引言
電梯是一種復(fù)雜的、機(jī)電結(jié)合的、為高層建筑提供運(yùn)輸服務(wù)的特種設(shè)備。隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展,高層建筑不斷增多,電梯在國民經(jīng)濟(jì)和生活中需求不斷增長,人們對電梯的要求也越來越高。如運(yùn)行平穩(wěn)性、外觀完美性、安全性及環(huán)保節(jié)能性。
目前電梯業(yè)界的主要制造廠商有美國奧的斯、瑞士迅達(dá)、芬蘭通力、德國蒂森、日本三菱、日立、東芝、富士達(dá)等13家大型外商投資公司,占據(jù)中國內(nèi)地市場高達(dá)到76% 以上。比重如圖1所示:
圖1 中國內(nèi)地市場的電梯品牌所占比重圖
電梯驅(qū)動最顯著特點(diǎn)是位能拖動負(fù)載,位能拖動負(fù)載要求電機(jī)四象限運(yùn)行。電梯頻繁啟動類負(fù)載,要求滿足重負(fù)載條件啟動、換速、換向平穩(wěn)無沖擊(舒適感好),平層精度高(定位準(zhǔn)確)和低速力矩大。換言之,電梯驅(qū)動對變頻器工程運(yùn)行能力有全面高等級技術(shù)要求。電梯可以說是要求最高變頻器應(yīng)用領(lǐng)域?;谧冾l器進(jìn)行電梯系統(tǒng)的控制和驅(qū)動是業(yè)界共同研究和面對的重要課題。
臺達(dá)機(jī)電至今已經(jīng)能為客戶提供PLC控制器、溫度控制器、計(jì)數(shù)器、人機(jī)界面、變頻驅(qū)動器、伺服驅(qū)動器、數(shù)控系統(tǒng)等一系列產(chǎn)品,可以向客戶提供完善可靠的機(jī)電一體化解決方案。本文基于臺達(dá)VL系列變頻器在電梯行業(yè)應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了電梯的良好驅(qū)動控制,效果良好,得到業(yè)界同行認(rèn)可。
2 系統(tǒng)架構(gòu)分析
A、 機(jī)械結(jié)構(gòu)圖
電梯機(jī)械結(jié)構(gòu)圖如圖2所示:
圖2 電梯的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖
B、電氣控制架構(gòu)圖
電梯的電氣控制架構(gòu)圖如圖3所示:
圖3 電梯的電氣控制架構(gòu)圖
3 電梯的分類及區(qū)別
A、按速度我國習(xí)慣上分為4類類:
低速梯,速度低于1.009m/s速度的電梯;
中速梯,速度在1.00~2.00m/s的電梯;
高速梯,速度大于2.00m/s的電梯;
超高速,速度超過5.00m/s的電梯。
B、 按電機(jī)分類可分為:異步電梯(感應(yīng)電機(jī))及同步電梯(永磁同步電機(jī))。
異步電機(jī)(感應(yīng)電機(jī))的工作原理是通過定子的旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流,產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)子中并不直接產(chǎn)生磁場。因此,轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一定是小于同步轉(zhuǎn)速(旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速)的,故稱異步電機(jī),也稱感應(yīng)電機(jī)(induction motor)。
其優(yōu)缺點(diǎn)如下:
優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,價格便宜,運(yùn)行方便。
缺點(diǎn):功率因素滯后,輕載功率因數(shù)低,調(diào)速性能稍差。
同步電機(jī)轉(zhuǎn)子本身產(chǎn)生固定方向的磁場(用永磁鐵或直流電流產(chǎn)生),定子旋轉(zhuǎn)磁場“拖著”轉(zhuǎn)子磁場(轉(zhuǎn)子)轉(zhuǎn)動,因此轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一定等于同步轉(zhuǎn)速, 故稱同步電機(jī)。
其優(yōu)缺點(diǎn)如下:
優(yōu)點(diǎn):同步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、損耗小、效率高;與異步電動機(jī)相比,它由于不需要無功勵磁電流,因而效率高,功率因數(shù)高,力矩慣量比大,定子電流和定子電阻損耗減小,且轉(zhuǎn)子參數(shù)可測、控制性能好。能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高動態(tài)性能、大范圍的調(diào)速或定位控制。
缺點(diǎn):成本高。
4 VL系列變頻器的功能特色
VL系列變頻器如圖4所示:
圖4 VL系列變頻器
特色1如下:
具有高效能磁束向量控制(FOC);
使用于感應(yīng)馬達(dá)及永磁同步馬達(dá);
IM/PM馬達(dá)參數(shù)自動偵測;
磁極位置檢測及自學(xué)習(xí)功能;
薄型模組化設(shè)計(jì),易安裝易維護(hù);
內(nèi)建制動剎車單元(至22kW);
支持緊急用DC48/96V電源(EPS);
無需稱重補(bǔ)償;
特色2如下:
自動修正啟動轉(zhuǎn)矩及手動微調(diào)功能;
內(nèi)建電梯機(jī)械剎車輸出接點(diǎn);
內(nèi)建電梯啟動/停止程序;
采用RS-485通訊界面,標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS通訊協(xié)議;
可選購買操作面板;
可選購多種型式PG回授卡;
特色3如下:
多種控制模式選擇,有V/F、V/F+PG、SVC、FOC+PG、TQR+PG及FOC+PG(PM)控制模式;
啟動轉(zhuǎn)矩0Hz時可達(dá)150%以上(+PG);
速度控制范圍 1:1000(+PG);
速度控制精度 ±0.02%(+PG);
過載保護(hù):定/轉(zhuǎn)矩150%60秒,200%額定電流3秒;
頻率設(shè)定分辨率:12bits。
5 控制系統(tǒng)接線圖及說明
A、 控制系統(tǒng)接線圖
控制系統(tǒng)接線圖如圖5所示:
圖5 控制系統(tǒng)接線圖
B、 接線說明
接線說明如表1所示:
表1 控制系統(tǒng)接線說明表
6 控制參數(shù)及運(yùn)行效果分析
6.1控制參數(shù)
速度控制基本曲線圖如圖6所示:
圖6 速度控制基本曲線圖
詳細(xì)控制參數(shù)如表2所示:
表2 詳細(xì)控制參數(shù)表
6.2運(yùn)行效果
1) 電梯上行的速度曲線圖
如圖7所示:
圖7 電梯上行的速度曲線圖
2) 電梯下行的速度曲線圖
如圖8所示:
圖8 電梯下行的速度曲線圖