【文章內(nèi)容簡介】 化隨著新技術(shù)新結(jié)構(gòu)新材料新工藝的發(fā)展電梯的機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化體積小型化材料輕型化工藝先進(jìn)化外觀漂亮化同時(shí)無機(jī)房電梯在新世紀(jì)將會有較大速度發(fā)展 ⑵技術(shù)含量更高性能更好 電梯行業(yè)技術(shù)發(fā) 展非常迅速幾年前推出的具有先進(jìn)性能高舒適性的 VVVF 電梯如今已成為電梯行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置因?yàn)橛来磐綗o齒輪曳引機(jī)具有更節(jié)能更潔凈更安全更安靜更經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)所以永磁同步曳引機(jī)逐步成為新型曳引機(jī)的主流由于永磁技術(shù)的先進(jìn)性將來很有可能取代 VVVF 技術(shù)另外網(wǎng)絡(luò)控制和智能群控系統(tǒng)以其控制的先進(jìn)性快速性準(zhǔn)確性和可靠性亦是電梯的發(fā)展潮流 ⑶安裝更方便更快捷 高效安全可重復(fù)使用的無腳手架安裝將是高層電梯安裝的主要方式隨著技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來更大的方便使電梯安裝更快效率更高此外電梯的雙向安全裝置無底坑無線控制綠色 環(huán)保安全環(huán)保節(jié)能舒適也將是未來電梯的重要發(fā)展方向 3 調(diào)速變頻器類型選擇及其設(shè)計(jì)參數(shù) 31 變頻器的分類及選擇 31． 1 變頻器的分類 變頻器的種類很多下面根據(jù)不同的分類方法對變頻器分類 ⑴按變換頻率的方法分交直交變頻器交交變頻器 ⑵按主電路工作方式分電壓型變頻器電流型變頻器 ⑶按變頻器調(diào)壓方法的不同分 PAM 變頻器 PWM 變頻器 ⑷按工作原理分類 Uf 控制變頻器 VC 控制變頻器 SF 控制變頻器 ⑸按照用途分類通用變頻器高性能專用變頻器高頻變頻器 312 變頻器的類型選擇 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)顯然是選擇時(shí)的重要考慮方面同時(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)己經(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 313 變頻器的規(guī)格選擇 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?？赡軙胁煌? 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 ⑴按照標(biāo)稱功率選擇一般作初步投資估算依據(jù) ⑵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 ⑶按照電動機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流選擇多用于改造工程 ⑷按照轉(zhuǎn)矩過載能力選擇 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的想法但會造成浪費(fèi)總的來說從生產(chǎn)成本來作合適的選擇 314 選擇的變頻器應(yīng)滿足的條件 ⑴根據(jù)被控設(shè)備的負(fù)載特性選擇通用變頻器的類型 ⑵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 ⑶為降低電梯成本首選通用變頻器 ⑷電梯的啟動和停車都要平穩(wěn) ⑸變頻器帶有防止失速功能 ⑹變頻器具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性 32 通用變頻器簡介及選擇 321 通用變頻器簡介 為了滿足以上的條件本設(shè)計(jì)選擇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 ⑴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 ⑵為了節(jié)約能源降低生產(chǎn)成本 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 到采用工 GBT 兩個(gè)大發(fā)展過程 ⑴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 6OOKVA400KVA 以下的已經(jīng)系列化前幾年主開關(guān)器件開始采用工 GBT 僅三四年的時(shí)間 IGBT 變頻器的單機(jī)容量已達(dá) 1800KVA 隨著工 GBT 容量的擴(kuò)大通用變頻器的容量也將隨之?dāng)U大 ⑵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 LS 工 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 路等封裝在一起構(gòu)成了一種智能電力模塊這種器件屬于絕緣金屬基底結(jié)構(gòu)所以防電磁干擾能力強(qiáng)保護(hù)電路和檢測電路與功率開關(guān)間的距離盡可能的小因而保護(hù)迅速且可靠傳感信號也十分迅速 ⑶多功能和智能化 電力電子器件和控制技術(shù)的不斷進(jìn)步使變頻器向多功能化和高性能化方向發(fā)展特別是微機(jī)的應(yīng)用為變頻器多功能化和高性能化提供了可靠的保證 ⑷應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大 通用變頻器經(jīng)歷了模擬控制數(shù)字控制數(shù)模混合控制直到全數(shù)字控制的演變逐步地實(shí)現(xiàn)了多功能化和高性能化進(jìn)而使之對各類生產(chǎn)機(jī)械各類生產(chǎn)工藝的適應(yīng)性不斷增強(qiáng)最初通用變頻器僅用于風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載的 節(jié)能調(diào)速和化纖工業(yè)中高速纏繞的多機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行等到目前為止其應(yīng)用領(lǐng)域得到了相當(dāng)?shù)臄U(kuò)展如搬運(yùn)機(jī)械從反抗性負(fù)載的搬運(yùn)車輛帶式運(yùn)輸機(jī)到位能負(fù)載的起重機(jī)提升機(jī)立體倉庫立體停車廠等都己采用了通用變頻器金屬加工機(jī)械從各類切削機(jī)床直到高速磨床乃至數(shù)控機(jī)床加工中心超高速伺機(jī)的精確位置控制都已應(yīng)用通用變頻器在其它方面如農(nóng)用機(jī)械食品機(jī)械木工機(jī)械印刷機(jī)械各類空調(diào)各類家用電器甚至街心公元噴水池可以說其應(yīng)用范圍相當(dāng)廣闊并且還將繼續(xù)擴(kuò)大 322 VS 一 616G5 型通用變頻器 電梯的調(diào)度要求除了一般工業(yè)控制的靜態(tài)動態(tài)性能外他的舒適度指標(biāo)往 往是選擇中的一項(xiàng)重要內(nèi)容本設(shè)計(jì)中拖動調(diào)速系統(tǒng)的關(guān)鍵在于保證電梯按理想的給定速度曲線運(yùn)行以改善電梯運(yùn)行的舒適感另外由于電梯在建筑物內(nèi)的耗電量占建筑物總用電量的相當(dāng)比例因此電梯節(jié)約用電日益受到重視 考慮以上各種因素本設(shè)計(jì)選用安川 VS 一 616G5 型全數(shù)字變頻器它具有磁通矢量控制轉(zhuǎn)差補(bǔ)償負(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)等一系列先進(jìn)功能可以最大限度地提高電機(jī)功率因數(shù)和電機(jī)效率同時(shí)降低了電機(jī)運(yùn)行損耗特別適合電梯類負(fù)載頻繁變化的場合另外 VS 一 616G5 變頻器的啟動制動具有可任意調(diào)節(jié)的 S 曲線和零頻仍可輸出 150力矩的特點(diǎn)配以高精度的旋轉(zhuǎn)編碼 器控制精度可達(dá) 001一 002使得電梯運(yùn)行舒適感好零速抱閘平層精度高無須配專用電機(jī)可自學(xué)習(xí)所配電機(jī)的各個(gè)參數(shù)精確控制任何品牌的電機(jī)采用高性能工 GBT載波頻率 20KHZ從而使變頻器輸出一個(gè)不失真的正弦流波形使電機(jī)始終運(yùn)行于靜噪音狀態(tài) VS一 616G5型變頻器是安川電機(jī)公司面向世界推出的 21世紀(jì)通用型變頻器這種變頻器不僅考慮了 Vf 控制而且還實(shí)現(xiàn)了矢量控制通過其本身的自動調(diào)諧功能與無速度傳感器電流矢量控制很容易得到高起動轉(zhuǎn)矩與較高的調(diào)速范圍 VS 一 616G5 變頻器的特點(diǎn)如下 ⑴包括電流矢量控制在內(nèi)的四種控制方式均實(shí) 現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化 ⑵有豐富的內(nèi)藏與選擇功能 ⑶由于采用了最新式的硬件因此功能全體積小 ⑷保護(hù)功能完善維修性能好 ⑸通過 LCD 操作裝置可提高操作性能 VS 一 616G5 型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格如表31 表 31 VS616G5 型變頻器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 電壓 200V 400V 容量范圍 121100KVA 14460KVA 電源 電壓頻率 200V 三相 202100208220V 400V 三相 380400415460V 電壓允許變動 10 15 頻率允許變動 177。 15 控制特性 控制方式 正選波 PWM 控制 ● 無 傳感矢量控制無 PG ● 帶傳感矢量控 制帶 PG ● VF 控制 ● 帶傳 VF 控制 用參數(shù)切換 啟動轉(zhuǎn)矩 150Hz 無 PG 150rmin 帶PG 速度控制范圍 1100 無 PG 11000 帶 PG 速度控制精度 177。 02 無 PG 002 帶 PG 速度響應(yīng) 5Hz 無 PG30Hz 帶 PG 轉(zhuǎn)矩極限 有 轉(zhuǎn)矩精度 177。 5 轉(zhuǎn)矩響應(yīng) 20Hz無 PG以上 150Hz帶 PG 以上 頻率控制范圍 01400HZ 頻率精度 溫度變化 數(shù)字式指令177。 001 10℃ 40℃ 模擬式指令177。 01 25℃ 10℃ 頻率設(shè)定分辨率運(yùn)算分辨率 數(shù)字式指令 001Hz100Hz 模擬式指令 003Hz60Hz 輸出頻率分辨率 001Hz 過載量 額定輸出電流的 150IN 頻率設(shè)定信號 10V 10V 0 10V4 20MA 加減速時(shí)間 00160000S 制動轉(zhuǎn)矩 約 20 帶制動選擇 150 抑制高次諧拔波電源 直流電抗器 內(nèi)帶 200V24KVA400V26KVA 以下可以選擇 12 相整流 不能變動 主控制功能 瞬停再啟動下降控制轉(zhuǎn)矩控制零點(diǎn)伺服控制等 操作裝置 16 字 179。 2 線日語液晶顯示器 接通插件板可選擇 16 種最多可裝 3 塊 保護(hù)功能 電機(jī)保護(hù)變頻過載瞬間過電流電壓下降過電壓輸入缺相 323 VS616G5 型通用變頻器電梯調(diào)速系統(tǒng) 通用變頻器 VS616G5 可直接控制交流異步電動機(jī)的電流使電動機(jī)保持較高的輸出轉(zhuǎn)矩它適合用于各種應(yīng)用場合可以低速下實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)起動并且極其精確地運(yùn)行其自動調(diào)整功能可使各種電動機(jī)達(dá)到高性能的控制 VS616G5將 Uf控制矢量控制閉環(huán) Uf 控制閉環(huán)矢量控制四種控制方式融為一體其中閉環(huán)矢量控制是最適合電梯控制要求的變頻器的配置及容量選擇 VS616G5 變頻器用在電梯調(diào)速系統(tǒng)中時(shí)必須配 PG 卡及旋轉(zhuǎn)編碼器以供電動機(jī)測速及反饋旋轉(zhuǎn)編碼器與電動機(jī)同軸連接對電動機(jī)進(jìn)行測速旋轉(zhuǎn)編碼器輸出 AB 兩相脈沖當(dāng) A 相脈沖超前 B 相脈沖90176。時(shí)可認(rèn)為電動機(jī)處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)當(dāng) A 相脈沖滯后于 B 相脈沖 90176。時(shí)可認(rèn)為電動機(jī)處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)旋轉(zhuǎn)編碼器根據(jù) AB 相脈沖的相序可判斷電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向并根據(jù) AB 脈沖的頻率或周期測得電動機(jī)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)編碼器將此脈沖輸出給 PG 卡 PG卡再將此反饋信號送給 616G5 內(nèi)部以便進(jìn)行運(yùn)算調(diào)節(jié) 當(dāng)電梯減速運(yùn)行時(shí)電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)向變頻器回饋電能這時(shí)同步轉(zhuǎn)速下降交 直 交變頻器的直流部分電壓升高制動電阻的作用就是消耗回饋電能抑制直流電壓升高除 PG卡和制動電阻外 VS616G5還需要配置 600脈沖旋轉(zhuǎn)編碼器和電梯運(yùn)行曲線輸入板可選配其容量可選 1∶ 1 配置即電動機(jī)容量和變頻器容量相等最好采用大一數(shù)量級選配即 11kW 電動機(jī)選 15kW 的變頻器 15kW 電動機(jī)選 18kW的變頻器 324 變頻器結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計(jì) VS616G5 變頻器共有 9 組參數(shù)每一組參數(shù)的設(shè)計(jì)都具有特定的含義常用參數(shù)如表 32 所示 表 32 變頻器常 用參數(shù) 參數(shù) 功能 A 組 確定控制模式 B 組 選擇運(yùn)動功能 C 組 確定加減速時(shí)間和轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償時(shí)間 D 組 選擇頻率 E組 確定運(yùn)行壓頻曲線 F 組 保護(hù)設(shè)置 H 組 確定偏差標(biāo)準(zhǔn) 3241 參數(shù)設(shè)計(jì) 參數(shù)設(shè)計(jì)的原則 ⑴減小啟動沖擊及增加調(diào)速的舒適感其速度環(huán)比例系數(shù)宜小些而積分時(shí)間常數(shù)宜大些 ⑵提高了運(yùn)行效率快車頻率應(yīng)選為工頻而爬行頻率要盡可能低些以減小停車沖擊 ⑶零速一般設(shè)計(jì)為 0Hz 速抱閘功能將影響舒適感變頻器其他常用參數(shù)可根據(jù)電網(wǎng)電壓和電機(jī)銘牌數(shù)據(jù)直接輸入 3242 變頻器自學(xué)習(xí)功能的應(yīng)用方法 為了 使變頻器工作在最佳狀態(tài)在完成參數(shù)設(shè)置后需使變頻器對所驅(qū)動的電動機(jī)進(jìn)行自學(xué)習(xí)而 616G5 就具有曳引機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)的功能其方法是將曳引機(jī)制動輪與電機(jī)軸脫離使電動機(jī)處于空載狀態(tài)然后啟動電動機(jī)讓變頻器自動識別并存儲電動機(jī)有關(guān)參數(shù)變頻器將根據(jù)識別到的結(jié)果調(diào)整控制算法中的有關(guān)參數(shù)顯然這一組自學(xué)習(xí)到的參數(shù)是和變頻器匹配的最佳參數(shù)使變頻器能對該電動機(jī)進(jìn)行最佳控制 3243 變頻器容量計(jì)算 變頻器的功率可根據(jù)曳引機(jī)電機(jī)功率電梯運(yùn)行速度電梯載重與配重進(jìn)行計(jì)算設(shè)電梯曳引機(jī)電機(jī)功率為 P1 電梯運(yùn)行速度為 V 電梯自重為 W1 電梯載重為 W2配重 為 W3 重力加速度為 g 變頻器功率為 P 在最大載重下電梯上升所需曳引功率P2 由式 31 計(jì)算 31 式中為摩擦力 電機(jī)功率變頻器功率 P 應(yīng)接近電機(jī)功率相對于留有安全裕量可取 P 15 32 其中 k 002 2021Kg 1000Kg 2400Kgg 98ms V 15ms 由式 31 得 P2 600179。 98＋ 108179。 98179。 15≈ 104kW 又有式 32 得 P