国外电梯电气传动和自动控制的几点思考

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摘 要：随着高层建筑物的大规模兴建，电梯越来越成为人们生活或工作不可或缺的交通工具。电梯传动与控制的发展水平决定着电梯的更新换代。本文主要围绕国外电梯电气转动与自动控制展开论述，以期提高电梯运行的经济技术指标。

关键词：国外电梯；电梯传动；自动控制

中图分类号：TU976.3 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 16-0000-01

一、研究背景

与国内电梯相比，国外电梯的发展明显更先进。国外电梯技术大致包括美国技术、欧洲技术、亚洲技术，其中美国电梯技术是一种基于OTIS的电梯技术；欧洲电梯技术是全球应用范围最广的电梯技术，其使用寿命达到25年；亚洲电梯技术是一种以日本为核心的电梯技术。针对国外电梯的电气传动与自动控制技术，其发展特点具体包括：晶闸供电的直流可逆传动系统的应用越来越完善；交流鼠笼电动机传动的应用越来越广泛；大规模集成电路与微型计算机的应用越来越普遍；电气设备的设计对电能的节约越来越关注。本文简要分析2.5m/s以上高速电梯的电气传动与自动控制。

二、2.5m/s以上高速电梯的电梯传动与自动控制

目前2.5m/s以上高速电梯大多采用直流电动机传动，但直流发电机的励磁控制已经采用晶闸管控制，其中20世纪40～50年代主要采用磁放大器或电机扩大机等控制。

（一）目前日本东京Sunshuine60大楼安装有全球最高速的10m/s直流高速梯（三菱电机公司制造），其主要采用晶闸管控制直流发电机励磁供电的直流发电机传动系统（见图1）。日本电梯的舒适性世界闻名，而该10m/s直流高速梯的安装更是体现出日本电梯较高的停层精度与较好的舒适性。电梯减速制动过程，速度给定讯号作为电梯行程持续变化的函数，是一种理想速度的给定曲线，其根本不受电网电压、负载大小、环境温度等因素的影响。平层区域内，电梯能够沿着由计算机仿真而来的最佳平层给定曲线平滑运行，即PLC精确停层控制线路。

如图2所示，图1内直流电动发电机组已被图2内A、B两组晶闸管所取代，因此移相控制可使两组晶闸管始终保持逆变或整流状态，此状态与图1内直流发电机G保持电动机护坡发电机状态类似。

（三）2.5m/s以上高速电梯开始采用交流鼠笼电动机变频调速系统，例如三菱电机公司首次开发出VVVF，以此实现对高速电梯电气传动与控制系统的控制，其中变频部分属交直交电压型变频器；逆变器主要由大功率晶体管组成，即由PWM脉宽调制控制方式实现可变电频率与可变电压输出的交流电供给鼠笼电动机，此外整流器主要由晶闸管组成，即由PAM脉幅调制控制方式实现可调直流电压的输出。逆变器与整流器主要由16位微处理器8086实现控制，其中逆变器的PWM控制主要把接近正弦波的定子电流提供给电动机，由此实现电动机脉动力矩的减少。由VVVF控制的电梯一方面能够实现电梯速度的加减、启制动平滑及速度变化率的控制，另一方面能够实现电梯启动过程电能消耗的降低。除此以外，图2所示晶闸管供电的电源功率因数基本随电梯速度的降低而减小，此时VVVF控制方式能够有效控制功率因素的下降幅度。与晶闸管供电相比，VVVF控制方式可使功率因素上升20%，此外若一次电流减小，那么电源设备容量亦可降低约20%。由此可见，VVVF控制方式具有电源设备容量低、节约电能、机房负荷轻等优越性，同时电子器件价格的下降与性能的提高亦可为VVVF控制装置创造广阔的应用前景。

三、电梯电气传动与自动控制方面微型计算机与微处理器的应用

目前电梯电气传动与自动控制方面微型计算机与微处理器的应用已经相当广泛，其中微型计算机与微处理器主要实现电梯的功能控制、程序控制、电梯电气传动的实时控制及电梯群的调度与管理。除此以外，微型计算机与微处理器亦被用来进行电梯故障的检测与诊断等。综上所述，电梯电气传动与自动控制方面微型计算机的应用一方面对电梯运行速度曲线起着优化作用，以此使电梯具有更高的停层精度与更好的舒适感，进而实现电动机电能消耗的降低，另一方面继电器使用量的减少使电能的消耗大幅度降低（约降低20%），同时对减少电梯故障、减轻装置重量、缩小装置体积、提高系统可靠性意义重大。

四、结束语

综上所述，本文主要围绕2.5m/s高速电梯电气传动与自动控制展开论述，同时对该领域微型计算机与微处理器的应用做了简要介绍。总体而言，由国外电梯电气传动与自动控制情况可知，电梯必定朝向自动控制微机化、电气传动交流化方向发展，即交流传动势必逐渐代替直流传动而上升至主导地位；微型计算机必定逐步代替多数硬逻辑电子电路及继电器。

参考文献：

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[2]陆晓春，祝瑞同，李文斌.自动化电梯控制柜检测装置的设计[J].自动化应用，2013（3）.

[3]李秋华.电梯导轨直线度自动检测系统的设计[D].2009.

[作者简介]周春生（1980.2-），男，江苏盐城市人，初级，学士学位，2004年毕业于中国地质大学（北京）学校电气工程及其自动化专业，现就职于凯斯博电梯有限公司，研究方向：电气。