电梯电气驱动技术的研究

2014-08-15陈强蒋盛张翼

科技视界 2014年7期

陈强蒋盛张翼

（江苏特种设备安全监督检验研究院苏州分院，江苏苏州215000）

0 前言

随着我国经济的不断发展，电梯在我国的使用越来越广泛，据不完全统计，2013年我国的电梯数量已经接近300万台。电梯在人们的生活中，扮演着越来越重要的位置。尤其是近年来城市化的进程不断的加快，高层建筑不断的增加，电梯的使用率和利用率都在上涨。电梯电气驱动技术是电梯运行的重要保障，驱动系统的好坏直接影响电梯的使用效果。作为能耗较大的电梯来说，对电梯的电气驱动技术进行研究，一直是我们不断研究的课题。

1 电梯电气驱动技术的发展概述

电梯的运行过程中，电气驱动系统是整个电梯的运行控制系统，不论是电梯的启动、加速、减速、稳速等运动，还是电梯运行的平稳度和舒适度都受到电气驱动系统的直接控制。在老式的电梯驱动系统中，主要的驱动方式有以下几种：

1.1 交流双速驱动系统

这种驱动系统主要是利用三相交流感应电动机定子，采用两个不同极对数的绕组方式。这种交流双速驱动系统的主要特点是线路简单，但是相对来说耗能较大，乘坐的舒适度较差。

1.2 交流调压调速系统

这种驱动系统是由晶闸管的交流调压器供电，在调速方面的性能比较好，但是在调控的过程中，对转差功率的消耗较大，相对来说，调速方法的效率比较低。

1.3 变频变压调速系统

变频变压调速系统是一种相对来说，与前两种比调速水平更加稳定、高效的调速系统。相比来说驱动控制的设备体积更下，质量更轻。

2 电梯电气驱动技术的发展与创新

2.1 交流电梯的适用范围将会增大

在电梯的运行中，由于交流单速和双速电机都不能实现速的连续调节，因此在使用过程中，达不到良好的舒适度和楼层精确度，所以只是在相对楼层较低的电梯系统中使用。从电机的统一理论看，任何的电机都是由电机转换装置来实现电梯能量的转换，在直流电机和交流电机中不管是机械变流还是电子变流，对其达到的功能结果的要求是一样的。通常情况下，电子变流要比机械变流更加稳定，更加接近理想开关的性能。因此，在今后的发展中，电子变流装置将会逐步的取代机械变流装置，这是电梯电气驱动系统的必然发展趋势。当我们采用直流电机系统进行运转时，都是需要进行机械变流的，这可以说是直流电机的一个重要缺点，也是直流电机最终会被交流电机取代的一个重要原因。在使用的过程中，为了更好的实现调速的目的，电气通常要进行几个的变流才可以实现，每一次的变流都可能要采取机械或者电气的方式来进行，这就更加显示出了交流电梯的优越性。

2.2 同步电气在电梯中的应用更加广泛

同步电气在电梯中的应用越来越广泛，尤其是在采用了永久性磁铁的同步电机变频调节系统后，将会得到更加广泛的应用。永磁性材料价格便宜、性能稳定，在同步电机的应用中，主要是看磁铁的剩磁强度，现在我们已经研制并使用了钕铁硼稀土永磁材料，与过去的材料相比，它的性能更加稳定、价格更低，这也为永磁同步电机的广泛应用提供了保证。

同步电气控制的方便性更是比异步电气优越的多，它的磁场的幅值恒定无需进行控制，磁场的位置还可以根据转子位置检测得到精确的数据。通常情况下，当电机的气隙磁场分布为正弦波的时候，称为同步电机；当电气的气隙磁场分布为矩形波的时候，称为直流电机。正是因为磁场的幅值和位置稳定，所以说直流电机的调速更加方便。永磁同步电机的功率系数更高，同时能源的利用率也更加的好。

3 电梯电气驱动技术的发展前景和趋势

3.1 电梯电气驱动技术更加高效节能

现在的电梯电气驱动技术，通常采用多极低速直接驱动的永磁同步曳引机，无需庞大的机械传动效率仅为70%左右的蜗轮、蜗杆减速齿轮箱；与感应电动机相比，无需从电网汲取无功电流，因而功率因数高；因没有激磁绕组没有激磁损耗，故发热小，因而无需风扇、无风摩耗，效率高；采用磁场定向矢量变换控制，具有和直流电动机一样优良的转矩控制特性，起制动电流明显低于感应电动机，所需电动机功率和变频器容量都得到减小。

3.2 电梯运行平稳、噪声低

随着经济的发展，人们对生活舒适度的要求越来越高，电梯作为现代人生活中一项经常使用的工具，它的舒适度是影响电梯使用的一个重要标准。舒适度的好坏，其实主要体现在电梯的运行平稳度和噪声大小这两个方面。现在的电梯电气驱动技术下，由低速直接驱动，没有风扇和涡轮、蜗杆等噪声，声音分贝一般在5～10分贝，大大降低了噪音污染。