第3章电梯讲义控制技术

• 述各种拖动方式中，发电机组供电的直流电机拖动方式由 于能耗大、技术落后已不再生产，只有少量旧梯还在运行。 而于20世纪七、八十年代出现的变压变频（ＶＶＶＦ）交 流异步电机拖动方式由于其优异的性能和逐步降低的价格
而大受青睐，占据了新装电梯的大部分。永磁同步电动机
拖动方式在近几年开始在快速、高速无齿电梯中应用，是
舒适性变差；过慢时舒适性变好，快速性却变差。因此，有必要
设计电梯运行的速度曲线，让轿厢按照这样的速度曲线运行，既
能满足快速性的要求，也能满足舒适性的要求，科学、合理地解
决快速性与舒适性的矛盾。图3-1中曲线ABCD就是这样的速度曲 线。其中AEFB段是由静止起动到匀速运行的加速段速度曲线； BC段是匀速运行段，其梯速为额定梯速；CF’E’D段是由匀速运
• 画出上述速度曲线的加速度、加加速度曲线见图 3-2。
• 图3-2中，起动加速段AEFB中各小段的速度曲线、 加速度曲线、加加速度曲线的函数表达式分别是：
– 电梯的速度曲线的特点
• 由于乘客对电梯舒适性的要求，使得电 梯要兼顾快速性与舒适性，因此电梯的 速度曲线与生产机械的速度曲线不同。 图3-4给出了龙门刨床的速度曲线、加速 度曲线和加加速度曲线。
第3章电梯控制技术
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• 电梯的电力拖动系统的功能
• 电梯的电力拖动系统应具有如下功能：
– 有足够的驱动力和制动力，能够驱动轿厢、轿门及厅门 完成必要的运动和可靠的静止。
– 在运动中有正确的速度控制，以保证有良好的舒适性和 平层准确度。
– 动作灵活、反应迅速，在特殊情况下能够迅速制停。 – 系统工作效率高，节省能量。 – 运行平稳、安静，噪音小于国标要求。 – 对周围电磁环境无超标的污染。 – 动作可靠，维修量小，寿命长。
行制动到静止的减速段速度曲线，通常是一条与起动段对称的曲
线。
• 加速段速度曲线AEFB段的AE段是一条抛物线， EF段是一条在E点与抛物线AE相切的直线，而FB 段则是一条反抛物线，它与AE段抛物线以EF段直 线的中点相对称。设计电梯的速度曲线，主要就 是设计起动加速段AEFB段曲线，而CF’E’D曲线 与AEFB段镜像对称，很容易由AEFB段的数据推 出，BC段为恒速段，其速度为额定速度，无需计 算。
•
2．由加速度变化率引起的不适
•
实验证明，人体不但对加速度敏感，对加速度的变化率（或称加
加速度）也很敏感。我们用a来表示加速度，用ρ来表示加速度变
化率，则当加速度变化率ρ较大时，人的大脑感到晕眩、痛苦，
其影响比加速度a的影响还严重。我们称加速度变化率为生理系
数，在电梯行业一般限制生理系数ρ不超过1.3 m/s 3 。
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、减速度的承受能力，《电梯技术条件》
中规定：“电梯的起制动应平稳、迅速。加、减速度最大值不大
于1.5 m/s 2。”
• 比较图3-2和图3-4可以看出这两条曲线的不同： • 电梯的速度曲线在转弯处都是圆滑过渡的，处处可导；而龙门刨床的速度曲
线在起始点、终了点和转弯处拐硬弯，因而造成在速度曲线转折点加速度a发 生突跳，使该点的加加速度ρ为无穷大。这对于没有感官的机床和工件来说不 成问题，而对于电梯或者车辆，其中的乘客就会感到头晕脑涨、严重不适。 所以在图3-2中电梯的速度曲线的转弯处，专门设计了抛物线曲线段，与其前 后的直线段相切，实现平滑过渡，从而加速度曲线是连续的，没有突跳，加 加速度则可被控制在允许值之下。 • 加速、减速段的最大加速度数值不同，考虑到人对加速度引起的超重、失重 的承受能力，其值不得大于1.5 m/s 2，再加上抛物线阶段的逐渐过渡，使得 电梯的加速、减速段时间较长。而龙门刨床在加速、减速段的最大加速度通 常可达3～5 m/s 2，以尽量减少加速、减速段时间。 • 调速电梯在加速、减速段要实施严密的速度闭环控制，保证轿厢按设计的速 度曲线运行，不允许出现大的超调和振荡，以保证电梯的舒适性。而龙门刨 床在加速、减速段给出的速度指令是阶跃信号，调速系统是在大的速度偏差 下以电流截止反馈方式运行，其加速度取决于设定的截止电流值，该电流通 常为额定电流的两倍左右。
–
电梯的速度曲线
•
当轿厢静止或匀速升降时，轿厢的加速度、加加速度都是零，乘
客不会感到不适；而在轿厢由静止启动到以额定速度匀速运动的
加速过程中，或由匀速运动状态制动到静止状态的减速过程中，
既要考虑快速性的要求，又要兼顾舒适感的要求。也就是说，在
加、减速过程中既不能过猛，也不能过慢：过猛时快速性好了，
–
对电梯的快速性要求
•Leabharlann 电梯作为一种交通工具，对于快速性的要求是必不可少的。快速可以节省时间，
这对于处在快节奏的现代社会中的乘客是很重要的。快速性主要通过如下方法得
到：
•
1．提高电梯额定速度
•
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
速不断提高，目前超高速电梯额定速度已达20m/s。
最有发展前途的电梯拖动方式。对于超超高层建筑，其电
梯中心区的面积将占大厦总水平投影面积的比例会超过 50%，直线电机驱动的无曵引绳电梯将能改变这种状态， Albert.T.P等所著《电梯技术发展概况》一文中认为直线 电机驱动的电梯是一种先进的电梯，它将是未来电梯的发 展方向。
电梯的速度曲线
•
、舒适感与快速性的矛盾统一 —— 电梯的速度曲线
•
．尽可能减少电梯起、停过程中加、减速所用时间
•
电梯是一个频繁起、制动的设备，它的加速、减速所用时间往往占运行时间的很
大比重，电梯单层运行时，几乎全处在加速、减速运行中，如果加、减速阶段所
用时间缩短，便可以为乘客节省时间，达到快速性要求。
–
对电梯的舒适性要求
•
1．由加速度引起的不适
•
由于电梯的负载是人，人在加速上升或减速下降时，加速度引起
•
在提高电梯额定速度的同时应加强安全性、可靠性的措施，因此梯速提高，造价
也随之提高。
•
2．集中布置多台电梯，通过电梯台数的增加来节省乘客候梯时间
•
这种方法不是直接提高梯速，但是为乘客节省时间的效果是同样的。当然电梯台
数的增加不是无限制的，通常认为，在乘客高峰期间，使乘客的平均候梯时间少
于30s即可。
• 常见的电力拖动方式
• 随着科学技术的发展，电梯的电力拖动方式也有了很 大发展，最先进的电力拖动技术一出现，很快便在电 梯中实际应用。电梯作为与人们生活最贴近的建筑设 备，不断地向人们展示最新的科技成果，让人们享受 科学技术带来的方便与舒适。
• 目前国内生产的电梯主要采用如下一些电力拖动方式。 • 轿厢升降运动的电力拖动方式 • 单相励磁、发电机组供电的直流电机拖动 • 三相励磁、发电机组供电的直流电机拖动 • 晶闸管供电的直流电机拖动 • 斩波控制的直流电机拖动 • 轿厢升降运动的常见电力拖动方式可以表示如下：