電梯電氣控制技術(shù) 課件 模塊2-2 電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

教學(xué)課件

模塊2電梯電氣系統(tǒng)的構(gòu)成與原理電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.了解電梯的電氣系統(tǒng)和電氣控制的方式、電氣控制系統(tǒng)的3種主要類型。2.了解電梯電力拖動(dòng)系統(tǒng)的類型；掌握交流雙速拖動(dòng)系統(tǒng)和VVVF拖動(dòng)系統(tǒng)的原理。3.掌握XPM型五門五站客貨兩用電梯電氣控制電路的原理。4.掌握自動(dòng)扶梯的電氣系統(tǒng)。5.認(rèn)識(shí)電梯的常用電器元件和自動(dòng)扶梯安全保護(hù)電路的相關(guān)電器。6.能夠分析XPM型五門五站客貨兩用電梯電路的工作原理，并排除電路的簡(jiǎn)單故障。模塊2電梯電氣系統(tǒng)的構(gòu)成與原理電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

了解電梯電力拖動(dòng)系統(tǒng)的類型；掌握交流雙速拖動(dòng)系統(tǒng)和VVVF拖動(dòng)系統(tǒng)的原理。學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)【新課導(dǎo)入】

1.簡(jiǎn)略復(fù)習(xí)上節(jié)課的內(nèi)容；2.簡(jiǎn)略介紹本次課（“學(xué)習(xí)任務(wù)2-3”）的主要教學(xué)內(nèi)容與6學(xué)時(shí)的教學(xué)安排。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

一、電梯電力拖動(dòng)系統(tǒng)的類型

電力拖動(dòng)系統(tǒng)是電梯的動(dòng)力源，其組成與分類如下。

如按照曳引電動(dòng)機(jī)是采用直流或交流電動(dòng)機(jī)，又可分為直流拖動(dòng)系統(tǒng)和交流拖動(dòng)系統(tǒng)：電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

一、電梯電力拖動(dòng)系統(tǒng)的類型

在上述各種拖動(dòng)系統(tǒng)的類型中，發(fā)電機(jī)組供電的直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)由于能耗大、技術(shù)落后，已不再生產(chǎn)；于20世紀(jì)60年代后期生產(chǎn)的雙速交流異步電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)也已不再生產(chǎn)，但在額定運(yùn)行速度≤0.63m/s的低層站、大載重量貨梯仍有在使用；而于20世紀(jì)70-80年代出現(xiàn)的變壓變頻（VVVF）交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)，以其優(yōu)異的性能和逐步降低的價(jià)格已成為大部分新裝電梯的拖動(dòng)方式；永磁同步電動(dòng)機(jī)近年來(lái)開始在快速、高速無(wú)齒電梯中應(yīng)用，是目前最有發(fā)展前途的拖動(dòng)方式；對(duì)于目前不斷發(fā)展的超高層建筑，由于電梯中心區(qū)的面積占建筑總水平投影面積的比例將會(huì)超過(guò)50%，采用直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的無(wú)曳引繩電梯將能夠改變這種狀況，因此有預(yù)言直線電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)系統(tǒng)將是未來(lái)電梯的發(fā)展方向。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

二、電梯的運(yùn)行速度曲線

㈠電梯的運(yùn)行性能

電梯產(chǎn)品的性能主要包括安全性、可靠性、高效性和舒適性。1.安全性是指電梯產(chǎn)品安全穩(wěn)定運(yùn)行的能力，電梯的其他性能均以安全性為前提展開。2.可靠性是指電梯產(chǎn)品在規(guī)定時(shí)間內(nèi)保持規(guī)定功能的概率。3.高效性是指電梯產(chǎn)品在5min高峰期內(nèi)的運(yùn)輸能力。4.舒適性是指人們乘坐電梯時(shí)的內(nèi)心感覺。研究表明，人們對(duì)電梯開關(guān)門間隔時(shí)間最短要求為30s，到達(dá)目的地最長(zhǎng)心理承受時(shí)間為90s，因此，可通過(guò)加速度、減速度的運(yùn)用和氣壓裝置的調(diào)整滿足人們乘坐電梯時(shí)的舒適性要求。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)

二、電梯的運(yùn)行速度曲線

㈡電梯的運(yùn)行性能分析

電梯作為一種現(xiàn)代的交通工具，快速性是一個(gè)很重要的指標(biāo)，特別是處在快節(jié)奏的現(xiàn)代城市生活中，節(jié)省時(shí)間對(duì)于乘客尤其必要。但電梯的快速性又與乘坐的舒適性形成了矛盾。如何在快速性與舒適性之間取得一個(gè)平衡點(diǎn)，就需要從電梯的運(yùn)行速度曲線進(jìn)行分析。1.實(shí)現(xiàn)電梯快速性的方法電梯的快速性主要通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)。(1)提高電梯的運(yùn)行速度。電梯的額定速度提高，將有效地縮短運(yùn)行時(shí)間，現(xiàn)代電梯的額定運(yùn)行速度在不斷提高，最高的已達(dá)到21m/s。但是在提高電梯額定速度的同時(shí)，對(duì)電梯運(yùn)行的安全性、可靠性也將提出更高的要求，因此電梯的造價(jià)也隨之提高。(2)集中布置多臺(tái)電梯，通過(guò)增加電梯臺(tái)數(shù)來(lái)增加客流量，可以減少乘客候梯時(shí)間。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

二、電梯的運(yùn)行速度曲線

㈡電梯的運(yùn)行性能分析(3)盡可能減少電梯起、停過(guò)程中的加速、減速時(shí)間。電梯是一個(gè)頻繁起、制動(dòng)的設(shè)備，其加速、減速所用時(shí)間往往占運(yùn)行時(shí)間很大比重（如電梯單層運(yùn)行時(shí)，幾乎全處在加、減速運(yùn)行中）。如果加、減速階段所用時(shí)間縮短，便可以為乘客節(jié)省時(shí)間，達(dá)到快速性要求，因此電梯在起、制動(dòng)階段不能太慢。在上述三種方法中，前兩種需要增加設(shè)備投資（而且電梯的數(shù)量也不能無(wú)限制地增加），第三種方法通常不需要增加設(shè)備投資，因此在電梯設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量減少起、制動(dòng)時(shí)間。GB/T10058-2009《電梯技術(shù)條件》規(guī)定：“當(dāng)乘客電梯額定速度為1.0m/s<υ≤2.0m/s時(shí)，按GB/T24474-2009測(cè)量，加、減速度不應(yīng)小于0.50m/s2；當(dāng)乘客電梯額定速度為2.0m/s<υ≤6.0m/s時(shí)，加、減速度不應(yīng)小于0.70m/s2。”電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

二、電梯的運(yùn)行速度曲線

㈡電梯的運(yùn)行性能分析

但是，起、制動(dòng)時(shí)間的縮短意味著加、減速度的增大，而加、減速度的過(guò)分增大和不合理的變化將造成乘客的不適感。因此形成了電梯快速性與舒適性的矛盾。2.對(duì)電梯的舒適性要求

⑴由加速度引起的不適。人在加速上升或減速下降時(shí)，加速度引起的慣性力疊加到重力之上，使人產(chǎn)生超重感，器官承受更大的重力；而在加速下降或減速上升時(shí)，加速度產(chǎn)生的慣性力抵消了部分重力，使人產(chǎn)生上浮感，感到不適，頭暈?zāi)垦?。根?jù)人體生理上對(duì)加、減速度的承受能力，GB/T10058-2009《電梯技術(shù)條件》規(guī)定：“乘客電梯起動(dòng)加速度和制動(dòng)減速度最大值均應(yīng)不大于1.5m/s2。”電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

二、電梯的運(yùn)行速度曲線

㈡電梯的運(yùn)行性能分析

⑵由加速度變化率引起的不適。實(shí)驗(yàn)證明，人體不但對(duì)加速度敏感，而且對(duì)加加速度（即加速度變化率）也很敏感，當(dāng)加加速度較大時(shí)，人的大腦感到暈眩、痛苦，其影響比加速度的影響還嚴(yán)重。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

二、電梯的運(yùn)行速度曲線

㈡電梯的運(yùn)行性能分析3.電梯的理想速度曲線當(dāng)轎廂靜止或勻速升降時(shí)，轎廂的加速度、加加速度都是零，乘客不會(huì)感到不適；而在轎廂由靜止起動(dòng)到以額定速度勻速運(yùn)動(dòng)的加速過(guò)程中，或由勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)制動(dòng)到靜止?fàn)顟B(tài)的減速過(guò)程中，就要兼顧快速性與舒適性兩方面的要求，即在加、減速過(guò)程中既不能過(guò)猛，也不能過(guò)慢：過(guò)猛時(shí)，快速性好了，舒適性變差；過(guò)慢時(shí)則反之。因此有必要設(shè)計(jì)電梯運(yùn)行的速度曲線，能兼顧快速性與舒適性兩方面的要求，科學(xué)、合理地解決兩者之間的矛盾。如圖2-20所示為電梯理想的速度、加速度和加加速度曲線，由速度曲線1可見曲線分為三段：曲線的AEFB段是由靜止起動(dòng)到勻速運(yùn)行的加速段，BC段是勻速運(yùn)行段（額定速度），CF′E′D段是由勻速運(yùn)行制動(dòng)到靜止的減速段，通常是一條與加速段對(duì)稱的曲線。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

二、電梯的運(yùn)行速度曲線

㈡電梯的運(yùn)行性能分析

由加速度曲線2可見：在電梯起動(dòng)和制停時(shí)，其加速度的變化率出現(xiàn)了跳變，影響了電梯運(yùn)行的舒適性。曲線2、3讀者可自行分析。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

二、電梯的運(yùn)行速度曲線

㈡電梯的運(yùn)行性能分析

圖2-21中給出了在圖2-20的曲線基礎(chǔ)上實(shí)際應(yīng)用的兩種速度曲線，其中圖2-21a是交流雙速電梯的速度曲線，通常采用開環(huán)控制，為了提高平層準(zhǔn)確度，在停梯前有一段低速運(yùn)行階段。這種速度曲線停車所用時(shí)間較長(zhǎng)，舒適感較差。圖2-21b是梯速較高的調(diào)速電梯的速度曲線，由于額定速度較高，在單層運(yùn)行時(shí)，梯速尚未加速到額定速度便要減速停車了，這時(shí)的速度曲線沒有恒速運(yùn)行段。在高速電梯中，在運(yùn)行距離較短（例如單層、二層、三層等）的情況下，都有尚未達(dá)到額定速度便要減速停車的問(wèn)題，因此這種電梯的速度曲線中有單層運(yùn)行、雙層運(yùn)行、三層運(yùn)行等多種速度曲線。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

二、電梯的運(yùn)行速度曲線

㈡電梯的運(yùn)行性能分析

現(xiàn)將電梯理想的運(yùn)行速度曲線的特點(diǎn)歸納如下。

⑴為了獲得好的舒適感，電梯速度曲線在轉(zhuǎn)彎處必須是圓滑過(guò)渡的，加、減速度最大值均應(yīng)不大于1.5m/s2。

⑵為了提高電梯的快速性，縮短運(yùn)行時(shí)間，電梯在起、制動(dòng)階段不能太慢，加、減速度不能太小，不能小于0.5m/s2。

⑶為了實(shí)現(xiàn)預(yù)定的速度曲線，調(diào)速電梯在加、減速階段需采用速度閉環(huán)控制，不允許出現(xiàn)超調(diào)和振蕩。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)

三、交流雙速拖動(dòng)系統(tǒng)

㈠交流異步電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速的基本原理

由三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速

（2-1）可見三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法不外乎以下3種：一是改變異步電動(dòng)機(jī)定子繞組磁極對(duì)數(shù)p的變極調(diào)速，二是改變異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率s的調(diào)速，三是改變電源頻率f1的變頻調(diào)速。

由式（2-1）可見，在電源頻率f1一定的前提下，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n0與磁極對(duì)數(shù)P成反比。當(dāng)磁極對(duì)數(shù)P改變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n0轉(zhuǎn)速將成倍數(shù)地變化，從而使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n也近似倍數(shù)地變化。因此專門制造有變極調(diào)速的雙速（或三速）異步電動(dòng)機(jī)。如電梯專用的YTD系列雙速籠型異步電動(dòng)機(jī)，有高、低速兩套繞組，一般為4/16極或6/24極，例如高速繞組為6極電機(jī)（P=3，n0=1000/r.p.m），低速繞組為24極電機(jī)（P=12，n0=250/r.p.m）。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

三、交流雙速拖動(dòng)系統(tǒng)

㈡電路原理

曳引電動(dòng)機(jī)主電路如圖2-22所示（見圖2-33圖區(qū)1～5）。圖中M1為曳引電動(dòng)機(jī)，采用電梯專用的YTD系列雙速籠型異步電動(dòng)機(jī)，由接觸器KM1、KM2控制正反轉(zhuǎn)。由KM3接通高速繞組，由KM4接通低速繞組。在起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的高速繞組串入阻抗R1、L1降壓起動(dòng)，由時(shí)間繼電器KT1控制KM5一次短接R1、L1。在停層前先由高速轉(zhuǎn)為低速，電梯慢速運(yùn)行，以作為運(yùn)行與?？恐g的緩沖，提高平層的準(zhǔn)確性和乘座的舒適感。換速時(shí)電機(jī)處于再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，并串入阻抗R2、L2限制制動(dòng)電流，分別由時(shí)間繼電器KT2、KT3、KT4控制KM6、KM7、KM8分三級(jí)短接R2、L2（見圖2-33圖區(qū)7～14、42～46）。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

三、交流雙速拖動(dòng)系統(tǒng)

㈡電路原理QS1為電源的總開關(guān)；QS2為極限開關(guān)，在電梯超越行程的極限位置時(shí)切斷電源。FU1作為全電路的短路保護(hù)。FR1和FR2分別作M1高、低速運(yùn)行的過(guò)載保護(hù)。

現(xiàn)結(jié)合圖2-23所示的機(jī)械特性曲線，分析曳引電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停機(jī)過(guò)程。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

三、交流雙速拖動(dòng)系統(tǒng)

㈡電路原理(1)起動(dòng)過(guò)程電梯起動(dòng)時(shí)，上行接觸器KM1（或下行接觸器KM2，現(xiàn)以上行為例）與高速接觸器KM3吸合，使電動(dòng)機(jī)的高速繞組（p=3，n0=1000r/min）串入阻抗R1、L1降壓起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Ta＞Td，電動(dòng)機(jī)沿圖2-23中機(jī)械特性曲線1的a點(diǎn)起動(dòng)加速到b點(diǎn)后，高速加速接觸器KM5吸合，短接了阻抗R1、L1，電動(dòng)機(jī)在全電壓下，從曲線1的b點(diǎn)轉(zhuǎn)到高速繞組的固有特性曲線2的c點(diǎn)，繼續(xù)加速到額定轉(zhuǎn)矩Td對(duì)應(yīng)的d點(diǎn)，電梯進(jìn)入穩(wěn)速運(yùn)行，完成了電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和加速過(guò)程。

通常電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流最大約為額定電流的4倍，串入電抗后可減少到一般要求的2倍，從而可減小起動(dòng)的沖擊電流，改善了舒適感。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)

⑵停機(jī)過(guò)程電梯運(yùn)行到達(dá)所選層站進(jìn)行平層之前，先由高速換成低速，減速時(shí)，高速接觸器KM3釋放，低速接觸器KM4吸合，電動(dòng)機(jī)由高速繞組切換到低速繞組（p=12，n0=250r/min），因慣性，電動(dòng)機(jī)瞬間仍保持d點(diǎn)的轉(zhuǎn)速，此時(shí)電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)。如果不串入阻抗，將直接過(guò)渡到曲線5的k點(diǎn)（第Ⅱ象限），其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的數(shù)倍，它將使轎廂急劇減速而產(chǎn)生較大的沖擊力；在串入阻抗R2、L2后，將由圖2-23中曲線2的d點(diǎn)轉(zhuǎn)到曲線3的e點(diǎn)上，可見制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大大降低，此時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)；在制動(dòng)轉(zhuǎn)矩作用下，電動(dòng)機(jī)沿曲線3由e點(diǎn)減速運(yùn)行至f點(diǎn)；此時(shí)換速接觸器㈠KM6和換速接觸器㈡KM7吸合，短接了大部分阻抗，電動(dòng)機(jī)由曲線3的f點(diǎn)轉(zhuǎn)至曲線4的g點(diǎn)；當(dāng)繼續(xù)減速運(yùn)行至h點(diǎn)時(shí)；此時(shí)換速接觸器㈢KM8吸合，將阻抗R2、L2全部短接，電動(dòng)機(jī)的低速繞組直接（全電壓）接到電源上，由曲線4的h點(diǎn)轉(zhuǎn)至低速繞組的固有特性曲線5的i點(diǎn)上，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速沿著曲線5下降到n0/4點(diǎn)，再進(jìn)一步減速運(yùn)行至第Ⅰ象限的j點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩相平衡，Tj=Td，電梯進(jìn)入低速運(yùn)行階段，直至平層停梯。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

三、交流雙速拖動(dòng)系統(tǒng)

㈡電路原理

從電動(dòng)機(jī)的加、減速過(guò)程可見：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，為正的加速度，轉(zhuǎn)速上升；當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，加速度為負(fù)，轉(zhuǎn)速降低；如果電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，加速度為零，轉(zhuǎn)速不變、電動(dòng)機(jī)穩(wěn)速運(yùn)行。從圖2-24的速度曲線可看出：交流雙速電動(dòng)機(jī)有兩個(gè)速度運(yùn)行階段，一個(gè)是高速運(yùn)行階段，一個(gè)是低速運(yùn)行階段。因此雙速電梯的起動(dòng)加速過(guò)程和換速減速過(guò)程的速度變化不是園滑的，是有“臺(tái)階”的。而且這種拖動(dòng)系統(tǒng)沒有速度反饋環(huán)節(jié)，舒適感較差，所以現(xiàn)在僅適用于速度不大于1.0m/s的貨梯。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

四、交流調(diào)壓調(diào)速（ACVV）拖動(dòng)系統(tǒng)1.調(diào)壓調(diào)速

異步電動(dòng)機(jī)在一定條件下，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與加在定子繞組電壓U1的二次方成正比，即T∝U12。所以可采用調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)定子的電壓來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，但由于電動(dòng)機(jī)的工作電壓不能超過(guò)其額定電壓，所以只能在額定電壓以下降壓降速。而且為了獲得較大的調(diào)速范圍，通常要求調(diào)速的電動(dòng)機(jī)具有較軟的機(jī)械特性。如圖2-25所示，改變定子電壓可以得到一組曲線，電梯起動(dòng)時(shí)，定子電壓由U5逐步提升至U1，電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)由圖中的a點(diǎn)變化到i點(diǎn)。

由于調(diào)速電梯采用了機(jī)械特性較軟的電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速n受負(fù)載變化影響較大，為了獲得穩(wěn)定的運(yùn)行速度，調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)一般引入速度負(fù)反饋組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，其原理框圖如圖2-26所示。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

四、交流調(diào)壓調(diào)速（ACVV）拖動(dòng)系統(tǒng)1.調(diào)壓調(diào)速電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

四、交流調(diào)壓調(diào)速（ACVV）拖動(dòng)系統(tǒng)

2.交流調(diào)壓調(diào)速電梯主電路

交流雙速電梯的調(diào)壓調(diào)速主電路如圖2-27所示。比照?qǐng)D2-22電路可見，交流調(diào)壓調(diào)速采用反并聯(lián)晶閘管或雙向晶閘管模塊，取代起動(dòng)電阻或電抗來(lái)控制起動(dòng)過(guò)程；減速時(shí)，在低速繞組通入可控直流電流進(jìn)行能耗制動(dòng)，并采用閉環(huán)控制，便可實(shí)現(xiàn)速度的連續(xù)調(diào)節(jié)，有效地滿足改善舒適感和平層準(zhǔn)確度的要求。

在圖2-27電路中：M為4/16極雙速電動(dòng)機(jī)，KMS和KMX為電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)接觸器，晶閘管VTH1～VTH6用于調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的電壓，晶閘管VTH7、VTH8和二極管VD1、VD2組成單相半控橋式整流電路，為電動(dòng)機(jī)的低速繞組提供能耗制動(dòng)。BR為測(cè)速電機(jī)，通過(guò)如圖2-26所示的閉環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3

電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

四、交流調(diào)壓調(diào)速（ACVV）拖動(dòng)系統(tǒng)

2.交流調(diào)壓調(diào)速電梯主電路

電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

五、交流變壓變頻調(diào)速（VVVF）拖動(dòng)系統(tǒng)

㈠變頻調(diào)速的基本原理

由公式（2-1）可知，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電源頻率f1成正比。當(dāng)轉(zhuǎn)差率s變化不大時(shí)，若能均勻地、連續(xù)不斷地改變頻率f1，則可連續(xù)平滑地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n。

T=KTΦI2cosφ2

(2-2）式中，KT為轉(zhuǎn)矩常數(shù)；I2cosφ2為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電流的有功分量；Φ為電動(dòng)機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（每極）的磁通。

由式（2-2）可見，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T與Φ成正比。（2-3）電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

五、交流變壓變頻調(diào)速（VVVF）拖動(dòng)系統(tǒng)

㈠變頻調(diào)速的基本原理

可見，電動(dòng)機(jī)的磁通Φ與電源頻率f1成反比。若電壓U1不變，當(dāng)頻率f1增加時(shí)，磁通Φ就會(huì)減小，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩T也將減小。而電梯屬恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，按電梯的使用要求，在調(diào)速時(shí)需保持電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不變，這就會(huì)使電動(dòng)機(jī)定子電流i1大大增加，使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，甚至有可能燒毀電動(dòng)機(jī)。

為了維持磁通Φ不變，就必須在改變頻率f1的同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸入電壓U1也要作相應(yīng)的變化，并使U1/f1保持為一常數(shù)，則磁通Φ將始終保持不變。為此，電梯要求電動(dòng)機(jī)的變頻裝置，應(yīng)具有能同時(shí)改變供電頻率和電壓的功能，這就是通常所說(shuō)的變壓變頻（VVVF）調(diào)速。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

五、交流變壓變頻調(diào)速（VVVF）拖動(dòng)系統(tǒng)

㈡變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的分類1.按有無(wú)直流環(huán)節(jié)分類，有交-直-交變頻和交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)。

圖2-28a為交-直-交變頻調(diào)速系統(tǒng)，圖中晶閘管VTH1～VTH6調(diào)壓，將工頻交流電整流成直流電；然后再由晶閘管或大功率晶體管VTH7～VTH12調(diào)頻，將直流電壓逆變成交流電壓。圖2-28b為交-交變頻。圖中沒有直流環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)晶閘管VTH1～VTH18的控制，直接從工頻交流電轉(zhuǎn)換成可變頻率的交流電。由于交—交變頻的輸出頻率只能在比輸入頻率低得多的范圍內(nèi)改變，適用于低轉(zhuǎn)速，大轉(zhuǎn)距場(chǎng)合，在電梯中基本不用交-交變頻方式。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

五、交流變壓變頻調(diào)速（VVVF）拖動(dòng)系統(tǒng)

㈡變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的分類電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)

五、交流變壓變頻調(diào)速（VVVF）拖動(dòng)系統(tǒng)

㈡變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的分類

2.按直流環(huán)節(jié)的特點(diǎn)分類，可分為電壓型變頻器和電流型變頻器。

在圖2-28a的交-直-交變頻電路中，若直流環(huán)節(jié)中的電容器C的容量較大，而電感器L的電感量很?。ɑ蚋緵]有），那么直流側(cè)的電壓將不能突變，這種變頻器稱作電壓型變頻器。反之，如果電容較小，而電感器較大，那么直流側(cè)的電流就不能突變，這種變頻器就稱作電流型變頻器。

3.按改善輸出電壓電流波形的方法分：有采用多重化技術(shù)和采用脈沖調(diào)寬調(diào)制兩種。

多重化技術(shù)是采用兩組或兩組以上的變頻器給一臺(tái)電動(dòng)機(jī)供電，使電動(dòng)機(jī)的電壓電流波形得到改善。

脈沖寬度調(diào)制（PulseWidthModulation，PWM）是中、小容量變頻器改善波形常用的方法。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

五、交流變壓變頻調(diào)速（VVVF）拖動(dòng)系統(tǒng)

㈡變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的分類

4.按逆變器所用的開關(guān)元件分類。

開關(guān)元件主要性能指標(biāo)有：耐壓能力，工作電流、最高工作頻率及可控性等。

目前變頻橋所用的開關(guān)元件主要有：晶閘管（SCR）、門極關(guān)斷（GTO）晶閘管、雙極型晶體管（BJT，又稱電力晶體管，GTR）、絕緣柵雙極晶體管IGBT等。因此按開關(guān)類型來(lái)劃分，則分別有：門極關(guān)斷晶閘管變頻器、電力晶體管變頻器、絕緣柵雙極晶體管變頻器。

絕緣柵雙極晶體管（IGBT）的柵極具有MOS結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)功率小，控制電路簡(jiǎn)單，工作頻率比GTR高一個(gè)數(shù)量級(jí)，可以制成性能優(yōu)良的正弦波PWM變頻器，有逐步取代GTR變頻器的趨勢(shì)。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

五、交流變壓變頻調(diào)速（VVVF）拖動(dòng)系統(tǒng)

㈢VVVF調(diào)速系統(tǒng)VVVF調(diào)速系統(tǒng)如圖2-29所示。由圖可見，不論是低速用還是中、高速系統(tǒng)，其基本共用環(huán)節(jié)有晶體管逆變器，基極驅(qū)動(dòng)電路、PWM控制電路、拖動(dòng)系統(tǒng)電腦、速度反饋用編碼器和電流反饋用電流互感器所組成。低速用系統(tǒng)采用二級(jí)管整流器和再生電路，再生電路作為曳引電動(dòng)機(jī)在再生制動(dòng)時(shí)的能量消耗。而在中、高速電梯中，由于整流器采用晶閘管、電梯再生能量可通過(guò)晶閘管反饋到電網(wǎng)，所以不需要再生電路。

電梯變頻器通常采用交-直-交形式。三相交流電經(jīng)二極管整流模塊（或晶閘管模塊）組成的整流器變成直流電，經(jīng)高電壓大容量的電解電容器進(jìn)行濾波后成為平滑的直流電，然后通過(guò)大功率晶體管模塊（GTR）組成的逆變器，將直流電變換為頻率不同、電壓可變的三相交流電，驅(qū)動(dòng)變頻電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變壓變頻無(wú)級(jí)調(diào)速。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

五、交流變壓變頻調(diào)速（VVVF）拖動(dòng)系統(tǒng)

㈢VVVF調(diào)速系統(tǒng)電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

五、交流變壓變頻調(diào)速（VVVF）拖動(dòng)系統(tǒng)

㈢VVVF調(diào)速系統(tǒng)

為了提高系統(tǒng)的控制精度，拖動(dòng)系統(tǒng)通常采用16位或32位微機(jī)控制，根據(jù)速度指令信號(hào)和速度反饋信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算后產(chǎn)生電流指令信號(hào)去控制PWM電路。PWM電路將電流指令信號(hào)和電動(dòng)機(jī)實(shí)際電流反饋信號(hào)，經(jīng)比較后形成PWM控制信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)基極驅(qū)動(dòng)電路放大后去控制逆變器中功率晶體管的導(dǎo)通和截止，使逆變器輸出變壓變頻的正弦交流電源。

圖2-30為廣州電梯工業(yè)公司近年引進(jìn)日立電梯技術(shù)生產(chǎn)的微機(jī)控制YPVF型變頻調(diào)速電梯拖動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。主回路由二級(jí)管整流器和晶體管逆變器組成，主機(jī)采用8位微機(jī)用作運(yùn)行控制，副機(jī)采用16位微機(jī)用作速度控制。此外，該系統(tǒng)還引入連續(xù)負(fù)荷補(bǔ)償裝置，負(fù)荷信號(hào)由裝在轎底的負(fù)載檢出差動(dòng)變壓作為起動(dòng)補(bǔ)償用。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

五、交流變壓變頻調(diào)速（VVVF）拖動(dòng)系統(tǒng)

㈢VVVF調(diào)速系統(tǒng)

電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

六、永磁同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)方式

永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子沒有勵(lì)磁繞組，因此節(jié)省了勵(lì)磁供電電路，省去了同步電動(dòng)機(jī)的電刷滑環(huán)裝置，使電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、體積減小、省電、效率提高。由于永磁同步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、節(jié)能環(huán)保，效率高，安全性好，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，所以在電梯領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，近年來(lái)采用永磁同步無(wú)齒輪曳引機(jī)的VVVF電梯已占到國(guó)內(nèi)市場(chǎng)90%以上的份額。

1.永磁同步電動(dòng)機(jī)主回路

永磁同步電動(dòng)機(jī)的主回路就是對(duì)定子三相繞組供電的電路，有兩種形式，如圖2-31所示：

圖2-31a是一個(gè)采用大功率晶體管（GTR或IGBT）組成變頻器給電動(dòng)機(jī)供電的主電路，為了提高系統(tǒng)的性能，通常采用矢量控制方式進(jìn)行控制。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)

1.永磁同步電動(dòng)機(jī)主回路

圖2-31b是一個(gè)采用晶閘管組成變頻器給同步電動(dòng)機(jī)供電的主電路，在這種供電方式下，通常采用自控式變頻方式進(jìn)行控制?？刂葡到y(tǒng)不斷檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，在自然換流點(diǎn)之前觸發(fā)需要導(dǎo)通的晶閘管，實(shí)現(xiàn)晶閘管間的換流。這樣就不需要設(shè)置晶閘管的關(guān)斷電路，控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。在自控方式下，同步電動(dòng)機(jī)不會(huì)失步，工作比較可靠，由于這種方式相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的供電，因此把這樣的系統(tǒng)稱作無(wú)換向器（直流）電動(dòng)機(jī)，多用于大功率場(chǎng)合。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

六、永磁同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)方式2.無(wú)齒輪永磁同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)

無(wú)齒輪永磁同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)原理如圖2-32所示，與異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)相比，其控制系統(tǒng)需要有精確的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)裝置和電壓電流檢測(cè)裝置，以便隨時(shí)確定磁場(chǎng)的大小，方向。轉(zhuǎn)子位置的精確控制是永磁同步無(wú)齒輪曳引技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，它將直接關(guān)系到電梯起動(dòng)，制動(dòng)的舒適性和平層準(zhǔn)確度。

永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)通常采用旋轉(zhuǎn)編碼器。旋轉(zhuǎn)編碼器的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)位置準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)單，但容易受電磁場(chǎng)（波）干擾。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

六、永磁同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)方式2.無(wú)齒輪永磁同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)

電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)單元2-3電梯的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

六、永磁同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)方式2.無(wú)齒輪永磁同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)

轎廂負(fù)載檢測(cè)在無(wú)齒輪曳引驅(qū)動(dòng)中顯得尤為重要，因系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)力矩要求更高。有齒輪曳引系統(tǒng)的減速機(jī)構(gòu)有較大的傳動(dòng)比，一些低速梯的蝸輪蝸桿副還具有自鎖功能，采用具有線性變化規(guī)律的轎廂負(fù)載檢測(cè)裝置來(lái)預(yù)先測(cè)量并計(jì)算，從而可解決開閘瞬間由于不同負(fù)載引起轎廂起動(dòng)過(guò)慢（倒溜）或起動(dòng)過(guò)猛的問(wèn)題。系統(tǒng)可預(yù)先測(cè)量計(jì)算并給出恰當(dāng)方向和大小的力矩，使系統(tǒng)運(yùn)行全過(guò)程由被動(dòng)控制變?yōu)橹鲃?dòng)控制。

轎廂負(fù)載檢測(cè)傳感器有位置型、壓力型等多種形式。輸出有開關(guān)量、模擬量（電壓）和頻率量等。

將上述反饋信號(hào)與給定控制信號(hào)相比較、運(yùn)算，按預(yù)定的控制方式加以控制，可以得到優(yōu)于其他驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能。電梯電氣控制技術(shù)電梯安裝與維修保養(yǎng)專業(yè)

實(shí)訓(xùn)任務(wù)2.2電梯的電力拖動(dòng)電路實(shí)訓(xùn)（見《實(shí)