毕业设计（论文）交流调压调速—能耗制动电梯拖动与控制系统的设计

1、毕 业 论 文题目： 交流调压调速能耗制动电梯拖动与控制系统的设计 alternating voltage regulation speed-braking energy elevator drag and the design of control system 系 别： 专 业： 班 级: 姓 名: 学 号: 指导教师: 2011年 月日摘要电梯是现代社会和经济中的物质文明标志，是必不可少的垂直运输设备。电梯作为垂直运输的升降设备，其特点是在高层建筑物中所占的面积小，同时通过电气或其他的控制方式可以将乘客或货物安全合理，有效的运送到不同的楼层。基于这些优点，在建筑业特别是高层建筑飞速发展的

2、今天，电梯行业进入了新的发展时期。本文在阐述电梯的分类，基本结构和功能，电梯电力拖动的基本方法的基础上，针对交流调压调速能耗制动电梯拖动与控制系统的设计，使用plc原理，设计了电梯的控制系统，包括层楼指示、轿厢内指令和厅外召唤指令的登记、记忆及消除等部分，实现轿内与各层呼梯指令的记录、电梯运行方向和选层的控制，电梯上下行和自动开关门、电梯的指层控制等功能。abstract the elevator is the modern society and economy of material civilization symbol, is indispensable vertical transp

3、ortation equipment. elevator as vertical transportation lifting equipment, its characteristic is accounted for in the high-rise buildings in the area is small, and at the same time through electrical or other control mode of passenger and goods can be safe, effective shipped to different floor. base

4、d on these advantages, the construction industry especially high-rise building rapid development today, elevator industry entered the new developing period. based on elaborating the elevator classification, basic structure and function, the elevator the basic method of electric drive, based on alter

5、nating voltage regulation speed - braking energy elevator drag and the design of control system, the use of plc of the principle, design the elevator control systems, including floors instructions, elevator car outside instructions and hall within the registration, memory summoning instructions and

6、eliminating the part such as car, realizing with each layer within the record, called ladder instructions direction and elevator running, control of elevator stratum selection downlink and automatic open shut and elevator to the layer control etc. function. key words：elevator control system目 录摘要2abs

7、tract3第一章 电梯的分类，基本结构和功能51.1电梯分类51.2电梯的基本结构7第二章 电梯的电力拖动基本方法172.1轿门及厅门运动的电力拖动方式172.2电梯的运行速度及要求182.3电梯的负载机械特性192.4 电梯对电机的性能要求212.5 电动机额定功率的粗选23第三章 交流调压调速能耗制动电梯拖动与控制系统的设计243.1交流调压调速拖动方式示243.2 主电路28第四章电梯信号控制系统314.1 内指令信号的登记与消除314.2 外召唤信号的登记与消除344.3 电梯指层控制37总结39参考文献39第一章 电梯的分类，基本结构和功能1.1电梯分类1.1.1按速度分类1、低速

8、电梯，电梯的额定速度在1m/s以下，常用于10层以下的建筑物。2、快速电梯，电梯允许的额定速度在12m/s之间，常用于10以上的建筑物。3、高速电梯，运行的额定速度2m/s.常用于16层以上的建筑物。4、超高速电梯，电梯的运行的额定速度超过5m/s甚至更高。常用于100m的建筑物内。1.1.2按用途分类1、 乘客电梯，主要用于送乘客而设计的电梯，主要用于宾馆，饭店，办公大楼等。2、 住宅电梯，供住宅用，主要送乘客及家用物品。3、 观光电梯，观光侧轿厢壁透明，装饰豪华，活泼，运行于大厅中央或高层大楼的外墙上，供乘客，游客观光。4、 载货电梯，载货电梯是为运送货物而设计的，轿厢有效面积和载重量比较

9、大。5、 客货电梯，主要用于运送乘客和货物，它与乘客电梯的区别主要在于轿厢内的装饰有所不同。6、 医用电梯，专为医院设计的用于运送病人和医疗器械和救护设备的电梯，轿厢窄和深，要求有较高的运行稳定性，有专职司机操纵。7、 杂物电梯，供图书馆，办公楼 饭店，运送杂物。8、 汽车电梯，用于多层，高层车库中的客，货，汽车的垂直运输。9、 自动电梯，与地面成30或35度的倾斜角，在一定方向上以较慢的速度运行，多用于机场，车站，商场，是具有一定的装饰。10、自动人行道，在水平或一定的向上运行，常用于大型车站，机场。11、其他电梯，除了上述的几种电梯，还有一些特殊用途的电梯，如：在施工现场的运送料的建筑电梯

10、，用于运送矿井内的人员及货物的矿井电梯，等等。1.1.3按拖动分类1、 交流电梯，用交流感应电动机作为驱动动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速电梯，双速，三速电梯，交流调速电梯，交流调速电梯以优越的性能，安全可靠都特点占为主流。2、 直流电梯，用直流电动机作为驱动力的电梯。根据有无减速箱，分为有齿与无齿电梯速度一般在2m/s以上。3、 液压电梯，靠液压传动的原理，利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢上升的电梯，速度一般在1m/s以下。4、 齿轮齿条电梯，采用电动机齿轮传动，将导轨加工成齿条，轿厢上与齿条齿合都齿轮，由电动机带动齿轮旋转完成轿厢都升降运动的电梯。5、 螺杆使电梯，将直项式电梯

11、加工成矩形螺纹，再将带有推动力轴承的大螺母安装在油缸顶，然后通过电动机经减速机带动，大螺母旋转，从而使螺杆顶升降。6、 直线电动机驱动的电梯，用直线电动机作为动力源，是目前最新的电梯。1.1.4按有无司机分类1、 有司机电梯，必须有专职司机操纵而完成电梯运行的电梯。2、 无司机电梯，不需要专职司机操作，由乘客自己去按所需楼层的按钮后，电梯自动运行到目的的楼层。3、 有/无司机电梯，此类电梯可改变控制电路。平时由乘客自己操纵电梯运行，遇客流量大时或有必要时司机可控制电梯。1.1.5按控制方式分类1、手柄操纵电梯，由电梯司机在轿厢内操纵手柄开关，实现电梯的起动，上升，下降，平层停止等运行状态。2、

12、按钮控制电梯它是一种简单的自动控制电梯，具有自动平车功能常用于客梯，货梯。3、信号控制电梯，它是一种自动控制程度较高的电梯，除了自动平层，开门功能外，还具有轿厢内信号登记，层站召唤登记，自动停层，顺向截停自动换向等功能。4、集选控制电梯，它是一种在信号控制的基础上发展起来的全自动控制电梯。其特点是把轿厢内选层信号和层外的呼信号集合起来，自动决定向上，向下运动顺向答应，这类电梯在轿厢上设有对重装置，避免电梯超载，轿厢门上有保护装置，以防乘客进出门时扎伤。5、并联控制电梯，23台电梯的控制电路并联起来进行逻辑控制，公共层外召唤信号。6、群控电梯，是用微机和统一调度多台集中并列的电梯。1.1.6按曳

13、引机结构分类1、 有齿曳引机电梯，曳引机有减速器，用于交直流电梯。2、 无齿曳引机电梯，曳引机没有减速器，由曳引机直接带动曳引轮转动，用于直流电梯。1.2电梯的基本结构电梯是机与电紧密结合的复杂产品 ，其基本组成包括机械部分和电气部分，但从空间上考虑一般划分为以下几个部分： 图1、电梯基本结构1机房部分包括电源开关、曳引机、控制柜、选层器、导向轮、减速器、限速器、极限开关、制动抱闸装置、机座等。2井道部分包括导轨、导轨支架、对中重装置、缓冲器、限速紧张装置、补偿链、随行电缆、底坑及井道照明等。3层站部分包括层门、呼梯装置、门锁装置、层站开关装置、层楼显示装置等。4轿厢部分包括轿厢、轿厢门、安全

14、钳装置、平层装置安全窗、导靴、开门机、轿厢内操纵箱、指层灯通讯及报警装置等。图2图2、曳引机结构组成：曳引系统和曳引机的组成1.2.1曳引系统曳引系统组成：曳引机、曳引绳、导向轮、反绳轮等。（一）、曳引机作用：是电梯轿厢升降的主拖动机械。分有齿曳引机和无齿曳引机。1、无齿曳引机：无齿曳引机（下图3）过去一般是以直流电动机作为动力，随着变频技术的发展，交流无齿曳引机也正普遍地用于高速和超高速电梯上。由于没有减速箱这一中间环节，所以传动效率高噪声小，传动平稳。但是存在能耗大，造价高，维修不方便，因此限制了它的应用。目前多用于速度在大于2m/s.的电梯上。图32、有齿曳引机：有齿曳引机（下图4）的技

15、术比较成熟，其拖动装置的动力是通过中间环节的减速传动到曳引机上的，它由电动机、制动器、减速器、和曳引轮组成的并固定在底座上。其中减速箱的作用是降低电动机的输出转速，同时提高输出力矩。减速箱采用了蜗轮蜗杆传动，这传动方式具有传动比大、运行平稳、噪声小、体积小的优点。图4其中，电梯使用电动机的特征：1、断续周期工作、频繁启动、正反转。2、适应一定的电源电压的波动、较大的起动力矩。3、较小的起动电流。4、有发电制动的特性。5、较硬的机械特性。6、良好的调速性能。7、运行平稳，工作可靠，噪声小及维护简单。（二）、曳引钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重（或者两端固定在机房上），依靠钢丝绳与曳引轮绳槽之间的摩

16、擦力来驱动轿厢升降。（三）、导向轮的作用：分开轿厢和对重的间距，采用复绕型时还可增加曳引能力。导向轮安装在曳引机架上或承重梁上。（四）制动器是安全装置。在正常断电或异常情况下均可实现停车。电磁制动器安装在电动机轴与蜗杆轴的连接处电梯一般采用常闭式双瓦块型直流电磁制动器，其性能稳定，噪声小，制动可靠。结构组成及其基本要求：制动电磁铁、制动臂、制动瓦块、制动弹簧。能产生足够大的力矩，且力矩的大小与曳引机的转向无关，制动时对曳引机的轴轮和减速箱的蜗杆轴不能产生任何附加载荷，能够快速平稳而且能满足频繁起、制动的要求，制动零件应有足够的刚性和强度，能耐高温耐磨，结构简单紧凑等。对于有齿轮曳引机，在曳引电

17、动机转轴和曳引轮转轴之间安装减速器(箱)。目的：将电动机轴输出的较高转速降低到曳引轮所需的较低转速，同时得到较大的曳引转矩，以适应电梯运行的要求。另外，制动器还应该具备以下几点功能1、 当电梯动力源失电或控制电路的电源失电时，制动器应能自动进行制动。2、 当轿厢载有125%额定载荷并以额定速度运行时，制动器应能使曳引机停止运转。3、 电梯正常运行时，制动器应在保持松开状态，断开制动器的释放电路后，电梯应无附加延时地有效制动。4、 切断制动器的电流，至少应用两个独立的电气装置来实现。电梯停车时，如果其中的一个接触器的主触点未打开，最迟到下一次运行方向改变时，应防止电梯再运行。5、 装有手动盘车手

18、轮的电梯曳引机，应能用手松开制动器并需要一持续力去保持其松开状态。电磁制动器结构示意图如下5图51- 制动弹簧调节螺母，2-制动瓦块定位弹簧螺栓，3-制动瓦块定位螺栓，4-倒顺螺栓，5-制动电磁铁，6-电磁铁芯，7-拉杆，8-定位螺栓，9-制动臂，10-制动瓦块，11-制动衬料，12-制动轮，13-制动弹簧螺栓，14-手动松闸凸轮，15-制动弹簧。制动原理：当电梯处于静止时曳引电动机，电磁制动器的线圈中均无电流通过，这时因电磁铁的铁心之间没有引力，制动瓦块在制动弹簧的作用下，将制动轮抱紧，保证了电梯处于不工作的静止状态；当曳引电动机通电旋转的瞬间，制动电磁铁中的线圈也通上了电流，电磁铁心迅速磁

19、化吸合的同时，带动制动臂克服制动弹簧力的作用，使得制动瓦块张开，与制动轮完全脱离，从而使电梯在无制动力的情况下运行，当电梯轿厢到达所需层站停车时，曳引电动机失电，制动电磁铁中的线圈也同时失电，电磁铁心的磁力迅速消失，铁芯在弹簧力的作用下通过弹簧臂复位，使制动瓦块再次将制动轮抱住，电梯停止工作。（五）、减速箱对于有齿曳引机，在曳引电动机转轴和曳引轮转轴之间安装减速箱，目的是将电动机轴输出的较高转速降低到曳引轮所需的较低转速，同时得到较大曳引转矩，以适应电梯的运行要求。减速器（箱）多采用蜗轮蜗杆的传动方式，根据减速器的不同结构，又可按传动的方式分为蜗轮蜗杆传动和斜齿轮传动。蜗轮蜗杆传动是由主动轴的

20、蜗杆与安装在壳体轴承上带从动轴的蜗轮组成，其特点是传动比大，噪声小，传动平稳，结构紧凑，体积较小，安全可靠，而且当由蜗轮传动蜗杆时，反效率低，有一定的自锁能力，可以增加电梯制动的动力矩安全系数，增加电梯停车时的安全性。斜齿轮传动传动的主要优点是传动效率高，曳引整体尺寸小，重量轻，但是用于电梯传动的斜齿轮要比普通的使用齿轮有更高的要求，考虑乘客的安全，应确保机件的疲劳强度，可靠性，质量的稳定性等等。（六）曳引轮曵引轮是嵌挂曳引钢丝绳的轮子，也称曳引绳轮或驱动绳轮，绳子的两端分别与轿厢和对重连接。对于有齿轮曳引机，它安装在减速器中的蜗轮轴上，而对于无齿曳引机，则安装在制动器的旁边，与电动机轴，制动

21、器轴在同一轴线上。当曳引轮转动时，通过曳引绳和曳引轮之间的摩擦力驱动轿厢和对重装置上下运动。（七）、轿厢由轿厢架和轿厢体两大部分组成轿厢架是固定和悬吊轿厢的框架，它是轿厢的主要承受构件，由上梁，立梁，下梁，和拉条等部分组成。电梯的轿厢体是由轿厢底、轿厢壁、轿厢顶和轿厢门组成。轿厢底是轿厢支撑负荷的组件，它由框架和地板等组成，客梯的底板常用薄的钢板，面层再铺设塑料板或地毯，而货梯的底板，由于承受的重量较大，常常用45mm的花纹钢板直接铺成。轿厢底的前沿，设有轿门地坎，地坎处装有一块垂直向下延伸的光滑挡板，即护脚板。轿厢壁常用金属薄钢板压制成形，壁板的长度与电梯类别及轿厢的结构形式有关，宽度一般不

22、大于100mm.客梯的轿厢壁常常装有扶手，高级客梯还在轿厢壁上装了整容镜。轿厢顶，常用薄钢板制成，轿厢顶除了安装有门机构。门机控制箱、风扇、检修用操纵箱及照明设备，还有安全窗，以便发生故障时，检修人员能上到轿厢顶检修井道内的设备或乘客通过安全窗撤离轿厢。（八）、平衡装置对重安装在电梯井道内，在电梯运行中起到平衡轿厢及电梯负载重量并减少电动机功率损耗的作用，它是曳引电梯不可缺少的部分。当对重与电梯负载十分匹配时，还可以减小钢丝绳与绳轮之间的曳引力，延长钢丝绳的寿命。（九）、补偿装置，当曳引机高度超过30米时，曳引钢丝绳的差重会影响电梯运行的平稳性及平衡，所以需要增设补偿设备。补偿装置有补偿链，补

23、偿绳及补偿缆。补偿链，传统的补偿链装置由铁链和麻绳组成，麻绳穿在铁链中，用以减少运行时铁链相互碰撞引起的噪声，补偿链的一端悬挂在轿厢的底部，另一端挂在对重的底部。补偿绳，它是以钢丝绳为主体，通过钢丝绳卡钳、挂绳架悬挂在轿厢或对重的底部。补偿缆，它是近几年来发展起来的新型，高密度的补偿装置。补偿缆的中间是低碳钢制成的环链，外面用具有防火的，防氧化的聚乙烯制成的护套。（十）、导向系统电梯的导向系统由导轨，导靴和导轨架组成。导轨，它是对电梯的升降运动起导向作用它限制轿厢和对重在水平方向的移动，保证轿厢与对重在井道中的相互位置，并防止由于轿厢的偏载而产生的倾斜。当安全钳动作时，导轨作为被夹持的支撑件，

24、支撑轿厢和对重。导靴，它是使轿厢和对重沿各自的导轨运行的装置，因为分为轿厢导靴和对重导靴两种：轿厢导靴：安装在轿厢上梁和轿厢底部安全钳的下面，共有4个；对重导靴：安装在对重架的上部和下部，也有4个。导轨架，它的作用是支撑和固定导轨，它固定在井道壁或横梁上。1.2.2电梯的门系统它包括轿厢门，厅门（层门），开门关门结构，安全装置以及附属的零件。轿厢门设在轿厢靠近厅门的一侧，是轿厢的出入口，供司机，乘客，货物的进出。在一些杂货简易的物梯，轿厢门由人力手动开，称为手动门。而大多数电梯是由装在电梯顶部的自动开门机来开、关门的这种轿门叫自动门。厅门设在层站入口处，也称层门或梯井门，厅门的开关是由轿门的带

25、动而完成的。这是因为当轿厢门运行到某一层站停止时，安装在轿厢门上的门刀就插入该厅门门锁的滚轮中，当轿厢开门电动机开门旋转时，通过传动机构带动厅门与轿厢门一起开。关门时又带动厅门一起关。为了保证电梯的安全运行，必须在轿门和厅门完全关闭之后，电梯才允许起到运行。为此在厅门上装设具有电气联锁功能的自动门锁，自动门锁的主要功能有两个：一是锁住厅门，使厅门只有用钥匙才能在厅外打开，二是通过门锁上的微动开关控制电路控制电梯回路的接通和断开，允许电梯的起动、停止运行。无论是轿厢门还是厅门，其型式和结构都应该方便乘客和货物的进出，同时结构简单，构造科学，安全可靠。电梯门按运动方式可分两类，滑动门和旋转门。、旋

26、转门多用于国外的小型公寓，这种门几乎不占用井道空间，特别适合于无轿门电梯。我国普遍采用的是滑动门，滑动门由可分为中分式，旁开说式和直分式三种。1、 中分式，它是由中间向两侧分开，开门时，左右门扇以相同的速度向两边分开，关门时，以相同的速度向中间合拢。2、 旁开式，它是由一侧向另一侧推开或由一侧向另一侧合拢。按照门扇的数量，常分单扇，两扇，三扇。3、 直分式，它是由下往上推开的，又称闸门式门，按照门扇的数量也可分单扇，双扇和三扇等等。电梯轿门、层门的开关操作，有手动开关，和自动开关两种，对应的开关门机构有手动和自动两种。1、手动开关门在一些简易货梯、杂物梯以及施工梯中使用。这种机构中因轿门与厅门

27、之间没有机械的联动的关系，司机必须用手动依次反复开、关轿厢门和厅门。不仅麻烦而且劳动强度大。所以目前在电梯上很少使用。、2、自动门机及其工作原理自动门机除了能自动开关门外，还应该具有调速功能，因此自动开门机主要有减速装置和执行装置组成。减速装置时根据电梯门在开启和关闭时应有合理的速度而设置的，其作用是避免门在起端与终端发生冲击，减速装置一般由开关门电动机（通常采用直流电动机,也有采用三相交流异步电动机）、减速带轮、传送皮带以及开关门的调速开关组成。当电梯开门时，速度变化过程：低速加速至全速运行减速停机，之后靠惯性运行至门全部打开；关门时的速度变化为：全速启动第一级减速运行第二季减速运行停机。惯

28、性至门全部关闭。关门的评均速度低于开门的平均速度，其目的只要是为了安全。图6执行装置多采用曲柄连杆式、链条和钢丝绳式。其作用是将减速机构的旋转运动改为直线运动，并传递轿门，使之开启或闭合。1、 双臂式中分门开门机（如上图6），这种开门机以直流电动机为动力，电动机不带减速箱，而以两级三角的传动带传送的减速以第二级的大带轮作为柄轮。当曲柄轮按逆时针转动180度时，左右摇杆同时推动左右门扇，完成一次开门的过程，然后，曲柄轮再顺时针转动180度时，就能使左右扇门同时合拢，完成一次关门过程。这种开门机，同样采用串电阻降压调速，用于调速的控制行程开关装在曲柄轮背面的开关上，一般为35个，开关一般装在曲柄轮

29、上，在曲柄轮转动时就能依次动作开关，达到调速的目的。2、 单臂式中分门开门，这种开门机以带齿轮减速器的永磁直流电动机作为动力，一级链条传动，连杆的一端铰接在链轮（即曲柄轮）上，另一端与摇杆铰接，摇杆的上端铰接在机座框架上，下端与门连杆铰接，门连杆则与左门铰接（相当于摇杆滑块机构）当曲柄链轮按图中作顺时针转动时，摇杆向左摆动，带动门连杆使左门向左运动，进入开门过程。右门由钢丝绳联动机构间接驱动，两个绳轮分别装在轿门导轨架的两端，左门扇与钢丝绳的下边连接；右门扇与钢丝绳的上边连接，左门在门连杆的带动下向左运动，带动钢丝绳作顺时针回转，从而使右门在钢丝绳的带动下向右运动，与左门扇同时进入开门的过程。

30、门在启、关时的速度变化，是通过改变电枢电压来实现的，曲柄链轮与凸轮箱中的凸轮相连，凸轮箱有行程开关，每轮转动时依次动作行程开关，使电动机接上或断开电器箱中的电阻，以此来改变电动机电枢电压，使其转速符合门速要求。图73、双扇旁开式自动门（上图7）， 1-慢门，2-慢门连杆，3-自动锁，4-快门，5开门刀，这种开门机与单臂式中分门的开门机构相同，不同之处是多了一条慢门连杆。4、 当柄连杆转动时，摇杆带动快门运动，同时慢门连杆也使慢门运动，只要慢门连杆与摇杆的绞接位置合理，就能使慢门的速度为快门的1/2，自动调速功能的实现与单臂中分式开门机相同，为了提高使用效率，门的速度一般高于中分式门。5、门入口

31、的安全保护装置接触式保护装置，它也称安全触板，其结构如下图，它的安全触板，控制杆，和微动开关组成，平时安全触板在重力的作用下，凸出门扇30mm，在门关闭的过程还没完全进入轿厢的物体或人必然会先碰到凸出的门扇的触板，随着触板被推入门扇，控制杆会转动，上控制杆的凸轮压下微动开关，使门电动机迅速反转，门重新被打开。除此，还有非接触式保护装置，它包括了光电式保护装置，超声波监控保护，电磁感应保护装置，红外光线保护装置。第二章 电梯的电力拖动基本方法电梯的电力拖动系统应符合一下要求1. 有足够的驱动力和制动力，能驱动轿厢，轿门及厅门完成必要的运动和可靠的止。2. 在运动中有正确的速度控制，有良好的舒适性

32、和平层精度。3. 动作灵活，反应迅速，在特殊情况下能够迅速停止，4. 工作效率高，节省能量。5. 运行平稳安静噪声小于国家标准要求。6. 对周围的电磁环境没超标污染。7. 动作可靠，维护量少，寿命长。轿厢升降运动的常见的电力拖动可以划分如下；直流拖动： 单向励磁、发电机组供电的直流电动机拖动三向励磁、发电机组供电的直流电动机拖动晶闸管供电的直流电动机拖动斩波控制的直流电动机拖动交流拖动：双速交流异步电动机定子串电阻调速拖动交流调压能耗制动的交流异步电动机拖动交流调压涡流制动的交流异步电动机拖动交流调压反接制动的交流异步电动机拖动变压变频vvvf交流异步电动机拖动永磁同步电动机变频拖动直线电动机

33、拖动2.1轿门及厅门运动的电力拖动方式2.1.1直流电动机电枢串、并联电阻调速拖动方式直流电动机电枢串、并联电阻调速拖动方式，通过改变电枢电路的所串、并联的电阻值来改变电动机的转速，实现开、关门的慢-快-慢的要求。这种调速方法在早期的电梯中用的很普遍，由于在运行的过程中要不断的改变切换电阻，其切换的开关易出现故障，造成维修工作量很大，可靠性差，效率低，目前很少用了。2.1.2直流电机斩波调压调速拖动方式直流电机斩波调压调速拖动方式，采用大功率晶体管组成的无触点开关，通过改变导通的占空比实现直流调压调速，这种方法可靠性好，效率高，可以平滑的调速，是直流电动机电枢串、并联调速拖动的替代方法。2.1

34、.3交流异步电动机vvvf调速拖动方式交流异步电动机vvvf调速拖动方式，是近年来出现的新型的调速方法，这种调速方法比直流电动机斩波调压调速拖动方式更好，由于采用交流异步电动机，其结构简单，没有电刷，可靠性进一步提高，采用vvvf调速控制，运行平稳，效率更高，是当前电梯开关门电路中较普遍的方法。2.1.4力矩异步电动机拖动方式力矩异步电动机拖动方式，能够承受长时间的堵转而不会烧坏，由力矩异步电动机驱动的开关门方式适宜环境较差，易出现堵卡门现象的电梯。2.1.5直线电动机拖动方式直线电动机拖动方式，因为其运行方式为直线，更适合于电梯门机的工作方式，因此应用前景可观。2.1.6伺服电动机拖动方式伺

35、服电动机拖动方式，是近几年来出现的电梯门开关方式，这种方法由于采用伺服电动机作为驱动电动机，其反应灵活，响应迅速，是一种很有发展前景的开关门方式。2.2电梯的运行速度及要求2.2.1快速性快速可以节省乘客的时间，快速的同时要考到安全性和可靠性。1、提高电梯的额定速度vn，电梯的额定速度提高，运行时间缩短，达到为乘客节省时间的目的，现代电梯梯速不断在提高，目前超高速的电梯额定速度达到20m/s。通常我们称额定速度在1m/s以下的为低速电梯，12m/s的为中、快速电梯，24m/s的为高速电梯，额定速度在4m/s以上的为超高速电梯。目前我过生产的电梯主要是中、快速电梯和低速电梯，高速电梯很少生产，超

36、高速电梯尚无生产。2、集中布置多台电梯，通过增加电梯的台数来节省乘客的时间，这种方法不是直接提高电梯梯速，但是为节省乘客的时间的效果是相同的，当然电梯的梯数不能无限的增加。通常认为，在高峰期间，使乘客的平均等候时间少于30s即可。3、 尽可能的减少电梯起、停过程中的加、减速时间，电梯是一个频繁起、制动的设备，他的加、减所用的时间往往占运行时间的比重很大。电梯单层运行，几乎全处在加、减速运行，如果减少加、减速的时间便可以节省乘客的时间达到快速要求。上述三种方法前两种需要增加设备投资，第三种通常不需要增加设备投资，因此电梯在设计时应尽量减少起、制动时间。但是起、制动时间缩短意味着加、减速的增加，而

37、加、减速的过分增加和不合理的变化将造成乘客的不适感。因此电梯又提出了舒适性的要求。2.2.2舒适性由加速度引起的不适 人在加速上升或减速下降时，加速度引起的惯性力叠加到重力之上，使人产生超重感，各器官承受更大的重力，而在加速下降或减速上升时，加速度产生的惯性力抵消了部分的重力，使人产生上浮感，感到内脏不适，头晕目眩。考虑到人体生理上对加、减速的承受能力，电梯技术条件中规定“电梯的制动平稳、迅速、加、减速度最大值不大于1.5m/s2.在电梯行业中电梯的加速度不大于1.3m/s2.电梯运行的速度曲线图8图82.3电梯的负载机械特性电梯是一种频繁起、制动的设备，其运行的大部分时间处在加、减速的过程。

38、为讨论电梯运行情况，首先分析电梯的负载机械特性。电梯与起重机不同，现代电梯几乎都带有对重，因此电梯的负载机械特性分布mon直角坐标系的四个象限，当轿厢静止或匀速运动时，负载机械特性为静态负载机械特性，当电梯轿厢加、减速运动时，负载机械特性除包括静态负载机械特性外，还包括了由于加速度造成的惯性转矩部分，称之为动态负载机械特性。静态负载机械特性的负载转矩是由于轿厢与对重的重量差造成的，见图9，1、 轻载时的位能性负载，2、 轻载时的总负载3、 轿厢、对重两侧平衡时位能性负载（其值为0）4、 平衡时的总负载5、 重载时的位能性负载6、 重载时的总负载7、 摩擦、风阻造成的反抗性负载2图971“134

39、5omn6动态负载机械特性当电梯起动加速或停车前的减速时，由于加速度引起的动态负载转矩，m=gddn/(375dt)为了得到较好的舒适感，要求轿厢按预定的速度曲线平滑地改变梯速，又由于电梯有对重，适传动系统的惯性增大，从而使动态转矩增大，通常电梯动态转矩可达最大静态转矩的1.53倍。图10动态负载机械特性见图10adfefebcnom在ae段的动态机械特性曲线n=f(m)是一条抛物线，ef是一条直线，其斜率（即加速度）为常数，故相应的动态转矩也是常数，fb是一条与ae段反对称的抛物线，加速度是一条向右下斜的直线，到b点加速度减少到零，b点的动态转矩也减小到为零，因此fb断的动态转矩曲线与ae段

40、相对称，是一条反抛物线，bc段是恒速运行段，其加速度为零，因此，动态转矩也为零，在图中表现为一个点，其m=0，n=nn.速度曲线cfed减速段与bfea段相对称，因此图中减速的动态转矩曲线与加速段bfea段的相对称，d点与a点重合，此时，n=0，m=0，表明轿厢在稳定静止状态。封闭曲线aefbcfed反应了轿厢一次上升过程中电梯的动态转矩变化规律。而当轿厢向下运行时，一次下降运动过程中的转矩动态转矩曲线，可以通过将图10的封闭曲线aefbcfed以o点为轴心旋转180度后得到。o将电梯的静态负载机械特性与动态负载机械特性相叠加，得到他、电梯的负载机械特性，如图11，2.4 电梯对电机的性能要求

41、曳引电动机是电梯的动力来源，是电梯关键部件之一。能否正确的选用曳引电动机关系到电梯的能否安全，可靠性的工作。以下是电梯对曳引电动机的要求。1. 电梯是个大惯性拖动系统，要求电动机有较大的过载能力电梯的曳引采用了对重方式，抵消了轿厢的重量和一半负载的重量，曳引电动机只需克服一半的额定负载的重力和系统的摩擦阻力，就可以使额定负载轿厢匀速上升，这种拖动方式可以有效的降低对电动机额定功率的要求，但是由于增加了对重，使得运动部分惯性大大增加，在有些电梯中，为了平滑转速，在电动机轴上还加装了飞轮，更是增加了系统惯性量，使得在加、减速阶段电梯的动态负载转矩加大，从而要求电动机有较大的过载能力，在电梯中通常要

42、求曳引电机的过载倍数34倍。2. 电动机能够承受频繁的起，停，能够承受较高的合闸次数。由于电梯乘客的始、终楼层都不相同，使得电梯在运行的过程中不断起、停以接送不同的乘客，中间都伴随着加、减速的过程，在这一过程电动机往往产生大量的热，使得电动机发热，易烧坏电动机的绝缘绕组，通常大功率的电动机都附有风扇，对于频繁起、制动的电动机，设有每小时合闸次数指标，电梯曳引电动机的每小时合闸次数一般为150300次。3. 电梯的运行属于周期断续工作方式，要求选用周期断续工作的电机。电梯每次运行基本上包括了以下几个阶段：起动加速-匀速-制动减速-停车开门-乘客出入-关门在起动在前三个阶段为工作状态，后面为停歇状

43、态，如此反复运行。4. 对于交流电梯，要求也因电动机有足够的起动转矩和尽量小的起动电流。普遍交流异步电动机起动电流大，可达额定电流的57倍，起动转矩小，一般在额定转矩的0.71.8倍。电梯常常在满载的情况下频繁起动，起动初，电动机除需要克服静态负载转矩外，还有克服静摩擦造成的负载增大以及机械传动部分制造、调整不好，（如导轨不够直）造成的负载的增大，同时，大的起动电流一方面使电动机绕着发热，另一方面对电网造成冲击，使线损加大，端压下降，影响其他用户正常用电。因此，双速电梯、调压调速电梯的曳引用异步电动机通常采用深槽子，用高电阻率材料制造导条，以便减少起动电流、增大起动转矩。电机的功率确定及其选用

44、根据电梯负载机械特性曲线可以画出一次上升运行过程中负载转矩随时间变化曲线，如图12，在选用电动机是，应根据工作间，abcd的等效负载转矩来确定电动机的额定功率，从图中可以看出，起动加速阶段aefb负载转矩增大，制动减速阶段cfed负载转矩减小，工作区间的平衡负载转矩等于匀速阶段bc段的负载转矩，即静态负载转矩；因此在粗选电动机功率时，可以近似的用平均负载（静态负载）代替等效负载。图12aefbcfedmt2.5 电动机额定功率的粗选2.5.1卷式拖动系统电动机额定功率的粗选p=kqv/=kmgv/=kmv/(102)卷式拖动系统是一种无对重系统，在起重中普遍采用。当系统以额定速度v提升额定重力

45、q的负载（假设负载就是电梯的轿厢）时，电动机的功率可以按下粗选：公式中，k=1.11.6m是电梯负载时的全部质量(kg)，g是重力加速度g=9.8(m/s2)，是传动效率，v为额定速度（m/s）,q为额定重力（n）。2.5.2有对重曳引系统电动机额定功率的粗选，p=k(1-kp)mnv/（102）kp=(qp-qj)/qn=（mp-mj）/mnqp，mp是电梯平衡体（对重）的重力，质量；qj，mj电梯轿厢的重力，质量。qn，mn电梯额定负载的重力，质量。额定转矩mn=9550pn/nn。第三章 交流调压调速能耗制动电梯拖动与控制系统的设计3.1交流调压调速拖动方式示3.1.1调压调速的基本原理

46、改变电压，交流异步电动机的机械特性就会改变，如下图13a所，如果电动机拖动一恒转矩负载m,那么当电动机电压u=u1时，电动机将稳定运行在a点，当电压降低到u时，电动机将运行到b点，当电压降低到u时，电动机将运行在c点，由于，v1v1v1,因此，n an bn c.可见调压可以调速。从图中可以看出，对于恒转矩负载调速范围只能在最大转矩点p以上的速度范围调，否则系统将不能稳定运行，其调节范围是，0snnp.图13为了增大调速范围，对于恒转矩负载，通常采用高转差率的电动机，如图13b表示了当电动机的sm1时调压调速的机械特性，可以看出，这时电动机可以在0n1的范围内稳定运行，对于风机，水泵类负载，普

47、通异步电动机调压调速就可以使其在大范围里运行，电动机机械特性的交点d,e,f处均可稳定运行，n=（1-s）60f/p。可以看出，调压是属于改变转差率s的进行调速方法之一。3.1.2调压电路如图所示14，这是目前普遍采用的调压方法，它采用了三对彼此反并联的晶闸管为星形接法的电动机供电，在这种接线的方法下只有一个晶闸管是不能构成回路的，当一相的晶闸管被触发时，另外两相中至少有一个反向的晶闸管被触发才能将电源电压加在电动机绕组上。图143.1.3调压调速的特点1、调压调速的目的，在交流调速电梯中采用的调压方法的目的是为了实现电梯运行的速度曲线，获得良好的运行舒适感，提高平层精度。2、调压调速对电梯曳

48、引电动机要求电梯的起动对曳引电动机机械特性的要求我以电梯满载起动上升的过程来分析，下图15中曲线1是电梯满载运行时的负载机械特性，如果电梯电动机的的运行能够被控制在这条曲线输出的转矩的话，那么电梯就按照预定的速度曲线运行，为了克服制造，安装，调整不当的造成的摩擦，电动机的拖动或制动转矩较曲线1应还有一定的富裕。图15图中还画出了3条电动机的机械特性，其中曲线2是普通异步电动机机械特性，3是电梯用异步电动机的机械特性曲线，曲线4是为了大范围调压调速的而设计的sm=1的异步电动机机械特性曲线，这3条机械特性的最大转矩都是mm，比负载最大转矩mmz要大一些，有一定的转矩富裕，但是3台电动机的sm不同

49、，曲线2的sm大约在0.1曲线3的sm大约在0.5，曲线4的sm则大于1，异步电动机减压机械特性是最大转矩点水平移动的一族形状与固有特性相类似，从图中可以看出普通异步电动机的固有机械特性曲线2不能包容负载机械特性，在geh段的负载转矩是这台电动机达不到的，因此电动机起动到g点时开始，电梯进入不了预定的速度，同样曲线4在iefbj段，电动机的转矩不够，也不能现实预定速度，而曲线3恰好能够包容负载的机械特性，其最大特点是sm大约等于0.5。电梯减速制动对电动机的运行要求，从前面的图11的负载机械特性图可知电梯运行时要经常经过第二象限，第四象限，这时电动机处在制动状态，要想电动机运行在制动状态应该怎

50、样实现?以下以电梯轻载上升为例加以分析，具体分析能耗制动方式3、能耗制动的原理制动开始时断开主电路电源，而定子绕组接入一个直流电源，于是定子绕组便产生了一个恒定不动的磁场，转子在惯性的作用下，继续旋转，并切割该恒定磁场的的磁感线，闭环的转子导体就会产生感应电动和感应电流，感应电流与恒定磁场的相互作用产生了一个制动的电磁转矩，因此转子速度会迅速下降，当速度为0，转子的感应电动势和感应电流也为0，制动转矩也为0，制动期间转子的动能消耗在转子的回路电阻上。图16图16中，曲线1是电梯空载运行时的机械特性曲线，曲线2,3是电动机正向调压时的机械特性，其中2是u=un时的机械特性，3是u=umin时的机

51、械特性。曲线4,5.6,7是电动机能耗制动机械特性，其中4是最大励磁电流的机械特性，7是最小励磁电流的机械特性，励磁电流处于中间值时是处在47之间，5,6就是其中的两条。从图中不难看出能耗制动缺点，具有控制死区，图中geah是能耗制动机械特性所达不到的，因此在这一处不能进入预定的速度曲线，特别是能耗制动不包括a点，所以能耗制动停车在轻载上升或重载下降时做不到0速抱闸停车，而只能是速度降到某一较低转速时靠抱闸的摩擦力停车，对于四极电动机n大约在120r/min.左右就直接抱闸停车。为了提高平层精度，就应设法减小n1，通常可以采用降低电动机同步转速的方法，而增加极对数，可以降低n1，因此在调压调速

52、电梯中，拖动电动机也常常采用变极双速电动机告诉用于电动运行，低速用于能耗制动运行，这时，能耗制动的机械特性如同，456 7用它们取代高速运行的能耗制动曲线4,5,6,7显然i的转速低于i的转速对于调压调速电梯常用的4/变16极电动机，大约为50转每分钟，与高速时的120转每分钟相比，转速减少到42%，动能则减少到（42%）的平方=17.6%因此可以提高平层精度。从机械特性的包容关系来看低速绕组的能耗制动机械特性4比高速绕组的能耗制动机械特性4更包容负载机械特性1，因此4更接进电梯的要求，实际上曳引电动机的转速降到50转每分钟，实施抱闸，已经不会造成很的冲击了。图3和7之间的有控制死区，解决这个

53、问题一般采用断续控制法，欲使电动机工作在图中的3-曲线1的r点，那么在t1的时间里让电动机工作在曲线3的r3点，紧接着让电动机工作在r7点，只要控制t1和t2两个的时间比例，就可以控制t=t1+t2的时间的电动机平均转矩mm=m3t1+mt2/（t1+t2）如果时间间隔足够小那么电动机转矩的这种切换不会造成转矩明显的跳动，也就不引起不舒适感。电梯中利用断续控制法得到3和7之间的区域控制主要靠速度的闭环控制来实现的其控制原理是：当电梯的时间速度比预定速度快并超过一定量时，切断高速绕组，换低速绕组的励磁电流，使其产生制动转矩，则电梯的速度下降，如仍超过预定速度时，则增大励磁电流来增大制动转矩，直至

54、速度与预定速度一致，励磁电流就会保持不变，如果实际转速比预定转速小了，则将减少励磁电流，从而减少制动力矩，若电梯实际转速过小，小到某个值时，便会切断低速绕组，切换高速绕组向电动机通三相交流电，使电动机转为电动状态，使电动速度上升，这样就构成了闭环控制因此能耗制动的开环控制方法不能使电梯稳定运行在b点，而闭环控制的原则又与电动状态相反，当转速偏高时，增大励磁电流，从而增大制动转矩，速度小时，减少励磁电流来减小制动转矩，使电梯加速。从能耗制动的角度看来能耗制动将系统动能消耗在电动机电路中，因此不如双速电梯，双速电梯在高速到低速的过程是回馈制动状态，可以向电网回送一部分能量，但能耗制动比反接制动耗能

55、少，因为能耗制动在制动的过程中不需要从电网吸收能量，在电动状态起动，运行时采用了调压的方法，能耗比双速电梯少。采用了调压能耗制动方法调速的电梯，其电动机电路的运行损耗基本上都消耗在电动机内部因此电动机发热比较严重，有些电动机装有冷却风扇，在双速电梯中，电路的损耗很大一部分消耗在外串的电阻上，因此电动机发热并不严重，所以，将双速电梯改造成调压调速电梯时要考虑电动机发热问题。3.2 主电路采用双速电动机作为电梯曳引电机，对高速绕组实行调压控制，对低速绕组实行能耗制动控制的电梯是目前调压调速电梯的主要拖动方式。调压调速能耗制动拖动方式的主电路图.在图17中，电动机的高速绕组接成星形调压方式，每一项接有一对反向并联的晶闸管，接触器km和kmr是改变电动机转向的上行接触器和下行接触器。利用接触器的辅助触点实现互锁，传递信号，km,kmr在不运行时可以断开电路，起到保护晶闸管的作用，还可以避免由于晶闸管的误触发或短路故障造成的电梯误动作事故。在这种电路中，由于km, kmr在吸合，断开时不需要承受冲击电流，因此触点很少拉弧，寿命较长。在正常运行时接触器kc，km2应打开，接触器