永磁同步电动机和异步电动机在电梯系统中的应用分析

龙源期刊网永磁同步电动机和异步电动机在电梯系统中的应用分析作者：巴红波来源：《科学与信息化》2019年第21期摘要随着城市的发展，电梯已经和现代生活密不可分。而电梯的曳引系统和电气系统的优劣直接影响电梯的质量指标。本文着重从电气原理方面对电梯系统中的永磁同步电动机和异步电动机进行分析。关键词电气；电动机；电梯引言电梯是为高层建筑交通运输服务的比较复杂的机电一体化设备，为了满足人类需求，对高性能电梯的电力拖动系统提出了新的要求，更加舒适、小型、节能、可靠和精确有效的控制是其发展方向，永磁同步电动机和电梯一体化控制器等随之出现。1电动机的工作原理1.1永磁同步电动机工作原理永磁同步电动机原理：定子三相绕组接至三相交流电源后，便产生电枢旋转磁场。该磁场以同步速度在气隙空间旋转，其方向取决于电流的相序。转子的励磁绕组安装有永磁磁极，永磁磁极可产生大小和极性都不变的恒定磁场，极对数和电枢旋转磁场一样。当转子磁极与电枢磁极不同时，转子磁极将被电枢旋转磁场吸引而产生电磁吸引力，因而产生电磁转矩，拖动转子跟着旋转磁场转动。转子的转速大小及方向和电枢旋转磁场的转速大小及方向相同。1.2异步电动机工作原理定子通入三相交流电后，便产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割闭合的转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流，载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，电机旋转方向与旋转磁场方向相同[1]。2永磁同步电动机和三相异步电动机的电气原理分析（1）目前两种电机在驱动控制上均采用交-直-交变频调速（VVVF）方式。控制器采用国内比较流行的“电梯一体化控制器”，即将主控板和驱动部分结合在一起，这样不但节省了空间还降低了成本。龙源期刊网（2）永磁同步电动机用封星接触器将定子绕组短接，可以作为防止电梯因故障自由溜车的保护。正常运行时，由主控板控制接触器KFX先吸合，300ms后KDY后吸合。正常停止时主控板控制KDY先断开，300ms后断开KFX。正常运行时，KFX接触器是起不到作用的。但是当抱闸力不足引起溜车事故时，封星接触器就会产生作用，具体原理如下：KFX的常闭主触点R1，R2，R3，R4将定子线圈短接，使定子形成闭合回路，此时由于电梯溜车引起转子旋转，定子线圈中便产生电流，这个电流就会对位能负载产生一个很大的阻力转矩。电机角速度ω（t）按指数曲线增大，角加速度β（t）的绝对值逐渐减小，最后达到匀速运行。根据有关资料介绍，短接后电梯上行或下行速度不超过额定速度的10%，能够起到很好的限速保护作用。永磁同步电动机可以用封星接触器对自由溜车进行保护，但是三相异步电动机由于没有永磁转子就不能用封星接触器进行电气保护。（3）异步电动机矢量控制时对编码器的要求不高，测量精度与电机的磁极对数无关，常用1024线的正余弦增量式光电编码器。永磁同步电动机的编码器用于测量转子磁场相对位置角，转速和位置，需使用复合式编码器。永磁同步电动机的编码器精度与磁极对数有关，电机的磁极对数越高对编码器的精度要求也越高，所以永磁同步编码器一般使用2048线以上的编码器。（4）由于抱闸作用位置及电机结构的不同，导致了轿厢意外移动保护功能（UCMP）和上行超速保护功能在电气原理上也不同，异步电动机原理如图二所示。UCMP电气原理：由图可知，安全电路板信号和轿门副门锁全部断开时，附加制动器才会进入制动状态。安全电路板信号是由轿厢上的上下两个再平层开关控制。当两个再平层开关同时在挡板范围内时，输出为闭点，当任意一个开关超出挡板范围，输出为开点。轿厢副门锁信号由轿门控制，当轿门关闭，输出为闭点，轿门打开，输出为开点。正常运行时，无论是在开门状态或是在离开门区状态，轿门副门锁和安全电路板信号中总有一个是闭点，所以正常情况下附加制动器不制动。当轿厢在门区位置，轿厢门打开，乘客上下梯过程中突发故障，轿厢意外移动使得其中一个再平层开关超出挡板范围，这时安全电路板信号为开点。由于轿门一直处于打开状态，所以轿门副门锁输出也为开点。两个信号都为开点，并联输出也为开点，故附加制动器动作。上行超速保护电气原理：当电梯由于故障造成上行时超过限速器的速度限值，限速器上行超速开关由原来的闭点变为开点，此时附加制动器电磁铁失电，制动器进入制动状态。以上说明的是用异步电动机时，需要增加的电气控制，而永磁同步电动机就不用增加这些电气控制，节省了成本。龙源期刊网结束语本文着重介绍了电动机的工作原理，驱动方式，永磁同步电动机的封星原理，异步电动机的UCMP及上行超速保护原理，希望通过以上分析，能够给从事电梯电气的技术人员一些帮助。参考文献[1]倪新昌，于国欣.浅谈电梯驅动系统中的异步电动机与永磁同步电动机[J].中国特种设备安全，2007，（08）：16-19.