电梯行业的应用背景

    1．电梯的发展史

    电梯是垂直运行的电梯（通常也简称为电梯）、倾斜方向运行的自动扶梯、倾斜或水平方向运行的自动人行道的总称。有了电梯，摩天大楼才得以崛起，现代城市才得以长高。据估计，截至2002年，全球在用电梯约635万台，其中垂直电梯约610万台，自动扶梯和自动人行道约25万台。电梯已成为人类现代生活中广泛使用的人员运输工具。人们对电梯安全性、高效性、舒适性的不断追求推动了电梯技术的进步。

    电梯在驱动控制技术方面的发展经历了直流电机驱动控制、交流单速电机驱动控制、交流双速电机驱动控制、直流有无齿轮/无齿轮调速驱动控制、交流调压调速驱动控制、交流变压变频调速驱动控制、交流永磁同步电机变频调速驱动控制等阶段。1967年，晶闸管用于电梯驱动，交流调压调速驱动控制的电梯出现在1983年，变压变频控制的电梯出现，由于其良好的调速性能、舒适感和节能等特点迅速成为电梯的主流产品。1996年，交流永磁同步无齿轮拽引机驱动的无机房电梯出现，电梯技术又一次革新。由于拽引机和控制柜置于井道中，省去了独立机房，节约了建筑成本，增加了大楼的有效面积，提高了大楼建筑美学的设计自由度。这种电梯还具有节能、无油污染、免维护和安全性高等特点。

    2．电梯的驱动方式

    电梯停层时梯速为零，正常运行时以额定速度做匀速直线运动。在零速与额定速度之间则做加速或减速过渡，对这一段时间里电机转速的控制叫做调速。在轿厢做加速或减速运动时，乘客会出现超重与失重。普通人对超重和失重的承受能力是很有限的，我国国标GB10058规定了a值不得大于1.5m/s²。另外，如果加速度总在波动，乘客就会有颠簸的感觉，甚至出现眩晕。这就要求加速度变化率尽可能减小。直流电机具有良好的调速性能，但直流电机用集电环供电，维修工作量较大。交流异步电机结构简单、工作可靠，随着计算机与电力电子技术的发展，用不同的调速方式满足了不同电梯的需要。

    低速电梯常采用交流双速(AC-2)方案，控制环节少，故障概率低。主要缺点是平层准确度和乘坐舒适感很难两全。中速电梯多采用调压调速(ACVV)技术。这种调速方式用改变电压的方式改变电机的转矩，通过对电机转矩与负载力矩之间差值的调整，控制电机正、负角加速度，并用全闭环的控制方式使电梯在受控的速度和加速度下运行，该种调速方式曾经是国产电梯的主导产品。

    但是随着变频调速技术的快速发展，其调速性能已完全可与直流电机相媲美。除了具有良好的舒适感之外，平层准确度也大为提高，而且具有明显的节能效果。

    电梯是一种垂直运输工具，它在运行中不但具有动能，而且具有势能。它经常处在正、反转，反复启、制动过程中。为满足乘客的舒适感和平层精度，要求电动机在各种负载下都有良好的调速性能和准确停车性能。为满足这些要求，采用变频器控制电动机是最合适的。变频器不但可以提供良好的调速性能，并能节约大量电能。变频调速是交流调速的一种重要手段，以其可靠性和很强的抗干扰能力在电梯传动控制中得到了广泛的应用。

    在小高层住宅与高层住宅中，电梯是不可或缺的交通与运输工具，没有电梯小高层与高层建筑就失去了市场，失去了其优越性。而电梯的舒适程度与运转速度，也是人们比较关心的问题。由于必须使电梯从速度为0平滑地上升至固定速度或从最高固定速度平滑地降低至速度为0，所以变频器的输出也应从几乎是0～50Hz为止平滑地变化，这样通过变频器调节电梯的启动、运行、停止都是平滑的，没有急启急停的不良影响。

    由于电梯在匀速运行过程中人们没有不舒适感，而出现不舒适感的时间就是在电梯升速与减速运行的过程中，但只要能在电梯变速运行过程中，维持电梯运行加速度不发生变化，人们将不会有不舒适的感觉。同时由于将电梯的最佳速度曲线存于电梯控制柜的电子储存器中，在电梯控制器件的控制下，电梯运行过程中的速度采样与最佳速度曲线进行对比，由变频器不断地对电动机的频率进行调整，从而使电梯的速度恒定。目前最常用的是变频电梯调速系统，它不仅可以提供优越的调速性能，更具备显著的节能效果，所以被广泛地应用。