電梯電氣驅(qū)動技術(shù)的研究

陳強(qiáng)蔣盛張翼

（江蘇特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 蘇州分院 ，江蘇 蘇州215000）

0 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電梯在我國的使用越來越廣泛，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2013年我國的電梯數(shù)量已經(jīng)接近300萬臺。電梯在人們的生活中，扮演著越來越重要的位置。尤其是近年來城市化的進(jìn)程不斷的加快，高層建筑不斷的增加，電梯的使用率和利用率都在上漲。電梯電氣驅(qū)動技術(shù)是電梯運(yùn)行的重要保障，驅(qū)動系統(tǒng)的好壞直接影響電梯的使用效果。作為能耗較大的電梯來說，對電梯的電氣驅(qū)動技術(shù)進(jìn)行研究，一直是我們不斷研究的課題。

1 電梯電氣驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展概述

電梯的運(yùn)行過程中，電氣驅(qū)動系統(tǒng)是整個電梯的運(yùn)行控制系統(tǒng)，不論是電梯的啟動、加速、減速、穩(wěn)速等運(yùn)動，還是電梯運(yùn)行的平穩(wěn)度和舒適度都受到電氣驅(qū)動系統(tǒng)的直接控制。在老式的電梯驅(qū)動系統(tǒng)中，主要的驅(qū)動方式有以下幾種：

1.1 交流雙速驅(qū)動系統(tǒng)

這種驅(qū)動系統(tǒng)主要是利用三相交流感應(yīng)電動機(jī)定子，采用兩個不同極對數(shù)的繞組方式。這種交流雙速驅(qū)動系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是線路簡單，但是相對來說耗能較大，乘坐的舒適度較差。

1.2 交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)

這種驅(qū)動系統(tǒng)是由晶閘管的交流調(diào)壓器供電，在調(diào)速方面的性能比較好，但是在調(diào)控的過程中，對轉(zhuǎn)差功率的消耗較大，相對來說，調(diào)速方法的效率比較低。

1.3 變頻變壓調(diào)速系統(tǒng)

變頻變壓調(diào)速系統(tǒng)是一種相對來說，與前兩種比調(diào)速水平更加穩(wěn)定、高效的調(diào)速系統(tǒng)。相比來說驅(qū)動控制的設(shè)備體積更下，質(zhì)量更輕。

2 電梯電氣驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新

2.1 交流電梯的適用范圍將會增大

在電梯的運(yùn)行中，由于交流單速和雙速電機(jī)都不能實(shí)現(xiàn)速的連續(xù)調(diào)節(jié)，因此在使用過程中，達(dá)不到良好的舒適度和樓層精確度，所以只是在相對樓層較低的電梯系統(tǒng)中使用。從電機(jī)的統(tǒng)一理論看，任何的電機(jī)都是由電機(jī)轉(zhuǎn)換裝置來實(shí)現(xiàn)電梯能量的轉(zhuǎn)換，在直流電機(jī)和交流電機(jī)中不管是機(jī)械變流還是電子變流，對其達(dá)到的功能結(jié)果的要求是一樣的。通常情況下，電子變流要比機(jī)械變流更加穩(wěn)定，更加接近理想開關(guān)的性能。因此，在今后的發(fā)展中，電子變流裝置將會逐步的取代機(jī)械變流裝置，這是電梯電氣驅(qū)動系統(tǒng)的必然發(fā)展趨勢。當(dāng)我們采用直流電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)時，都是需要進(jìn)行機(jī)械變流的，這可以說是直流電機(jī)的一個重要缺點(diǎn)，也是直流電機(jī)最終會被交流電機(jī)取代的一個重要原因。在使用的過程中，為了更好的實(shí)現(xiàn)調(diào)速的目的，電氣通常要進(jìn)行幾個的變流才可以實(shí)現(xiàn)，每一次的變流都可能要采取機(jī)械或者電氣的方式來進(jìn)行，這就更加顯示出了交流電梯的優(yōu)越性。

2.2 同步電氣在電梯中的應(yīng)用更加廣泛

同步電氣在電梯中的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是在采用了永久性磁鐵的同步電機(jī)變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)后，將會得到更加廣泛的應(yīng)用。永磁性材料價格便宜、性能穩(wěn)定，在同步電機(jī)的應(yīng)用中，主要是看磁鐵的剩磁強(qiáng)度，現(xiàn)在我們已經(jīng)研制并使用了釹鐵硼稀土永磁材料，與過去的材料相比，它的性能更加穩(wěn)定、價格更低，這也為永磁同步電機(jī)的廣泛應(yīng)用提供了保證。

同步電氣控制的方便性更是比異步電氣優(yōu)越的多，它的磁場的幅值恒定無需進(jìn)行控制，磁場的位置還可以根據(jù)轉(zhuǎn)子位置檢測得到精確的數(shù)據(jù)。通常情況下，當(dāng)電機(jī)的氣隙磁場分布為正弦波的時候，稱為同步電機(jī)；當(dāng)電氣的氣隙磁場分布為矩形波的時候，稱為直流電機(jī)。正是因?yàn)榇艌龅姆岛臀恢梅€(wěn)定，所以說直流電機(jī)的調(diào)速更加方便。永磁同步電機(jī)的功率系數(shù)更高，同時能源的利用率也更加的好。

3 電梯電氣驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展前景和趨勢

3.1 電梯電氣驅(qū)動技術(shù)更加高效節(jié)能

現(xiàn)在的電梯電氣驅(qū)動技術(shù)，通常采用多極低速直接驅(qū)動的永磁同步曳引機(jī)，無需龐大的機(jī)械傳動效率僅為70%左右的蝸輪、蝸桿減速齒輪箱；與感應(yīng)電動機(jī)相比，無需從電網(wǎng)汲取無功電流，因而功率因數(shù)高；因沒有激磁繞組沒有激磁損耗，故發(fā)熱小，因而無需風(fēng)扇、無風(fēng)摩耗，效率高；采用磁場定向矢量變換控制，具有和直流電動機(jī)一樣優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩控制特性，起制動電流明顯低于感應(yīng)電動機(jī)，所需電動機(jī)功率和變頻器容量都得到減小。

3.2 電梯運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲低

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對生活舒適度的要求越來越高，電梯作為現(xiàn)代人生活中一項(xiàng)經(jīng)常使用的工具，它的舒適度是影響電梯使用的一個重要標(biāo)準(zhǔn)。舒適度的好壞，其實(shí)主要體現(xiàn)在電梯的運(yùn)行平穩(wěn)度和噪聲大小這兩個方面?，F(xiàn)在的電梯電氣驅(qū)動技術(shù)下，由低速直接驅(qū)動，沒有風(fēng)扇和渦輪、蝸桿等噪聲，聲音分貝一般在5～10分貝，大大降低了噪音污染。

3.3 電梯更加節(jié)省建筑空間

隨著電梯電氣驅(qū)動技術(shù)的不斷發(fā)展，沒有了過去的龐大減速齒輪箱，采用更高性能的釹鐵硼永磁材料，電機(jī)的體積更小，質(zhì)量更輕，整個電梯更加的節(jié)省建筑空間。

3.4 電梯的安全系數(shù)更高、使用壽命更長

在現(xiàn)代電梯的使用上，由于電梯電氣驅(qū)動技術(shù)的不斷發(fā)展，電梯的使用壽命在不斷的增加，相比以前，安全性能也更加的可靠。在整個運(yùn)行和維護(hù)的過程中，由于性能的穩(wěn)定性，維護(hù)的費(fèi)用也得到了很大程度的降低。

4 總結(jié)

隨著電梯的應(yīng)用越來越廣泛，對電梯電氣驅(qū)動技術(shù)的研究也受到人們的重視。本文對電梯電氣驅(qū)動技術(shù)進(jìn)行了研究，提出了很多有意義的想法和意見，為我國電梯電氣驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展提供了一些有利借鑒。筆者相信，在不久的將來，我國的電梯電氣驅(qū)動技術(shù)一定會取得更大的進(jìn)步。

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