(shí)與工程實(shí)踐之 間的銜接。通過課程設(shè)計(jì)加深理解課堂教學(xué)的理論內(nèi)容，學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ) 理論，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力，在專業(yè)知識(shí)與工程實(shí)踐方面為日后的畢 業(yè)設(shè)計(jì)乃至畢業(yè)后的工作奠定良好的基礎(chǔ) 。“電梯電力拖動(dòng)電機(jī)選擇”是在系統(tǒng)學(xué)習(xí)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性、電梯生產(chǎn)設(shè)備 的特點(diǎn)、電梯生產(chǎn)工藝要求的基礎(chǔ)上

2、，綜合平衡包括供電系統(tǒng)在內(nèi)各方面的要求，使電梯設(shè)備的配套和運(yùn)行合理化。掌握主要的起動(dòng)過程中阻轉(zhuǎn)矩變化動(dòng)態(tài)特性數(shù) 據(jù)，并據(jù)以改進(jìn)電力拖動(dòng)系統(tǒng)；選配額定功率恰如其分的電動(dòng)機(jī)并且具有較咼的 需要系數(shù)。設(shè)計(jì) 要 求1、根據(jù)參觀的電梯，分析電梯電力拖動(dòng)系統(tǒng)，按生產(chǎn)工藝畫出電梯起動(dòng)、運(yùn) 行、調(diào)變速、制動(dòng)負(fù)載圖。2、根據(jù)負(fù)載圖及過渡過程對(duì)電梯電力拖動(dòng)電機(jī)的容量進(jìn)行工程計(jì)算選取。3、查閱參考資料對(duì)電動(dòng)機(jī)的類型、容量、額定電壓、型號(hào)等進(jìn)行校驗(yàn)選擇。4 、撰寫課程設(shè)計(jì)說明書。時(shí) 間 安 排2014年4月22日一一2014年4月26日收集整理資料,確定方案2014年4月27日 2014年4月29日設(shè)計(jì)并完成設(shè)計(jì)說明

3、書參 考 資 料1 魏炳貴 電力拖動(dòng)基礎(chǔ)2 邱阿瑞 電機(jī)與電力拖動(dòng)3 陳伯時(shí) 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)4 楊興瑤電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理及系統(tǒng)目錄1 緒論 11.1 課題意義 . 11.2 課題背景及目的 . 11.3 已知系統(tǒng)參數(shù)和條件 . 21.4 任務(wù)要求 . 22 電力拖動(dòng)系統(tǒng)分析 32.1 一般電力拖動(dòng)系統(tǒng)的模型 . 32.2 電梯運(yùn)行時(shí)間速度曲線 . 42.3 電梯拖動(dòng)系統(tǒng)的起動(dòng) . 52.4 電梯拖動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速 72.5 電梯拖動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng) 73 電梯拖動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)選擇 . 1013.1 電動(dòng)機(jī)種類選擇 1013.2 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式選擇 1013.3 電動(dòng)機(jī)額定電壓選擇 1013.4 電動(dòng)機(jī)

4、額定轉(zhuǎn)速選擇 1023.5 電動(dòng)機(jī)的容量選擇 102總結(jié) 133參考文獻(xiàn) 1441 緒論1.1 課題意義電梯的拖動(dòng)和控制系統(tǒng)是連接電網(wǎng)和電梯機(jī)電設(shè)備，傳送和轉(zhuǎn)化電網(wǎng)電能，拖動(dòng)和控制電梯運(yùn) 行的系統(tǒng)。它通常包括電動(dòng)機(jī)，反饋單元和控制電動(dòng)機(jī)的電路部件。電梯的拖動(dòng)和控制系統(tǒng)是電梯 整梯系統(tǒng)的重要組成部分，研究電梯拖動(dòng)和控制技術(shù)具有深遠(yuǎn)的意義，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（ 1）電梯拖動(dòng)和控制系統(tǒng)是電梯的能源中樞，它向電梯提供電力能源，控制和帶動(dòng)機(jī)械負(fù)載運(yùn) 行，沒有拖動(dòng)控制系統(tǒng)，電梯將不能很好地運(yùn)行。（ 2）電梯拖動(dòng)和控制系統(tǒng)對(duì)于電梯運(yùn)行性能的表現(xiàn)也起到關(guān)鍵的作用。電梯作為載人設(shè)備，它 的性能指標(biāo)主要應(yīng)達(dá)

5、到安全、穩(wěn)定、準(zhǔn)確、舒適和效率性。電梯拖動(dòng)和控制系統(tǒng)在拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行的 同時(shí)，也在控制和改變著電氣參數(shù)，使電梯可靠的運(yùn)行，同時(shí)實(shí)現(xiàn)平滑的調(diào)節(jié)運(yùn)行速度，因此，它 對(duì)電梯性能的表現(xiàn)起到非常重要的作用。（ 3）電梯拖動(dòng)和控制系統(tǒng)既是電梯的能源心臟，又是達(dá)到電梯運(yùn)行性能目標(biāo)的重要保證，因此 為了提高電梯的系統(tǒng)性能，研究其拖動(dòng)和控制系統(tǒng)原理，開發(fā)拖動(dòng)和控制技術(shù)將具有非常重要的意 義。1.2 課題背景及目的1.2.1 背景現(xiàn)代工業(yè)中廣泛使用電力拖動(dòng)技術(shù)，形成了較系統(tǒng)的電力拖動(dòng)研究領(lǐng)域。電梯的拖動(dòng)系統(tǒng)也是 屬于一般電力拖動(dòng)系統(tǒng)的范圍內(nèi)。一般電力拖動(dòng)技術(shù)的研究通常包括電動(dòng)機(jī)的原理、調(diào)速的手段、控制的實(shí)現(xiàn)等多方面

6、。在電動(dòng) 機(jī)技術(shù)方面，目前的研究建立在直流、交流、同步或異步的不同類型的電動(dòng)機(jī)原理的基礎(chǔ)上。在調(diào) 速的手段方面，一般電力拖動(dòng)系統(tǒng)遵循著系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)基本方程式，建立了改變負(fù)載轉(zhuǎn)矩（負(fù)載特性曲 線）和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩（機(jī)械特性曲線）的穩(wěn)定交點(diǎn)，通過平行移動(dòng)人為機(jī)械特性曲線進(jìn)行調(diào)速的原則。 在控制的實(shí)現(xiàn)方面，一般電力拖動(dòng)控制技術(shù)目前也普遍應(yīng)用晶閘管變流電路，或者能實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜控 制功能的變頻器來實(shí)現(xiàn)。電梯的拖動(dòng)和控制技術(shù)繼承了一般電力拖動(dòng)技術(shù)的研究成果，具有一般拖 動(dòng)技術(shù)的共性，但也具備自己的特點(diǎn)。電梯拖動(dòng)和控制系統(tǒng)的研究是基于一般電力拖動(dòng)技術(shù)的基礎(chǔ) 上，針對(duì)電梯拖動(dòng)運(yùn)行的特殊性，進(jìn)行了在電梯中應(yīng)用相應(yīng)技術(shù)的分

7、析、研究和設(shè)計(jì)。本文著重分 析了電梯拖動(dòng)運(yùn)行的特點(diǎn)，并研究如何針對(duì)電梯的特點(diǎn)設(shè)計(jì)其相應(yīng)的拖動(dòng)控制系統(tǒng)。電梯的發(fā)展已經(jīng)歷了一百多年，其拖動(dòng)和控制系統(tǒng)經(jīng)歷了比較多的發(fā)展階段，在當(dāng)今的電梯上 使用的類型也比較多。本文通過分析各種電梯拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械特性和其控制系統(tǒng)的調(diào)速原理，旨在 為不同規(guī)格的電梯設(shè)計(jì)出最適合的拖動(dòng)控制方式。1.2.2 目的電力拖動(dòng)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是課堂教學(xué)的延伸和發(fā)展，是理論知識(shí)與工程實(shí)踐之間的銜接。通過課 程設(shè)計(jì)加深理解課堂教學(xué)的理論內(nèi)容，學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)理論，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能 力，在專業(yè)知識(shí)與工程實(shí)踐方面為日后的畢業(yè)設(shè)計(jì)乃至畢業(yè)后的工作奠定良好的基礎(chǔ)?！半娞蓦娏ν蟿?dòng)電機(jī)

8、選擇”是在系統(tǒng)學(xué)習(xí)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性、電梯生產(chǎn)設(shè)備的特點(diǎn)、電梯生產(chǎn) 工藝要求的基礎(chǔ)上，綜合平衡包括供電系統(tǒng)在內(nèi)各方面的要求，使電梯設(shè)備的配套和運(yùn)行合理化。 掌握主要的起動(dòng)過程中阻轉(zhuǎn)矩變化動(dòng)態(tài)特性數(shù)據(jù)，并據(jù)以改進(jìn)電力拖動(dòng)系統(tǒng)；選配額定功率恰如其 分的電動(dòng)機(jī)并且具有較高的需要系數(shù)。1.3 已知系統(tǒng)參數(shù)和條件1、電梯的性能指標(biāo)應(yīng)達(dá)到安全、穩(wěn)定、準(zhǔn)確、舒適和效率性。2、電梯拖動(dòng)和控制系統(tǒng)在拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行的同時(shí)，也在控制和改變著電氣參數(shù)，使電梯可靠的運(yùn) 行，同時(shí)實(shí)現(xiàn)平滑的調(diào)節(jié)運(yùn)行速度。2500Kg，3、電梯的規(guī)格是：載重為lOOOKg,速度為1.75m/s ,提升高度為72m,電動(dòng)機(jī)軸載荷為變頻器為 OVF

9、20。4、 電梯的電動(dòng)機(jī)要有較寬的調(diào)速范圍1 : 5的調(diào)速。5、運(yùn)行可靠性要高。1.4 任務(wù)要求1 、根據(jù)參觀的電梯，分析電梯電力拖動(dòng)系統(tǒng)，按生產(chǎn)工藝畫出電梯起動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)變速、制動(dòng) 負(fù)載圖。2 、根據(jù)負(fù)載圖及過渡過程對(duì)電梯電力拖動(dòng)電機(jī)的容量進(jìn)行工程計(jì)算選取。3、查閱參考資料對(duì)電動(dòng)機(jī)的類型、容量、額定電壓、型號(hào)等進(jìn)行校驗(yàn)選擇。2電力拖動(dòng)系統(tǒng)分析2.1 一般電力拖動(dòng)系統(tǒng)的模型電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)部分，通常由電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子、機(jī)械減速機(jī)構(gòu)以及負(fù)載的運(yùn)動(dòng)部分組成。電 力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)模型的合轉(zhuǎn)矩為電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩之差，可以用下式表示.（ 2-1）T- Tl = Jdt式中各參數(shù)的含義為： T電磁轉(zhuǎn)矩，Tl

10、系統(tǒng)總凈阻力矩，J轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Q電動(dòng)機(jī)軸旋轉(zhuǎn) 角速度，d.Y di 旋轉(zhuǎn)角加速度。電力拖動(dòng)系統(tǒng)中習(xí)慣采用系統(tǒng)總飛輪慣量gD和轉(zhuǎn)速n來分析和進(jìn)行計(jì)算，則式（2-1）可改寫為（2-2）T- Tl =375 dt上式是電力拖動(dòng)系統(tǒng)的基本運(yùn)動(dòng)方程式，由基本運(yùn)動(dòng)方程式可以看出：當(dāng)T>Tl時(shí)，系統(tǒng)處于加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)T=Tl時(shí)，系統(tǒng)處于恒速或靜止?fàn)顟B(tài)；當(dāng)T<Tl時(shí)，系統(tǒng)處于減速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。電力拖動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)重要參數(shù)是負(fù)載特性，負(fù)載特性指的是負(fù)載轉(zhuǎn)矩對(duì)轉(zhuǎn)速的函數(shù)。電力拖動(dòng) 系統(tǒng)的負(fù)載類型比較多，圖為位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特性曲線。從圖上可以看出，負(fù)載特性曲線的基本走勢(shì)是縱向的，也就是轉(zhuǎn)

11、矩在對(duì)應(yīng)于整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，都只在一定范 圍內(nèi)變化，這說明負(fù)載特性有對(duì)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩特征起主導(dǎo)作用的特點(diǎn)。負(fù)載特性最重要的特征是：負(fù) 載的轉(zhuǎn)矩一一轉(zhuǎn)速關(guān)系由其機(jī)械特征和運(yùn)行特點(diǎn)決定，不受系統(tǒng)電氣參數(shù)控制。圖反抗性與位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載圖電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)速關(guān)系特性稱為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。圖為直流電動(dòng)機(jī)、交流異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。從圖上也可以看出，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性在其工作段基本走勢(shì)都是橫向的，它們的轉(zhuǎn) 速在對(duì)應(yīng)于整個(gè)允許輸出的轉(zhuǎn)矩范圍時(shí)，都只在一定的范圍變化，這說明電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性有對(duì)系統(tǒng) 的轉(zhuǎn)速起主導(dǎo)作用的特點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性最重要的特征是：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)速關(guān)系只由電動(dòng)機(jī)信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)(論文)特征、參

12、數(shù)以及電源參數(shù)決定，不受負(fù)載類型影響。一般把在額定參數(shù)下作出的機(jī)械特性稱為固有 機(jī)械特性，而把參數(shù)變化后改變了的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性。11丨i岌:電狀態(tài)工作區(qū)電動(dòng)狀惑工作區(qū)0MeE0直流電動(dòng)機(jī)n 1/覽電狀態(tài)工作區(qū)i電動(dòng)狀/工作區(qū)/0Me交流異步電動(dòng)機(jī)圖電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線圖電力拖動(dòng)系統(tǒng)要達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行，那么運(yùn)動(dòng)方程式應(yīng)達(dá)到平衡。如果能夠持續(xù)地保持轉(zhuǎn)速不變， 即加速度為零時(shí)，根據(jù)式(2-2)，系統(tǒng)的合轉(zhuǎn)矩為零，系統(tǒng)能穩(wěn)定地保持這個(gè)狀態(tài)，這是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn) 行的條件。把負(fù)載特性和電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性合并在一起的圖形，是系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩圖，如圖所示。在系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩圖上，兩條曲線的交點(diǎn)可能是穩(wěn)定的交點(diǎn)，也可能是不穩(wěn)定的

13、交點(diǎn)，系統(tǒng)只有在穩(wěn)定交 點(diǎn)處才能達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行。穩(wěn)定交點(diǎn)一般滿足下面的條件：在交點(diǎn)以上，負(fù)載特性曲線在機(jī)械特性曲 線的右邊，在交點(diǎn)以下，負(fù)載特性曲線在機(jī)械特性曲線的左邊。圖穩(wěn)定運(yùn)行交點(diǎn)2.2電梯運(yùn)行時(shí)間速度曲線電梯是一種交通工具，它具有頻繁啟動(dòng)加速和制動(dòng)減速過程，因此它的拖動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)提高運(yùn)行效 率。同時(shí)，作為垂直升降的運(yùn)輸設(shè)備，人對(duì)電梯運(yùn)行速度的變化非常敏感，因此電梯的拖動(dòng)系統(tǒng)還 應(yīng)滿足人們的舒適感的要求。為此，需要給出既能提高運(yùn)行效率，又能改善乘坐舒適感的電梯運(yùn)行 速度曲線，以使電梯按照預(yù)先給定的速度特性運(yùn)行。電梯的快速性和舒適性均與加速度a (m/s2)和加加速度P (m/s3)有關(guān)。加速度和

14、加加速度不能過大，否則會(huì)使人有嚴(yán)重不適的感覺，P在電梯技術(shù)中還被稱為生理系數(shù)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了a和p的最大值。同時(shí)a和p也不能過小，否則會(huì)影響電梯的運(yùn)行效率。根據(jù)舒適性要求，電梯的速度曲線 還具有轉(zhuǎn)彎處為圓滑過渡的特點(diǎn)。電梯在樓層間頻繁啟動(dòng)和停車，而且具有正常運(yùn)行、檢修運(yùn)行等多種操作，因此對(duì)運(yùn)行精度要 求也較高?；谝陨系姆治?，電梯的運(yùn)行速度曲線可以采用拋物線一直線型、拋物線型或正弦型等曲線。2.3電梯拖動(dòng)系統(tǒng)的起動(dòng)電梯拖動(dòng)系統(tǒng)在選定的調(diào)速方式下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩應(yīng)達(dá)到負(fù)載轉(zhuǎn)矩的要求，考慮到電源電壓的 波動(dòng)、導(dǎo)軌不夠平直等因素，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩還應(yīng)留有一定裕量。將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性畫在電梯負(fù)載 特性的平面

15、內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性應(yīng)能全部覆蓋負(fù)載特性，即全部包容負(fù)載特性。如果滿足上述條 件，則該電梯在控制系統(tǒng)的各種調(diào)速方式下能按照預(yù)定的速度曲線運(yùn)行。否則，在哪一段不包容， 則在不包容區(qū)間電梯將脫離預(yù)定速度曲線，從而造成舒適性變差或平層準(zhǔn)確度變差，嚴(yán)重時(shí)可能出 現(xiàn)失控現(xiàn)象，圖2.3表示了兩者之間的關(guān)系。信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)(論文)2.4電梯拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行電梯拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，提升機(jī)構(gòu)將經(jīng)歷如下的四種過程：(1) 提升重物提升重物時(shí)，電動(dòng)機(jī)始終處于電動(dòng)狀態(tài)。在圖2.4中表示當(dāng)負(fù)載為Tl時(shí)逐級(jí)提升過程的機(jī)械特性。逐級(jí)提升過程為ot b tct d tetr宀最后穩(wěn)定運(yùn)行于 A點(diǎn),即以A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度提升重物。

16、 b、d、f各點(diǎn)對(duì)應(yīng)著不同的提升速度。(2) 下降重物下降重物時(shí)，電機(jī)均處于制動(dòng)狀態(tài)。若下降速度較低，則電動(dòng)機(jī)采用轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)的反接制動(dòng)狀態(tài)。如圖2.4中的B點(diǎn)，機(jī)械特性曲線1對(duì)應(yīng)著轉(zhuǎn)子電路串入所有附加電阻時(shí)的人為特性。若要求以較高速度下放重物，電機(jī)通常都采用回饋制動(dòng)狀態(tài)工作。如圖2.4中的C點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速超過反向的同步轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)子串人電阻越大，則對(duì)應(yīng)的下降速度越高。C點(diǎn)是位能負(fù)載轉(zhuǎn)矩 5和反向機(jī)械特性4的交點(diǎn)。反向機(jī)械特性 4與電動(dòng)機(jī)械特性4轉(zhuǎn)子中串入的電阻均為 RS4,只不過前者的定子兩相作了反 接。(3) 空箱升降電梯的箱中無(wú)人或重物時(shí)，則為空箱。提升空箱與提升重物一樣，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于正向電

17、動(dòng)狀態(tài)。 下放空箱時(shí)，因?yàn)橄到y(tǒng)的摩擦力產(chǎn)生的反抗性轉(zhuǎn)矩大于空箱本身的位能轉(zhuǎn)矩，靠空箱本身不能下放。因此,應(yīng)使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于反向電動(dòng)狀態(tài)，強(qiáng)迫空鉤下放。圖2.4中的特性6和7,分別為空箱提升和空箱下放負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性曲線。顯然提升空箱和下放空箱的運(yùn)行工作點(diǎn)分別在第一和第三象限。圖2.4負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性曲線2.5電梯拖動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速電梯經(jīng)歷了 100多年的發(fā)展，具有直流電梯、交流雙速、交流調(diào)壓調(diào)速、變頻調(diào)速電梯等多種類型。直流電梯的調(diào)速方式是變壓調(diào)速，可以采用晶閘管變流裝置實(shí)現(xiàn)變壓的拖動(dòng)控制。直流電梯 調(diào)速性能較好，但成本較高，一般用在高性能的調(diào)速電梯中。交流調(diào)壓調(diào)速電梯是指采用交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載，通過改

18、變電壓實(shí)現(xiàn)調(diào)速運(yùn)行的電梯。按照調(diào)速原理，交流調(diào)壓調(diào)速電梯為實(shí)現(xiàn)調(diào)速，需要將交流異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線縱向移動(dòng)，構(gòu)造人為機(jī)械特性曲線簇。交流調(diào)壓調(diào)速電梯是通過改變電動(dòng)機(jī)定子端電壓U1,從而改變轉(zhuǎn)差率來構(gòu)造人為機(jī)械特性曲線簇的。如圖2.5所示，當(dāng)電動(dòng)機(jī)電壓 U仁U1N時(shí)，電動(dòng)機(jī)將穩(wěn)定運(yùn)行在 A點(diǎn)，當(dāng)電壓降低到 U1時(shí)，電動(dòng)機(jī)將穩(wěn)定運(yùn)行在B點(diǎn)，當(dāng)電壓降低到 U1,電動(dòng)機(jī)將穩(wěn)定運(yùn)行在 C點(diǎn)，轉(zhuǎn)速nA>nB>nC因此，通過改變定子端電壓和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率，實(shí)現(xiàn)了平滑調(diào)速。2.6電梯拖動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)制動(dòng)機(jī)構(gòu)制動(dòng)機(jī)構(gòu)是曳引機(jī)的重要組成部分。它的用途是保證能靈活可靠、安全地以較大勻減速將曳引機(jī)制動(dòng)停車

19、，保持靜止?fàn)顟B(tài)。GB/T13435-90對(duì)制動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)和性能作了明確規(guī)定。規(guī)定一：曳引機(jī)制動(dòng)應(yīng)可靠。在電梯整機(jī)中，平衡系數(shù)$ =0.4。轎廂加上125%額定載重量，歷時(shí)10min，制動(dòng)輪與投影動(dòng)閘瓦之間應(yīng)無(wú)打滑現(xiàn)象。規(guī)定二：在規(guī)定一的條件下，制動(dòng)器的最低起動(dòng)電壓和最高釋放電壓，應(yīng)分別低于電磁鐵額定 電壓的80%和55%制動(dòng)器開啟滯后時(shí)間不超過0.8s ;制動(dòng)器線圈耐壓試驗(yàn)，導(dǎo)電部分對(duì)地間施加1000V,歷時(shí)1min,不得有擊穿現(xiàn)象；制動(dòng)器線圈的輸出端應(yīng)設(shè)有接線端子。規(guī)定三：制動(dòng)器部件的閘瓦組件應(yīng)分兩組裝設(shè)。如果其中一組不起作用，制動(dòng)輪上仍能獲得足夠的制動(dòng)力，使載有額定載重量的轎廂減速。規(guī)

20、定四：在曳引機(jī)通電持續(xù)率為40%寸，在檢驗(yàn)平臺(tái)上應(yīng)作下列高速正反方向連續(xù)無(wú)故障運(yùn)轉(zhuǎn)，制動(dòng)線圈溫升與最高溫度均應(yīng)不超過下表的規(guī)定能耗制動(dòng)：吸收系統(tǒng)貯存的動(dòng)能并轉(zhuǎn)換成電能，消耗在轉(zhuǎn)子電路的電阻上。優(yōu)點(diǎn)：制動(dòng)平衡，便于實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確停車，適用于平衡、準(zhǔn)確停車的場(chǎng)合及限制位能性負(fù)載的下降 速度缺點(diǎn)：制動(dòng)較慢，需增設(shè)一套直流電源異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)機(jī)械特性表達(dá)式的推導(dǎo)比較復(fù)雜。然而經(jīng)理論推導(dǎo)可以證明，異步電動(dòng)機(jī) 能耗制動(dòng)的機(jī)械特性議程式與異步電動(dòng)機(jī)接在三相交流電網(wǎng)上正常運(yùn)行時(shí)的機(jī)械特性是相似的。機(jī) 械特性曲線如圖261所示。這里主要介紹它的特點(diǎn) ：1、 當(dāng)直流勵(lì)磁一定，而轉(zhuǎn)子電阻增加時(shí)，產(chǎn)生最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)速

21、也隨之增加，但是產(chǎn)生的最 大轉(zhuǎn)矩值不變,如圖曲線1和曲線3所示2、 轉(zhuǎn)子電路電阻不變，而增大直流勵(lì)磁時(shí)，則產(chǎn)生的最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，但產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn) 速不變。如圖曲線1和曲線2所示。推導(dǎo)結(jié)果表明，能耗制動(dòng)時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩Tmax與定子輸人的直 流電流平方成正比，這和異步電動(dòng)機(jī)改變定子電壓的人為機(jī)械特性變化規(guī)律相同。這是因?yàn)楦淖兌ㄗ?電壓就改變了電動(dòng)機(jī)氣隙磁通 m的大小，而改變直流電流1_也就改變制動(dòng)時(shí)恒定磁場(chǎng)的數(shù)值。兩者實(shí)質(zhì)相同，所以特性曲線的變化規(guī)律也相同。2.6.2 制動(dòng)過程由機(jī)械特性曲線可以分析異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)的過程。設(shè)電動(dòng)機(jī)原來在電動(dòng)狀態(tài)的A點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，制動(dòng)瞬間，由于機(jī)械慣性，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)

22、速來不及變化，工作點(diǎn)A平移至特性曲線1（轉(zhuǎn)子未串制動(dòng)電阻） 上的B點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)沿曲線1減速，直到原點(diǎn)，而=0時(shí)T=0。如果負(fù)載是反抗 性的，則電動(dòng)機(jī)將停轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了快速制動(dòng)停車；如果負(fù)載是位能性的，則需要在制動(dòng)到n=0時(shí)及時(shí)地切 斷電源，才能保證準(zhǔn)確停車。否則電動(dòng)機(jī)將在位能性負(fù)載轉(zhuǎn)矩的拖動(dòng)下反轉(zhuǎn)，特性曲線延伸到第四象信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)(論文)限, 直到電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡時(shí) , 重物獲得穩(wěn)定的下放速度?？梢?,轉(zhuǎn)子電阻較小時(shí) , 在高速時(shí) 的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小 , 因此對(duì)籠型異步電動(dòng)機(jī) , 為了增大高速時(shí)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 , 就必須增大直流勵(lì)磁電流 ; 而 對(duì)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)

23、,則可采用轉(zhuǎn)子串電阻的方法 , 使得在高速時(shí)獲得較大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。2.6.3 能耗制動(dòng)經(jīng)驗(yàn)公式 在繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)系統(tǒng)中 , 采用能耗制動(dòng)時(shí) , 可用下列兩式計(jì)算異步電動(dòng)機(jī)定子直 流勵(lì)磁電流 I_ 和轉(zhuǎn)子電路所串電阻 RBr ：I_=(23)I 0 、 RBr=(0.20.4)E 2N/(1.732I 2N)-r 2I 0異步電動(dòng)機(jī)的空載電流，一般取I0 =( 0.20.5 )I 1N；r2 為轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻。利用上面兩式計(jì)算所得的數(shù)據(jù)，可保證電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的快速停車，并能使最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tmax=( 1.252.2 )TN。3 電梯拖動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)選擇在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的選擇是一

24、項(xiàng)重要的內(nèi)容，它包括電動(dòng)機(jī)的類型、容量、額定電壓 及額定轉(zhuǎn)速等的選擇。電動(dòng)機(jī)選擇的依據(jù)，首先要按照生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電力拖動(dòng)提出的具體要求和工作 情況來確定應(yīng)該選擇何種類型的電動(dòng)機(jī)， 然后根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的實(shí)際負(fù)載確定所需要的電動(dòng)機(jī)的容量， 所以，選擇電動(dòng)機(jī)可歸納為兩個(gè)方面：一方面是電動(dòng)機(jī)種類、型式、電壓和轉(zhuǎn)速選擇，另一方面是 電動(dòng)機(jī)的容量選擇。3.1 電動(dòng)機(jī)種類選擇電動(dòng)機(jī)種類首先是分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩大類。直流電動(dòng)機(jī)又分他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)等。 交流電動(dòng)機(jī)又分籠型異步電動(dòng)機(jī)、繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)等等。電動(dòng)機(jī)種類選擇主要是 從生產(chǎn)機(jī)械對(duì)調(diào)速性能的要求來考慮，例如對(duì)調(diào)速范圍、調(diào)速精度、調(diào)速平滑

25、性、低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等 的要求。凡是不要調(diào)速的拖動(dòng)系統(tǒng)，總是考慮采用交流電機(jī)拖動(dòng)；長(zhǎng)期工作不需要調(diào)速且容量相當(dāng)大的 生產(chǎn)機(jī)械，往往采用同步電動(dòng)機(jī)，它可以改善企業(yè)電網(wǎng)的功率因數(shù)；而對(duì)調(diào)速范圍不廣的拖動(dòng)系統(tǒng)， 調(diào)速級(jí)數(shù)少且不需在低速下長(zhǎng)期工作，可以采用交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)或多速電動(dòng)機(jī)。而電梯拖 動(dòng)是調(diào)速范圍不廣的地方，故在電梯拖動(dòng)中，可以選擇交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)。3.2 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式選擇各種生產(chǎn)機(jī)械的工作環(huán)境差異很大，電動(dòng)機(jī)與工作機(jī)械也有各種不同的結(jié)合方式，所以還應(yīng)當(dāng) 確定電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式，常用的型式有直立式、臥式、開啟式、封閉式以及防滴、防爆等等型式。 而電梯要在垂直方向工作，只能是選擇直立式的。

26、3.3 電動(dòng)機(jī)額定電壓選擇電動(dòng)機(jī)額定電壓選擇一般是由工廠或車間的供電條件決定的。我國(guó)一般標(biāo)準(zhǔn)是交流電壓為三相380V,直流電壓為220V。大容量的交流電動(dòng)機(jī)通常設(shè)計(jì)成高壓供電，如3、6或10KV電網(wǎng)供電，此時(shí)電動(dòng)機(jī)選用額定電壓為 3、6或10KV高壓電動(dòng)機(jī)。采用直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)容量較大時(shí)，為 了減小電樞電流，可以考慮用額定電壓為440V的電動(dòng)機(jī)。電梯拖動(dòng)系統(tǒng)中，選擇的是交流電機(jī)，所以應(yīng)該選擇標(biāo)準(zhǔn)的交流三相電壓 380V。3.4 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速選擇電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速選擇關(guān)系到電力拖動(dòng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性及生產(chǎn)機(jī)械的效率，其選擇的原則通常根據(jù) 初投資和維護(hù)費(fèi)用大小來決定。在頻繁起、制動(dòng)或反向的拖動(dòng)系統(tǒng)中

27、還應(yīng)該考慮電動(dòng)機(jī)過渡過程時(shí) 間最短、能量損耗最小來選擇適當(dāng)?shù)念~定轉(zhuǎn)速。3.5 電動(dòng)機(jī)的容量選擇正確選擇電動(dòng)機(jī)的容量以保證電力拖動(dòng)系統(tǒng)可靠而經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。如果電動(dòng)機(jī)容量選擇過小，則在正常工作情況下電動(dòng)機(jī)就要過載運(yùn)行。如果電動(dòng)機(jī)容量選擇過大，電動(dòng)機(jī)的能力就不能充分利用，使電動(dòng)機(jī)的效率降低，能量損耗增加，而且會(huì)惡化電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)。所以，正確地選擇電 動(dòng)機(jī)，是一個(gè)極為重要的問題，這對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有十分重要的意義。電機(jī)絕緣材料的等級(jí)在選擇電動(dòng)機(jī)容量時(shí)，要考慮電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱，允許的過載能力與起動(dòng)能力等三方面的因素。一 般情況下，以發(fā)熱問題尤為重要。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)在實(shí)現(xiàn)能量變換過程中，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生損耗變成

28、 熱量使溫度升高。電動(dòng)機(jī)中耐熱最差的是繞組的絕緣材料，不同等級(jí)的絕緣材料，其最高的允許溫 度是不同的。電動(dòng)機(jī)過載能力選擇電動(dòng)機(jī)容量時(shí)，需要考慮電動(dòng)機(jī)的過載能力是否不夠，從發(fā)熱觀點(diǎn)看，電動(dòng)機(jī)短時(shí)過載是 允許的，但要受到電動(dòng)機(jī)過載能力的限制，所以必須要校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的過載能力。此次我們選擇 HBVF系列電梯專用變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)作為電梯的電力拖動(dòng)電機(jī)。HBVF系列電梯專用變頻調(diào)速三相電動(dòng)機(jī)是吸收國(guó)外技術(shù)專為電梯設(shè)計(jì)的變頻調(diào)速電機(jī)，可與多種品牌變頻 器相匹配，由電梯系統(tǒng)的控制箱實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。用指定的驅(qū)動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)零速定位。本系列電動(dòng)機(jī)基本安裝形式為IMB5,即端蓋上有凸緣，機(jī)座無(wú)底腳，臥式安裝，非主

29、軸伸端用于安裝測(cè)速裝置。冷卻方式為自通風(fēng)方式，防護(hù)等級(jí)為IP23。該系列電機(jī)機(jī)殼采用鑄鐵件，轉(zhuǎn)子為小慣量鑄鋁結(jié)構(gòu)，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，定子絕緣等級(jí)為F級(jí)。定子繞組內(nèi)裝有過熱保護(hù)器，供熱保護(hù)用。該電機(jī)的使用條件如下表所示：項(xiàng)目名稱參數(shù)條件項(xiàng)目名稱參數(shù)條件環(huán)境溫度最咼溫度不超過40 C,最低溫度不低于5 C起動(dòng)方式由變頻器控制， 在起動(dòng)范圍內(nèi)保證電 機(jī)具有最小的起動(dòng)電 流海拔不超過1000m額定功率22KW額定電壓380V工作方式斷續(xù)工作制額定頻率50Hz傳動(dòng)方式聯(lián)軸器電梯與一般電力拖動(dòng)系統(tǒng)相比，其運(yùn)行次數(shù)比較頻繁，為了降低系統(tǒng)消耗的功率，考慮到電梯 垂直運(yùn)行的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)電梯拖動(dòng)系統(tǒng)時(shí)配置了對(duì)重，它與轎廂由曳引繩連接在曳引輪的兩側(cè)，起 到平衡轎廂重量的作用。電梯在垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)重的重量可以抵銷掉一部分轎廂重量，從而減小電動(dòng)機(jī)的額定功率。對(duì)重的重量等于轎廂的自重加上40%50%勺額定載重，這種配置使系統(tǒng)能