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1、第六 章 电 梯电 力拖 动系 统主讲：王立忠时间：2013年10月13日电梯与自动扶梯技术检验*1第一节 0|一、拖动系统作用 |拖动系统就是给电梯提供源动 力的系统。通俗讲就是电梯电 动机的控制。|电梯的电力拖动系统对电梯的 起动加速、稳速运行、制动减 速起着控制作用。|拖动系统的优劣直接影响起、 制动加速度、平层精度、乘坐 舒适感。2第一节 1|二、分类|1.交流变极调速系统：|采用双速或多速电动机做动力，需要变速时改变电机极对数（类似于汽车换档），使用接触器直接控制电动机。起、制动时在回路中串接电阻或电抗器，限制电流改善运行冲击。控制系统简单、造价低、舒 适感较差，适用1m/s以下低速
2、电梯及货梯。90年前是各电梯公司的主流产品！3曳引机|交流双速电梯曳引机采用变极调速系统4第一节 2|二、分类|1.交流调压调速系统：|采用双速或带有涡流制动器的电动机，高速绕组电动运行，低速绕组或涡流制动器直流制动，晶闸管闭环或半闭环控制、有较好运行舒适感；平层精度比高；优于双速电梯，适用于中速电梯。但能耗较大、电动机发热较大，所以电动机配有温度保 护装置。90年代后期的主流产品，随着变频技术的出现，属于淘汰性产品。5曳引机|调压调速曳引机双绕组或双速设计，带有强制风冷装置6第一节 3|二、分类|3.变频变压调速系统：|采用单速电动机作为动力，使用电力半导体元件供电，对供电电压和频率进行调节
3、，改变电动机转速（属无极调速）。调速性能达到直流电机的水平，运行舒适感好；平层精度高；可提供能量反馈装置；节能环保；是发展的必然。随着变频器的大量应用，造价逐渐降低。缺点造价高、系统复杂。7曳引机|变频调速曳引机单绕组设计，内涡轮风机冷却。8曳引机对比|三类驱动主机比较图9第一节 4|二、分类|3.直流拖动系统：|采用交流电动机拖动直流发电机，控制发电机励磁大小，改变发电机输出电压，提供给直流电机动力。或直接控制晶闸管整流对直流电机进行供电。一般用于高速电梯，运行舒适感好；平层精度高。随着变频技术的发展，将被变频控制取代。主要缺点：使用发电机系统，体积大、能源使用率低、噪声大需经常维护。10第
4、一节 5|三、特点|1.电梯的负载情况：|电梯负载随载重量而变化，运转方向随控制需要而改变，对重与轿厢存在重量差别，在不同条件下，电动机处于电动或制动状态且有可控的输出转距，在任何情况下都要有良好机械控制性能。11第一节 6|三、特点|2.运行速度与控制：|一般起重机械运行速度在0.1m/s-0.4m/s之间.电梯运行速度关系到电梯运行效率，又要保证良好运行舒适感，因此要求速度调节范围大；速度过渡平滑；加、减速度可控制。目前运行速度最高的电梯是迪拜塔，运行速度达到17.5m/s，其次是台北101大厦，速度达16.8m/s。12电梯理想运行曲线|T0 电梯启动加速；F0电梯匀加速； T1 匀加速
5、到稳速运行；T2稳速运 行到匀减速；F1匀减速运行；T3匀 减速到停止。13第一节 7|三、特点|3.控制精度：|电梯对控制精度要求较高。根据国标，双 速电梯允许平层误差在15mm，调速电梯允许平层误差5mm。在负载情况经常发生改变的情况下，要达到这种精度需要拖动系统强有力支持。因此电梯拖动要求精度较高。14第一节 补充|新技术及其应用|1. 永磁同步电机|同步电机不是新技术，高强永磁体技术的 发展带动了电机的革命。永磁同步电机在 电梯上的应用就是代表，主要特点为：输 出力矩大，多采用无齿轮形式，机械结构 简单，可做到免维护运行；无减速箱，传 动效率高，省去了加油、换油的麻烦；速 度调节范围广
6、且在高速和低速状态下都具 有良好的性能；各方面性能指标都接近直 流电动机的水平，使用变频器控制，并配 备高精度旋编，调速比在1000:1以上，控 制精度非常高，非常适合在电梯上应用。|应用时间较短，技术仍需要改进和完善。15永磁曳引机|永磁同步曳引机图片16第一节 补充|新技术及其应用|2. 能量反馈装置|电梯在制动段电动机处于发电状态 ，通过能量反馈装置，可将多余能 量回馈回电网，在低压回路中被其 他用电器使用，提高能源利用率。 符合现代绿色环保的时代要求。现 在越来越多用户要求配备能量反馈 装置，应用到电梯设备中。17关于同步无齿上行超速|根据国标9.10.4上行超速保护装置应作用 到轿厢
7、、对重、钢丝绳、曳引轮。|原理：同步主机既是电动机也是发电机， 通电时产生机械能，不通电有机械能时， 向外发电，当电梯不运行时，控制系统短 接电机进线，当电动机非正常运转时，所 发出的电力被短路，能量消耗在电机绕组 的内阻里；另外同步曳引机的曳引轮与电 动机同轴，可以看做上行超速保护装置作 用在曳引轮上！|试验：在轿厢空载时，强制打开制动器， 电梯的向上运行速度会被控制在0.2m/s以 下。|检验注意事项：短接电动机的接点，应当 有足够的负荷能力，接点容量不足，会造 成保护时直接烧毁，使保护装置失效！18第一节 双向变频技术|新技术及其应用|双向逆变变频器|这种变频器采用两组IGBT模块，一组
8、用 于曳引机供电，跟常规变频器相同，另一 组则是在直流母线电压高于阀值时，向电 源侧反馈多余电能，这种变频器没有使用 制动电阻，是区分非反馈变频器的标志。 市场上可见到产品有OTIS的Gen2；三菱 GPM和凌云带能量反馈的产品，通力电 梯今年也推出了自己的带有能量反馈的产 品。19第一节 8|供电与主机控制|1. 供电|电梯应使用独立电源，由配电间到 达电梯机房。|电源的稳定性高，波动范围7%范 围内。|照明电源与动力电源分开。紧急情 况下，使用后备电池进行紧急照明 和通话。20第一节 9|供电与主机控制|2. 主开关|每台电梯都应装设一个能切断该台电梯电 路的主开关，开关容量应稍大于所有电
9、路 的总容量，并具有切断正常情况下最大电 流的能力。开关具有稳定的断开和闭合位 置。在断开位置能锁住。|各台电梯必须有与曳引机、控制柜对应的 明显标识。|不能切断照明电路、通风、报警、插座， 相应开关应装设在主开关附近。|漏电保护开关不能应用在变频调速电梯中 ，开关易发生错误动作。21简易配电箱|简易配电箱图片22第一节 10|供电与主机控制|3. 井道布线|使用符合标准线材，主回路满足载 流量和机械强度要求。|安全回路、门锁回路使用的导线截 面积不得小于0.75mm2。|护套线可直接明敷在井道壁上；敷 于地面或使用其他线材应穿管或敷 设在线槽中。填充面积少于60%。23第一节 11|供电与主
10、机控制|4. 随行电缆|随行电缆安装前应消除应力，防止打结和 波浪扭曲，安装位置不与其他电梯部件相 干涉；（平层板、限速器、行程开关）|轿厢和对重完全压缩缓冲器后，随行电缆 不应拖地或拉直；不运动部分应可靠进行 固定。|回转半径大于电缆厚度（扁电缆）或直径 （圆电缆）的30倍（内控标准） 。24第一节 12|供电与主机控制|5. 轿顶、地坑布线|使用符合国家标准的线材；|轿厢加强筋内不得布线；|线路敷设应遵循美观、同路的原则 。|维修时，易踩踏部位，不宜布线， 必须布线时应穿管或使用线槽防护 。25第一节 13|供电与主机控制|6. 制动器及主机控制|制动器在动力电源或控制电源失电时，应 无延
11、迟自动制动。|切断制动器的电流至少应有两个独立电气 装置来实现。|如其中一个主接点未打开，最迟到下一次 运行方向改变时，能防止电梯再起动。|制动器线圈不得直接并联续流装置（二极 管必须串联电阻器）26第一节 14|供电与主机控制|6. 制动器及主机控制|由外电源直接供电的驱动主机，必须由两 个独立的接触器切断电源使主机停止运行|必须串联在电源电路中，电梯停止时，若 有一个接触器的主触点未打开，则最迟到 下次运行方向改变时，必须防止电梯再运 行。|由静态元件供电（变频器、调速器）和控 制时，采用两个接触器分别切断供电电源 和电机电流。27第二节 1|交流变极调速系统|改变电机磁场极数达到改变电机
12、转速的目 的，属于间歇式工作状态。|电机转速=60电源频率极对数|电机结构为双绕组设计，分别设有高速绕 组和低速绕组。|正常运行采用高速绕组，电源通过方向接 触器，快速接触器，串接电抗器、电阻器 作用到电动机，接近额定转速时，短接起 动元件，使电源直接作用电动机。|电梯需要减速时，断开高速绕组，接通低 速绕组，串接电抗、电阻再生发电制动， 减速至接近低速额定速度时，短接起动元 件，电源直接作用低速绕组，运行到平层 位置时，所有接触器断电，制动器制动。28第二节 2|交流变极调速|检修操作时，只控制低速绕组工作，禁止 高速绕组工作。一般情况下不允许慢车绕 组长时间通电运行！|电机起动时，无论高速
13、还是低速，都需要 起动元件串接在电路中，降低起动电流， 改善起动、减速时的冲击，提高运行舒适 感，降低对电网的影响。|根据标准要求，上下行接触器、快慢车接 触器应加有机械互锁装置，防止接触器同 时吸合。看原理图，如果出现上述情况， 相当于电梯电源直接短路！29交流电动机的内部结构30第三节 1|交流调压调速系统|基本原理：|使用晶闸管控制电机起动电压，使电梯稳 定加速，需要减速时采用能耗制动方式， 降低电机转速。具有速度测量装置，将电 机转速信号反馈到调速装置。调速装置内 部产生运行曲线，与反馈曲线进行比较， 依据差值运算，控制电机电动还是制动。|测速装置一般使用测速发电机、旋转编码 器或光电
14、码盘。应用测速发电机一般是模 拟控制系统，采用运放作为主要元件。采 用码盘或旋编的一般为数字控制系统，采 用微处理器作为中心元件。31第三节 2|1、简易交流调速（半闭环）|使用交流双速电机，电梯快车起动串接电 抗器，需要减速时，起动直流能耗控制系 统，将可控制直流电施加到电动机低速绕 组，控制电机减速停止。系统通常配有码 盘计数系统，从减速点到停止点有固定距 离，考虑到负载变化，通常在电机轴上增 加飞轮，进行储能，同时电梯起动时飞轮 可降低机械冲击。|检修运行直接使用慢车绕组，控制电路与 双速电梯相同。32第三节 3|全闭环交流调速系统|速度反馈装置贯穿整个电机控制，由调速 装置精准控制电机
15、运行。起动时，调速器 依据内部运行曲线给电动机输出电压，通 过速度反馈信号，靠改变调速器输出电压 使电动机起动，并按照内部曲线运行。需 要减速时，调速装置向电动机低速绕组或 涡流制动器内接入可控直流电，使电机稳 定减速，按照内部曲线运行，如果减速度 不够，将加大直流电的强度；如果减速度 太大就减小直流电的强度；甚至直接起动 电动环节增加电机速度，直至能跟随曲线 运行。总之，在整个电机运行中，调速器 始终监控和调节电机的运转，控制精度较 高。33调压调速器图片|米高330调压调速器外形34第四节 1|交流变频调速系统|3. 基本原理：|交流电机速度变化与供电频率有直接关系 。通过均匀改变电动机供
16、电频率，就可均 匀改变电机运转速度，但电网供电频率为 固定值（50Hz），因此需要频率变换装 置改变电动机供电频率，这个装置就是变 频器。|80年代初，由日本三菱公司率先在电梯上 应用，其优异的性能；和显著的节能效果 ；促成了变频控制在电梯领域的广泛应用 。35变频器实物照片|常用变频器图片36第四节 2|变频器工作原理|将供电进行三相整流，通过电容器进行滤 波，在直流母线上获得波形较好的直流电 。按照三相电的供电原则，控制电力半导 体元件有序的导通和关断，在输出侧得到 频率经过改变的电压和电流，供给电动机 电力。电动机跟随频率的变化，改变运转 速度，拖动电梯的运行。|电力半导体控制采用脉宽调制（PWM） 技术，使其在开关状态工作，可以降低电 能在半导体元件上的损耗，同时可以选用 功率较小的半导体元件。37变频器主电路|主回路原理图38双向逆变主电路|双向逆变式变频器主回路|正常工作类似普通变频器，直流母线电压 大于阀值时，Q1Q6的IGBT轮流导通， 将多余能量
