交流调速技术应用于电梯设计

交流调速技术应用于电梯设计

陈锋

浙江城际特种设备检测有限公司浙江宁波315000

摘要：随着经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，交流变频调速技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广。电梯是现代高层建筑的垂直交通工具，其设计要求稳定性、安全性及高。

关键词：电梯交流调速

现在社会中，电梯已成为不可缺少的运输设备。电梯是势能负载，使用过程中启动、制动频繁负载变化较大，行驶方向也不断变化。为了保证电梯运行安全、可靠、乘客舒适感好，要求电梯控制系统在各中负载先都有良好的速调性能。电梯控制系统为点日提供动力，并且多电梯的启动加速、稳速运行、制动减速骑着控制作用。

据统计，我国在用电梯34.6多万台，每年还以约5万～6万台的速度增长。电梯服务中国已有100多年历史，而我国在用电梯数量的快速增长却发生在改革开放以后，目前我国电梯技术水平已与世界同步。

100多年来，中国电梯行业的发展经历了以下几个阶段：①对进口电梯的销售、安装、维保阶段（1900～1949年），这一阶段我国电梯拥有量仅约1100多台；②独立自主，艰苦研制、生产阶段（1950～1979年），这一阶段我国共生产、安装电梯约1万台；③建立三资企业，行业快速发展阶段（自1980年至今），这一阶段我国共生产、安装电梯约40万台。目前，我国已成为世界最大的新装电梯市场和最大的电梯生产国。

一、电梯的主要性指标

（1）可靠性

电梯的可靠性非常重要，直接或间接地影响着人们生产、生活，电梯的故障主要表现在电力拖动控制系统中，因此要提高可靠性也主要从电力拖动控制系统入手，所以，电梯的拖动应尽量采用鼠笼型异步电动机。

（2）安全性

1）保护功能。用于限载、限速、限流以及行车与开关门互锁。限速保护主要由安全钳和限速器组成，轿厢的安全钳、限速器动作速度应不低于轿厢额定速度的115%。

2）应设置厅门、轿门电气联锁装置。

3）轿厢超越上、下限工作位置时，切断控制电路的装置。

4）电梯因中途停电或电气系统故障不能正常运行时，应有轿厢慢速移动措施。

（3）舒适感与快速性

当电梯在减速下降或加速上升时，人体内脏的质量会向下压在骨盘上，身体有超重感；当电梯加速下降或减速上升时，支撑内脏的腹部肌肉就会失掉一部分重量，又产生失重感，因而会给乘客造成了身体的不适，甚头晕目眩。实验证明，乘客感觉与电梯速度无关，而与加速度和减速度有关，所以考虑生理系数ρ=da/dt的影响，电梯行业一般ρ<1.3米/秒3，又要使电梯运行中尽可能减少起动，制动过程中的加减速所用时间。才能使电梯的运行速度（主要是起动和制动过程的速度）符合人体的要求。

二、交流变频调速电梯的特点如下：

（1）能源消耗低异步电动机的速度与供电频率有关。在起动期间电动机电流随频率和速度的增加而增加，并以最小转差运行，对每种速度都可获得最佳效率，能够节约能量达45%，因电动机产生的热量相当小，故在机房内不需要专用的通风降温系统，没有额外的能量损耗。

（2）电路负载低，所需紧急供电装置小在加速阶段，所需起动电流小于2.5倍的额定电流，且起动电流峰值时间短，由于起动电流大幅度减小，故功耗和供电电缆线径可减小很多，所需的紧急供电装置的尺寸也比较小。

（3）可靠性高，使用寿命长具有先进的半导体变频器把交流变换成直流，再把直流逆变成电压幅度和频率可变的交流，由于元器件性能可靠、工艺先进、经久耐用，在系统中电动机转速的调节不会增加电机的发热，而且还能减小电动机的应力，使电梯运行性能非常可靠，延长使用寿命。

（4）舒适感好在整个运行过程中，其驱动系统具有良好的调节性能，故乘客乘坐电梯合适感极好。电梯运行是跟随最佳给定的速度曲线运行的，其特性可适应人体的感受，并保证运行噪声小、制动平稳。

（5）平层精度高采用现代传感技术和数字软件控制系统，在整个运行期间准确地给位置信号加上精确地按楼层距离直接停靠调节系统。在VVVF控制系统中，其直接停靠由PC机、变频器、曲线卡三个方面组成。曲线卡的输入信号有起动信号、转换信号；输出信号有运行信号、总控信号、转换应答信号。曲线卡在接收到起动信号时，给变频器一条运行曲线，输出运行信号，电梯开始运行；在收到换速信号时，给变频器调节装置一条减速曲线；当到达停车位置时，曲线卡撤消运行信号，电梯即直接停靠楼层平面，完成一次运行，故使电梯在每个楼层都能准确平层，便于乘客进出不会绊倒。

（6）运行平稳无噪声在轿厢内、机房内及邻近区域内确保噪声小。因为，其系统采用了高时钟频率，始终产生一个不失真的正弦波供电电流，电动机不会出现转矩脉动，因此，消除了振动和噪声。

三、交流调速技术应用于电梯

将交流调速技术应用于电梯之中，开发了异步电机交流调压（即ACVV）调速电梯、异步电机交流变压变频调速电梯和同步电机变频调速三种。前者系统有：分立元件和继电器组成的控制系统；后两种为微型计算机为主的控制系统。继电器控制或单片机控制的交流调速电梯输送能力强、效率高、运行周期短、耗能少、运行平稳、舒适感好、噪声低、操作可靠、停层精度高，它是更新陈旧电梯设备的理想系统。交流调速电梯的驱动系统采用一种可调式的三相驱动装置。其工作原理：利用数字测距装置，并经数模转换器等储存控制曲线（已给定运行参数）于存贮器中，而实现按距离起动和制动，并可根据与实际反馈信息比较后的参数（即电梯的负载和运行方向等因素），通过调节印制板和功率放大装置进行晶闸管调压调速或在慢速绕组中的直流能耗制动或两者同时并存。这样保证电梯的起动、制动运行有良好、舒适的运行特性。

在电梯的电气自动控制系统中，逻辑判定起着主要的作用。无论何种电梯，无论其运行速度有多大，自动化程度有多高，电梯的电气自动控制系统所要达到的目标是相类同的。也就是要求电器自动控制系统根据轿内指令信号和各层厅外召唤信号而自动进行逻辑判定，决定出哪一台电梯接受信号，自动定出那一台电梯的运行方向，并按内外信号要求通过电器自动控制系统而完成预定的控制目标。为了克服电梯在起动瞬间的静摩擦和在最高（或最低）层时的“倒拉”现象，该系统还设置了“起动阀”环节，以保证在乘客毫无知觉的情况下极舒适地起动和停车。由于系统的优良性能和高分辨的测距，不公使运行舒适，且具有十分高的平层精度。

在交流异步电动机的诸多调速方法中，变频调速的性能最好。调速范围大，静态稳定性好，运行效率高，采用通用变频器对鼠笼型异步电动机进行调速控制，由于使用方便、可靠性高并且经济效益显著，所以得到推广。随着人们生活水平的不断提高，对电梯的要求的也相应提高，电梯得到了快速发展，我国国产电梯多为继电器，通过合理的选择和设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。

参考文献：

[1]张福恩.交流调速电梯原理、设计及安装维修[J].

[2]李伟.自动化与信息工程[J].