基于交流变频调速异步电动机拖动的电梯系统设计【文献综述】

文献综述
电气工程及其自动化
基于交流变频调速异步电动机拖动的电梯系统设计
一．前言部分
伴随着经济不断发展，人们的居住和工作环境对电梯的需求的变大，为适应社会的发展，必须引入新技术到电梯系统中，使电梯的性能不断的提升以及使人们乘坐电梯的舒适度不断的提升。

20世纪上半叶之前，电梯大多使用直流电机作为拖动装置，因为直流电机具有调速容易，转矩较大的优点，但是由于它工作是噪音大，维护时麻烦，价格昂贵等缺点。

因此，随着电力电子技术的发展，马上被交流异步电机所取代。

交流异步电动机具有制造价格低，维护方便且体积小等优点。

它被用于电梯曳引系统。

其调速方式由原先的变极调速，到之后的变压调速到现在被广泛应用的变频变压调速即VVVF。

传统的电梯控制系统由继电器控制逻辑部分，但是由于继电器具有线路复杂，反应慢，长时间工作损坏器件，维修频繁、麻烦的缺点，逐渐被可编程控制器(即PLC)所取代，它是根据数据逻辑控制器发展起来的，具有逻辑运算快，维修方便，线路大大的简洁明了等优点。

由于交流变频技术的发展，与PLC逻辑控制的配合使用，是电梯的安全性，可靠性大大提升的同时，也改变它乘坐电梯的舒适度，还能保证电梯的平层精度，降低能耗，节约了资源。

本文主要介绍了当代电梯系统的结构，分析剖解VVVF调速系统的基本原理，并对PLC进行了解和分析，以及以后电梯的发展趋势。

二．主题部分
介绍电梯的发展历史，从1854年，奥的斯发明第一台升降梯开始到现在被广泛采用的PLC控制的变频调速电梯到最近的采用永磁同步电机拖动的电梯，可谓发展迅速。

然后对电梯的结构以及部分功能进行了描述，电梯的组成基本由曳引系统，导向系统，轿厢，门系统，重量平衡系统，电力拖动系统，电力控制系统，安全保护系统组成。

电梯要完成向上或者向下运行，它需要一组装置为它提供一个动力，那就是曳引系统，它为电梯输出动力进而传统动力，它是电梯拖动的最主要的部分。

对电梯的安全装置进行了简要功能作用的说明，如限速器、安全钳、终端超越超乎装置等，前两者是配合使用的，后者是为了防止电气失灵而导致撞顶与坠
落事故。

分析了用来拖动电梯的三相异步电动机的原理：当定子通入电流后，使部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。

通过短路环中的电流阻碍使磁通变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场。

通电启动后，定子产生的旋转磁场与转
子存在着相对转速，并与磁场相互作用产生电磁转矩，从而使转子转起来，最终实现能量的变换。

接着分析了电梯变频调速的原理，电动机定子绕组感应电动势公式为：
φ111144.4w k w f E =
假如忽略电机定子绕组的阻抗的压降，则进线端电压近似等于定子绕组的感应电动势，即
φ111144.4w k w f E U ==
由公式可以看出，由于绕组匝数和绕组系数为常数，当U 不变，频率改变的同时磁通也会变化。

又由公式可知交流电动机的转矩公式为:
22cos ψI C M m Φ=
由上式当频率下降时，由于输入端电压不变因此磁通上升。

由（3.4）可知当人数一定时，电梯
属于恒转矩负载，因此磁通上升，将导致电动机转子电流有功分量降低，使电动机的效率降低。

由磁化曲线可知，磁通进入饱和区，磁通过大会导致励磁电流Im 大大的增加，导致电机过热损坏
因此要保持磁通保持基本不变。

因此要保持磁通基本为恒定值。

由上式可得： 1
1111144.41f E k f E k w w ==φ 为了使磁通保持不变，在改变频率的同时必须同时改变定子绕组电动势E1。

由上式可知，当频
率降低的时候，应相应的减小定子绕组的感应电动势。

当频率上升的时候，为使磁通保持基本不
变，也应该相应的增加定子绕组的感应电动势。

当频率高于电机的额定频率时，电机定子绕组的
感应电动势也相应的高于额定电动势。

这样会对电机的绝缘造成威胁，因此只能保持电机的电动
势为额定电动势，这时磁通会下降。

最后对逻辑控制部分采用PLC 控制，对其硬件部分以及软件部分进行了设计，它具有输入输出
都有广电隔离；可靠性高，适于安全性要求较高的电梯控制；而且将CPU ，存储器，I/O 接口一体
化，使用更方便，扩展容易。

具有继电器直观，易懂应用操作方便的优势。

并对PLC 的I/O 接口
进行了分配，根据I/O 接口分配对PLC 软件进行了编程。

三.总结部分
从电梯的发展历程，现状以及背景，我们要研究变频调速系统的原理，设计变频调速的异步电
动机拖动的电梯并且对其进行分析。

电梯有最初的店里拖动方式到简单的有级变化的二级调速电梯，到直流调速系统到20世纪60-70年代的调压调速到80时代的变频调速。

用于建筑物内作为垂直运动的电梯，其运动可分为三个阶段：即起动加速，稳速运行和制动减速。

其中尤以减速更为重要，它不仅要保证电梯减速过程的平滑性，也是电梯轿厢能否准确的停靠在楼层平面的关键环节。

因为轿厢停靠的误差与轿厢停止时运行速度的平方成比例。

因此，电梯调速在一定的意义上可以说是电梯的制动减速调速。

这样，前述调速过程中所包含的制动方法可以归纳为能耗制动、再生制动和反向制动三种。

变频调速随着电力电子技术和微电子技术以及现代控制理论的发展,相继开发出各种各样的变频装置其性能越来越高、越来越完善。

四．参考文献
[1]叶安丽. 电梯控制技术[M].北京: 机械工业出版社, 2007.
[2]顾绳谷.电机及拖动基础（上册）（第3版）[M].北京：机械工业出版社，2003.
[3]李惠升. 电梯控制技术[M].北京: 机械工业出版社, 2003.
[4]唐勇奇. 电梯变频调速 PLC 控制的设计与实现[J]. 电机电器技术, 2000（1）:42—44.
[5]王玉申. 通用变频器的选择与使用[J].中华纸业, 2001. 22（1）:44
[6]黄立培．变频器应用技术及电动机调速[M]．北京：人民邮电出社，1997.
[7]张福恩.交流调速电梯原理、设计及安装维修[M].北京:机械工业出版社,1993.
[8]徐立娟.PLC实现电梯变频调速系统[J].机床电器,2001（6）:19～20.
[9]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].2003.
[10]郁汉琪，郭健.可编程控制器原理及应用[M].北京：中国电力出版社，2004.。