电梯电力拖动系统.pptx

2024/4/2 周二1第五章 电梯电力拖动系统电梯与自动扶梯技术检验2第一节 0|一、拖动系统作用|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。3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，适用低速电梯及货梯。4|电梯电力拖动五种形式|1 直流电机|2 永磁同步电机|3 交流变极调速|4 交流调压调速|5 交流变频调速5第一节 2|二、分类|1.交流调压调速系统：|一般采用双速或带有涡流制动器的电动机作动力，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。随着变频技术的出现，基本属于淘汰性产品。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，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。8第一节 5|三、特点|1.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。9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我国台湾省台北市的101大厦，运行速度达到16.6m/s.10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。11第一节 补充|新技术及其应用|1.永磁同步电机|同步电动机不是新技术，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；速度调节范围广且在高速和低速状态下都具有良好的性能；使用变频器并配备高精度旋编，控制精度高。12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。13第一节 补充|新技术及其应用|3.交交变频器|与传统交-直-交变频相比，省去了整流环节，直接通过电力半导体元件改变输出频率，最大效能的利用了电源，同时可将多余能量直接反馈回供电电路，省去了能量反馈装置，较双速电梯节电达60%左右。缺点是输出电压不能高于输入电压，使用电力半导体数量多，成本大，随着技术的进步，未来将会有长足的发展。14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。15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。16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%。17第一节 11|供电与主机控制|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；|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）。18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；|轿厢加强筋内不得部线；|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。19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）20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。|由静态元件供电和控制时，采用两个接触器分别切断供电电源和电机电流。21第二节 1|交流变极调速系统|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，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。22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。|电机起动时，无论高速还是低速，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，降低对电网的冲击。|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。23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。24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。25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。26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。通过改变电动机供电频率来改变电机运转速度，但市电频率为固定值，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。27第四节 2|变频器工作原理|将市电进行三相整流，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。|电力半导体控制多采用脉宽调制技术，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。28第四节 3|变频拖动电梯|电梯起动时，变频器输出较低频率，并按照给定曲线在一定时间将频率上升至额定频率，电机以额定转速运转。在电机需要减速时，降低输出频率，此时的转差造成电机处于发电状态，发出的电反给变频器，造成直流母线电压升高，变频器系统检测直流母线电压，当高于设定值后，接通制动电阻，消耗掉多余能量，让电动机减速，跟随运行曲线。在电动机接近零速时，变频器输出直流制动电压，并维持设定时间，让电机停止运转，制动器落闸，电梯停止。29第四节 3|变频器驱动信号|1.方向信号：由控制系统给出，控制变频器输出相序，改变电机运转方向。|2.速度指令：由控制系统给出，控制变频器输出频率，调节电机运转。速度信号分为两大类型，分别是多段速指令（数字量信号），模拟量速度信号（电压或电流信号）。|3.速度反馈信号：由与电动机同轴的旋转编码器产生，输出给变频器，构成闭环调速系统。|4.力矩补偿信号：由超载装置提供给变频器，用于同步无齿曳引机，受重量差影响，在电机起动前对起动转距进行矫正。30第五节 1|直流调速系统|3.基本原理：|根据直流电机的特性，电机转速与电压成正比，给定电压越高，电机转速也就越高。控制电机电压就控制了电机转速。|早期直流电梯以交流电动机作为源动力，拖动直流发电机，控制直流发电机励磁，改变发电机输出电压的形式，实现以小功率控制大功率目的，原因所在是电力半导体技术的不成熟。现代直流控制，舍去了直流发电系统，直接采用晶闸管调节输出电压，控制直流电机运行。31第五节 2|直流电梯的运转|源动力交流电动机始终运转，直流发电机没有励磁，发电机输出电压为零。需要起动电机时，励磁电压不断增加到设定值，发电机既发出不断增高到额定值得电压，驱动直流电机运转，达到额定速度。需要减速时，发电机励磁不断减小，电动机随之跟随减速直至停止。|使用晶闸管调速的直流电机则是由控制电路，依据电梯运行速度要求，逐渐增大晶闸管的导通角，增加输出电压，使直流电机速度随之增加。需要减速时，控制电路减小晶闸管的导通角，减小输出电压，降低电机转速，直到停止。32补充 1|液压梯驱动|属外电源直接供电驱动主机类型。|上行需要主电机（油泵）运转，并驱动上行电磁伐动作。|下行无需主电机（油泵）运转，进驱动下行电磁伐动作。|电动机起动一般采用星角起动电路。起动转换在0.3秒左右。|电机单速运转，电梯速度由专用电路控制，调节电磁伐控制液体流量获得。|变频技术的发展，使得变频器在液压电梯中得到了部分的应用。33补充 2|自动扶梯及人行道驱动|普遍采用单速电机拖动，主拖动电路采用星角起动，起动转换时间在12秒间。|部分扶梯采用变频技术，设有感应装置，有人员经过时，扶梯匀加速至额定速度，无人员时，处于低速待机状态。通常设有运行方向指示灯。34补充 3|杂物电梯驱动|采用单速电机拖动，直接使用接触器控制电机运转，因电动机功率通常较小，一般采用直接起动方式。杂物电梯禁止人员乘坐，所以不用考虑运行舒适感，停车采用切断电机电源，制动器直接制动方式。