第三章 电梯电力拖动系统

1、1 第三章 电梯的电力拖动 系统 2 第一节第一节 常见的电梯电力拖动方式常见的电梯电力拖动方式 电梯电力拖动系统：电梯电力拖动系统： 电力拖动系统是电梯的动力来源，它驱动电梯部件电力拖动系统是电梯的动力来源，它驱动电梯部件 完成相应的运动。完成相应的运动。 在电梯中主要有如下两个运动：在电梯中主要有如下两个运动： 1. 轿厢的升降运动。轿厢的升降运动。(主驱动主驱动,几几KW几十几十KW) 2. 轿门及厅门的开关运动。轿门及厅门的开关运动。(200W) 3 电梯电力拖动系统功能电梯电力拖动系统功能 ：P61 1有足够的驱动力和制动力，能够驱动轿厢、轿有足够的驱动力和制动力，能够驱动轿厢、轿

2、门及厅门完成必要的运动和可靠的静止。门及厅门完成必要的运动和可靠的静止。 2在运动中有正确的速度控制，有良好的舒适性在运动中有正确的速度控制，有良好的舒适性 和平层准确度。和平层准确度。 3动作灵活、反应迅速，在特殊情况下能够迅速动作灵活、反应迅速，在特殊情况下能够迅速 制停。制停。 4系统工作效率高，节省能量。系统工作效率高，节省能量。 5运行平稳、安静，噪声小于国标要求。运行平稳、安静，噪声小于国标要求。 6对周围电磁环境无超标的污染。对周围电磁环境无超标的污染。 7动作可靠，维修量小，寿命长。动作可靠，维修量小，寿命长。 4 常见的电力拖动方式：常见的电力拖动方式： P6162 轿厢升降

3、运动轿厢升降运动 5 轿门及厅门开关运动轿门及厅门开关运动 6 第二节第二节 电梯的速度曲线电梯的速度曲线 电梯舒适性要求电梯舒适性要求: a1.5M/S2 1.3M/S3 电梯快速性要求电梯快速性要求:(起动起动) aP0.5M/S2 (vN2M/S) aP0.7M/S2 (vN2M/S) 7 常用的电梯速度曲线（抛物线形）常用的电梯速度曲线（抛物线形） 电梯速度曲线特点：电梯速度曲线特点： 8 各阶段速度曲线、加速度曲线、加加速度曲线：各阶段速度曲线、加速度曲线、加加速度曲线： ：v=ktv=kt2 2 ,a=v=2kt, =a=2k ,a=v=2kt, =a=2k； ：v=vv=vE E

4、+a+aE E(t-t(t-tE E), a=a), a=aE E, =0, =0； ：v=vv=vN N+k(t+k(tB B-t)-t)2 2, a=2k(t, a=2k(tB B-t), =-2k-t), =-2k； ：直线；：直线； 、分别与分别与、 对称。对称。 9 电梯速度曲线的设计：书电梯速度曲线的设计：书P66 其它类型的电梯速度曲线其它类型的电梯速度曲线 ： 正弦函数速度曲线正弦函数速度曲线 带直线段的正弦函数速度曲线带直线段的正弦函数速度曲线 型速度曲线型速度曲线 10 第三节电梯负载机械特性第三节电梯负载机械特性 即转速和转矩（即转速和转矩（nMnM）的关系。）的关系。

5、电梯静态负载机械特性：电梯静态负载机械特性：P72 静止或匀速时。静止或匀速时。 电梯动态负载机械特性：电梯动态负载机械特性： 加、减速时。（静态加速度带来的转矩）加、减速时。（静态加速度带来的转矩） 2 2375375* *dn/dtdn/dt 11 电梯的动态负载机械特性电梯的动态负载机械特性 n n 上图为一次上升运行过程的转速和转矩的关系；上图为一次上升运行过程的转速和转矩的关系； 一次上升运行只要将此曲线绕原点旋转一次上升运行只要将此曲线绕原点旋转180180度即可。度即可。 12 nM曲线的方程曲线的方程: AE：n=187.5/GD22/Kn M2 EF：M=GD2/375 aE

6、 BF：n = nB-187.5/GD22/Kn M2 BC：等速运行，：等速运行， n = n DA：稳定静止，：稳定静止， n = 13 电梯的负载机械特性电梯的负载机械特性: : 将电梯静态负载机械特性和电梯动态负载机将电梯静态负载机械特性和电梯动态负载机 械特性叠加即可。械特性叠加即可。 书书7373 电动机机械特性与负载机械特性的关系电动机机械特性与负载机械特性的关系: : 全部覆盖或包容全部覆盖或包容 14 第四节曳引电动机及其功率的确定第四节曳引电动机及其功率的确定 电梯对曳引电动机的要求：电梯对曳引电动机的要求： 、电梯惯量大，要求电动机过载能力大。、电梯惯量大，要求电动机过载

7、能力大。 （倍）（倍） 、电动机能频繁起停，每小时有较高的合闸次数。、电动机能频繁起停，每小时有较高的合闸次数。 （150300次）次） 、电动机为周期断续工作制。、电动机为周期断续工作制。 电动机持续率（电动机持续率（FS） 15%、25%、40%、60%； 电梯持续率电梯持续率 30%70%; 15 持续率的估算方法：持续率的估算方法：FS=tg/T ：交流电梯，要求：交流电梯，要求ST足够大，足够大，ST足够小。足够小。 通常通常ST N ，ST0.71.8N。 曳引电动机功率的粗选：曳引电动机功率的粗选： 用平均负载（静态负载）代替等效负载。用平均负载（静态负载）代替等效负载。 原因：

8、加速阶段负载转矩增大，制动阶段负载转原因：加速阶段负载转矩增大，制动阶段负载转 矩（矩（Md）减小。）减小。 16 A、卷绕式拖动系统电动机、卷绕式拖动系统电动机 PN=KQNvN/= KMNgvN/= KMNvN/102 K=1.11.6 B、有对重曳引电动机、有对重曳引电动机 PN=K(1-KP)mNvN/102 ; KP=(QP-QJ)/QN =(mP-mJ)/mN ; KP=0.40.5 K、KP、 、 的取值要求： 的取值要求： P79 17 曳引电动机发热与过载、起动校验：曳引电动机发热与过载、起动校验： 一、初选电动机一、初选电动机 MN=9550PN/nN 二、二、发热校验发热

9、校验 A、直流或变频调速电梯、直流或变频调速电梯 电动机内磁通量额定不变，可用等效负载转矩法。电动机内磁通量额定不变，可用等效负载转矩法。 电动机额定转矩：电动机额定转矩： 等效负载转矩：等效负载转矩： 18 即要求即要求 轿厢一次重载上升运行过程中负载转矩随时间变化曲线轿厢一次重载上升运行过程中负载转矩随时间变化曲线 19 B、定子串电阻（电抗）调速或调压调速交流电梯、定子串电阻（电抗）调速或调压调速交流电梯 a、加、减速时，电动机内磁通量减小，电流加、减速时，电动机内磁通量减小，电流 （I）增大，则对各阶段的转矩加以修正，再求）增大，则对各阶段的转矩加以修正，再求。 。 b、用等效电流验证

10、（与、用等效电流验证（与求等效负载转矩求等效负载转矩类似）类似） I。 。 即要求即要求 20 三、对交流电动机进行过载校验和起动校验三、对交流电动机进行过载校验和起动校验 、过载校验过载校验 电动机过载倍数或最大转矩倍数：电动机过载倍数或最大转矩倍数： 0.810.81 电动机最大转矩； 电动机最大转矩； 要求的 要求的最大负载转矩。最大负载转矩。 21 、起动校验起动校验 电动机起动转矩倍数：电动机起动转矩倍数： 0.81 对于非闭环控制电机，在起动时机械特性不能对于非闭环控制电机，在起动时机械特性不能 自动调节，要按起动时电动机的机械特性进行起自动调节，要按起动时电动机的机械特性进行起

11、动校验。书动校验。书82 选择电机具体步骤为：初选电动机；发热校验；选择电机具体步骤为：初选电动机；发热校验； 对交流电动机进行过载校验和起动校验。对交流电动机进行过载校验和起动校验。 22 第四节直流电梯电力拖动方式第四节直流电梯电力拖动方式 直流电梯中，基本上都是采用调压的方法实直流电梯中，基本上都是采用调压的方法实 现调速的。按照直流电源的获取方式可以将直流现调速的。按照直流电源的获取方式可以将直流 电梯分成两类：一类是由交流电动机电梯分成两类：一类是由交流电动机直流发电直流发电 机机组供电的直流电梯，简记为机机组供电的直流电梯，简记为G-M方式，另一方式，另一 类是由晶闸管整流器（逆变

12、器）供电的直流电梯，类是由晶闸管整流器（逆变器）供电的直流电梯， 简记为简记为SCR-M方式。方式。 23 、电枢电路由单向整流桥供电、励磁电路由双向、电枢电路由单向整流桥供电、励磁电路由双向 整流桥供电的整流桥供电的SCR-M直流电梯（如图）直流电梯（如图） 24 在该系统中采用一组三相全波可控整流器在该系统中采用一组三相全波可控整流器UC 替代替代G-M拖动方式中的发电机组，为直流电动机拖动方式中的发电机组，为直流电动机 M供电。由于这样只能产生单方向的电枢电流供电。由于这样只能产生单方向的电枢电流Ia, 而要想适应电梯负载的要求电动机必须能灵活地而要想适应电梯负载的要求电动机必须能灵活地

13、 改变电磁转矩的方向，因此电动机的励磁绕组改变电磁转矩的方向，因此电动机的励磁绕组 WM则由两个反并联的整流桥供电。当正组励磁则由两个反并联的整流桥供电。当正组励磁 整流桥整流桥UCR供电时，给励磁绕组供电时，给励磁绕组WM提供正向励提供正向励 磁。当反组励磁整流桥磁。当反组励磁整流桥UCR供电时，则为励磁绕供电时，则为励磁绕 组组WM提供反向励磁电流。提供反向励磁电流。 由于转矩与电枢电流、转矩与励磁电流均是由于转矩与电枢电流、转矩与励磁电流均是 线性关系，因此控制规律比较简单，控制精度容线性关系，因此控制规律比较简单，控制精度容 易保证。易保证。 25 、电枢电路由两组反并联的三相全波可控

14、整流器、电枢电路由两组反并联的三相全波可控整流器 供电的供电的SCR-M直流电梯直流电梯 （如图）（如图） 1-主变压器主变压器 2-正组晶闸管正组晶闸管 3-反组晶闸管反组晶闸管 4-平波电抗器平波电抗器 5-直流电动机直流电动机 6-测速发电机测速发电机 7-曳引机曳引机8-轿厢轿厢 9-对重对重 10-励磁变压器励磁变压器 11-励磁晶闸管整流器励磁晶闸管整流器 12-励磁绕组励磁绕组 13-励磁指令及励磁控制器励磁指令及励磁控制器14-速度指令速度指令 15-比较器比较器 16-控制切换开关控制切换开关 17-正组晶闸管正组晶闸管 触发器触发器 18-反组晶闸管触发器反组晶闸管触发器

15、26 这种拖动方式的特点是在电动机电枢回路中设这种拖动方式的特点是在电动机电枢回路中设 置了两组晶闸管整流器，它们彼此反向并联，为电置了两组晶闸管整流器，它们彼此反向并联，为电 枢提供正、反向电流。而励磁回路则只是一个恒定枢提供正、反向电流。而励磁回路则只是一个恒定 大小、恒定方向的恒流控制，即控制电动机的磁通大小、恒定方向的恒流控制，即控制电动机的磁通 保持额定值。这时电动机四个象限运行的控制就靠保持额定值。这时电动机四个象限运行的控制就靠 对正、反两个整流桥的控制来实现。对正、反两个整流桥的控制来实现。 这个电路与工业上通常采用的直流电动机可逆这个电路与工业上通常采用的直流电动机可逆 运转

16、控制相似，可以做成有环流的，也可以做成逻运转控制相似，可以做成有环流的，也可以做成逻 辑无环流的。辑无环流的。 27 第五节交流双速电梯拖动方式第五节交流双速电梯拖动方式 交流双速电梯采用变极调速电动机作为曳引交流双速电梯采用变极调速电动机作为曳引 电动机，其变极比通常为电动机，其变极比通常为6/24极，也有极，也有4/6/24极极 和和4/6/18极的。从电动机结构看，有采用单绕组极的。从电动机结构看，有采用单绕组 改变界限方式的，也有采用两组绕组的，它们各改变界限方式的，也有采用两组绕组的，它们各 自具有不同的极数，通过接通的不同的绕组来实自具有不同的极数，通过接通的不同的绕组来实 现不同

17、的转速。现不同的转速。 双速电梯运行速度曲线的特点：双速电梯运行速度曲线的特点： 电动机变极调速的原理：电动机变极调速的原理： 28 、双绕组、双绕组6/24极变极电动机用作电梯曳引电动机极变极电动机用作电梯曳引电动机 的主电路的主电路 （如图）（如图） 29 电动机电动机M有两套套组，快速（有两套套组，快速（6极）绕组的引极）绕组的引 出端为出端为XK1、XK2、XK3，在内部三相接成，在内部三相接成Y形接形接 法；慢速（法；慢速（24极）绕组的印出端为极）绕组的印出端为XM1、XM2、 XM3，在内部三相也是，在内部三相也是Y形接法。接触器形接法。接触器KS是用是用 于接通快速绕组实现快速

18、起动、运行用的，接触于接通快速绕组实现快速起动、运行用的，接触 器器KM1则是用于接通慢速绕组实现减速、慢速运则是用于接通慢速绕组实现减速、慢速运 行用的。显然快速接触器行用的。显然快速接触器KS与慢速接触器与慢速接触器KM1不不 能同时吸合，应该互锁。能同时吸合，应该互锁。 30 上升接触器上升接触器KM和下降接触器和下降接触器KMR是用来改变是用来改变 电动机相序实现正反转运行的接触器，当电动机相序实现正反转运行的接触器，当KM接通接通 时电动机正转，拖动轿厢向上运动；当时电动机正转，拖动轿厢向上运动；当KMR接通接通 时，电动机反转，拖动轿厢向下运动。显然时，电动机反转，拖动轿厢向下运动

19、。显然KM与与 KMR也应互锁，以防止电源被短路，也应互锁，以防止电源被短路，KR和和KR1分分 别为快速运行热继电器和慢速运行热继电器，是用别为快速运行热继电器和慢速运行热继电器，是用 来保护快速绕组和慢速绕组，防止由于电动机过载来保护快速绕组和慢速绕组，防止由于电动机过载 造成电机绕组过热而损坏的事故。造成电机绕组过热而损坏的事故。 31 、单绕组、单绕组6/24极变速电动机用作电梯曳引电动机极变速电动机用作电梯曳引电动机 的主电路的主电路 （如图）（如图） 32 图中采用一个快速接触器图中采用一个快速接触器KS1，当快速（，当快速（6极）极） 运行时，通过运行时，通过KS1的常开点将电动

20、机端子的常开点将电动机端子1、2、3 短接到一起构成另一个星形点，使电动机接成双短接到一起构成另一个星形点，使电动机接成双 星形接法。星形接法。KS是快速接触器，当是快速接触器，当KS、KS1吸吸 合时，电动机以合时，电动机以6极极YY形接法快速运转。形接法快速运转。KM1时时 慢速接触器，当慢速接触器，当KS1、KS断开，而断开，而KM1接通时，接通时， 电动机被接成电动机被接成Y形接法形成形接法形成24极，同步转速为极，同步转速为 250r/min。 33 KM是上升接触器，是上升接触器，KMR是下降接触器。是下降接触器。 当当KM接通时，电动机正转，带动轿厢上升；接通时，电动机正转，带动

21、轿厢上升； 当当KMR接通时，电源相序被改变，电动机反转，接通时，电源相序被改变，电动机反转， 拖动轿厢下降，电动机在固有特性上转入稳速拖动轿厢下降，电动机在固有特性上转入稳速 运行。运行。KA1、KA2、KA3是慢速运行接触器，是慢速运行接触器， KA1，KA2是逐段切除慢速电阻用的，而是逐段切除慢速电阻用的，而KA3 则使则使RM被全部切除掉，使电动机进入慢速固被全部切除掉，使电动机进入慢速固 有特性并转入稳定低速运行。有特性并转入稳定低速运行。 34 第六节交流调压调速电梯拖动方式第六节交流调压调速电梯拖动方式 对电梯稳速运行时实行闭环控制，通过闭环对电梯稳速运行时实行闭环控制，通过闭环

22、 调压，使电梯不论负载轻重、不论运行方向均在额调压，使电梯不论负载轻重、不论运行方向均在额 定梯速下运行。定梯速下运行。 对电梯加、减速过程实行闭环控制，通过调压对电梯加、减速过程实行闭环控制，通过调压 或辅以其它制动手段，使电梯按预定的速度曲线升或辅以其它制动手段，使电梯按预定的速度曲线升 速或减速，从而获取加减速阶段的良好舒适感，并速或减速，从而获取加减速阶段的良好舒适感，并 提高轿厢平层准确度。提高轿厢平层准确度。 电动机调压调速的原理：电动机调压调速的原理： 35 电梯调压调速的特点：电梯调压调速的特点： 1、目的：、目的： 2、调压调速对电梯曳引电机的要求：、调压调速对电梯曳引电机的

23、要求： (1)、电梯起动对电梯曳引电动机机械特性的要求、电梯起动对电梯曳引电动机机械特性的要求 SM 0.5 (2) 、电梯减速制动运行对电动机的要求、电梯减速制动运行对电动机的要求 A、电梯拖动的反接制动。特性、解决方法、电梯拖动的反接制动。特性、解决方法 B、电梯拖动的能耗制动、电梯拖动的能耗制动 。特性、解决方法。特性、解决方法 36 C、采用涡流制动器、采用涡流制动器 。 涡流制动器与异步电动机涡流制动器与异步电动机 特性、解决方法特性、解决方法 37 、调压、调压能耗制动方式的主电路能耗制动方式的主电路 （如图）（如图） 38 采用双速电动机作电梯曳引电动机、对高速采用双速电动机作电

24、梯曳引电动机、对高速 绕组实行调压控制、对低速绕组实施能耗制动控绕组实行调压控制、对低速绕组实施能耗制动控 制的电梯是目前调压调速电梯的主要拖动方式。制的电梯是目前调压调速电梯的主要拖动方式。 电动机的高速绕组接成星形调压方式，每一电动机的高速绕组接成星形调压方式，每一 相接有一对反并联的晶闸管，接触器相接有一对反并联的晶闸管，接触器KM和和KMR 是改变电动机转向的上行和下行接触器。在这种是改变电动机转向的上行和下行接触器。在这种 形式下，还可以利用接触器的辅助触点实现互锁、形式下，还可以利用接触器的辅助触点实现互锁、 传递信号，传递信号，KM、KMR在不运行时可以断开电路，在不运行时可以断

25、开电路， 起到保护晶闸管的作用，还可以避免由于晶闸管起到保护晶闸管的作用，还可以避免由于晶闸管 的误触发或短路造成电梯误动作的事故。的误触发或短路造成电梯误动作的事故。 39 B、开环起动、开环起动能耗制动电梯主电路能耗制动电梯主电路 （如图）（如图） 40 采用一台采用一台6/24极单绕组变极电动机作为曳引极单绕组变极电动机作为曳引 电动机，该电动机共有电动机，该电动机共有9个引出端。电梯的起动个引出端。电梯的起动 及稳速运行控制过程是开环的，与双速电梯相似；及稳速运行控制过程是开环的，与双速电梯相似； 起动初起动初KS2、KS、KM（或（或KMR）、）、KS1吸合，吸合， 将电动机接成双星

26、形接法（六极的接线方式）并将电动机接成双星形接法（六极的接线方式）并 串入电阻串入电阻Rk起动，转速升上来后，吸合起动，转速升上来后，吸合KA将将Rk 短路，电梯以快速稳速运行。减速停车时采用能短路，电梯以快速稳速运行。减速停车时采用能 耗制动闭环控制，按预定速度曲线减速。耗制动闭环控制，按预定速度曲线减速。 41 、调压、调压涡流制动器拖动方式涡流制动器拖动方式 （如图）（如图） 42 电梯减速过程中将很大一部分能量消耗在电电梯减速过程中将很大一部分能量消耗在电 动机绕组中，引起电动机发热，为了克服这个缺动机绕组中，引起电动机发热，为了克服这个缺 点，采用涡流制动器来实现能耗制动，这时损耗点

27、，采用涡流制动器来实现能耗制动，这时损耗 的能量在涡流制动器中引起发热，而曳引电动机的能量在涡流制动器中引起发热，而曳引电动机 的发热则大大减小，因而可以改善电动机的工作的发热则大大减小，因而可以改善电动机的工作 条件，但是这样做需要增加一个涡流制动器，增条件，但是这样做需要增加一个涡流制动器，增 大了设备投资。大了设备投资。 由于涡流制动器的工作原理、机械特性均与由于涡流制动器的工作原理、机械特性均与 电动机能耗制动工作状态时相似，因此这种拖动电动机能耗制动工作状态时相似，因此这种拖动 方式的控制与调压方式的控制与调压能耗制动拖动方式下的控制能耗制动拖动方式下的控制 相似。只需将送到电动机低

28、速绕组的励磁电流改相似。只需将送到电动机低速绕组的励磁电流改 送到涡流制动器的励磁绕组中去即可。送到涡流制动器的励磁绕组中去即可。 分析：分析： 43 第七节变频调速电梯拖动方式第七节变频调速电梯拖动方式 电动机变频调速的原理：电动机变频调速的原理： 变频调速的分类：书变频调速的分类：书117 异步电动机变频调速的原则异步电动机变频调速的原则VVVF: kE1f1 kE1Nf1N const 交流异步电动机变频调速的机械特性：交流异步电动机变频调速的机械特性： 44 直流侧能耗方式的变频调速电梯的主电路直流侧能耗方式的变频调速电梯的主电路 （如图）（如图） 1-整流桥整流桥 2-逆变桥逆变桥 3-电流检测电流检测 4-电动机电动机 5-曳引轮曳引轮 6-速速 度检测度检测 7-轿厢轿厢 8-对重对重 9-PWM控制电路控制电路 10-主控微机（运主控微机（运 行控制