电梯控制与拖动技术及其发展趋势

发表时间:2020/5/22   来源:《电力设备》2020年第3期   作者:方会松
[导读] 摘要:作为一种实用的技术手段,电梯控制拖动技术的关键地位不言而喻。
        (浙江省特种设备科学研究院  浙江杭州  310000)
        摘要:作为一种实用的技术手段,电梯控制拖动技术的关键地位不言而喻。本课题的研究将更好地完善电梯控制与拖动技术的分析与控制,通过合理的措施与途径,进一步优化电梯控制相关工作的最终整体效果。基于此,本文主要对电梯控制与拖动技术及其发展趋势进行分析探讨。
        关键词:电梯控制;拖动技术;发展趋势
        前言
        经过30多年的发展,电梯控制技术得到了多次的改进和完善,对提高电梯运行的安全性和质量起到了很大的作用。然而,在人民生活水平不断提高的同时,电梯运行的安全性和可靠性的要求越来越高,因此,在未来的发展,应该继续电梯控制技术以及拖动技术来改善和完美,和电梯的合理利用在不同的运行环境下,促进电梯行业的稳定发展。
        1、电梯控制系统在电梯中的应用
        人们对电梯都不陌生,尤其是在人们生活水平不断提高,建筑行业不断发展的过程中,电梯设备被广泛地应用到各个建筑中,并作为建筑内的重要“交通工具”。例如,在高层居民楼、商场以及大型场所等建筑内的应用。由于电梯应用环境的不同,再加上电梯的分类如客梯、货梯等,使得电梯运行特点也有所不同,有的电梯主要以人作为主要载体,而有的电梯则主要以货物为主要载体,因此,对不同电梯应采取不同的控制方式。电梯控制系统是集计算机技术、微机技术、通信技术等先进技术为一体的综合系统,具备较好的控制功效,将其应用到电梯控制中,对提升电梯的控制效率,以及确保电梯运行的安全性和可靠性有着极大的作用。另外,电梯控制系统中还设置消防控制系统、PLC系统等,一旦在火警发生的情况下,可以敲碎玻璃窗的方式,波动玻璃窗内的开关,对确保电梯运行的安全性、可靠性有着极大的帮助。
        2、拖动技术在电梯中的应用
        梯运行的舒适感和运行效率等指标主要取决于电梯的调速性能,而电梯的调速性能又由曳引电动机性能和电梯电力拖动调速系统的性能所决定。电梯电力拖动技术也经历了从以直流调速为主到种类繁多的交流调速,最终都为变频调压调速所取代的发展过程。
        2.1直流拖动技术在电梯中的应用
        20世纪90年代以前,在舒适感要求较高的高速电梯上均采用直流拖动。直流拖动技术的发展又分为三个阶段:第一阶段主要使用可控硅励磁的发电机-电动机组拖动系统;第二阶段为由可控硅直接供电的拖动系统;第三阶段为采用大功率晶体管组成的脉宽调制电路并实现数字化控制。直流电梯的核心是直流电动机拖动系统,直流电动机虽然具有良好的调速性能,但其结构复杂、造价高、寿命低、维护工作量大并对电网存在高次谐波干扰等缺点,随着交流调速技术的发展和日益成熟,直流电梯逐步被交流电梯所取代。
        2.2交流调速技术在电梯中的应用
        交流双速电梯就是采用交流异步电动机变极调速拖动系统的典型代表,主要用于载货电梯,电动机有快速和慢速两套绕组,通过接触器的切换和串入阻抗实现速度分级调整,这种系统控制原理简单,成本较低,但舒适感较差、耗电量大已日渐式微。交流调压调速电梯在起动过程中采用开环或闭环的调压调速方式。当异步电动机定子与转子回路的结构参数恒定时,在一定的转差率下,电动机的电磁转矩M与其定子电压U的平方成正比。在恒定的交流电源与电动机之间串入晶闸管作为交流电压的控制器,通过相控方式对2个反并联的晶闸管的导通角进行控制,来改变电动机定子电压的有效值,实现对交流电动机的调速。在减速制动过程主要采用闭环控制的涡流制动和能耗制动两种调速方式。

交流调压调速存在调速范围窄、功率因素低、电动机发热严重、存在严重的高次谐波等诸多难以克服的问题,作为一种过渡产品最终被变频调压调速所取代。
        电机是电能和机械能之间的转换设备,实现这种转换需要一个中间媒介———磁场能量。磁场能量在电能和机械能转换中并不消耗。普通电机的磁场能是由线圈中通入电流产生的,也称电励磁;永磁电机的磁场能是由永久磁体产生的。我国稀土资源丰富,全世界已探明的蕴藏量的80%以上都在我国。我国年生产稀土永磁体大约4000t,大维占全球总产量70%,所以发展和应用永磁同步电动机技术具有得天独厚的优势。在外力作用下,永磁体和闭合的电枢回路发生相对运动,绕组产生了短路电流而显示出阻滞转矩,特别注意的是,这个阻滞转矩再生发电制动就是短接了电机的接线端子,当电机受到外力拖动旋转时,电机转矩的大小总是和外力拖动旋转的转矩相等。
        3、电梯控制系统与拖动技术的发展
        3.1电梯控制系统的发展
        通过以上的分析了解到,电梯控制系统被广泛的应用到电梯中,可以实现更准确的对电梯进行控制,对提升电梯运行的安全性、可靠性等都有着极大的作用。电梯控制系统的发展与电梯控制水平的发展有着直接的联系,控制系统水平的提升,也就意味着电梯控制的安全性以及可靠性也在不断地提升,因此,在未来的发展中,应不断地提升电梯控制系统的运行效率,通过引进先进的控制系统、技术等来促进电梯控制系统的发展。例如继电器控制阶段、PLC控制阶段、微机控制系统、采用串行通信技术的新型专用微机控制系统的运用,可以有效的促进电梯行业的稳定发展。另外,电梯控制系统的发展应向着智能化的方向发展,由于电梯的运行环境不同,对电梯控制的工作也会产生一定的影响,针对此,作者建议电梯控制系统的发展应向着自动化、智能化的方向发展,可以根据电梯的实际运行情况来采取相应的控制模式,从而有效地提升电梯控制的效率,更有利于电梯行业的稳步发展。
        3.2拖动技术的发展
        通过以上的分析了解到,直流拖动技术以及交流调速技术各有优点和缺点,而且,两者作为拖动技术的重要组成部分,被广泛的应用到电梯的控制中,而为了更好的提升电梯的控制效率,需要对拖动技术进行不断的改进和完善。虽然拖动技术在电梯控制中的应用给电梯的运行控制工作提供一定的帮助,但是,在未来的发展中,应对拖动技术进行不断的创新,确定拖动技术发展的关键点。例如,在拖动技术设备制作的过程中,可以根据节能减排为目标,实现拖动技术设备实施的低噪声、低能耗、无电磁干扰、无漏油等,可以采用尼龙合成纤维所制成的曳引绳或是采用钢皮带等来实现无润滑污染的曳引方式,达到节能减排的目的。另外,在拖动技术设备生产制造时可以充分利用能源再生技术与无齿轮驱动技术进行结合,以此来推动拖动技术走向新的发展方向。此外,对拖动技术的发展来说,也可以从超导电力施动技术入手,将其与磁悬浮驱动技术进行有机结合,全满提升电梯的控制效率,促进电梯控制技术的可持续发展。
        4、结语
        随着中国成为世界最大的电梯市场,电梯的配置满足最低使用要求、价格低廉、故障率低、可靠性高、经久耐用、维修率低、且使用方便,采用高新技术和新材料制作的电梯标准零部件以及流水线生产方式大大提升产量等质优价廉的简单普及型电梯将受到市场的青睐。这种质优价廉的中国制造更能满足当前我国市场甚至是国际市场的迫切需求,而电梯的中国制造也必将大放异彩。
        参考文献:
        [1]杨林,甘锋,扈然,等.永磁同步电机在电梯系统技术上的应用与创新[J].中国机械.2016(10):60-62.
        [2]谢飞.浅谈高层住宅电梯技术的发展趋势[J].军民两用技术与产品.2017(01):115-116.
        [3]庞亮,王洪丽.电梯技术发展趋势分析[J].乡村科技.2016(09):88-89.
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