第3章答案

3-1轿厢升降运动有哪些电力拖动方式？3-2轿门及厅门开关运动有哪些电力拖动方式？3-3在电梯中主要有哪两个运动？电梯的电力拖动系统应具有哪些功能？在电梯中主要有如下两个运动：轿厢的升降运动。轿门及厅门的开关运动。轿厢的运动由曳引电动机产生动力，经曳引传动系统进行减速、改变运动形式（将旋转运动改变为直线运动）来实现驱动，其功率在几千瓦到几十千瓦，是电梯的主驱动。为防止轿厢停止时由于重力而溜车，还必须装设制动器（俗称抱闸）。轿门及厅门的开与关则由开门电动机产生动力，经开门机构进行减速、改变运动形式来实现驱动，其驱动功率较小（通常在200瓦以下），是电梯的辅助驱动。开门机一般安装在轿门上部，驱动轿门的开与关，而厅门则仅当轿厢停靠本层时由轿门的运动带动厅门实现开或关。由于轿厢只有在轿门及所有厅门都关好的情况下才可以运行，因此，没有轿厢停靠的楼层，其厅门应是关闭的。如果由于特殊原因使没有轿厢停靠楼层的厅门打开了，那么，在外力取消后，该厅门由自动关闭系统靠弹簧力或重锤的重力予以关闭3-4如何提高电梯的快速性？如何改善电梯运行的舒适性？如何解决电梯的快速性要求与舒适性要求之间的矛盾？对电梯的快速性要求电梯作为一种交通工具，对于快速性的要求是必不可少的。快速可以节省时间，这对于处在快节奏的现代社会中的乘客是很重要的。快速性主要通过如下方法得到：1．提高电梯额定速度电梯的额定速度提高，运行时间缩短，达到为乘客节省时间的目的。现代电梯梯速不断提高，目前超高速电梯额定速度已达20m/s。在提高电梯额定速度的同时应加强安全性、可靠性的措施，因此梯速提高，造价也随之提高。2.集中布置多台电梯，通过电梯台数的增加来节省乘客候梯时间这种方法不是直接提高梯速，但是为乘客节省时间的效果是同样的。当然电梯台数的增加不是无限制的，通常认为，在乘客高峰期间，使乘客的平均候梯时间少于30s即可。尽可能减少电梯起、停过程中加、减速所用时间电梯是一个频繁起、制动的设备，它的加速、减速所用时间往往占运行时间的很大比重，电梯单层运行时，几乎全处在加速、减速运行中，如果加、减速阶段所用时间缩短，便可以为乘客节省时间，达到快速性要求。舒适性的提高：考虑到人体生理上对加、减速度的承受能力，《电梯技术条件》中规定：“电梯的起制动应平稳、迅速。加、减速度最大值不大于1.5m/s2。”我们称加速度变化率为生理系数，在电梯行业一般限制生理系数ρ不超过1.3m/s3。矛盾的解决：当轿厢静止或匀速升降时，轿厢的加速度、加加速度都是零，乘客不会感到不适；而在轿厢由静止启动到以额定速度匀速运动的加速过程中，或由匀速运动状态制动到静止状态的减速过程中，既要考虑快速性的要求，又要兼顾舒适感的要求。也就是说，在加、减速过程中既不能过猛，也不能过慢：过猛时快速性好了，舒适性变差；过慢时舒适性变好，快速性却变差。因此，有必要设计电梯运行的速度曲线，让轿厢按照这样的速度曲线运行，既能满足快速性的要求，也能满足舒适性的要求，科学、合理地解决快速性与舒适性的矛盾。3-5抛物线形速度曲线由那几个阶段组成？写出各阶段的数学表达式。加速段速度曲线AEFB段的AE段是一条抛物线，EF段是一条在E点与抛物线AE相切的直线，而FB段则是一条反抛物线，它与AE段抛物线以EF段直线的中点相对称。设计电梯的速度曲线，主要就是设计起动加速段AEFB段曲线，而CF’E’D曲线与AEFB段镜像对称，很容易由AEFB段的数据推出，BC段为恒速段，其速度为额定速度，无需计算。3-6电梯的速度曲线与机床设备的速度曲线有何不同？为什么要有这些不同？电梯的速度曲线在转弯处都是圆滑过渡的，处处可导；而龙门刨床的速度曲线在起始点、终了点和转弯处拐硬弯，因而造成在速度曲线转折点加速度a发生突跳，使该点的加加速度ρ为无穷大。这对于没有感官的机床和工件来说不成问题，而对于电梯或者车辆，其中的乘客就会感到头晕脑涨、严重不适。所以在图3-2中电梯的速度曲线的转弯处，专门设计了抛物线曲线段，与其前后的直线段相切，实现平滑过渡，从而加速度曲线是连续的，没有突跳，加加速度则可被控制在允许值之下。加速、减速段的最大加速度数值不同，考虑到人对加速度引起的超重、失重的承受能力，其值不得大于1.5m/s2，再加上抛物线阶段的逐渐过渡，使得电梯的加速、减速段时间较长。而龙门刨床在加速、减速段的最大加速度通常可达3～5m/s2，以尽量减少加速、减速段时间。调速电梯在加速、减速段要实施严密的速度闭环控制，保证轿厢按设计的速度曲线运行，不允许出现大的超调和振荡，以保证电梯的舒适性。而龙门刨床在加速、减速段给出的速度指令是阶跃信号，调速系统是在大的速度偏差下以电流截止反馈方式运行，其加速度取决于设定的截止电流值，该电流通常为额定电流的两倍左右。3-20粗选曳引电动机额定功率进行哪些校验及原因发热校验、过载校验和起动校验。进行发热校验（1）对于直流电梯和变频调速交流电梯，在运行过程中电动机内的磁通量保持额定值不变，可以采用等效转矩法进行发热校验。（2）对于定子串电阻（电抗）调速和调压调速的交流电梯，在加速和减速阶段电动机内部的磁通减小，要产生所需的转矩，需要更大的电流，因此发热也更为严重，这时需要对各段转矩加以修正，再计算等效转矩。或者采用等效电流法进行校验，其做法与等效转矩法相似：首先根据运行过程中的电流曲线计算等效负载电流3-7关于电梯的快速性要求与舒适性要求有哪些规定？具体数值是多少？3-12电梯的静态负载转矩是由什么引起的？定性画出当电梯轻载（半载、满载）向上（向下）运行时的静态负载机械特性曲线当电梯重载运行时，轿厢的负载系数β大于对重的平衡系数KP，即β＞KP，这时电梯的静态负载机械特性由两部分组成：一是由桥厢、对重的重量差引起的位能性转矩（图3-10中的曲线１），另一部分是由传动系统的摩擦（超高速梯还有较大的风阻）阻力引起的反抗性转矩（图3-10中的曲线２），这两部分转矩之和为电梯重载运行时的静态负载转矩（图3-10中的曲线3）。当电梯轻载运行时，β＜KP，轿厢、对重的重量差为负值，引起的位能性转矩也是负值，如国3-10的1”曲线，加上摩擦力引起的反抗性负载转矩（曲线2）得到轻载运行时电梯的静态负载转矩见图3-10中的曲线３”．当电梯半载运行恰使β=KP时，由于轿厢侧与对重侧重量相等，位能性负载转矩为零，这时电梯的静态负载转矩只有摩擦力引起的反抗性负载转矩，电梯的静态负载转矩如图3-10中的曲线3’（3’曲线也就是曲线２）3-13电梯的动态负载转矩是有什么引起的？定性画出当电梯由上（由下）运行时的动态负载转矩机械特性曲线•当电梯起动加速或停车前制动减速时，由于速度的变化将引起动态负载转矩：图中曲线1为满载上升时的负载机械特性，曲线2为满载下降时的负载机械特性，曲线3为空载上升时的负载机械特性，曲经4为空载下降时的负载机械特性，曲线5为半载（β=KP）上升时的负载机械特性，曲线6为半载下降时的负载机械特性。将电梯的静态负载机城特性与动态负载机械特性相叠加得到电梯负载机械特性，见图3－12。3-14电梯的负载机械特性由那两部分组成？定性画出当电梯轻载（半载、满载）向上（向下）运行时的械特性曲线3-15调速电梯曳引电动机机械特性与电梯负载机械特性应具有什么样的关系才能保证电梯按设计的速度曲线运行？调速电梯要求轿厢能按预定的速度曲线运行，以便得到较好的舒适性。这就要求曳引电动机在选定的调速方式下，电机的转矩总能达到负载转矩的要求，考虑到电源电压的波动造成电动机最大转矩变化、导轨不够平直造成的运动阻力增大等因素，电机的转矩还应留有一定裕度。将电机在调速过程中所能做到的机械特性画在电梯负载机械特性的平面内，电机的机械特性曲线应能全部覆盖负载机械特性，或者说电机的机械特性能够包容负载机械特性。如果满足上述条件，则该电梯在正确的控制下能够按预定的速度曲线运行。否则，在哪一带不能包容，则在不包容区间电梯实际运行的速度曲线将脱离预定速度曲线，从而造成舒适性变差或平层精度变差，严重时可能出现失控现象。3-16试述电梯对曳引电动机的主要要求有哪些曳引电动机是电梯的动力来源，是电梯的关键部件之一。能否正确地选用曳引电动机，关系到电梯能否安全、可靠地工作。因此为了能够正确地选用曳引电动机，首先要了解电梯的拖动特点和电梯对曳引电动机的要求。1.电梯是一个大惯量的拖动系统，要求电动机有较大的过载能力2.电梯是一个频繁起、制动的设备，要求电动机能够承受频繁起停的要求，能承受较高的每小时合闸次数3.电梯的运行属于周期断续工作方式，要求选用周期断续工作制的电动机4.对于交流电梯，要求曳引电动机有足够的起动转矩和尽量小的起动电流普通交流异步电动机起动电流大，可达额定电流的5～7倍，起动转矩小，一般在额定转矩的0.7～1.8倍。3-21画出一种晶闸管整流器供电的直流电梯主电路图，说明图中各晶闸管整流器在各种运行状态下应如何协调控制。图3－22整流桥的协调控制与系统工作状态电机四象限运行与整流桥控制的关系b)三个整流桥的输出电流与转矩指令的关系为了使电机得到平滑、准确的控制，需要协调三组整流器的控制，随着所需转矩的大小变化，三个整流器的控制规律可以用图3-22b）表示。3-20当需要精确选用曳引电动机时，在粗选曳引电动机的额定功率基础上还需要进行哪些校验？为什么要进行这些校验？需要进行发热校验，对交流电动机还要进行过载校验和启动校验图3-22b）中规定了一个小转矩区，当转矩小于M0时，控制UC保持电流Ia=Ia0，控制UCF或UCR来改变励磁电流，从而改变磁通，进而改变转矩。当转矩指令大于M。时，则保持励磁电流If为额定值If＝IfN（当要求转矩为负时，则If=-IfN），而通过对UC的控制来改变电枢电流Ia，从而改变电机的转矩。由于转矩与电枢电流、转矩与励磁电流均是线性关系，因此控制规律比较简单，控制精度容易保证。3-22单绕组变极电动机工作原理这种变极电动机内，只嵌放一套定子绕组，而通过对这套定子绕组的不同接线组合得到不同的极数。与双绕组变极电动机相比，单绕组变极电动机的内部空间相对宽松一些，因为它只需要放一套绕组，用铜量也会少很多。但是由于两种极数要在一套绕组中实现，绕组的跨距就要适合这不同极数，这样一来绕组的布置对每一种极数都不是最佳安排，因此电机的效率、功率因数、谐波等指标都不如普通异步电动机。图3－26反向变极法原理示意图（2极/4极）a)四极接法时电机内的磁场b)四极接法时U相的接线图c)二极接法时电机内的磁场d)二极接法时U相的接线图单绕组变极可以采用反向法、换相法和变跨距法等多种方法来实现变极。下面介绍最常采用的反向法变极的原理。3-23画出一种变极电梯主电路图，简述其工作过程，定性画出其运行幅度曲线。（二）单绕组6／24极变速电机用作电梯曳引电机的主电路•图3－32采用单绕组变极电动机的双速电梯主电路图3－32是采用单绕组变极电动机作为电梯曳引电动机的双速电梯主电路图。可以看出它与图3－29的双绕组变极电机电路很相近。图中采用一个快速接触器KS1，当快速（6极）运行时，通过KS1的常开点将电机端子1、2、3短接到一起构成另一个星形点，使电机接成双星形（YY）接法，实现图3－28b）的接线。KS是快速接触器，当KS、KS1吸合时，电机以六极YY接法快速运转。KM1是慢速接触器，当KS1、KS断开，而KM1接通时，电机被接成Y接形成24极，同步速为250r／min。KM是上升接触器，KMR是下降接触器。当KM接通时，电机正转，带动轿厢上升；当KMR接通时，电源相序被改变，电机反转，拖动轿厢下降。KA是快速运行接触器，它接通后短路掉快速电阻RK，使快速绕组直接接到电源上，电机在固有特性上转入稳速运行。KA1，KA2、KA3是慢速运行接触器，KA1、KA2是逐段切除慢速电阻用的，而KA3则使RM全部被切除掉，使电机进入慢速固有特性并转入稳定低速运行。3-25简述调压调速的基本原理我们知道，改变电源电压，交流异步电动机的机械特性就将改变那样。如果电机拖动一恒转矩负载MZ，那么当电机电压U