第三章電梯的電氣拖動系統(tǒng)授課內(nèi)容（1）電梯的速度曲線：三角形、梯形、拋物線——直線形、拋物線線、正弦、電梯的分速度運行（2）直流拖動系統(tǒng)（3）交流雙速拖動系統(tǒng)：交流雙速、交流調(diào)壓調(diào)速、交流變頻變壓調(diào)速、永磁同步電動機拖動系統(tǒng)（簡介）第三章電梯的電氣拖動系統(tǒng)電梯的電氣拖動系統(tǒng)是電梯運行提供動力。電梯系統(tǒng)有2個獨立的拖動系統(tǒng)：（1）曳引電動機拖動系統(tǒng)，驅(qū)動轎廂的上下運動。（2）門機拖動系統(tǒng)，驅(qū)動電梯門機的運動，實現(xiàn)電梯的轎門及廳門的開啟與關(guān)閉。第三章電梯的電氣拖動系統(tǒng)曳引電動機拖動系統(tǒng)由曳引電動機、速度反饋裝置、電動機調(diào)速裝置組成。曳引電動機產(chǎn)生動力，經(jīng)傳動系統(tǒng)減速后驅(qū)動轎廂運動，其功率在幾kW到幾十kW。為了防止轎廂停止時由于重力而溜車，常設(shè)置制動器。曳引電動機拖動系統(tǒng)的功能：完成轎廂的上下、啟動、加速、勻速運行、減速、平層停車等動作.

另外，它決定著電梯的運行速度、舒適感、平層精度等。3.1電梯的速度曲線

加速下降或減速上升所造成的失重感與加速上升或減速下降所造成的超重感相比，乘客感覺更加不適。

【超重與失重】

加速度變化率對舒適感的影響更大。當(dāng)加速度變化率值過大時，會使乘客產(chǎn)生振動和顫抖感。加速度變化率在電梯技術(shù)中被稱為生理系數(shù)，是表示乘用電梯舒適度的重要參數(shù)。人體所能承受的加速度變化率的最大值不大于5，一般限制在1.8以下。如果將它限制在1.3以下時，即使加速度再大一些(即使達到2.0~2.5m/s2)，也不會使人感到過分不適。電梯拖動系統(tǒng)應(yīng)兼顧乘坐舒適感、運行效率和節(jié)約運行費用等方面的要求，合理選擇速度曲線，使電梯運行時按照給定的速度曲線運行，對提高電梯運行品質(zhì)是至關(guān)重要的。3.1電梯的速度曲線——三角形速度曲線

3.1電梯的速度曲線——三角形速度曲線電梯從停止?fàn)顟B(tài)開始以加速度起動加速，當(dāng)勻加速到最大運行速度時，再以做勻減速運行，直到零速?？?。最大速度為三角形速度曲線的加速度不是平滑的變化而是發(fā)生突變，其加速度變化率的瞬時價為無窮大，會使乘客產(chǎn)生不適感。3.1電梯的速度曲線——三角形速度曲線電梯以三角形速度曲線運行時，電梯的運行距離為運行時間和最大運行速度與運行距離之間的關(guān)系當(dāng)運行距離一定時，若將加速度增加，則最大速度增加，運行時間減小，運行效率更高。3.1電梯的速度曲線——梯形速度曲線電梯以加速度起動加速，當(dāng)勻加速運動到時，達到最大運行速度，再以勻速運行到，然后再以做勻減速運行，直到零速?？?。加速度變化率在加、減速過程的開始時和結(jié)束時趨向無窮大，而在其余時間均為零。電梯以梯形速度曲線運行時，它的加速度不是平滑變化，而是階躍突變的，在突變時其加速度變化率會瞬時變?yōu)闊o窮大，會使乘客產(chǎn)生不適感。3.1電梯的速度曲線——梯形速度曲線電梯以梯形速度曲線運行時，電梯的運行距離為

電梯總運行時間為3.1電梯的速度曲線——梯形速度曲線當(dāng)運行距離和最大運行速度一定時，加速度越大，運行時間就越??；最大運行速度越大，加速度對運行時間的影響也越大。因此，對于高速電梯，取較大的加速度值，對運行效率是有利的，但會降低舒適度。與三角形速度曲線相比，當(dāng)運行距離一定時，梯形曲線的運行效率降低，但是舒適度有所提高。3.1電梯的速度曲線——拋物線—直線形速度曲線

（1）變加速運行拋物線段，加速度由0逐漸線性增大；（2）加速度達到最大值，此后，進入勻加速運行段（3）加速度的變化開始減小，變減速。（4）勻速運行段。（5）制動減速段，其運行過程與起動加速段對稱。由起動加速到制動減速停車，總時間為T。變加速勻加速變減速勻速變減速勻加速變加速3.1電梯的速度曲線——拋物線—直線形速度曲線拋物線——直線形速度曲線特點：（1）加速度曲線為梯形曲線。（2）加速度變化率也沒有出現(xiàn)瞬時變?yōu)闊o窮大與前2種速度曲線相比，電梯以拋物線——直線形速度曲線為速度給定運行時，具有較好的舒適性。3.1電梯的速度曲線——拋物線—直線形速度曲線拋物線—直線形速度曲線的運行總時間當(dāng)運行距離、最大運行速度、最大加速度和加速度變化率一定時，加速度變化率越大，則運行時間就越小，在一定范圍內(nèi)增加最大加速度，也會使運行時間減小；且最大運行速度越大，則最大加速度對運行時間的影響越大。對于高速電梯，適當(dāng)增加最大加速度和加速度變化率值，對高速運行效率有利。但是必須考慮滿足舒適感的要求，因此，在電梯運行時，最大加速度和加速度變化率不應(yīng)超過規(guī)定的最大極限值。3.1電梯的速度曲線——拋物線速度曲線對于拋物線速度曲線，當(dāng)最大速度值較大時，其加速度最大值也必然增大。拋物線速度曲線克服了梯形速度曲線的缺點，光滑度好，無拐點，改善了電梯運行的舒適感，但在高速和超高速電梯的運行中，起、制動速度曲線僅為拋物線則運行效率太低。3.1電梯的速度曲線——正弦速度曲線

在變加速運行段，加速度變化率不再是恒值，使乘坐舒適感得到改善。正弦速度曲線也是一種理想速度給定曲線。3.1電梯的速度曲線——電梯的分速度運行曲線

在電梯運行時，由于樓層間距離的限制，使得電梯還沒到達穩(wěn)定運行的額定速度，就要減速準(zhǔn)備?？?，這種運行方式被稱為分速度運行。3.2電梯的拖動系統(tǒng)的分類按照電源形式可分為：直流和交流拖動系統(tǒng)。直流電梯拖動系統(tǒng)通常分為2種：（一）用發(fā)電機組構(gòu)成的可控硅勵磁的發(fā)電機——電動機驅(qū)動系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁來改變直流電動機的輸入電壓，以此調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、耗電量大、維修麻煩、效率很低，已被淘汰。（二）可控硅直接供電的可控硅——電動機系統(tǒng)采用可控硅把交流電直接整流、濾波、穩(wěn)壓，變成可控的直流電供給直流電機，以此調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。省去了發(fā)電機組，結(jié)構(gòu)緊湊，但需要大功率半導(dǎo)體器件的支持。直流電梯具有調(diào)速性能好、調(diào)速范圍大的特點，因此，電梯具有速度平穩(wěn)、啟動和制動控制容易實現(xiàn)、平層準(zhǔn)確度高、舒適感好等優(yōu)點。多用于速度較高的電梯。3.2電梯的拖動系統(tǒng)的分類交流拖動系統(tǒng)又可分為三種：（1）變極調(diào)速。交流雙速異步電動機具有快速和慢速兩組繞組。這種系統(tǒng)大多采用開環(huán)方式控制，線路比較簡單，成本低廉，維修方便，但電梯的舒適感和平層精度不佳，一般用于1.0m/s以下的低速電梯。（2）調(diào)壓調(diào)速（ACVV）。采用可控硅閉環(huán)調(diào)速，它的制動可采用渦流制動、能耗制動、反接制動方式。ACVV電梯的優(yōu)點是電梯在加速、勻速和減速過程中能夠保持高動力參數(shù)。這種驅(qū)動方式的電梯乘坐舒適感好，平層精度高，明顯優(yōu)于交流雙速拖動系統(tǒng)。（3）交流變壓變頻調(diào)速（VVVF）。采用交流異步電動機提供動力。變頻變壓調(diào)速是調(diào)節(jié)電機的供電電壓和供電頻率來線性地調(diào)節(jié)電機的輸出轉(zhuǎn)速。

VVVF控制的電梯具有高速高性能、運行效率高、節(jié)約電能、舒適感好、平層精度高、運行噪聲小、安全可靠、維修方便等優(yōu)點，目前廣泛應(yīng)用在電梯中。3.3直流拖動系統(tǒng)——直流拖動系統(tǒng)的調(diào)速方法

3.3直流拖動系統(tǒng)——直流拖動系統(tǒng)的調(diào)速方法直流電動機的轉(zhuǎn)速是與電壓、電流、回路總電阻、磁通量等因素有關(guān)，并且與電壓成正比，與磁通中成反比。改變直流電動機的轉(zhuǎn)速變化的方法有：（1）改變端電壓；（2）調(diào)節(jié)調(diào)整電阻；（3）改變勵磁磁通。（很少采用）在保持電動機磁通量不變的情況下，改變電樞兩端的電壓是較為理想的方法。3.3直流拖動系統(tǒng)——直流拖動系統(tǒng)（1）可控硅勵磁的發(fā)電機——電動機的拖動系統(tǒng)利用調(diào)整電動機兩端電壓的方法進行調(diào)速，通過調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁改變發(fā)電機的輸出電壓（即電動機的兩端電壓）進行調(diào)速的，所以稱為可控硅勵磁系統(tǒng)。3.3直流拖動系統(tǒng)——直流拖動系統(tǒng)（2）可控硅直接供電的可控硅——電動機系統(tǒng)利用調(diào)整電動機端電壓的方法進行調(diào)速，它采用三相可控硅整流器，把交流變?yōu)榭煽刂绷?，供給直流電動機的調(diào)速系統(tǒng)，省去了發(fā)電機組，因此降低了造價，并使結(jié)構(gòu)更加緊湊。3.3直流拖動系統(tǒng)——

電梯的直流拖動系統(tǒng)原理

（一）直流發(fā)電機——電動機拖動系統(tǒng)由三相交流電動機帶動同軸相連的直流發(fā)電機，通過調(diào)節(jié)直流發(fā)電機磁場繞組的勵磁電流，使得發(fā)電機輸出可以變化的直流電壓給直流電動機，直流電動機再通過蝸輪減速箱帶動電梯上下運行。當(dāng)發(fā)電機輸出電壓逐漸升高時，直流電動機的轉(zhuǎn)速也將逐漸升高，這樣使得電梯的速度也從靜止逐漸起動加速到額定速度值。3.3直流拖動系統(tǒng)——

電梯的直流拖動系統(tǒng)原理缺點：當(dāng)負(fù)荷或其它因素發(fā)生變化時，不能把變化的轉(zhuǎn)速信號反饋到控制輸入端，從而導(dǎo)致對由于載荷變化而引起的速度變化不能進行控制，這樣電梯的使用效率及其停層精確度均難以控制。這種傳統(tǒng)的開環(huán)直流電梯已被閉環(huán)的靜止元件供電的直流快速電梯所取代。3.3直流拖動系統(tǒng)——

電梯的直流拖動系統(tǒng)原理（二）可控硅勵磁的發(fā)電機——電動機拖動系統(tǒng)1

系統(tǒng)中有給定的信號(亦稱指令信號)，一般是典型的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。給定電源經(jīng)分壓電阻后給出的是階躍信號，再經(jīng)積分轉(zhuǎn)換變成了軟化處理后圓滑的梯形信號。

3.3直流拖動系統(tǒng)——

電梯的直流拖動系統(tǒng)原理（二）可控硅勵磁的發(fā)電機——電動機拖動系統(tǒng)1

測速發(fā)電機可以取得與電梯速度成正比的電壓信號。速度給定信號與測速機電壓比較后得到的誤差信號，加到具有比例積分的速度調(diào)節(jié)器進行放大調(diào)節(jié)。3.3直流拖動系統(tǒng)——

電梯的直流拖動系統(tǒng)原理（二）可控硅勵磁的發(fā)電機——電動機拖動系統(tǒng)1

速度調(diào)節(jié)器輸出加到反并聯(lián)的兩組觸發(fā)器上，使兩組觸發(fā)器同時得到兩個符號相反、大小相等的控制信號，控制兩組觸發(fā)器的輸出脈沖同時向相反方向作相等角度的移動，用以控制可控硅整流器的輸出電壓的大小和極性。3.3直流拖動系統(tǒng)——

電梯的直流拖動系統(tǒng)原理（二）可控硅勵磁的發(fā)電機——電動機拖動系統(tǒng)1

可控硅整流器的輸出電壓控制直流發(fā)電機的勵磁磁通，使發(fā)電機電樞輸出電壓隨之變化，電機轉(zhuǎn)速隨發(fā)電機輸出電壓而變化，最終使速度跟隨給定的速度曲線變化，達到速度自動調(diào)節(jié)的目的。3.3直流拖動系統(tǒng)——

電梯的直流拖動系統(tǒng)原理（二）可控硅勵磁的發(fā)電機——電動機拖動系統(tǒng)2

增加了電流調(diào)節(jié)器、電流檢測、預(yù)負(fù)載信號和電平檢測等環(huán)節(jié)。3.3直流拖動系統(tǒng)——

電梯的直流拖動系統(tǒng)原理電流調(diào)節(jié)器可以提高系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)，使電梯起動、制動過程中主回路電流的豐滿度較好。3.3直流拖動系統(tǒng)——

電梯的直流拖動系統(tǒng)原理在調(diào)節(jié)器的同相輸人端還加進轎廂的預(yù)負(fù)載信號，使主回路產(chǎn)生一個預(yù)負(fù)載力矩，以避免抱閘打開的瞬間產(chǎn)生溜車的現(xiàn)象。3.3直流拖動系統(tǒng)——

電梯的直流拖動系統(tǒng)原理（三）可控硅直接供電的直流拖動系統(tǒng)由兩組可控硅取代了傳統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)中的直流發(fā)電機組。3.3直流拖動系統(tǒng)——

電梯的直流拖動系統(tǒng)原理（三）可控硅直接供電的直流拖動系統(tǒng)兩組可控硅可以進行相位控制，或處于整流或處于逆變狀態(tài)。3.3直流拖動系統(tǒng)——

電梯的直流拖動系統(tǒng)原理（三）可控硅直接供電的直流拖動系統(tǒng)當(dāng)控制電路對給定的速度指令信號與速度反饋信號、電流反饋信號進行比較運算，決定兩組可控硅整流裝置中哪一組應(yīng)該投入運行，并根據(jù)運算結(jié)果，控制可控硅整流裝置的輸出電壓，即曳引電動機的電樞電壓，使電梯跟隨速度指令信號運行。3.4交流雙速拖動系統(tǒng)交流感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速公式交流電機調(diào)速實現(xiàn)途徑（1）改變極對數(shù)（2）改變電源的頻率（3）改變轉(zhuǎn)差率3.4.1交流雙速電梯調(diào)速原理改變電動機的極對數(shù)是變速最簡單的方法。 電梯用的交流電動機有單速、雙速及三速。單速交流電動機僅用于速度較低的雜物梯。雙速交流電動機定子的繞組一般為：

4/16極，6/24極，少數(shù)也有4/24極或6/36極； 極數(shù)少的繞組稱為快速繞組 極數(shù)多的繞組成為稱為慢速繞組3.4.2交流雙速拖動系統(tǒng)工作原理交流雙速電梯采用變極調(diào)速的電動機作為曳引電動機 采用單繞組改變接線方式實現(xiàn)變極的； 采用雙組繞組的，它們各自具有不同的極數(shù)；通過接通不同的繞組來實現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速。 在電梯控制線路中，快速繞組用于啟動。啟動時為了減?。ㄏ拗疲﹩与娏?，減小電網(wǎng)電壓的波動以及啟動時的加速度，改善啟動舒適感并防止機械沖擊，一般在定子繞組中串入電阻或電抗，進行啟動通過減小串聯(lián)在高速繞組中的電阻或電抗，最后短路該電阻或電抗而使電動機達到額定速度。 低速繞組用于低速運行。 當(dāng)電梯減速時，切斷高速繞組電源，同時給低壓繞組供電。 為了防止減速時制動電流和減速度沖擊過大，通常在低速繞組中也串入電阻或電抗。在減速時逐級短接電阻或電抗。3.4.2交流雙速拖動系統(tǒng)工作原理（1）起動加速3.4.2交流雙速拖動系統(tǒng)工作原理（2）勻速3.4.2交流雙速拖動系統(tǒng)工作原理（2）減速3.4.2交流雙速拖動系統(tǒng)工作原理（2）減速3.4.2交流雙速拖動系統(tǒng)工作原理（2）減速3.4.2交流雙速拖動系統(tǒng)工作原理 通過調(diào)整串接電阻或電抗的大小，控制逐級切除電阻或電抗的時間，改變其加速度和減速度，以滿足加減速度和舒適感的要求。 交流雙速電梯的特點： 在停車前有一個短時間的低速運行是為了提高平層精確度。 因為在雙速電梯中不采用速度閉環(huán)控制，如果由高速直接停車，轎廂就將沖過一段較大的距離，而這段距離又因電梯的負(fù)載情況、運行方向等原因而差距很大， 例如：重載上升（或輕載下降）時沖過的距離相對較??； 重載下降（或輕載上升）時沖過的距離將較大些，這樣會造成平層準(zhǔn)確度超差。3.4.2交流雙速拖動系統(tǒng)工作原理 設(shè)置低速運行段，停車前運行速度約是額定速度的1/4，而運動部分的動能與速度的二次方成正比，動能減少到1/16，再抱閘停車，轎廂沖過的距離大大減小，可以保證需要的平層準(zhǔn)確度。3.5交流調(diào)壓調(diào)速拖動系統(tǒng)

交流調(diào)速電梯是指在起動加速、穩(wěn)速運行和減速制動的3個階段對交流感應(yīng)曳引電動機進行速度自動調(diào)節(jié)控制的電梯。這種電梯對交流感應(yīng)電動機在起動、制動過程（尤其是制動過程）進行了速度的自動調(diào)節(jié)控制3.5.1電梯運行全過程的調(diào)壓調(diào)速原理電動機采用單繞組單速交流異步電動機，要求具有較硬的機械特性和恒力矩輸出特性，使用于可控硅調(diào)壓下的非正弦波調(diào)速和能耗制動。

按照基準(zhǔn)時間產(chǎn)生完整的速度模型電壓：起動加速、滿速運行，減速制動。電梯轎廂的速度由速度傳感器檢測獲得。速度控制裝置將這兩個電壓進行比較，通過主放大器、觸發(fā)器控制可控硅的觸發(fā)角（可控硅與電梯電動機的主繞組串接），因而就可對電動機的端電壓，即電機轉(zhuǎn)矩進行控制。3.5.2對制動過程進行調(diào)速控制的交流調(diào)壓調(diào)速電梯（一）能耗制動交流調(diào)速電梯拖動系統(tǒng)采用可控硅調(diào)壓調(diào)速，再加直流能耗制動組成。 能耗制動是為了使運轉(zhuǎn)中的電動機按要求停止，在定子兩相繞組中通以直流電流，在定子內(nèi)形成一個固定磁場。當(dāng)轉(zhuǎn)子由于慣性而仍在旋轉(zhuǎn)時，其導(dǎo)體切割此磁場，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電勢及轉(zhuǎn)子電流，使定子電流產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。3.5.2對制動過程進行調(diào)速控制的交流調(diào)壓調(diào)速電梯3.5.2對制動過程進行調(diào)速控制的交流調(diào)壓調(diào)速電梯（二）渦流制動交流調(diào)速電梯拖動系統(tǒng)開環(huán)分級起動，開環(huán)穩(wěn)定運行至減速位置時，由井道內(nèi)每層的永磁體與轎廂頂上的雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)相互作用而發(fā)出減速信號，一方面使曳引電動機撤出三相電源，另一方面給與電動機同軸的渦流制動器繞組輸入可控的直流電流，使其產(chǎn)生相應(yīng)的制動力矩，從而令電梯按距離制動減速直接?？?，準(zhǔn)確?？吭谒璧膶诱尽?.5.2對制動過程進行調(diào)速控制的交流調(diào)壓調(diào)速電梯（三）反接制動交流調(diào)速電梯拖動系統(tǒng)在交流雙速感應(yīng)電動機中，電梯在減速時，把定子繞組中的兩相交叉改變其相序，使定子磁場的旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生改變，而轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向仍未改變，這樣，電機轉(zhuǎn)子逆磁場旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生制動力矩，使轉(zhuǎn)速逐漸降低。此時電機以反相序運轉(zhuǎn)于第Ⅱ象限。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到零時，需立即切斷電機電源，抱閘制動，否則電機就自動反轉(zhuǎn)。3.5.2對制動過程進行調(diào)速控制的交流調(diào)壓調(diào)速電梯該系統(tǒng)的電機仍可用交流雙速感應(yīng)電動機。起動加速至穩(wěn)速以及制動減速均是閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速，且高低速分別控制。在制動減速時，將低速繞組接成與高速繞組相序相反的狀態(tài)，使之產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩亦即反接制動。與此同時，高速繞組的轉(zhuǎn)矩也在逐漸減弱，從而使電梯按距離制動并減速直接?？?。3.6交流變頻調(diào)速電梯拖動系統(tǒng)均勻改變交流感應(yīng)電動機定子供電頻率，則可平滑地改變電動機的同步轉(zhuǎn)速。為了保持調(diào)速時電動機的最大轉(zhuǎn)矩不變，需要維持磁通恒定，就要求定子供電電壓要做相應(yīng)調(diào)節(jié)。對于電動機的變頻器一般都要求兼有調(diào)壓和調(diào)頻兩種功能。變頻變壓調(diào)速（簡稱VVVF）就是通過改變交流感應(yīng)電動機供電電源的頻率而調(diào)節(jié)電動機的同步轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)速無級調(diào)節(jié)。

VVVF調(diào)速范圍較大，是交流電動機較合理的調(diào)速方法。通過改變施加于電動機進線端的電壓和電源頻率來調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。使用變頻器進行調(diào)速的電梯稱為VVVF型電梯。3.6.2交流變頻變壓調(diào)速（VVVF）系統(tǒng)原理

VVVF驅(qū)動控制由三個單元組成：第一單元：根據(jù)來自速度控制部分的轉(zhuǎn)矩指令信號，對應(yīng)供給電動機的電流進行運算，產(chǎn)生出電流指令運算信號；第二單元：將經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換后的電流指令和實際流向電動機的電流進行比較，從而控制主回路轉(zhuǎn)換器的PWM控制器；第三單元：將來自PWM控制部分指令電流供給電動機的主回路控制部分。3.6.2交流變頻變壓調(diào)速（VVVF）系統(tǒng)原理