变频调速技术在电梯舒适度改造中的应用

变频调速技术在电梯舒适度改造中的应用

冯露斌

浙江省特种设备科学研究院 浙江 310000

摘要：在电梯改造中，电梯舒适度是非常重要的指标之一，同时，工作在实际发展过程中往往具有高度的复杂性，会涉及到多个环节，并会应用到各种技术手段。其中，变频调速技术是最重要的技术之一，它在我国许多领域有着广泛的应用，特别是在提高电梯舒适度方面发挥了理想的效果，其主要优势体现在提高了电梯运行的可靠性。

关键词：变频调速技术；电梯；舒适度改造；应用

1 影响电梯舒适度的因素

1.1 噪音和振动的影响

电梯属于一种机电系统，悬挂类电梯在实际运行过程中会产生噪音和振动，主要是因为带机械和电气因素的影响。机械主要包括主副导轨和下悬挂装置以及轿厢结构等，这些部分也很容易发生问题。在电气部分，因为电动机和控制系统之间缺乏匹配性，导致电梯产生噪音。

在电梯运行阶段发生噪音和振动，引发电梯共振问题，因此加剧了电梯噪音和振动等问题。电梯运行速度不断提高，会引发更加明显的共振现象。如果人们乘坐这种电梯，将会产生严重的噪音和振动问题，引发人们心慌和恐惧等心理，电梯舒适度因此受到影响。

1.2 钢丝绳松紧情况

在电梯运行过程中，钢丝绳松紧情况影响到电梯受力均匀性，增加电梯曳引轮消耗情况，在电梯运行过程中，电梯整体构造发生异常问题，影响到电梯运行的稳定性，电梯运行的舒适度因此受到影响。

1.3 人机交互

人机交互指的是乘客和电梯接触的部分，需要重视乘客视觉感知和身体感知。电梯启动和制动的时间比较短，乘客在乘坐电梯的过程中因此产生较大的心理变化，例如电梯在上升阶段，人体处于失重的状态，在快速下降阶段，人体处于超重的状态，人体会产生不适感，甚至会影响到人们的身心健康发展，电梯乘坐的舒适性因此受到影响。我国不断完善电梯技术手段，逐渐降低上述问题的发生率。当前控制系统很容易影响到电梯舒适度，电梯控制系统负责控制电梯进度，为了优化电梯运行速度，保障电梯乘坐的舒适性，需要加强管控电梯调速系统。

2 变频调速系统在电梯舒适度改造中的应用
　　2.1 变频调速系统的运用
　　首先，变频调速系统在实际运行的過程中，可以选择部分运行或者是完全运用的方法。随着对电梯设备的研究不断深入，电梯设备自身的技术水平也有了很大的提升，尤其是在舒适程度上提升更加显著。
　　（1）变频调速控制原理。根据电机学理论，交流电动机的转速公式n=60f（1s）/p。其中n为电动机转速，f为定子的电源频率，s为转差率，p为电动机极数。因此，可以通过改变定在的电源频率来进行调速，但f不能超过点击的最大频率。电梯作为恒转矩负载调速时为保持最大转矩不变，根据转矩公式M=CmФIcosφ，式中Cm为电机常数，I为转子电流，Ф为电机气隙磁通，cosφ为转子功率因数。必须保持Ф恒定，又根据电压公式U=4.44fWkФ，式中U为定子电压，f为定子电压频率，W为定子绕组匝数，k为电机常数，必须保持U/f为常数，即变频器必须兼备变压变频两种功能简称为VVVF（Vary Voltage Vary Frequency）型变频器，这就是VVVF型电梯的基本控制原理。电梯上采用的是交—直—交变频器，先将交流电经整流器整流成直流电，直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波，再经过逆变器把直流电变成频率和电压都可变的交流电。

（2）在改善电梯运行曲线方面的运用。电梯在运行过程中可能会受到外界环境条件以及自身条件的影响，从而出现运行曲线变化幅度较大的现象，为了保证电梯运行的平滑稳定，应该注意对其运行曲线进行有效控制。这就需要应用到专用的变频器，通过电压、速度以及电流的相互协调来实现对信息的及时反馈，在提升了电梯运行速度的同时也使其运行稳定性得到了保证。具体来说，要应用交直交变频器，通过交流异步模式来实现对电动机的驱动，这也使得电梯的运行曲线得到了有效改善。变频器的S曲线最适合于电梯运行，它使电梯启动、变速、制动时无冲击，在加、减速运行中乘客的舒适感非常好。
　　（3）在抑制电梯运行振动以及噪音方面的运用。变频调速技术的运用可以在很大程度上解决电梯运行过程中的噪音以及振动等问题，可以为人们带来更加舒适的乘坐体验，并且变频调速的方式也体现出了较强的经济性。通常情况下，导致电梯运行过程中出现噪音以及振动现象的主要原因体现在以下几个方面：首先，导轨偏差较大，导致碰撞现象出现；其次，导轨润滑不良；再次，导靴轴承磨损严重；最后，钢丝绳张力调整不良。将变频调速技术运用到电梯改造中之后，应用多微机串行的方式来对逻辑系统进行控制，可以对电梯运行过程中的各项参数进行监测，进而实现对外部信息的及时处理，掌握了电梯外部设备的情况，提升了电梯运行舒适程度。
　　2.2 电梯编程控制器改造
　　最近几年，可编程控制器在高层电梯系统中的应用越来越广泛，有效降低了电梯噪音，提升了电梯舒适程度，与此同时，可编程控制器的应用也降低了电梯事故的发生率，使得电梯设备运行更加趋向于平稳。目前来看，对电梯编程控制器进行改造已经成为大势所趋，高性能的编程控制器可以使得乘客乘坐电梯的舒适性以及安全性得到保障，需要有高水平的变频调速技术作为基础，并且注意对力矩特性进行切换。

　　（1）信号控制体系。对于电梯设备来说，其信号控制主要是由相应的软件来实现的，在对运作模式进行改造的时候，应该注意对其安全保护信号以及内指令信号外召唤信号进行确立，通过这种方式来实现对电梯运作模式的优化，从而实现对电梯开门关门的有效控制。硬件设计是编程控制器中非常重要的组成部分，在进行编程控制器设计的时候，应该注意对编码方法进行确定，根据所输入的内容来确定最终的数据输出类型，通过这种方式来实现对关键信号的确定。在进行外接近直流继电器输出的时候，应该保证两端的续流二极管可以提升触点使用期限。在进行梯形图程序设计的时候，应该注意对设计型号的控制体系软件进行深入分析，对相关信号控制体系以及控制功能进行分析，从而确定信号体系当前的工作状态，在工作过程中，应该注意根据工作顺序画出相应的功能图，然后以此作为依据来进行梯形图程序软件的设计。例如，在编程控制器正常运行的过程中，电梯处在邻近层，这时候必定会转化为中速或者是慢速运行，这一转化过程较为迅速，主要是依照速度曲线来发生改变，从而保证了轿厢内部乘客的安全，也使得乘客电梯乘坐的舒适程度得到了提升。
　　（2）拖动控制体系。对于电梯编程控制器来说，电梯拖动体系的品质会直接关系到乘客乘坐电梯时的舒适感，同时也会直接影响到平层的精度。对于可编程控制器而言，正反信号以及速度信号会直接影响到变频器的运行情况，因此，要根据事先设定好的运作曲线来实现对机转方向进行控制，电梯在实际运用过程中，其运作曲线往往是动态性的，根据相应的调查研究，可以发现，如果电梯从零速开始加速，一直到稳定匀速运行的状态，其整个过程变化较为迅速。在运行过程中，邻近层的运作往往会直接影响到中速运作曲线的变化以及选择，从而需要减速制动。

结束语

在人们的生活中，电梯是重要的运输手段，这也凸显了电梯舒适度改造的重要性，技术人员需要分析电梯舒适度的影响因素，充分发挥变频调速技术的作用，保证电梯运行过程的稳定性，减少问题的发生。

参考文献

[1]崔晓钢，赵四化.基于速度控制方式的电梯变频控制策略研究[J].科技创新导报，2020，17（12）：22-23.

[2]吴周亮.PLC变频节能技术在电气自动化设备中的应用研究[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2019，28（9）：119-120.