【文章內(nèi)容簡介】 地點(diǎn)、運(yùn)載對象等，按照標(biāo)準(zhǔn)正確的選擇，否則會影響電梯的使用效果。 電梯的安全保護(hù)裝置（1）電磁制動器：裝于曳引機(jī)軸上，一般采用直流電磁制動器，啟動時(shí)通電松閘，停層后斷電制動。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 電梯的概述10（2）強(qiáng)迫減速開關(guān)：分別裝于井道的頂部和底部，當(dāng)轎廂駛過端站換速未減速時(shí)，轎廂上撞塊就觸動此開關(guān)，通過電器傳動控制裝置，使電動機(jī)強(qiáng)迫減速。（3）限位開關(guān)：當(dāng)轎廂經(jīng)過端站平層位置后仍未停車，此限位開關(guān)立即動作，切斷電源并制動，強(qiáng)迫停車。（4）行程極限保護(hù)開關(guān)：當(dāng)限位開關(guān)不起作用，轎廂經(jīng)過端站時(shí)，此開關(guān)動作。（5）急停按鈕：裝于轎廂司機(jī)操縱盤上，發(fā)生異常情況時(shí)，按此按鈕切斷電源，電磁制動器制動，電梯緊急停車。（6）廳門開關(guān)：每個(gè)廳門都裝有門鎖開關(guān)。僅當(dāng)廳門關(guān)上才允許電梯啟動；在運(yùn)行中如出現(xiàn)廳門開關(guān)斷開，電梯立即停車。（7）關(guān)門安全開關(guān)：常見的是裝于轎廂門邊的安全觸板，在關(guān)門過程中如安全觸板碰到乘客時(shí)，發(fā)出信號，門電機(jī)停止關(guān)門，反向開門，延時(shí)重新開門，此外還有紅外線開關(guān)等。（8）超載開關(guān)：當(dāng)超載時(shí)轎底下降開關(guān)動作，電梯不能關(guān)門和運(yùn)行。（9）其它的開關(guān)：安全窗開關(guān)，鋼帶輪的斷帶開關(guān)等。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 變頻器的選擇及參數(shù)設(shè)計(jì)113 變頻器的選擇及參數(shù)設(shè)計(jì) 本文通過多種方案的比較對照，完成了電梯控制系統(tǒng)的變頻器的選擇。 變頻器的概述 變頻器的簡介變頻器是由電力電子器件構(gòu)成的靜止式功率變換器，將工頻電源變成另一種頻率的電源控制系統(tǒng)。變頻器的結(jié)構(gòu)如圖 31 所示，按變流方式可分為交——直——交變頻器和交——交變頻器兩種。交——直——交變頻器先將恒壓恒頻的交流電整成直流，再將直流電逆變成電壓與頻率均為可調(diào)的交流，稱做間接變頻；交——交變頻器將恒壓恒頻的交流電直接變換為電壓與頻率均為可調(diào)的交流電，無需中間環(huán)節(jié)，稱做直流變頻。早期的變頻器由晶閘管（SCR）組成，SCR 屬于半控型器件，不能通過門極關(guān)斷 SCR，需要強(qiáng)迫換流裝置才能實(shí)現(xiàn)換相，故主電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜。此外，晶閘管的開關(guān)速度慢，變頻器的開關(guān)頻率低，輸出電壓諧波分量大。全控型器件通過門極控制既可使其開通又可使其關(guān)斷，該類器件的開關(guān)速度普遍高于晶閘管，用全控型器件構(gòu)成的變頻器具有主回路結(jié)構(gòu)簡單、輸出電壓質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。常用的全控器件有電力場效應(yīng)管（PowerMOSFET） 、絕緣柵極雙機(jī)型晶體管（IGBT） 。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 變頻器的選擇及參數(shù)設(shè)計(jì)12現(xiàn)代變頻器中用得最多的控制技術(shù)是脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation，PWM） ，其基本思想是：控制逆變器中電力電子器件的開通或關(guān)斷，輸出電壓為幅值相等、寬度按一定規(guī)律變化的脈沖序列，用這樣的高頻脈沖序列代替期望的輸出電壓。 a) b)圖 31 變頻器結(jié)構(gòu)示意圖a)交 直交變頻器 b)交交變頻器目前，我們所使用的變頻器主要采用交直交方式，它一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制 4 個(gè)部分組成，如圖 32 所示。整流由整流橋?qū)崿F(xiàn)，將方向不斷改變的交流電變成方向單一的直流電，中間直流環(huán)節(jié)起濾波、儲能、緩沖無功功率的作用，逆變器為 IGBT 三相橋式逆變器，輸山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 變頻器的選擇及參數(shù)設(shè)計(jì)13出 PWM 波形。圖 32 交直交變頻器結(jié)構(gòu)框圖變頻器廣泛應(yīng)用于電機(jī)的調(diào)速，以可靠性高、精度高、功能強(qiáng)、操作簡便、體積小、重量輕、轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn)，不斷替換其它的調(diào)速方式，廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，例如機(jī)械、化工、石油、建筑、鋼鐵、電子、醫(yī)藥、電梯、城市供水、中央空調(diào)、污水處理等各領(lǐng)域。目前，我國的變頻器生產(chǎn)主要集中在沿海地區(qū)，隨著對國外先進(jìn)變頻技術(shù)的學(xué)習(xí)及國內(nèi)巨大的市場需求，國產(chǎn)變頻器在 21 實(shí)際進(jìn)入大發(fā)展時(shí)期。 變頻器的發(fā)展方向今后，變頻調(diào)速技術(shù)將向以下幾個(gè)方面發(fā)展： 實(shí)現(xiàn)高水平的控制。對于各個(gè)領(lǐng)域的控制，采用各種理論實(shí)現(xiàn)高水平控制。諸如，電動機(jī)和機(jī)械模型控制，采用矢量控制、磁場控制等，智能控制思想的控制，采用模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制等。開發(fā)清潔能源的變頻器。降低負(fù)載側(cè)的諧波分量，減少對電網(wǎng)和山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 變頻器的選擇及參數(shù)設(shè)計(jì)14電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動。對中小容量變流器，提高開關(guān)頻率的 PWM 控制，對大容量變流器，可改變電路結(jié)構(gòu)和控制方式，實(shí)現(xiàn)清潔電能的變換。縮小變頻器的體積。通過提高功率和控制元件的集成度和改變功率器件的冷卻方式，使變流裝置變得緊湊。高速度的數(shù)字控制。采用更好的微處理器充當(dāng)控制中心，提高控制對數(shù)據(jù)的處理能力，處理速度，實(shí)現(xiàn)各種算法，使得圖形編程的控制技術(shù)有很大發(fā)展。 變頻器的調(diào)速原理三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為： n=n0(1s)=60f (1s)/p式中：n 0——同步轉(zhuǎn)速； f——電源頻率，單位為 Hz； p——電動機(jī)極對數(shù)； s——電動機(jī)轉(zhuǎn)差率。所以，從上面公式可知，改變電源的頻率、電動機(jī)極對數(shù)或電動機(jī)轉(zhuǎn)差率即可實(shí)現(xiàn)調(diào)速。而變頻器就是通過改變電源的頻率實(shí)現(xiàn)的調(diào)速。異步電動機(jī)調(diào)速時(shí)，希望主磁通保持不變，原因是，主磁通太弱，鐵芯利用不充分，同樣轉(zhuǎn)子電流下，電動機(jī)的負(fù)載能力下降；若主磁通太強(qiáng)，鐵芯發(fā)熱，波形變壞。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 變頻器的選擇及參數(shù)設(shè)計(jì)15由公式 E1=式中，E 1——電動機(jī)定子每相電動勢； f1——電動機(jī)定子頻率； N1——定子相繞組有效砸數(shù)； Фm——每極磁通量。 可知，要使 Фm 保持基本不變，必須保持 E1 和 f1 的比例不變或者微小變化。因此，異步電動機(jī)的變頻調(diào)速必須按照一定的規(guī)律，同時(shí)改變其定子電壓和頻率，即必須通過變頻器獲得電壓和頻率均可調(diào)節(jié)的供電電源。 變頻器的分類變頻器的種類非常多，根據(jù)不同的分類方法有以下幾種分類：按照變換頻率的方法分：交——直——交變頻器、交——交變頻器交——交變頻器按主電路工作方式分：電壓型變頻器、電流型變頻器按變頻器調(diào)壓方法不同分：PAM 變頻器、PWM 變頻器按工作原理分：U/f 控制變頻器、VC 控制變頻器、 SF 控制變頻器按用途分類：通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 變頻器的選擇及參數(shù)設(shè)計(jì)16 變頻器的主要功能變頻器主要具有以下功能：【7】頻率給定功能。變頻器可以根據(jù)給定的信號，輸出對應(yīng)的頻率。給定信號可以是模擬量信號，也可以是數(shù)字量信號。給定信號為模擬量信號時(shí)，變頻器輸出的頻率精度略有下降，通常為 177。0 .2%以內(nèi)。變頻器根據(jù)輸入的電壓或者電流值得到相應(yīng)的頻率輸出。變頻器外部有若干個(gè)輸入端，用以控制多段速度，輸入端子的通斷（1/0） ，按照二進(jìn)制組合形成一個(gè)值，使變頻器輸出一個(gè)對應(yīng)的頻率。加減速時(shí)間設(shè)置功能。變頻器起動時(shí)，起動頻率可以很低，加速時(shí)間可以由用戶自行給定，這樣有效的解決了起動電動機(jī)電流大和機(jī)械沖擊的問題。當(dāng)處于減速過程中，如果拖動系統(tǒng)的慣性大，頻率下降又很快，電動機(jī)將處于強(qiáng)烈的再生制動狀態(tài)，從而產(chǎn)生過電流和過電壓，使變頻器跳閘。為避免上述情況，可進(jìn)行減速時(shí)間的合理選擇。加減速模式選擇功能。有些機(jī)械裝置，對于速度的要求是不同的，如運(yùn)輸皮帶類的控制對象，被輸送物體的慣性力與加速度成正比，加速度太大，被輸送的物體很容易滑落或跌落，又如電梯，起動、停止速度太快，會使乘客感到不舒服。變頻器根據(jù)負(fù)載的不同，可以提供不同的加減速曲線，常見的有三種：線性方式、S 形方式、半 S 形方式。線性加速時(shí)，頻率和時(shí)間成正比，可以用在大多數(shù)負(fù)載中；S 形方式的初始速度較緩慢，山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 變頻器的選擇及參數(shù)設(shè)計(jì)17中間階躍為線性加速，尾段又逐漸減為零，可適用于帶式運(yùn)輸機(jī)一類的負(fù)載；半 S 形一半為 S 形，另一半為線性，使用于低速時(shí)負(fù)載較輕，加速時(shí)可以快一點(diǎn)的負(fù)載。節(jié)能功能。大多數(shù)變頻器都提供了自動節(jié)能功能，只需用戶加以選擇，變頻器就可以自動搜索最佳工作點(diǎn)，達(dá)到節(jié)能的目的。保護(hù)功能。變頻器擁有過電流、過電壓、過載保護(hù)的功能。當(dāng)電流、電壓超過一定值或由于負(fù)載過重導(dǎo)致發(fā)熱超過一定值時(shí)，變頻器會跳閘保護(hù)。 變頻器的選擇 當(dāng)確定了變頻器的品牌和型號，以及確定變頻器的規(guī)格后，也就完成了變頻器的選擇。變頻器的選擇主要考慮其額定值和頻率指標(biāo)，主要有： 輸入側(cè)的額定值，主要是電壓和相數(shù)，在我國的中小容量變頻器中，輸入電壓的額定值有以下幾種：380/50Hz，220~230V/50Hz 或 60Hz。輸出側(cè)的額定值，主要由輸出電壓 UN、輸出電流 IN、輸出容量 SN、配用電動機(jī)容量 PN、過載能力。頻率指標(biāo)，主要考慮頻率范圍、頻率分辨率、頻率精度等指山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 變頻器的選擇及參數(shù)設(shè)計(jì)18標(biāo)。頻率范圍、指變頻器能夠輸出的最高頻率 fmax 和最低頻率fmin。 變頻器品牌型號變頻器是變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心設(shè)備，它的質(zhì)量品質(zhì)對于系統(tǒng)的可靠性影響很大，選擇品牌時(shí)，質(zhì)量品質(zhì)，尤其是與可靠性相關(guān)的質(zhì)量品質(zhì)，顯然是需要考慮的重要方面。同時(shí)，設(shè)備的平均壽命的長短是一個(gè)重要的參數(shù)，所以根據(jù)預(yù)期使用壽命來選擇品牌，經(jīng)驗(yàn)和口碑仍然是主要依據(jù)。在同一品牌中選擇具體型號時(shí)，則主要依據(jù)已經(jīng)確定的變頻調(diào)速方案、負(fù)載類型以及應(yīng)用所需要的一些附加功能來決定。 選擇變頻器規(guī)格變頻器產(chǎn)品說明書都提高標(biāo)稱功率數(shù)據(jù)，但實(shí)際上限制變頻器使用功率的是定子電流參數(shù)。因此，直接按照變頻器標(biāo)稱功率進(jìn)行選擇，在實(shí)際中常常可能會行不通。根據(jù)具體工程的情況，可以有以下幾種不同的變頻器規(guī)格選擇方式：（1） 按照標(biāo)稱功率選擇：一般作初步投資估算依據(jù)。（2） 按照電動機(jī)額定電流選擇；多用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的新設(shè)計(jì)項(xiàng)目。（3） 按照電動機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流選擇：多用于改造工程。（4） 按照轉(zhuǎn)矩過載能力選擇山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 變頻器的選擇及參數(shù)設(shè)計(jì)19綜上所述，根據(jù)實(shí)際工程情況，以適當(dāng)?shù)姆椒ㄟx擇變頻器規(guī)格很重要。選擇結(jié)果多數(shù)情況下變頻器標(biāo)稱功率與電動機(jī)匹配，少數(shù)情況需要放大。所以，籠統(tǒng)的認(rèn)為放大一級功率選擇變頻器是沒有錯(cuò)的想法，但會造成浪費(fèi)?？偟膩碚f從生產(chǎn)成本來作合適的選擇。 選擇的變頻器應(yīng)滿足的條件選擇變頻器應(yīng)滿足以下的條件：（1） 根據(jù)被控設(shè)備的負(fù)載特性選擇通用變頻器的類型。（2） 所選擇通用變頻器的類型與被控制異步電動機(jī)的參數(shù)匹配。（3） 為降低電梯成本，首選通用變頻器。（4） 電梯的啟動和停車都要平穩(wěn)。（5） 變頻器帶有防止失速功能。（6） 變頻器具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性。 通用變頻器隨著變頻器性能價(jià)格比的提高，交流變頻調(diào)速己應(yīng)用到許多領(lǐng)域，由于變頻調(diào)速的諸多優(yōu)點(diǎn)，使得交流變頻調(diào)速在電梯行業(yè)也得到廣泛應(yīng)用。目前，有為電梯控制而設(shè)計(jì)的專用變頻器早已問世，其功能較強(qiáng)，使用靈活，但其價(jià)格相對較貴。因此本次設(shè)計(jì)采用了通用變頻器。采用通用變頻器構(gòu)成變頻調(diào)速傳動系統(tǒng)的主要目的是：山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 變頻器的選擇及參數(shù)設(shè)計(jì)20（1）為了滿足提高勞動生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備自動化程度、提高生活質(zhì)量及改善生活環(huán)境等要求。（2）為了節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本。 通用變頻器簡介上個(gè)世紀(jì) 80 年代初，通用變頻實(shí)現(xiàn)了商品化。在近 20 年的時(shí)間內(nèi)經(jīng)歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用 BJT 到采用 IGBT 兩個(gè)大發(fā)展過程。（1） 容量不斷擴(kuò)大80 年代初采用的 BJT 的 PWM 變頻器實(shí)現(xiàn)了通用化。到了 90 年代初，BJT 通用變頻器的容量達(dá)到了 600KVA， 400KVA 以下的已經(jīng)系列化，前幾年主開關(guān)器件開始采用 IGBT，僅三、四年的時(shí)間，IGBT 變頻器的單機(jī)容量已達(dá) 1800KVA，隨著 IGBT 容量的擴(kuò)大，通用變頻器的容量也將隨之?dāng)U大。 （2） 結(jié)構(gòu)的小型化變頻器主電路中功率電路的模塊化，控制電路采用大規(guī)模集成電路（LSI）和全數(shù)字控制技術(shù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用“平面安裝技術(shù)”等一系列措施，促進(jìn)了變頻電源裝置的小型化。另外，一種混合式功率集成器件，采用厚薄膜混合集成技術(shù)，把功率電橋、驅(qū)動電路、檢測電路、保護(hù)電路山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 變頻器的選擇及參數(shù)設(shè)計(jì)21等封裝在一起，構(gòu)成了一種“智能電力模塊” （Intelligent Modu