【正文】 機(jī)械特性的關(guān)系 ? 調(diào)速電梯要求轎廂能按預(yù)定的速度曲線運(yùn)行，以便得到較好的舒適性。這就要求曳引電動(dòng)機(jī)在選定的調(diào)速方式下，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩總能達(dá)到負(fù)載轉(zhuǎn)矩的要求，考慮到電源電壓的波動(dòng)造成電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩變化、導(dǎo)軌不夠平直造成的運(yùn)動(dòng)阻力增大等因素，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩還應(yīng)留有一定裕度。 ? 將電機(jī)在調(diào)速過程中所能做到的機(jī)械特性畫在電梯負(fù)載機(jī)械特性的平面內(nèi)，電機(jī)的機(jī)械特性曲線應(yīng)能全部覆蓋負(fù)載機(jī)械特性，或者說電機(jī)的機(jī)械特性能夠包容負(fù)載機(jī)械特性。 ? 如果滿足上述條件，則該電梯在正確的控制下能夠按預(yù)定的速度曲線運(yùn)行。否則，在哪一帶不能包容，則在不包容區(qū)間電梯實(shí)際運(yùn)行的速度曲線將脫離預(yù)定速度曲線，從而造成舒適性變差或平層精度變差，嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)失控現(xiàn)象。 圖 313 變頻調(diào)速電梯電機(jī)的機(jī)械傳性與負(fù)載機(jī)械特性的包容關(guān)系 ? 圖 3－ 13表示變頻調(diào)速電梯電機(jī)的機(jī)械傳性與負(fù)載機(jī)械特性的包容關(guān)系，可以看出，由于變頻調(diào)速的優(yōu)越性能，可以很好地滿足二者的包容關(guān)系，因此變頻調(diào)速電梯能夠得到很好的運(yùn)行舒適性和平層精確度。 第四節(jié) 曳引電動(dòng)機(jī)及其功率的確定 ? 電梯對曳引電動(dòng)機(jī)的要求 ? 曳引電動(dòng)機(jī)是電梯的動(dòng)力來源，是電梯的關(guān)鍵部件之一。能否正確地選用曳引電動(dòng)機(jī)，關(guān)系到電梯能否安全、可靠地工作。因此為了能夠正確地選用曳引電動(dòng)機(jī)，首先要了解電梯的拖動(dòng)特點(diǎn)和電梯對曳引電動(dòng)機(jī)的要求。 ? ，要求電動(dòng)機(jī)有較大的過載能力 ? 、制動(dòng)的設(shè)備，要求電動(dòng)機(jī)能夠承受頻繁起停的要求，能承受較高的每小時(shí)合閘次數(shù) ? ，要求選用周期斷續(xù)工作制的電動(dòng)機(jī) ? ，要求曳引電動(dòng)機(jī)有足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和盡量小的起動(dòng)電流 ? 普通交流異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流大，可達(dá)額定電流的 5～ 7倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，一般在額定轉(zhuǎn)矩的 ～ 。 二 曳引電動(dòng)機(jī)額定功率的粗選 ? 根據(jù)圖 3－ 12電梯負(fù)載機(jī)械特性曲線 1及動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩公式 (3—12)可以畫出轎廂一次重載上升運(yùn)行過程中負(fù)載轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間變化曲線，見圖 3－ 15。 ? ? 圖 3－ 15 轎廂一次重載上升運(yùn)行過程中負(fù)載轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間變化曲線 ? 在選用電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)根據(jù)工作區(qū)間（ ABCD段）的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩來確定電動(dòng)機(jī)的額定功率，從圖中可以看出，起動(dòng)加速階段（ AEFB段）負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大，制動(dòng)減速階段（ CF’E’D段）負(fù)載轉(zhuǎn)矩減小，工作區(qū)間的平均負(fù)載轉(zhuǎn)矩等于勻速運(yùn)行階段（ BC段）的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，即靜態(tài)負(fù)載轉(zhuǎn)矩；因此在粗選電動(dòng)機(jī)功率時(shí)，可以近似地用平均負(fù)載（靜態(tài)負(fù)載）代替等效負(fù)載。 （一）卷繞式拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)額定功率的粗選 ? 卷繞式拖動(dòng)系統(tǒng)是一種無對重系統(tǒng)，它的原理圖表示在圖 3－ 16中，在起重機(jī)中普遍采用。當(dāng)該系統(tǒng)以額定速度 VN提升額定重量 QN的負(fù)載（假設(shè)該負(fù)載就是電梯的轎廂）時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率可以按下式粗選： ? 圖 3－ 16 卷繞式拖動(dòng)系統(tǒng)原理示意圖 （二）有對重曳引系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)額定功率的粗選 ? 圖 3－ 17 有對重的曳引系統(tǒng)原理示意圖 ? 電動(dòng)機(jī) 2減速機(jī) 3曳引輪 4曳引鋼絲繩 ? 5轎廂 6對重 7尾繩 三 曳引電動(dòng)機(jī)發(fā)熱與過載、起動(dòng)校驗(yàn) ? 按照上面介紹的方法粗選電動(dòng)機(jī)只適合于電梯改造時(shí)的粗略估算，在設(shè)計(jì)開發(fā)新型號(hào)電梯時(shí)，需要更精確地校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的耐熱與過載、起動(dòng)能力。 ? 這時(shí)需要按如下步驟進(jìn)行。 ? 初選電動(dòng)機(jī) ? 即以上面介紹的方法粗選電動(dòng)機(jī)的額定功率 PN，將該電動(dòng)機(jī)作為初選電動(dòng)機(jī)，計(jì)算其額定轉(zhuǎn)矩 ? 然后再進(jìn)行下面的發(fā)熱校驗(yàn)、過載校驗(yàn)和起動(dòng)校驗(yàn)。 ? 進(jìn)行發(fā)熱校驗(yàn) ? （ 1） 對于直流電梯和變頻調(diào)速交流電梯，在運(yùn)行過程中電動(dòng)機(jī)內(nèi)的磁通量保持額定值不變，可以采用等效轉(zhuǎn)矩法進(jìn)行發(fā)熱校驗(yàn)。 ? 圖 3－ 18 辦公大樓早晨上班期間電梯轎廂一次往返的負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化曲線 ? 圖 3－ 18 辦公大樓早晨上班期間電梯轎廂一次往返的負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化曲線 ? 以辦公大樓電梯為例，早晨上班期間電梯工作最為繁重，常常是滿載上升、空載下降，上升時(shí)負(fù)載機(jī)械特性如圖 3－ 12中的曲線 1，下降時(shí)負(fù)載機(jī)械特性如圖 3－ 12中的曲線 4。轎廂的每一次往返，都重復(fù)若干個(gè)（假設(shè)為 Ns個(gè)）曲線 1和若干個(gè)（假設(shè)為 Nx個(gè)）曲線 4。把轎廂一次往返的負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化曲線畫在圖 3－ 18中，按下式計(jì)算負(fù)載的等效轉(zhuǎn)矩 ? （ 2） 對于定子串電阻（電抗）調(diào)速和調(diào)壓調(diào)速的交流電梯，在加速和減速階段電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的磁通減小，要產(chǎn)生所需的轉(zhuǎn)矩，需要更大的電流，因此發(fā)熱也更為嚴(yán)重，這時(shí)需要對各段轉(zhuǎn)矩加以修正，再計(jì)算等效轉(zhuǎn)矩。或者采用等效電流法進(jìn)行校驗(yàn)，其做法與等效轉(zhuǎn)矩法相似：首先根據(jù)運(yùn)行過程中的電流曲線計(jì)算等效負(fù)載電流 三 對交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過載校驗(yàn)和起動(dòng)校驗(yàn) 第五節(jié) 直流電梯電力拖動(dòng)方式 ? 本節(jié)重點(diǎn)介紹晶閘管整流器供電的直流電梯（ SCR－ M拖動(dòng)方式） ? 20世紀(jì) 70年代隨著晶閘管向大容量的發(fā)展，由晶閘管整流器為直流電動(dòng)機(jī)電樞直接供電的直流電梯便開始出現(xiàn)，這種電梯的拖動(dòng)控制方式主要有如下兩種： ? 圖 3－ 20 電樞單向供電、勵(lì)磁雙向供電的 SCR－ M直流電梯 ? 一、電樞電路由單向整流橋供電、勵(lì)磁電路由雙向整流橋供電的 SCR－ M直流電梯 ? 這種類型的電梯系統(tǒng)構(gòu)成如圖 3－ 20所示。在該系統(tǒng)中采用一組三相全波可控整流器 UC替代 G－ M拖動(dòng)方式中的發(fā)電機(jī)組，為直流電動(dòng)機(jī) M 供電。 ? 圖 3－ 20 電樞單向供電、勵(lì)磁雙向供電的 SCR－ M直流電梯 ? 圖 3－ 21 整流橋 UC的輸出電壓 ? a)相電壓 b)觸發(fā)脈沖 c)線電壓及輸出電壓 ? 由于這樣只能產(chǎn)生單方向的電樞電流 Ia，而要想適應(yīng)電梯負(fù)載的要求，電機(jī) M 必須能靈活地改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向， 因此電機(jī)的勵(lì)磁統(tǒng)組 WM則由兩個(gè)反并聯(lián)的整流橋供電。當(dāng)正組勵(lì)磁整流橋 UCF工作時(shí)，給勵(lì)磁繞組 WM提供正向勵(lì)磁，使電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生正向磁通Φ，這樣電機(jī) M 的電樞電流 Ia（只有正向電流）在正向磁通 Φ的作用下就將產(chǎn)生正向轉(zhuǎn)矩。當(dāng)反組勵(lì)磁整流橋 UCR工作時(shí)，則為勵(lì)磁繞組 WM提供反向勵(lì)磁電流，使電機(jī)產(chǎn)生反向磁通 Φ，于是正向的電樞電流 Ia在反向的磁通 Φ作用下，產(chǎn)生反向轉(zhuǎn)矩?？刂普鳂?UC的晶閘管觸發(fā)角 α可以改變整流橋及電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。當(dāng) α＜ 90o時(shí)，整流橋 UC工作在 ? 圖 3－ 21 整流橋 UC的輸出電壓 ? a)相電壓 b)觸發(fā)脈沖 c)線電壓及輸出電壓 ? 整流狀態(tài)，輸出電壓上正下負(fù)，其波形見圖 321 c , 向電動(dòng)機(jī)提供直流電，電動(dòng)機(jī)則將電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能帶動(dòng)轎廂運(yùn)動(dòng)，這時(shí)電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)。當(dāng) α90o時(shí)，整流橋 UC工作在逆變狀態(tài)，輸出電壓下正上負(fù)，這時(shí)如果電動(dòng)機(jī)由于勵(lì)磁改變了方向（或者電機(jī)轉(zhuǎn)向是負(fù)的），感應(yīng)電勢也變成了下正上負(fù)，而且若數(shù)值上大于整流橋 UC的逆變電壓， 那么電動(dòng)機(jī) M 就將通過整流橋 UC向交流電源供電，這時(shí)電動(dòng)機(jī)工作在回饋制動(dòng)狀態(tài)，實(shí)際上是一個(gè)發(fā)電機(jī)了。通過上面的分析知道，改變勵(lì)磁電流方向就可以改變電機(jī)轉(zhuǎn)矩的方向，在正轉(zhuǎn)時(shí)改變勵(lì)磁電流方向同時(shí)將 UC的觸發(fā)角推向逆變（即 α90o ），就將使電機(jī)進(jìn)入回饋制動(dòng)狀態(tài)，或者在反轉(zhuǎn)，正向勵(lì)磁的情況下，使 α90o，也可以使電機(jī)進(jìn)入回饋制動(dòng)狀態(tài)。這些關(guān)系如圖 3－ 22 a)所示。 ? 圖 3－ 22 整流橋的協(xié)調(diào)控制與系統(tǒng)工作狀態(tài) ? 電機(jī)四象限運(yùn)行與整流橋控制的關(guān)系 ? b)三個(gè)整流橋的輸出電流與轉(zhuǎn)矩指令的關(guān)系 ? 圖 3－ 22 整流橋的協(xié)調(diào)控制與系統(tǒng)工作狀態(tài) ? 電機(jī)四象限運(yùn)行與整流橋控制的關(guān)系 ? b)三個(gè)整流橋的輸出電流與轉(zhuǎn)矩指令的關(guān)系 ? 為了使電機(jī)得到平滑、準(zhǔn)確的控制，需要協(xié)調(diào)三組整流器的控制，隨著所需轉(zhuǎn)矩的大小變化，三個(gè)整流器的控制規(guī)律可以用圖 322 b）表示。 ? 圖 322 b）中規(guī)定了一個(gè)小轉(zhuǎn)矩區(qū)，當(dāng)轉(zhuǎn)矩小于 M0時(shí)，控制 UC保持電流 Ia=Ia0，控制 UCF或 UCR來改變勵(lì)磁電流，從而改變磁通，進(jìn)而改變轉(zhuǎn)矩。當(dāng)轉(zhuǎn)矩指令大于 M。時(shí)，則保持勵(lì)磁電流 If 為額定值 If＝IfN（當(dāng)要求轉(zhuǎn)矩為負(fù)時(shí)，則 If=IfN），而通過對 UC的控制來改變電樞電流 Ia，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)矩。 ? 由于轉(zhuǎn)矩與電樞電流、轉(zhuǎn)矩與勵(lì)磁電流均是線性關(guān)系，因此控制規(guī)律比較簡單，控制精度容易保證。 二、電樞電路由兩組反并聯(lián)的三相全波可控整流器供電的SCR－ M直流電梯 ? 圖 3－ 23 采用兩組反并聯(lián)晶閘管整流器為電樞供電的直流電梯 ? 1主變壓器 2正組晶閘管 3反組晶閘管 4平波電抗器 5直流電動(dòng)機(jī) ? 6測速發(fā)電機(jī) 7曳引機(jī) 8轎廂 9對重 10勵(lì)磁變壓器 11勵(lì)磁晶閘管整流器 12勵(lì)磁繞組 13勵(lì)磁指令及勵(lì)磁控制器 14速度指令 15比較器 ? 16控制切換開關(guān) 17正組晶閘管觸發(fā)電路 18反組晶閘管觸發(fā)電路 ? 直流電動(dòng)機(jī)提供正向電壓、電流，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，曳引轎廂向上運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)把電能變成機(jī)械能，工作在正向電動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)將反組晶閘管 UCR的觸發(fā)延遲角控制在 90176。 ，使其處于待逆變狀態(tài)。以圖 3－ 25 a）所示的橋廂重載上升機(jī)械特性為例，當(dāng)電機(jī)按負(fù)載機(jī)械特性曲線運(yùn)行時(shí)，在電梯起動(dòng)加速階段（ AEFB段）、電梯穩(wěn)速運(yùn)行階段（圖中的 B（ C）點(diǎn)）和部分減速階段（圖中的 CG段和 HD段），系統(tǒng)就工作在上述的狀態(tài)下。當(dāng)電梯減速到 G點(diǎn)時(shí)，正組晶閘管的觸發(fā)延遲角 α1剛好增加到 90o，整流電壓為零，電機(jī)電流也為零，轉(zhuǎn)矩也為零。隨后將待逆變的反 ? 這種拖動(dòng)方式的特點(diǎn)是在電動(dòng)機(jī)電樞回路中設(shè)置了兩組晶閘管整流器，它們彼此反向并聯(lián)，為電樞提供正、反向電流。而勵(lì)磁回路則只是一個(gè)恒定大小、恒定方間的恒流控制，即控制電機(jī)的磁通保持額定值。這時(shí)電機(jī)四個(gè)象限運(yùn)行的控制就靠對正、反兩個(gè)整流橋的控制來實(shí)現(xiàn)。這個(gè)電路與工業(yè)上通常采用的直流電機(jī)可逆運(yùn)轉(zhuǎn)控制相似，可以做成有環(huán)流的，也可以做成邏輯無環(huán)流的。在這種系統(tǒng)中，電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)與正組整流橋 UCF、反組整流橋 UCR的控制關(guān)系表示 ? 圖 3－ 25 重載上升過程中正反組整流橋及電機(jī)的工作狀態(tài) ? a)機(jī)械特性 b)速度曲線 ? 圖 3－ 24 電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)與正反組晶閘管控制規(guī)律的關(guān)系 ? 見圖 3－ 24。當(dāng)正組晶閘管 UCF的觸發(fā)角小于 90176。 時(shí)， UCF工作在整流狀態(tài)，向 ? 圖 3－ 24 電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)與正反組晶閘管控制規(guī)律的關(guān)系 ? 圖 3－ 25 重載上升過程中正反組整流橋及電機(jī)的工作狀態(tài) ? a)機(jī)械特性 b)速度曲線 ? 組晶閘管的觸發(fā)延遲角 α2增大，使之進(jìn)入逆變狀態(tài)，而正組晶閘管保持 α=90o，這時(shí)電機(jī)就進(jìn)入第二象限運(yùn)行，閉環(huán)控制系統(tǒng)控制反組晶閘管輸出正的逆變電壓，隨著逆變電壓的降低，電機(jī)的工作點(diǎn)沿負(fù)載特性的 GF’E’H段移動(dòng)，在這個(gè)階段中電機(jī)工作在正向回饋狀態(tài)。當(dāng)電機(jī)工作點(diǎn)移到 H點(diǎn)時(shí)，反組晶閘管觸發(fā)角剛好減小到 90176。 ，輸出電壓為零，電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)矩也均為零。隨后處在待整流狀態(tài)的正組晶閘管的觸發(fā)角 α＜ 90176。 ，進(jìn)入整流狀態(tài)，輸出正向電壓，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)減速正轉(zhuǎn)，這時(shí)電動(dòng)機(jī)又工作在正向電動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降為零時(shí)，保持這時(shí)的輸出電壓不變，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與靜態(tài)負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等，電機(jī)工作在D點(diǎn)，轎廂處在動(dòng)態(tài)靜止?fàn)顟B(tài)，接著發(fā)出指令抱閘停車，切斷電樞回路接觸器，將正組晶閘管的觸發(fā)延遲角置為90176。 ，電梯完成一個(gè)運(yùn)行過程 第六節(jié) 交流雙速電梯拖動(dòng)方式 ? 一、概述 ? 我國在 20世紀(jì) 60~70年代生產(chǎn)的電梯，絕大部分是交流雙速電梯， 80年代生產(chǎn)的電梯也有相當(dāng)數(shù)量的雙速電梯。在當(dāng)前運(yùn)行的電梯中有一定數(shù)量是屬于這種拖動(dòng)方式的。交流雙速電梯的拖動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)簡單，運(yùn)行舒適感較差，額定梯速一段在 1m／ s以下。這種電梯通常采用繼電器控制，故障率較高，越來越不適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的需求，目前產(chǎn)量逐年降低，被交流調(diào)速電梯替代，今后交流雙速拖動(dòng)方式將主要用于貨梯或客貨兩用梯中，控制部分也將由有觸點(diǎn)控制改為無觸點(diǎn)控制，提高其運(yùn)行可靠性。前幾年掀起的一股電梯改造熱，其主要對象就是這一批交流雙速電梯，將其繼電器控制部分改造成可編程序控制器控制，以提高其可靠性，將其雙速拖動(dòng)方式改造為調(diào)壓調(diào)速或變頻調(diào)速拖動(dòng)方式，以提高其運(yùn)行舒適感和平層準(zhǔn)確度。 二、電機(jī)變極調(diào)速的原理 ? 態(tài)。從式 (3—29)可以看出，改變極對數(shù) p可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，由于極對數(shù) p只能是正整數(shù)，因此采用變極調(diào)速是不能實(shí)現(xiàn)平滑的無級(jí)調(diào)速的，在改變極對數(shù)前后，轉(zhuǎn)速將有一個(gè)臺(tái)階變化。 ? 變極的實(shí)現(xiàn)主要有如下兩種做法：一是雙繞組變極，一是單繞組變極。下面將這兩種方法的變極原理簡述如下： ? （一）雙繞組變極 ? 這種方法比較簡單，它是在電機(jī)定子槽內(nèi)嵌入兩套定子繞組，它們各自獨(dú)立，具有不同的極對數(shù)，當(dāng)接入一個(gè)繞組時(shí)，電機(jī)具有一種同步轉(zhuǎn)速，當(dāng)接入另一個(gè)繞組時(shí)，電機(jī)則具有另一種同步轉(zhuǎn)速。 雙繞組變極電機(jī)由于