探讨变频调速技术在电梯舒适度改造中的应用

探讨变频调速技术在电梯舒适度改造中的应用

王文军

江苏省特种设备安全监督检验研究院连云港分院 江苏连云港 222000

【文章摘要】

从人机工程学的角度，对影响电梯乘客舒适度的因素进行了简要分析，并针对各个因素中影响最大的系统——电梯的调速系统进行了介绍。结合变频调速这一先进的调速理念， 介绍了变频调速在电梯中的应用，探讨了运用变频器作为调速系统对电梯进行舒适度改造的可行性及效果。

【关键词】

变频调速；电梯；舒适度

0 引言

电梯从问世到今天已有100 多年的历史，其广泛的进入人们生活之中也有二十多年，现在已成为人们生产生活中不可或缺的工具。从最初简陋的升降机，到出现了封闭式的轿厢，再到今天高度集成了机、电、光等高科技控制系统的电梯，其发展越来越朝着智能化、人性化的方向转变。在人类社会文明程度达到前所未有的高度的今天，人们已不再满足于单纯的能在提升人或者物料时省力省时的电梯，而是对乘坐电梯时的舒适程度有了更高的要求。

1 影响舒适度的因素

电梯是指动力驱动，利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级（踏步），进行升降或者平行运送人、货物的机电设备，包括载人（货）电梯、自动扶梯、自动人行道等。电梯的运动特性决定了其运行过程中不可避免的具有振动、冲击、噪声、加减速、频繁启停等不利因素。而在人机工程学中，这些不利因素恰恰是评价舒适度的重要指标。因此，从电梯的各个系统来分析产生上述不利因素的根源是提高电梯舒适度重要途径。

2 对电梯各个系统进行分析

从各个部件的功能来看，电梯可分为八大系统：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、电气控制系统和安全保护系统。其中，曳引系统由曳引机、曳引绳、导向轮组成，其作用是向电梯输送动力，是电梯运行的根本。在曳引系统中，曳引机运行时的噪声、曳引绳提升轿厢时的振动是影响舒适度的因素。导向系统主要有导轨和导靴构成， 导轨和导靴的制造误差是产生振动、噪声的根源，但随着现代制造技术的不断提高，加工精度越来越高，导向系统产生的振动、噪声也越来越小，对乘客舒适度的影响也变的微乎其微。轿厢系统影响乘客舒适度的主要因素是轿厢结构的隔音效果和抗振动抗冲击能力。门系统是电梯系统中离乘客最近的系统，由于其开闭的过程中会产生噪声，且与乘客之间无隔音措施，因此门系统中产生的噪声是影响乘客舒适度的重要原因。重量平衡系统对乘客的影响主要是对重的惯性。安全防护系统对乘客舒适度的影响较小，可以忽略不计。电力拖动系统和电气控制系统是电梯的大脑中枢神经，对电梯的运行方向、启动加速、制动减速、停止、门的开启、安全防护等起着控制作用，其优劣直接影响乘客的舒适度。在电梯的八大系统中，曳引系统、门系统是产生影响乘客舒适度因素的两大主要系统，但其根源都在于控制系统，而控制系统中的核心就是调速控制系统，因此，提高电梯舒适度的关键在于优化电梯的调速系统。

3 变频调速系统

电机的调速有多种方法，比如变极调速、变转差率调速和变频调速等。前两种调速方法转差损耗大，效率低，对速度控制不精确，调速范围小，会造成电机启停冲击大，加速减速时会引起轿厢的振动。变频调速是通过改变定子电源的频率来改变同步频率实现电机调速的。在整个调速过程中，从高速到低速可以保持有限的转差率，因而具有调速效率高、调速范围广和速度控制精度高等性能，在节能的同时可避免电梯启停、加减速过程中产生的冲击、振动、噪声等不利因素，从而大大提高乘客的舒适度。实现变频调速的装置称为变频器。变频器一般由整流器、滤波器、驱动电路、保护电路以及控制器等部分组成变频器的优点是能消除或抑制低次谐波，使负载电机在近似正弦波的交变电压下运行，转矩脉冲小，调速范围宽。

4 变频调速系统在电梯舒适度改造中的应用

电梯通常用变频器进行调速，通过调节定子的电源频率以改变电动机的速度。在调节电动机速度中，变频器应保持其内部的压频比正常，以确保电动机的转矩正常。变频器包括交交变频器与交直交变频器两种，一般采用交直交变频器进行调速电梯。交直交变频器分为电流变频器与电压变频器两种，电压变频器常用于电梯改造中。变频变压电梯的调速系统实质是通过交流异步的电动机驱动而成。三相交流电源的供电是运用整流器形成全波整流, 而其类似于直流式电源的电压值则是通过电路滤波取得, 最后通过逆变器进行逆变形成可变电压、可变频率的三相交流电, 以此推动电动机发电。选用脉宽调制进行控制，促进电流输出, 减少噪音, 降低电动机的热源损失, 保障电梯正常运行。

4.1 变频调速系统

电梯主要采用16 位或者32 位微处理器的变频调速器进行控制，变频调速器的内部结构主要由控制与驱动组成，编程控制器利用其外部的控制端，以达到起停、S 曲线加减速、正反转以及多段速度的控制目的。另外，在矢量控制的运算中， 应选用电机本身的部分参数，使变频器进行自我测出，除此之外，这种变频器还拥有过载、过流、过压及欠压、超速及失速以及电动机过热的功能。这种变频器为电梯提供零速信号、停止信号、运行准备信号及速度到达信号等功能，利用编程控制器结合变频器以及外部信号向外发出控制信号．通过分析以及逻辑运算对变频器及外部设备进行控制，控制电梯调速，关键在于对其平层进行加速或者减速。在控制电梯调速的过程中，应掌握电梯调速的启动、平层减速及再平层的控制。

4.2 电梯编程控制器的改造

采用编程控制器代替原本的继电器控制，加以调节电梯的运行速度，提高电梯的隔音效果，降低其的噪音。通过编程控制器中的软触点取代原有继电器的硬触氯。使电梯系统的逻辑回路正常运行， 提高其的安全性及可靠性，减少电梯发生故障的频率。与此同时，选用变频器取代原本的调速部分，使人们在乘坐电梯时觉得更加舒适、安全。

5 结论

总之, 变频变压电梯通过其本身独有的先进技术以及良好性能, 到达了快速、节能、舒适、低噪音、平层准确及安全可靠等目的。基于变频变压电梯拥有优势的调速性能以及明显的节能效果，相信在不久的将来将调压调速电梯取代。

【参考文献】

[1] 李志伟. 浅议变频调速技术的应用[J]. 科技致富向导,2010,(15).

[2] 罗斌. 变频调速技术应用问题研究[J]. 科技致富向导,2010,(21).

[3] 张劲秋. 电梯交流调速系统应用研究[J]. 科技致富向导,2010,(26).