【文章內(nèi)容簡介】 WM控制器；第三單元是將來自 PWM 控制部分的指令電流供給電動(dòng)機(jī)的主回路控制部分。主回路控制部分由一下幾部分組成： ○ 1 將三相交流電變換成直流的整流器部分。 ○ 2 平滑該直流電壓的電解電容器。 ○ 3 電動(dòng)機(jī)制動(dòng) 時(shí)，再生發(fā)電的處理裝置以及將直流轉(zhuǎn)變成交流的大功率逆變器部分。速 度控 制運(yùn) 算電 流指 令運(yùn) 算D / AD / AP W M電 路基 級驅(qū) 動(dòng)電 路 3 ～MT G速 度 曲 線C C C P U轉(zhuǎn) 矩指 令數(shù) 模 轉(zhuǎn) 換測速器曳引電動(dòng)機(jī)電 流 測 速逆 變 電 路整 流 電 路充 電 電 路2 0 0 VD R C P U（ i 8 0 8 6 ） 圖 PWM原理說明圖 當(dāng)電梯減速時(shí)以及電梯在較重的負(fù)荷下（如空載上行或重載下行） 運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)將有再生電能返回逆變器，然后通過電阻將其消耗掉，這就是電阻耗能式再生電處理裝置，因?yàn)槠湓偕芰Υ?，若用電阻消耗能量的辦法處理，勢必使再河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 1 緒論 4 生電處理裝置變得更龐大。 基極驅(qū)動(dòng)電路的作用是將正弦波 PWM控制電路送來的脈沖列信號放大，再輸送至逆變器的大功率晶體管的基極，使其導(dǎo)通。另外還具有在減速再生 控制時(shí)，將主回路大電容的電壓和充電回路輸送出電壓與基極驅(qū)動(dòng)電路比較后，經(jīng)信號放大，來驅(qū)動(dòng)再生回路中大功率晶體管的導(dǎo)通以及主回路部分的安全回路檢測功能。 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 電梯系統(tǒng)綜述 5 2 電梯系統(tǒng)綜述 電梯的基本結(jié)構(gòu) 1減速箱 2曳引輪 3曳引機(jī)底座 4導(dǎo)向輪 5限速器 6機(jī)座 7導(dǎo)軌支架 8曳引鋼絲繩 9開關(guān)碰鐵 10緊急終端開關(guān) 11導(dǎo)靴 12轎架 13轎門 14安全鉗 15導(dǎo)軌 16繩頭組合 17對重 18補(bǔ)償鏈 19補(bǔ)償鏈導(dǎo)輪 20張緊裝置 21緩沖器 22底坑 23層門 24呼梯盒 25層樓指示燈 26隨行電纜 27轎壁 28轎內(nèi)操縱箱 29開門機(jī) 30井道傳感器 31電源開關(guān) 32控制柜 33曳引電機(jī) 34制動(dòng)器 圖 電梯的基本結(jié)構(gòu) 電梯是機(jī)、電一體化產(chǎn)品。其機(jī)械部分好比是人的軀體，電氣部分相當(dāng)于人的神經(jīng)，控制部分相當(dāng)于人的大腦。各部分通過控制部分調(diào)度，密切協(xié)同，使電河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 電梯系統(tǒng)綜述 6 梯可靠運(yùn)行 。 盡管電梯的品種繁多，但目前使用的電梯絕大多數(shù)為電力拖動(dòng)、鋼絲繩曳引式結(jié)構(gòu)，圖 。 從電梯空間位置使用看，由四個(gè)部分組成：依附建筑物的機(jī)房、井道；運(yùn)載乘客或貨物的空間 —— 轎廂；乘客或貨物出入轎廂的地點(diǎn) —— 層站。即機(jī)房、井道、轎廂、層站。 從電梯各構(gòu)件部分的功能上看，可分為八個(gè)部 分：曳引系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、轎廂、門系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、電力拖動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和安全保護(hù)系統(tǒng) 。 曳引系統(tǒng) 曳引系統(tǒng)由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪及反繩輪等組成。其作用是輸出與傳遞動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)電梯運(yùn)行。 曳引機(jī)由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速箱、機(jī)座、曳引輪等組成，它是電梯的動(dòng)力源。 曳引鋼絲繩的兩端分別連接轎廂和對重（或者兩端固定在機(jī)房上），依靠鋼絲繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力來驅(qū)動(dòng)轎廂升降。 導(dǎo)向輪的作用是分開轎廂和對重的間距，采用復(fù)繞型時(shí)還可增加曳引能力。導(dǎo)向輪安裝在曳引機(jī)架上或承重梁上。 當(dāng)鋼絲繩的 繞繩比大于 1時(shí)，在轎廂頂和對重架上應(yīng)增設(shè)反繩輪。反繩輪的個(gè)數(shù)可以是 1個(gè)、 2 個(gè)甚至 3 個(gè)，這與曳引比有關(guān)。 導(dǎo)向系統(tǒng) 導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架等組成。它的作用是限制轎廂和對重的活動(dòng)自由度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。 導(dǎo)軌固定在導(dǎo)軌架上，導(dǎo)軌架是承重導(dǎo)軌的組件，與井道壁聯(lián)接。 導(dǎo)靴裝在轎廂和對重架上，與導(dǎo)軌配合，強(qiáng)制轎廂和對重的運(yùn)動(dòng)服從于導(dǎo)軌的直立方向。 門系統(tǒng) 門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機(jī)、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、門鎖等組成。 轎廂門設(shè)在轎廂入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門靴和門刀等組成。 層門 設(shè)在層站入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門靴、門鎖裝置及應(yīng)急開鎖裝置組成。開門機(jī)設(shè)在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動(dòng)力源。 轎廂 轎廂用以運(yùn)送乘客或貨物的電梯組件。它是由轎廂架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架，由橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成。轎廂體由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂及照明、通風(fēng)裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量或額定載客人數(shù)決定。 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 電梯系統(tǒng)綜述 7 重量平衡系統(tǒng) 重量平衡系統(tǒng)由對重和重量補(bǔ)償裝置組成。對重由對重架和對重塊組成。對重將平衡轎廂自重和部分的額定載重。重量 補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對重側(cè)曳引鋼絲繩長度變化對電梯平衡設(shè)計(jì)影響的裝置。 電力拖動(dòng)系統(tǒng) 電力拖動(dòng)系統(tǒng)由曳引電機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置等組成，對電梯實(shí)行速度控制。 曳引電機(jī)是電梯的動(dòng)力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機(jī)或直流電機(jī)。 供電系統(tǒng)是為電機(jī)提供電源的裝置。 速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號。一般采用測速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器，與電機(jī)相聯(lián)。 調(diào)速裝置對曳引電機(jī)實(shí)行調(diào)速控制。 電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成 ,它的作用是對電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制。 操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開關(guān)箱、層站召喚按鈕、轎頂和機(jī)房中的檢修或應(yīng)急操縱箱?？刂破涟惭b在機(jī)房中，由各類電氣控制元件組成，是電梯實(shí)行電氣控制的集中組件。 位置顯示是指轎內(nèi)和層站的指層燈。層站上一般能顯示電梯運(yùn)行方向或轎廂所在的層站。選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運(yùn)行方向、發(fā)出加減速信號等作用。 安全保護(hù)系統(tǒng) 安全保護(hù)系統(tǒng)包括機(jī)械和電氣的各類保護(hù)系統(tǒng)，可保護(hù)電梯安全使用。 機(jī)械方面的有：限速器和安全鉗起超速保護(hù)作用；緩沖器起沖頂和撞底保 護(hù)作用；還有切斷總電源的極限保護(hù)等。 電氣方面的安全保護(hù)在電梯的各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)都有。 電梯工作原理 現(xiàn)以乘客曳引電梯為例介紹其工作原理：曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導(dǎo)向輪上，曳引電動(dòng)機(jī)通過減速器變速后帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對重的升降運(yùn)動(dòng)，達(dá)到運(yùn)輸目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物上井道墻壁上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運(yùn)動(dòng)，防止轎廂在運(yùn)動(dòng)中偏斜或擺動(dòng)。常閉塊式制動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)松閘，使電河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 電梯系統(tǒng)綜述 8 梯運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動(dòng)，使轎廂停止升降，并在指定層站上 維持其靜止?fàn)顟B(tài)，工人員或貨物出入。轎廂運(yùn)載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少電動(dòng)機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動(dòng)中的張力和重量變化，使曳引電動(dòng)機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確?？?。電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對電梯運(yùn)動(dòng)的控制，同時(shí)完成選層、平層、測速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時(shí)顯示轎廂的運(yùn)動(dòng)方向和所在樓層位置。安全保護(hù)裝置保證電梯運(yùn)行安全。 電梯控制系統(tǒng)組成 電梯控制系統(tǒng)可分為電力拖動(dòng)系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)兩個(gè)主要部分。電力拖動(dòng)系統(tǒng)主要包括電梯垂直方向主拖動(dòng)電路和轎箱開關(guān)電路。二者均采用易于控制的直流電動(dòng) 機(jī)作為拖動(dòng)動(dòng)力源。主拖動(dòng)電路采用 PWM調(diào)試方式，達(dá)到了無級調(diào)速的目的。而開關(guān)門電路上電機(jī)僅需一種速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。電氣控制系統(tǒng)則由眾多呼叫按鈕、傳感器、控制用繼電器、指示燈、 LED七段數(shù)碼管和控制部分的核心器件（ PLC）等組成。 PLC 集信號采集、信號輸出及 邏輯控制于一體，與電梯電力拖動(dòng)系統(tǒng)一起實(shí)現(xiàn)了電梯控制的所有功 能。 圖 電梯控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 如下： 圖 電梯控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 異步電動(dòng)機(jī)變頻器調(diào)速的控制原則 9 3 異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的控制原則 交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為： p sfn )1(60 ?? （ 31） 式中， f為定子的供電頻率， P為電動(dòng)機(jī)極對數(shù)， s 為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率。從上式可以看出，要調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以從改變下列三個(gè)參數(shù)入手 :改變異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的磁極數(shù) 即變極調(diào)速 。改變異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率 即改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速 。改變供電電源的頻率 即變頻調(diào)速。 VVVF 電梯，采用交流單速電動(dòng)機(jī)，通過對交流電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)供電電壓、供電頻率來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到線性 化，將交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行曲線線性段區(qū)域擴(kuò)大。由于系統(tǒng)采用微機(jī)全數(shù)字化控制，使電梯平層精度達(dá)到毫米級，并且絕對保證電動(dòng)機(jī)零速下閘，舒適感非常好。 交流變壓變頻調(diào)速的基本原理： 由式（ 31）可知當(dāng)轉(zhuǎn)差率 s 變化不大時(shí)， s1，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 基本上正比于 f。 所以，要改變交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，只需改變定子頻率 f即可。但是，在改變轉(zhuǎn)速的同時(shí)，希望勵(lì)磁電流和功率因數(shù)基本保持不變。磁通太弱，則沒有充分利用鐵芯，電機(jī)容許的輸出轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)的功率得不到充分利用而浪費(fèi) 。若增大磁通，將引起磁路過分飽和而使勵(lì)磁電流增加，功 率因數(shù)降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因繞組過熱而損壞電機(jī)。交流異步電動(dòng)機(jī)中 : mg KNfE ?? （ ） 式中， gE 定子每相的氣隙磁通感應(yīng)電勢有效值 1f 定子頻率； 1N 定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)； 1K 基波繞組系數(shù)； m? 每極氣隙磁通量。 對于固定電機(jī)， 1N 1K 為常量，因此，要想在改變 1f 的時(shí)候磁通 m? 保持不變， 只需同步地 改變 Eg 使 Eg/f1=常值，然而，繞組中的感應(yīng)電勢 Eg 是難以直接控制的，當(dāng)電勢較高時(shí)，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，此時(shí)定子相電壓 1U =Eg。從而我們認(rèn)為當(dāng) 1U /1f =常值時(shí)， m? 基本恒定，即 1U 和 1f 成正比例函數(shù)。但是，當(dāng)頻率較低時(shí)， 1U 和 Eg都較小，定子繞組的漏磁阻抗壓降不能忽略，此時(shí)可以簡單地把電壓 1U 適當(dāng)抬高，以便近似地補(bǔ)償定子壓降。 在電梯的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電機(jī)的實(shí)際最大轉(zhuǎn)速為其額定轉(zhuǎn)速，因此，電梯河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 異步電動(dòng)機(jī)變頻器調(diào)速的控制原則 10 的變頻調(diào)速屬“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”。 從上面的分析可看出，只有同時(shí)改變電源的電壓和頻率，才能滿足變頻調(diào)速的要求。這樣的裝置統(tǒng)稱為變壓變頻裝置，即 VVVF 裝置。 VVVF電梯與其他拖動(dòng)控制方式電梯比較，應(yīng)用在位能負(fù)載條件下，節(jié)能約 40%，可以最佳地利用電網(wǎng)能量。同時(shí) VVVF 系統(tǒng)還可以提高功率因數(shù)，降低電梯線路設(shè)備的容量和電動(dòng)機(jī)的容量 20%以上。 PLC 外部接線及主電路設(shè)計(jì) 根據(jù)上述硬件的選擇，將各硬件按照控制系統(tǒng)的電氣主接線圖與 PLC 外部接線圖相互連接就可以得到整個(gè)控制系統(tǒng)的硬件部分。 PLC 的外部接線 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 異步電動(dòng)機(jī)變頻器調(diào)速的控制原則 11 圖 為 PLC 的外部接線圖，X 0X 1X 2X 3X 4X 5X 6X 7X 1 0X 1 1X 1 2X 1 3X 1 4X 1 5X 1 6X 1 7X 2 0X 2 1X 2 2X 2 3X 2 4X 2 5X 2 6X 2 7X 3 1X 3 2X 3 3X 3 4X 3 5X 3 6X 3 7X 4 0X 4 1C O MY 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7C O M 1Y 1 1Y 1 7Y 3 0Y 3 1Y 3 2Y 3 3Y 3 4Y 3 5Y 3 6Y 3 7C O M 2C O M 3Y 2 0Y 2 1Y 2 2Y 2 3Y 4 2Y 4 3Y