鸡丁一体化典型设备

1、 机电一体化的典型产品 电梯 机11-2 隗合野 11101030218 前言 电梯是光、机电一体化产品，是高层建筑的垂直交通工具。主要用于宾馆、办公楼、住宅楼、医院等场合。轿厢控制系统是电梯的主要部件。控制系统是电梯的心脏部件。控制系统的可靠性、稳定性决定电梯的档次。目前常用的控制系统有PLC控制和微机控制系统，国产的微机系统抗干扰能力较差，性能不稳定，应用不广泛。 可编程控制器（PLC）是一种专为在工业环境是应用而设计的数字运算操作电子系统。它采用一种可编程序的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运用等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备

2、或生产过程。 从20世纪80年代我国兴起可编程控制器热以来，可编程控制器在自动控制领域应用越来越广泛。早期电梯采用的继电器逻辑控制系统，现在逐渐被淘汰。PLC控制具有故障率低、可靠性高、使用寿命长、编程和维护方便等优点，目前在电梯行业已得到广泛应用。本文介绍了基于PLC的电梯控制系统的组成、原理，并给出了相关的硬件和软件设计。 目录第一章 电梯的结构组成和工作原理 . 3 1.1 电梯的结构组成 .31.2 电梯的工作原理 .5 第二章 电梯控制的原理与实现 .5 2.1 电梯控制系统原理框图 .5 2.2 电梯控制系统硬件结构框图 .5 2.3 电梯控制系统构成 .6 2.3.1 变频调速回

3、路 .7 2.3.2 输入输出回路 .7 2.3.4 电梯的运行控制 .8 第三章 电梯安全性检测分析 .10 3.1机振动检测技术 .11 3.2 控制系统检验 .12 3.3安全部件的检验 .12 第四章 电梯的电力拖动系统 .14 4.1 电梯门机系统简介 .14 4.2 电梯主拖动 .18 参考文献 .19第一章 电梯的结构组成和工作原理1.1电梯的结构组成 电梯基本组成 机房（上、下、侧置式） 曳引机、控制机、限速器、总电源开关、通风设备 1） 曳引机：电动机、电磁制动器、减速器、曳引轮、盘车手轮等。 电动机：交流和直流两种。功率大小根据电梯载重和速度而定。 电磁制动器：电动机旋转时

4、松闸，停止时制动，以保持轿厢位置不变的安全保险。 曳引轮：增加两端悬挂重物的钢丝绳与曳引轮槽间的静摩擦力，v型、半圆型、下部开缺口型。 减速器：齿轮减速箱，无齿轮和有齿轮曳引机，盘车手轮。 2） 控制柜 控制柜：发出指令，检测各机器动作情况，具体控制功能，由主回路接触器，控制继电器和半导体元件等组成。 3） 限速器 电梯限速保护装置 速度失控时，切断控制回路，以机械方式操纵安全钳动作将轿厢夹持在导轨上。 限速器安全钳装置 制动器工作原理：电梯准备通电启动时，制动器上电松闸，当电梯停止运行，或电动机掉电时，制动器立即断电并靠弹簧力使制动器制动，曳引机停止运行并制停轿厢运行。 2、轿厢 内：照明、

5、通风、装饰壁板、扶手、地面、各种按钮操纵盘、轿厢位置指示器、停电、火灾、地震、超载、指示灯、对讲机、警铃顶部和底部：吊轮、平楼面装置（使轿厢自动平楼层），闭门机构（自动开关门）、紧急制动装置（超速时使轿厢安全停止）、导靴（使轿厢沿导轨平滑升降）、随行电缆、补偿链或缆、电气接线箱、过载检测保护 装置、紧急电源、供维修使用的操纵盘等轿厢前及上下部位的装置与轿厢顶部、底部装置相关联。 平层感应装置作用：当电梯轿厢按轿内或轿外指令运行到站进入平层区时、平层隔磁（或隔光）板即插入感应器中、切断干簧感应器磁回路（或遮挡电子光电感应器红外线光线）、接通或断开有关控制电路、控制电梯自动平层、 注意：平层感应装

6、置安装在轿顶上、平层隔磁(隔光)板安装在每层站平层位置附近井道壁上。 3、候梯门厅、 轿厢位置指示器、运行方向灯、呼梯按钮、厅门地坎、门套、厅门扇、中分式、旁开式。 4、井道与井底装置 导轨、导轨撑架：导向装置、 轿厢、对重（与轿厢装载负荷重量相等）、平层感应器、 主钢缆、补偿装置（修正轿厢侧与对重侧主缆绳重量比的变化、对称补偿法来平衡钢丝绳带来的载荷变化，补偿装置的重量等于曳引钢丝绳的总重量）、缓冲器（弹簧式和液压式）、限速器钢丝张紧轮。 限速器安全钳装置：由限速器、限速钢丝绳、安全钳底坑张紧装置做成。 限速器：安装在电梯机房的地面上 安全钳：安装在轿厢两侧，贴近电梯导轨，它的联动装置设在桥

7、顶； 紧张装置：位于井道底坑，固定在轿厢导轨背面，作用是张紧限速器钢丝绳，该绳的两端分别绕过限速器轮和底坑张紧轮，两个接头固定在轿厢两侧。1.2 电梯的工作原理 当轿厢运行时，通过限速钢丝绳带动限速轮旋转，当轿厢向下运行速度超过电梯额定速度的115%以上时，限速器上的电气开关先动作，切断电梯控制回路，曳引电动机和制动器的电源失电，制动器动作并抱闸，限速器机械动作，卡住限速钢丝绳，由于轿厢仍会继续向下运行，将安全钳联动装置向上提起，将轿厢紧紧地卡在导轨之间。第二章 电梯控制的原理与实现2.1 电梯控制系统原理 电梯控制系统原理主要由轿箱内指令电路、门厅呼叫电路、主拖动电机电路、开关门电路、档层显

8、示电路、按钮记忆灯电路、楼层检测与平层检测传感器及PLC电路等组成的。2.2 电梯控制系统硬件结构框图 系统由轿厢、开关门机构、曳引机构、控制系统等组成。2.3 电梯控制系统构成 电梯控制系统主要由变频调速主回路、输入输出单元以及 PLC 单元构成，由如图2所示，PLC用来完成对电梯曳引电机及开关门机的起动，加减速，停止，运行方向，楼层显示，层站召唤，轿箱内操作，安全保护等指令信号进行管理和控制功能。2.3.1 变频调速回路 变频调速主回路由三相交流输入、变频调速驱动、曳引机和制动单元构成.三相电源 R、S、T 经接线端子进入变频器为其主回路和控制回路供电，输出端为两相电接电动机的快速绕组，外

9、接制动单元减少了制动时间，加快制动过程。旋转编码器用来检测电梯的运行速度和运行方向，变频器将实际速度与变频器内部的给定速度相比较，从而调节变频器的输出频率及电压，使电梯的实际速度跟随变频器内部的给定速度，达到调节电梯速度的目的。变频器输入信号为：上、下行方向指令，低速、高速、检修速度编码指令。 2.3.2 输入输出回路 输入输出单元为 PLC 的 I/O 接口部分，主要由厅外呼叫、轿箱内选层、楼层及方向指示、开关门、井道内的上下平层、上下强迫换速开关、门锁、安全保护继电器、检修、消防、泊梯、称重等单元构成。 （1）输入单元为： 厅外呼叫单元，用来对各层站的厅外召唤信号进行登记、记忆和消除；轿箱

10、内选层单元，负责对预选楼层指令的登记、消除和指示；开关门按钮，输入 PLC 控制轿门的开闭（厅门也同时动作）；上下平层装置，用来保证电梯轿箱在各层停靠时准确平层；上下限强迫换速开关，用于保护电梯的高速运行安全，避免电梯出现冲顶或蹲底事故，当电梯到达上下端站时，装在轿厢边的上下限强迫换速开关打板，信号输入 PLC，PLC 发出换速信号强迫电梯减速运行到平层位置；门锁装置（或轿门和厅门联锁保护装置），轿门闭合和各厅门闭合上锁是电梯正常起动运行的前提；安全回路，通常包括轿内急停开关、轿顶内急停开关、安全钳开关、限速器断绳开关、限速器超速开关、底坑急停开关、相序保护继电器、上下限极限开关等；检修、消防

11、和泊梯，检修、消防和泊梯为电梯的三种运行方式，检修运行为电梯检修时的慢速运行方式，消防运行有消防返回基站和消防员专用两种运行状态，泊梯状态，消除内选和外呼信号，自动返回泊梯层、关门并断电；称重单元，用来检测轿厢负荷，判断电梯处于欠载、满载或超载状态，然后输出数字信号给 PLC，根据负载情况进行起动力矩补偿，使电梯运行平稳。（2）输出单元为： 楼层及方向指示单元，包括电梯上下行方向指示灯、层楼指示灯以及报站钟等，目前的方向及层楼指示灯主要有七段码显示方式和点阵显示方式，本系统为七段码显示方式；开关门单元，用于控制电梯的厅门和轿门的打开和关闭，在自动定向完成或电梯平稳停靠后，PLC给出相关指令，完

12、成开关门动作。 2.3.3 开关门控制 （1）开门控制 手动开关门时，当电梯运行到位后，按下SB16，X030闭合，M50置位，Y016得电，电动机正转，开门。开门到位，开门到位行程开关SQ1动作，X032闭合，M50复位，Y016失电，开门过程结束。当在关门过程中，按下SB16，停止关门，并开门。 自动开关门时，当电梯运行到位后，电梯停止，T0开始定时，延时2S后，T0触电闭合，M50置位，开门。 （2）关门控制 手动关门时，当按下SB17，X031闭合，M51置位，Y015得电，电动机反转，关门。关门到位，关门到位行程开关SQ2动作，X033闭合，M51复位，Y015失电，关门过程结束。在

13、开门过程中，按下SB17，停止开门，并关门。 自动关门时，定时器T1控制。当电梯开门到位后，X031闭合，T1定时5S后，M51置位，关门。但在关门时，有客人经过红外线遮蔽，停止关门，遮蔽结束，继续关门。当关门过程受到压力，关门力限K4闭合，M50置位，开门。 2.3.4 电梯的运行控制 电梯的运行由变频器控制，一次完整的运行过程，就是曳引电动机从起动、匀速运行到减速停车的过程。为使乘客拥有良好的舒适感，电梯采用S型速度曲线。 当PLC发出正转M100置位（或反转M101置位）即M120置位，Y002导通，高速运行，变频器从0Hz到50hz开始启动，启动时间为3S，然后维持50Hz运行。当换速

14、信号到时，PLC撤消高速信号Y002断开，同时输出爬行信号Y003导通，爬行频率 为6Hz。从50Hz下降到6Hz在3S内完成。当到达6Hz速度时，就以此速度爬行。当平层信号（M301M341）到时，撤消正转（或反转）及爬行信号，变频器从6Hz减速到0。在整个运行过程中，变频器的零速输入点X001及异常输出点X003都是断开的，运行速度减为0时，；零速输入点闭合，通过PLC发出电动机抱闸和自动开门信号。当变频器出现异常时，X003导通，电梯无法运行。 按下检修键SB19后，只能以检修速度运行。按下检修上行SB22时，Y002、YOO3闭合，以检修速度（10Hz）上行，松开按键，立即停止。同理，

15、按下检修下行SB20时，Y002、Y003闭合，以检修速度(10Hz)下行，松开按键，立即停止。第三章 电梯安全性检测分析随着高层建筑的不断增加，电梯的数量也与日俱增，电梯的安全检测变的越来越重要。文章围绕电梯的机振动检测、控制系统检验和安全部件的检验三大部分进行了分析，提出了一些改进措施，以期不断提高电梯安全检测的效率和质量。 如今的都市，高楼大厦鳞次栉比，高层住宅遍地开花，电梯也就成了必不可少的交通工具，甚至很多老住宅也都纷纷加装了电梯，我们俨然处在一个“电梯时代”。电梯的每次升降，承载的不只是一般的物品荷重，更是一个个宝贵的人。但通过媒体报道可知，全国各地的电梯故障时有所闻：按钮失灵、变

16、速运行、突然停运、轿厢自由坠落、运行中厅轿门突然打开等不一而足。据统计，全国电梯事故2006年39件，2007年33件，2008年38件，这就提醒我们，电梯安全管理人命关天，容不得半点麻痹大意。因此，除了必须提高电梯设计、制造与安装质量，电梯的定期检验及日常维护保养也是极为重要的工作。电梯的检验应该做到认真、负责，同时还必须掌握电梯相关的基本知识与检测技术。3.1机振动检测技术 人对不同频率的振动感觉是不同的，实验证明，在振动强度不大的振源作用下， 频率为01Hz的振动主要影响头部，如持续几分钟后往往有不舒服的感觉；12Hz的振动易使人打瞌睡；34Hz的振动使腰胸局部有较大振动；58Hz时不舒

17、服感觉大；930Hz时脸、颈部振动大、视线受到干扰，30Hz时振感最明显；3080Hz时振感逐渐减小，到高频区时脚部有发麻感觉。除了频率对人员各部位有影响外，振动强度对人体亦有较大影响，一般来说如20Hz以下的振动，振动加速度达到10cm/s时使人引起感觉，随着振动加速度的增加感觉更加明显，如超过500cm/s即会造成人体器官平衡失调，导致神经与心血管障碍。 人站在轿厢内，水平方向的振动比运行方向振动更让人有不舒服的感觉。所以历年来经过检测数据统计及参照优秀电梯制造企业内控指标的规定，均证实现行标准规定正常运行轿厢内振动范围为水平振动不大于15cm/s；运行方向振动不大于25cm/s是合适的，

18、而且按照国际通用惯例（包括天津奥的斯TOS31-87），振动加速度宜采用单峰值，滤波上限取为80Hz还是保留为100Hz是可供修订标准的考虑的，由于现用大量仪器均为100Hz，其实这对测值没有太大的影响。 为了保障电梯乘员的身心健康，减小振动的不适感，预报故障以便及时修复，除检测振值大小，应对测得的振值进行频谱分析，所以往往采用专用振动测试分析仪，该仪器与微机相联进行频谱显示并分析，可确定是电机磁极引起振动、高速轴动不平衡振动、联轴节不同轴、还是蜗轮付与轴承振动以及该2处磨损状况。近期正在研制多通道电梯振动采集分析仪，主要用于电梯新产品研制与电梯安装调试。众所周知，电梯轿厢的振动主要来源于曳引

19、机运转产生的振动，曳引轮绳槽的误差，导向轮的偏差，钢丝绳直径偏差与各曳引绳张力不均匀，导轨质量及其安装误差，导靴形状与安装偏差，空轿厢自身不平衡，或与轿厢固有频率引起共振等，但这些振动源的振动频率是不相同的，根据振动检测值的频谱分析就可以找出振源，有针对性的采取措施，例如改变轿厢固有频率；更换曳引绳绳头组合件中弹性元件；更换轿厢与轿架间弹性元件等，并可观察对比效果。为此可采用8通道进行数据采集，在轿厢地板上三维方向测振，在轿架上相同三维方向及在曳引绳绳板或绳头拉杆上的运行方向进行数据采集，从空载到满载各工况做轿厢上、下运行及正常平层，上述8通道同步采集，然后进行对比分析，以利设计出隔振与减振最

20、佳设置，降低轿内振动强度，或将振动频率降到人的非敏感区范围。3.2 控制系统检验 对电控系统，首先要熟悉电梯安全法规，即强制性标准GB7588电梯制造与安装安全规范，其中应特别注意“直接切断”的要求是当附录A列出的任一电气安全装置动作时要直接切断电动机供电与制动器供电，而不能用程序软件去控制，这是当前非专业电梯企业设计控制柜常犯的疏忽，而这个疏忽恐将酿成大祸。 这里主要是考核安全继电器及线路板等，因此对这些电气元件采购后生产厂必须进行有效验收与筛选，对电气元件试验装置的要求在电梯生产许可证检查条款中已有规定，但一般中小型企业仅采取通断电检查而已，所以应该有一个科学的严格的方法进行有效检验，进行

21、考核筛选可采用强化模拟试验，该方法及其装备是当前急需开发的检验装置。此外当前生产电梯控制柜的单位很多，有些供给电梯厂，大部分供给电梯改造用，这些单位中除极少数较注意安全检验外，大都从未进行检测检验，这类控制系统有些存在着严重的安全隐患，所以对这类控制系统生产企业或引进的产品应该加强安全监督及检验，同时也督促各使用单位严格按照GB7588要求进行验收。3.3安全部件的检验 门锁、限速器、安全钳与缓冲器四大安全部件。根据多起电梯案例分析，电梯伤人事故多与电梯门有关，而其中十有八九出在电梯的层门上，所以层门门锁就成了电梯安全检验中的重中之重。GB7588规定门锁装置的电气触点必须满足安全触点的要求，

22、证实门扇锁闭状态的电气安全装置的元件，应由锁紧元件强制操作而没有任何中间机构，只有当机械锁的啮合深度不小于7mm时，电气触点方能接通。检验过程中，应手动将机械锁紧装置向锁紧位置缓慢移动，当电气装置触点似接未接时，用直尺测量锁紧元件的啮合深度，7mm是能够满足确保机械锁将层门锁紧的最小啮合深度，注意，此处的7mm是电气元件刚刚接触时的深度，不是锁紧后的啮合深度，测量时应注意区分它们的区别。 限速器，包括电气与机械动作速度的复验和机械动作后钢丝绳在绳轮中或在夹绳装置内的附着力检验，对生产或改造企业，无论国产或进口的限速器必须逐个进行检验，并应出具一份检验合格证书，同时检验试验台（或装置）的测速与测

23、力装置必须经过国家计量检验合格，而对已有型式试验合格和检验合格证书，且已安装在电梯上的限速器原则上不再需要动作速度年检，对无型式试验合格证书的限速器建议由电梯质量责任单位作一次现场检验，并补一份合格证书。 安全钳是当前最难以做好试验的部件，首先是渐进式安全钳，从设计角度来说应该注意到安装原因或导靴磨损状态及轿厢偏载等各方面原因，所以对制动楔块应能有适当摆动利于与电梯导轨导向面正常摩擦啮合，对安全钳的允许容量的试验可以考虑采用模拟方法，否则以后对高速及大吨位的渐进式安全钳的试验就难以实施，而且应该对模拟试验进行研究与实际对比验证，在有经费时应开发这项工作。 瞬时式安全钳允许大质量覆盖小质量使用。

24、对渐进式安全钳，对同一速度可以进行多次不同质量试验确定出容许质量的系列范围，但对不同速度还是要通过试验，不允许相互覆盖。例如对某进口安全钳试验结果，在同一质量下试验时，速度为1.75m/s与1.00m/s试验合格，但在1.50m/s试验时却不能达到合格要求。所以每种速度都需要进行试验，当前GB7588中也是这样规定的，但这方面还需要进一步研究。 缓冲器的试验，对液压缓冲器试验与应用均比较成熟，但对弹簧类蓄能型缓冲器则存在问题较多，对0.75m/s及1.00m/s的电梯，撞击时减速度较大，容易造成乘梯人员伤害。这方面需要进一步验证。第四章 电梯的电力拖动系统电力拖动系统是电梯的动力来源，它驱动电

25、梯部件完成相应的运动。在电梯中主要有如下两个运动：轿厢的升降运动，轿门及厅门的开关运动。轿厢的运动由曳引电动机产生动力，经曳引传动系统进行减速、改变运动形式（将旋转运动改变为直线运动）来实现驱动，其功率在几千瓦到几十千瓦，是电梯的主驱动。轿门及厅门的开与关则由开门电动机产生动力，经开门机构进行减速、改变运动形式来实现驱动，其驱动功率较小（通常在200W以下），是电梯的辅助驱动。4.1 电梯门机系统简介 在电梯系统中，为了使其能够正常工作，也为了提高电梯系统的可靠性一般在电梯系统中都有一些附属装置，电梯门机系统即是其中一个。舒适的电梯系统应该有较短的候梯时间，门运行快捷、安静，使乘客不会觉得候梯

26、和运行时间过长，因此，高效的电梯应该有一个良好的门机驱动系统。 在电梯中，门机系统的主要任务是接收来自上位管理与调度系发送的门机控制信号，驱动门电动机运行，以控制电梯轿厢门和厅门的联动开关。电梯门机系统主要由门电动机、门电动机控制器、门电动机驱动装置、门结构(门系统机械部分)、安全检测系统、大厅内乘客监测系统等组成。下面简单介绍各个组成部分及其速度曲线和运行过程。 (1) 梯门电机控制系统这部分主要由门电机控制器、门电机驱动装置以及门电动机等组成。其中门电机控制器主要用来控制门电机，使其沿给定门机曲线运行，以快速、安静、准确的开关电梯轿厢门和厅门。这部分如同一个小型的电机拖动控制系统。 (2)

27、 电梯的门结构此部分主要由门扇、导轨、厅门门锁等构成，目前主要采用单扇门和中分门两种结构。为了提高门系统的快捷性，高性能的电梯系统多采用中分门结构。其中门扇必须具有坚固、防火的特点；导轨用来支撑门扇，故必须表面光滑、坚固且足够大，以便门扇可靠的移动；厅门门锁必须满足安全要求，当门扇到达关门点时应及时的锁住门。这部分对乘客安全非常重要。 (3) 安全检测在电梯控制系统中，为了避免乘客被正在关闭的门扇伤害，在门系统中大都设置安全检测系统，以检测关门时是否还有乘客从电梯门上通过。当轿厢门正在 关闭时，如果此时有乘客欲进、出入电梯轿厢(包括乘客位于轿厢门前某段距离或乘客阻挡轿厢门关闭)，则轿厢门应该停

28、止关闭，且重新打开。轿厢门打开则不必有此过程。目前的安全系统主要大都采用光电式装置(如光敏元件)，也有的采用电磁式装置。 (4) 大厅内乘客检测系统在一些高性能的电梯系统中，都设置了大厅内乘客检测装置，确定乘客是否全部进入电梯。当乘客或物体仍在门检测区域内时，电梯的门系统能自动延时关门，确保乘客全部进入电梯。目前主要采用光电装置和红外光幕保护装置来检测乘客或物体。有的门机系统还采用热敏电磁装置和图像采集系统检测乘客或物体，由于受到性能和成本的限制，应用的并不多。 (5) 门过载保护装置有的门系统设有门过载保护开关装置，当电梯在开关门过程中，因轿厢门受阻而导致动作力矩过大，梯门会自动向反方向动作

29、，从而达到保护门电机的作用。 (6) 速度曲线及运行过程电梯门机系统的速度曲线如图1-1所示。速度曲线大致可分为四个阶段：加速阶段、匀速阶段、减速阶段和厅门锁定阶段。tl-t2时间段为加速阶段；t2-t5为匀速阶段；t5-t 6为减速阶段；t6-t7为门锁定阶段。以关轿厢门为例，在t1时刻，门电机得到控制信号(一般为脉冲信号)，经过一段时间延迟，轿厢门开始动作， 一直到t2时刻，此段时间为加速阶段，其运行距离一般较短。从t4开始到t5时刻，为匀速阶段。此时，如果有乘客在轿厢门前一定距离内或者在门扇中间阻挡轿厢门的关闭，则电机得到一个脉冲信号，则电机提前进入减速阶段，如t3-t4时刻所示，然后反

30、转，轿厢门重新打开。直到全部乘客进入轿厢，从时刻t5 开始进入减速阶段。在t6时刻，轿厢门实际已经关闭。在t 6- t 7 的门锁定阶段电机继续转动，轿厢门被压紧，门刀关门同时通过机械结构关闭厅门直到t 7时刻，电机停止转动，门关闭过程结束。以上简要叙述了电梯门系统的组成和功能。在电梯门系统中，还有一个重要的问题就是门保持时间的选择。因为门的保持时间过长，会影响电梯的运行效率，而保持时间过短又不能保证乘客全部安全的进入轿厢。因此应对门保持时间进行很好的选择：在保证乘客全部安全进出电梯的情况下，尽可能的缩短电梯开关门时间。 电梯门机拖动系统作为一个子系统，相对整个电梯系统来说，是不容忽视的。它是

31、电梯系统中动作最频繁，也是直接面对乘客的部分。 门机拖动系统从电流型式上分为直流调速拖动和交流调速拖动两大类，在交流调速拖动中，异步电动机门机调速拖动系统和同步电动机门机调速拖动系统已发展成为占有相当比例的两类调速拖动系统。目前有三大类门机拖动系统：直流电动机门机拖动系统、异步电动机门机拖动系统、永磁同步门机拖动系统。 最老式的用传统直流电动机调速的电梯门机一般由电动机配以继电器、限位开关和电阻实现开关门的控制，由于控制简单，调速性能好，变流装置结构简单，长期以来在调速系统领域里占统治地位。但是由于直流电动机结构复杂、成本高、故障多、维护困难且工作量大，经常因火花大而影响生产；机械换向器的换向

32、能力限制了电动机的容量、电压和速度;接触式的电流传输又限制了直流电动机的使用场合；电枢在转子上，电动机效率低，散热条件差，冷却费用高，这些固有的缺点限制了直流电动机向高转速、高电压、大容量方向发展。 在交流电网上，因异步电动机具有结构简单，工作可靠、寿命长、成本低，保养维护简单等优点，所以长期以来，在不要求调速的场合，异步电动机占有主导地位，例如风机、水泵、普通机床的驱动中，人们广泛使用交流异步电动机来拖动机械工作。但是，它调速性能差，起动转矩小，过载能力和效率低，并且在这类拖动中，其旋转磁场的产生需从电网吸取无功功率，故功率因数低，轻载时尤甚，这大大增加了线路和电网的损耗，无形中损失了大量电

33、能。 当前，电梯门机控制系统主要有由交流电机及其VVVF调速系统构成的， 也有少数由直流电机及其调速系统构成的。这些系统均有其固有的缺陷。除整套系统的成本较高外，前者虽然体积小，寿命长，但控制较复杂，对控制系统中的处理器性能要求较高，而且如果为同步电机，在带载情况下还易出现失步现象。而后者尽管控制简单，但直流电机体积大，维护困难，寿命短，电刷结构带来电磁火花，易形成干扰。这些缺陷在电梯实际运行中就表现为电梯门开关不正常，维护工作量大等困扰操作人员的问题，进一步可造成严重经济损失甚至人身伤害。 相对而言，永磁同步电机结合了直流电机与交流同步电机的优点，具有体积小，寿命长，控制简单，调速精度高，且

34、不会失步的特点。而且，从提高效率，节约能量方面看，永磁同步电机也有优势。据报道，美国55%以上的电力是消耗在电动机运行上，因此提高电动机的效率很有意义。在所有类型电机中，永磁同步电动机的损耗最小、效率最高。有资料做过对比分析，对于7.5kW的异步电机系统效率可达86.4%，但是同样容量的永磁同步电动机效率可达92.4%。随着电子技术的进步，电子工业的发展，电子元器件的价格不断下降。考虑综合指标(系统性能、重量、能量消耗等)之后，永磁同步电机的应用正处于上升趋势，其主要的原因有： （1）高性能永磁材料的发展 1983年问世的钦铁硼永磁材料，由于其磁特性和物理特性优异，成本低廉且材料来源有保证 (

35、我国占有世界蕴藏量8%以上的钦资源)，所以在开发高磁场永磁材料(特别是钦铁硼永磁材料)方面具有得天独厚的有利条件，我国的钦铁硼永磁材料特性水平已达到世界的先进水平，为永磁同步电机的发展提供了物质基础。 永磁材料的发展极大地推动了永磁同步电动机的开发应用。在同步电动机中用永磁体取代传统的电励磁磁极的好处是：简化了结构，消除了转子的滑环、电刷，实现了无刷结构，缩小了转子体积:省去励磁直流电源，消除了励磁损耗和发热。当今中小功率的同步电动机绝大多数已采用永磁式结构。 （2）新型电力电子技术器件和脉宽调制 (PWM)技术应用 电力电子技术是信息产业和传统产业间重要的接口，是弱电与被控强电之间的桥梁。自

36、1958年世界上第一个功率半导体开关晶闸管发明以来，电力电子元件已经历了第一代半控式晶闸管，第二代有自关断能力的半导体器件、第三代复合场控器件直至90年代出现的第四代功率集成电路IPM。半导体开关器件性能不断提高，容量迅速增大，成本大大降低，控制电路日趋完善，它极大地推动了各类电机的控制。70年代出现了通用变频器的系列产品，为交流电机的变频调速创造了条件。同时对同步电动机而言解决了起动问题。对最新的自同步永磁同步电动机，高性能电力半导体开关组成的逆变电路是其控制系统中必不可少的功率环节。4.2 电梯主拖动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。拖动系统的优势直接影响

37、电梯的起动，制动加减速度，平层精度，乘坐的舒适性等指标。 电梯的拖动系统经历了由简单到复杂的过程。到目前为止应用于电梯的拖动系统主要有：(1)单、双速交流电动机拖动系统；(2)交流电动机定子调压调速拖动系统；(3)直流发电机-电动机可控硅励磁拖动系统；(4)可控硅直接供电拖动系统；(5)VVVF变频变压调速拖动系统。单、双速交流电动机拖动系统交流电动机具有结构紧凑，维修简单等特点。单、双速交流电动机拖动系统采用开环方式控制，线路简单，价格较低，因此目前仍在电梯上广泛应用。但它的缺点是舒适感较差，所以一般被用于载货电梯上。这种系统控制的电梯速度在1米/秒以下。交流电动机定子调压调速拖动系统 交流电动机定子调压调速拖动系统国外已大量应用于电梯。这种系统采用可控硅闭环调速，加上能耗或涡流等制动方式，使得它所控制的电梯能在中低速范围内大量取代直流快速和交流双速电梯。它的舒适感好，平层准确度高，而造价却比直流电梯低，结构简单，易于维护，多用于2米/秒以下的电梯。 直流发电机-电动机可控硅励磁拖动系统