【正文】 o’相似，互差 120176。 。 ? 當(dāng)觸發(fā)角在 30176。 ～ 60176。 之間變化時(shí)，輸出相電壓波形與圖 336 a）中 uuo’相似，只是波形跳變沿向前或向后推移了而已。 ? 用類似的方法可以分析出 α=60176。 ～ 90176。 時(shí)輸出相電壓波形見圖 3－ 36 b）， uuo’的波形如圖 336 b）中粗實(shí)線所示。 ? 從圖 3－ 36 c）看出，當(dāng) α=90176。 ～ 120176。 時(shí)，輸出的電壓波形已經(jīng)與正弦波相差很大了。當(dāng)觸發(fā)角在 α=120176。 ～ 150176。 之間時(shí)．用細(xì)實(shí)線畫出這個(gè)區(qū)間的 uo，見圖 3－ 36 d），輸出的相電壓波形就更差了。 ? 圖 3－ 36 調(diào)壓電路的輸出相電壓波形分析（ Y接， cosφ=1） ? a) α=30176。 b) α=60176。 c) α=90176。 d) α=120176。 ? 圖 3－ 36 調(diào)壓電路的輸出相電壓波形分析（ Y接， cosφ=1） ? a) α=30176。 b) α=60176。 c) α=90176。 d) α=120176。 ? 隨著觸發(fā)角 α的增大，這些鋸齒的前沿向右移動(dòng)，鋸齒越來越小，到α=150176。 時(shí)，鋸齒已不存在。再增加 α角也不會(huì)再有任何兩相同時(shí)導(dǎo)通了，因此各相輸出電壓都將為零。 ? 對上述波形進(jìn)行富立葉分析可以得到各種觸發(fā)角的情況下各次諧波的情況。由于是星形無中線接法，因此三次諧波及三的倍數(shù)次諧波的電流是不會(huì)存在的。五次、七次諧波電流有相當(dāng)?shù)谋壤淮我陨现C波相對較小。以 α＝ 0176。 時(shí)相電流有效值為基值，各次諧波的標(biāo)定值隨觸發(fā)角 α的變化如表 3－ 5所示。 ? 以 α=60176。 為例，從表中看出五次諧波電流是基波電流的四分之一，七次諧波為基波電流的八分之一稍多些?？梢娭C波占相當(dāng)比例。對于電機(jī)負(fù)載，由于有電感作用，因此電流連續(xù)性要比圖 3－ 41所示的電壓波形要好，諧波電流也會(huì)小些。 ? 將上表所列電流與觸發(fā)角的關(guān)系繪制成曲線，如圖 3－ 37所示。 ? 圖 3－ 37 三相“ Y”接、電阻負(fù)載調(diào)壓電路 I*α=f(α)關(guān)系 ? 圖 3－ 37 三相“ Y”接、電阻負(fù)載調(diào)壓電路 I*α=f(α)關(guān)系 ? 二、交流電梯調(diào)壓調(diào)速的特點(diǎn) ? （一）在電梯中采用調(diào)壓方法的目的 ? 在交流調(diào)速電梯中采用調(diào)壓方法的目的簡單地說就是為了實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行的速度曲線，獲得良好的運(yùn)行舒適感，提高平層精度。具體地講，主要包含如下兩個(gè)方面： ? 一個(gè)是對電梯穩(wěn)速運(yùn)行時(shí)實(shí)行閉環(huán)控制，通過閉環(huán)調(diào)壓，使電梯不論負(fù)載輕重、不論運(yùn)行方向均在額定梯速下運(yùn)行。這樣做一方面可以克服摩擦阻力的波動(dòng)造成的速度不均和振動(dòng)，提高穩(wěn)速運(yùn)行階段的舒適感，另一方面可以保證任何運(yùn)行工況下減速停車前的初始速度都是同一個(gè)確定的值（即額定速度），從而提高減速階段的控制精度，最終提高平層精度。 ? 另一個(gè)是對電梯加速、減速過程實(shí)行閉環(huán)控制，通過調(diào)壓或輔以其它制動(dòng)手段，使電梯按預(yù)定的速度曲線升速或減速，從而獲取加減速階段的良好舒適感，并提高轎廂平層精度。 ? 后一點(diǎn)對加、減速階段的過渡過程實(shí)行速度閉環(huán)控制是電梯控制與一般生產(chǎn)機(jī)械的速度控制所不同的。一般生產(chǎn)機(jī)械主要對穩(wěn)速運(yùn)行階段實(shí)行速度的閉環(huán)控制，而在加速、減速階段通常采用電流截止反饋使電機(jī)在最大允許電流下加速或減速，這樣電機(jī)及其拖動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械可以得到最大的加、減速度，從而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。而電梯在加、減速階段則要進(jìn)行嚴(yán)格的速度閉環(huán)控制，這也就增加了電梯控制的難度。 ? （二）調(diào)壓調(diào)速對電梯曳引電機(jī)的要求 ? ? 我們以電梯滿載上升的起動(dòng)過程來考查對曳引電機(jī)的要求。 ? 圖 3－ 38中曲線 1是電梯滿載運(yùn)行時(shí)的負(fù)載機(jī)械特性。如果曳引電動(dòng)機(jī)在電梯運(yùn)行中能夠被控制按這條曲線輸出轉(zhuǎn)矩的話，那么電梯就將按頂定的速度曲線運(yùn)行。為了克服由于制造、安裝、調(diào)整的不當(dāng)造成的某些地方阻力的增大，電機(jī)的拖動(dòng)或制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較曲線 1還應(yīng)有一定的富裕。 ? 圖 3－ 38 電梯起動(dòng)時(shí)負(fù)載機(jī)械特性與曳引電機(jī)機(jī)械特性的關(guān)系 ? 圖 3－ 38 電梯起動(dòng)時(shí)負(fù)載機(jī)械特性與曳引電機(jī)機(jī)械特性的關(guān)系 ? 在圖 3－ 38中畫出了三條電機(jī)的機(jī)械特性，其中曲線 2是普通異步電機(jī)機(jī)械特性，曲經(jīng) 3是電梯用異步電機(jī)機(jī)械特性，曲線 4是為大范圍調(diào)壓調(diào)速而設(shè)計(jì)的 sm≥1的異步電機(jī)機(jī)械特性。這三條機(jī)械特性的最大轉(zhuǎn)矩都是 Mm，比負(fù)載的最大轉(zhuǎn)矩 Mmz要大一些，有一定的轉(zhuǎn)矩裕量。但是三臺電機(jī)的 sm不同，曲線 2的 sm大約在 ，曲線 3的 sm大約在 ，曲線 4的 sm則大于 1。我們知道，異步電機(jī)降壓機(jī)械特性是最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)水平向左移動(dòng)的一族形狀與固有特性相類似的曲線，它們在第一象限里分布在固有特性與縱坐標(biāo)軸 Z間的區(qū)域內(nèi)。在本章第三節(jié)中已經(jīng)指出，選擇電梯曳引電機(jī)的必要條件就是電機(jī)的機(jī)械特性能夠包容負(fù)載的機(jī)械特性。從圖 3－ 38可以看出，普通異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線 2不能全部包容負(fù)載機(jī)械特性，在 GEH段的負(fù)載轉(zhuǎn)矩將是這臺電機(jī)達(dá)不到的。因此從電梯起動(dòng)到 G點(diǎn)時(shí)開始，電梯速度將達(dá)不到預(yù)定速度，不能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的速度曲線。 4號曲線也不能包容負(fù)載機(jī)械傳性，在 IEFBJ區(qū)段，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩達(dá)不到這么大，因此如果用這臺電機(jī)作電梯曳引電機(jī)，那么在電梯起動(dòng)到 I點(diǎn)以后，速度也將開始偏離預(yù)定速度，起動(dòng)過程變慢，甚至到穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)也達(dá)不到額定速度，而只能以低于額定速度的 nL轉(zhuǎn)速運(yùn)行。要想使這兩類電機(jī)帶動(dòng)這部電梯正常運(yùn)行，就只能提高電機(jī)額定功率，而提高額定功率后電機(jī)的飛輪矩也將增大，這又反過來增大了負(fù)載的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩，使 Mmz增大，進(jìn)入惡性循環(huán)?？梢妴渭兊靥岣唠姍C(jī)功率不是最好的解決辦法。從圖 3－38我們看出，曲線 3恰好能夠包容負(fù)載機(jī)械特性，是不需要增大電機(jī)功率而能滿足電梯曳引要求的較理想曲線。這條曲線的特點(diǎn)是，它的最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)的轉(zhuǎn)差率 sm≈。 ? 由上述分析可以得出結(jié)論：用于調(diào)壓調(diào)速電梯的曳引電動(dòng)機(jī)，其臨界轉(zhuǎn)差率應(yīng)為 右，即 sm≈。 ? ? 從前面的分析及圖 3－ 12的負(fù)載機(jī)械特性可以看到，電梯運(yùn)行當(dāng)中，曳引電機(jī)經(jīng)常要運(yùn)行在第 Ⅱ 、 Ⅳ 象限中，這時(shí)電機(jī)處在制動(dòng)狀態(tài)。對于調(diào)壓調(diào)速電梯，要想使電機(jī)運(yùn)行在制動(dòng)狀態(tài)應(yīng)怎樣實(shí)現(xiàn)呢？ ? 下面以電梯輕載上升運(yùn)行為例如以討論。 ? 圖 339中曲線 l為電梯空載運(yùn)行的負(fù)載機(jī)械特性。曲線 3是電機(jī)正向運(yùn)行機(jī)械特性，其中 2是固有特性， 3是實(shí)際可行的調(diào)壓到最低電壓時(shí)的機(jī)械特性，電壓調(diào)到其它數(shù)值時(shí)電機(jī)的機(jī)械特性處在 3曲線之間。曲線 7是電機(jī)反向運(yùn)行機(jī)械特性，其中 4為固有特性， 7是調(diào)壓到最低時(shí)的機(jī)械特性，其它電壓時(shí)的機(jī)械特性在 7之間， 6是其中兩條。 ? 圖 3－ 39 電梯空載采用反接制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性 ? 圖 3－ 39 電梯空載采用反接制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性 ? 從圖中可以看出，單純用正向調(diào)壓是不能實(shí)現(xiàn)空載上升時(shí)負(fù)載特性所要求的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的．因?yàn)檎蛘{(diào)壓的機(jī)械特性在第二象限的部分其轉(zhuǎn)速都在電機(jī)同步轉(zhuǎn)速 nl之上，與負(fù)載機(jī)械特性不可能相交。那么怎樣才能得到第二象限的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩呢？我們來考察如下幾種方法。 ? （ 1）采用反向調(diào)壓機(jī)械特性 4—7在第二象限的部分，這時(shí)電機(jī)工作在反接制動(dòng)狀態(tài)。但是這種方法有一些重大的缺陷影響其實(shí)際應(yīng)用。 ? 首先，負(fù)載機(jī)械特性的 HF’E’G段曲線沒有被包容，要想將其包容，就必須提高電機(jī)功率，這樣將造成投資增大，電動(dòng)運(yùn)行時(shí)電機(jī)功率過于寬裕因而造成效率降低等缺點(diǎn)。 ? 再有，若想利用機(jī)械特性曲線 5使電梯穩(wěn)速運(yùn)行在 B（ C）點(diǎn)是辦不到的，因?yàn)榍€ 5在該點(diǎn)具有正斜率，帶動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載是不能穩(wěn)定運(yùn)行的。當(dāng)然可以通過調(diào)壓實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制使電梯運(yùn)行在該點(diǎn)，但是這種情況下的控制規(guī)律與電動(dòng)運(yùn)行時(shí)恰恰相反：要想減速必須增加電壓，這樣就增加了控制的復(fù)雜性． ? 第三，由于這時(shí)電機(jī)工作在反接制動(dòng)狀態(tài)，在減速停車過程中除了要消耗掉系統(tǒng)的動(dòng)能，還要由電網(wǎng)吸收一部分電能，而這些電能也將消耗在電機(jī)中。這樣一來增加了能耗降低了電梯運(yùn)行效率，同時(shí)還造成電機(jī)過熱。 ? 由于上述原因，在電梯拖動(dòng)方式中很少采用反接制動(dòng)方案。 ? （ 2）采用能耗制動(dòng)實(shí)現(xiàn)第 Ⅱ 、 Ⅳ 象限的運(yùn)行，其原理可以用圖 3－ 40來分析。 ? 圖 3－ 40 采用能耗制動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)制動(dòng)運(yùn)行 ? 圖 3－ 40 采用能耗制動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)制動(dòng)運(yùn)行 ? 圖 3－ 40中曲線 1是電梯空載運(yùn)行時(shí)的負(fù)載機(jī)械特性，曲線 3是電機(jī)正向調(diào)壓機(jī)械持性，其中 2是 U＝ UN時(shí)的機(jī)械特性， 3是 U=Umin 時(shí)的機(jī)械特性。曲線 7是電機(jī)能耗制動(dòng)機(jī)械特性，其中 4是最大勵(lì)磁電流時(shí)的能耗制動(dòng)機(jī)械特性， 7是最小勵(lì)磁電流時(shí)的能耗制動(dòng)機(jī)械特性，勵(lì)磁電流處在中間值時(shí)，機(jī)械特性處在 7之間， 6就是其中兩條。 ? 從圖 3－ 40可以看出，能耗制動(dòng)方法也有缺點(diǎn)，討論如下： ? 具有控制死區(qū)，圖中 GE’AH段是能耗制動(dòng)機(jī)械特性所達(dá)不到的，因此在這一帶實(shí)現(xiàn)不了預(yù)定的速度曲線。特別是能耗制動(dòng)曲線不能包容 A點(diǎn)，這就使得能耗制動(dòng)停車在輕載上升或重載下降時(shí)做不到零速抱閘停車，而只能是速度降到某一較低轉(zhuǎn)速（例如圖中 I點(diǎn)的 nI）時(shí)即抱閘，靠抱閘的摩擦力停車，因而做不到減速停車階段的全程閉環(huán)控制。對于常用的調(diào)壓電梯電機(jī)， I點(diǎn)的轉(zhuǎn)速 nI＝（ ～ ） n1，對于四極電機(jī)， nI大約為 120r／ min左右，在這個(gè)轉(zhuǎn)速下直接抱閘剎車，平層精度要做到 177。 15mm的要求是有一定困難的。 ? 為了提高平層精度，就應(yīng)設(shè)法減小 nI。這可以采用降低電機(jī)同步速 n1的方法，而增加極對數(shù)可以降低 n1，因此在調(diào)壓調(diào)速電梯中，拖動(dòng)電機(jī)也常采用變極雙速電機(jī)，高速用于電動(dòng)運(yùn)行，低速用于能耗制動(dòng)運(yùn)行。這時(shí)能耗制動(dòng)的機(jī)械特性如圖 3－ 40中的 4’、5’、 6’、 7’，用它們?nèi)〈咚俳臃芎闹苿?dòng)曲線 7，顯然此時(shí) I’點(diǎn)的轉(zhuǎn)速低于 I點(diǎn)的轉(zhuǎn)速。對于調(diào)壓調(diào)速電梯常用的 4／ 16極變極電機(jī)，它的 nI’＝（ ～ ） n1’，大約為 50r／ min左右。與高速制動(dòng)時(shí)的 120r／ min相比，轉(zhuǎn)速減少到 42%，動(dòng)能則減少到（ 42％） 178。=％，因此平層精度可以大為提高。從機(jī)械特性的包容關(guān)系來看，低速繞組能耗制動(dòng)機(jī)械特性 4’比高速繞組能耗制動(dòng)機(jī)械特性 4更能包容負(fù)載機(jī)械傳性 1，因此4’更接近電梯的要求。實(shí)際上在電梯曳引電機(jī)轉(zhuǎn)速降到 50r／ min（對應(yīng)梯速大約為 5cm／ s）時(shí)實(shí)施抱閘停車，已不會(huì)產(chǎn)生很大沖擊了。為了進(jìn)一步提高平層精度，有的電梯在停車前還設(shè)有一個(gè)低速運(yùn)行段，這有點(diǎn)類似于雙速電梯，但是它的低速運(yùn)行是靠高速繞組調(diào)壓（對重載上升或輕載下降情況）或低速繞組能耗制動(dòng)（對輕載上升或重載下降情況）的閉環(huán)控制來實(shí)現(xiàn)，而不像雙速電梯那樣，僅靠低速繞組的開環(huán)固有特性實(shí)現(xiàn)。因此通常把這種電梯歸于調(diào)速電梯類別中，而不稱其為雙速電梯。在低速運(yùn)行到接近平層位置時(shí)，實(shí)施再次減速，電梯又按光滑的速度曲線進(jìn)行減速，這種電梯的負(fù)載機(jī)械特性曲線在減速到一定程度后變成 1’曲線那樣。當(dāng)然，由于能耗制動(dòng)的局限，曲線 1’的 G”A段是不能實(shí)現(xiàn)的，實(shí)際上是按能耗制動(dòng)機(jī)械特性 4’的 G”I’段執(zhí)行的。如果過了 I’點(diǎn)還不抱閘停車，電梯便以 I’點(diǎn)對應(yīng)的速度緩慢運(yùn)行。因此這種電梯不能以實(shí)際轉(zhuǎn)速到達(dá)零速作為抱閘停車的依據(jù)，而可以用時(shí)間、距離、給定速度變?yōu)榱慊驅(qū)嶋H速度到達(dá) nI’等作為抱閘停車的控制依據(jù)。 ? 除上述 GE’AH死區(qū)外，在圖 3－ 40的曲線 3和 7’之間的區(qū)域也形成了控制死區(qū)，在這個(gè)區(qū)域中，高速繞組調(diào)壓或低速繞組能耗的機(jī)械特性都達(dá)不到。為解決這個(gè)死區(qū)問題，可以用如下兩種方法之一： ? 其一是采用合成機(jī)械特性，例如將電機(jī)高速繞組通人最低電壓得到機(jī)械特性 3，在電機(jī)的低速繞組中同時(shí)通入最小勵(lì)磁電流得到機(jī)械特性 7’，假設(shè)電機(jī)是線性的，那么此時(shí)電機(jī)總的機(jī)械特性應(yīng)是特性 5和特性 7’的線性疊加。將同一轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩相加，由 3和 7’曲線可以得到曲線 8，這就是電機(jī)既電動(dòng)又能耗制動(dòng)的合成機(jī)械特性。曲線 8與負(fù)載機(jī)械特性交于 L、 M點(diǎn)，顯然，在這種控制下，電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載要求的 L、 M兩個(gè)工作點(diǎn)，如果固定曲線 3，增大低速繞組的勵(lì)磁電流，便可以得到新的合成機(jī)械特性，該特性曲線在曲線 8的左側(cè)，從而可以得到曲線 1上 L、 M以左、機(jī)械特性 7’以右的各工作點(diǎn)。如果固定 7’號曲線而調(diào)節(jié)高速繞組的三相電壓，合成機(jī)械特性便向右移，便可以得到曲線 1上 L、 M點(diǎn)以右、機(jī)械特性 3以左的各工作點(diǎn)。當(dāng)然這種控制并不限于固定曲線 7’或固定曲線 3，而可以由任意一條能耗制動(dòng)機(jī)械特性與任意一條三相降壓機(jī)械特性合成得到新的機(jī)械特性，從而得到所需工作點(diǎn)。電機(jī)一方面在電動(dòng)，一方面又在制動(dòng)，這就使得該方法耗能大，電機(jī)發(fā)熱較重，因此較少采用。 ? 另一種方法是斷續(xù)控制法，這種方法是這樣做的：如果欲使電機(jī)工作在圖 3－ 40曲線 1的 R點(diǎn)，那么在△ t1的時(shí)間里讓電機(jī)工作在曲線 3的 R3點(diǎn)，緊接著在△ t2的時(shí)間里讓電機(jī)工作在曲線 7’的 R7點(diǎn)，只要適當(dāng)控制面△ t1和△ t2這兩個(gè)時(shí)間之比例，就可以使在△ t=△ t1+△ t2的時(shí)間間隔內(nèi)電機(jī)的平均轉(zhuǎn)矩為 : ? 如果時(shí)間間隔△ t足夠小（與電機(jī)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)相比），那么電機(jī)轉(zhuǎn)矩的這種切換將不會(huì)造成轉(zhuǎn)速的明顯跳動(dòng)，也就不會(huì)引起大的不舒適感。由于△ t△ t2的比例可以控制，電動(dòng)或制動(dòng)的機(jī)械特性也不