问:电梯消费者在考虑节能的效益时,哪些指标是重要的,可以分别给消费者带来哪些方面的利益?
答:有以下几个指标值得考虑:
输入电流:
输入电流的大小对建筑物的建设费用、维护费用和电梯的成本都有影响。额定输入电流的大小决定了所需要的供电电力线的粗细,从而影响了建筑的成本。而额定电流和最大电流的大小又决定了建筑物配电箱里的断路器和保险丝的容量,而这些部件都是容量越大成本越高。再者,最大输入电流也影响了建筑物的供电系统的费用,因为它影响了建筑物所需的瞬时电能。另外,输入电流的大小影响了控制柜中一些元件的成本,比如:主空气开关,保险,电源线,逆变器,输入电抗器,电力电子元件以及散热片等。
热量释放:
热量释放是指电梯设备以热量形式释放到机房中的能量,热量释放的大小决定了机房所需的通风及空调设施。
对电网品质产生的影响:
功率因数和谐波失真总量是两个用来评价电梯对电网品质产生影响的指标。由于现在的电梯大量使用变频器来控制电机,其中 IGBT 开关时会对电网产生大量的谐波,同时也会带来功率因数增大的问题。对电网而言,这两个量都影响了电网的清洁,还会对电力设备及大楼内的其它电气设备的正常工作造成影响。在发达国家,都有严格的标准来控制电梯对电网品质造成的危害。
总能量消耗:
总能量消耗指一台电梯一年消耗电能的总和,包括电梯每次运行消耗的电能和电梯在待机状态下消耗的电能。这一指标对中国的消费者最为重要,它决定了电梯支付给电力部门的电费。
其实这四个指标在考虑电梯节能时都有参考价值,但仅就本次比赛而言,我们只考虑总能量消耗。
问:普通的电梯控制柜一般来说有哪些部件 ?
答:电梯控制柜的主要元件有 : 控制板或控制器 , 变压器 , 桥堆和电容 , 空气开关或保险丝 , 继电器和接触器,变频器 , 电源线,信号线 , 端子或连接器等元件 .
问:电梯控制板或控制器的作用是什么 ?
答:控制板是控制柜的核心元件 , 它采集来自井道、机房、门系统、厅外召唤显示通讯系统,轿内指令显示通讯系统,变频器,等各个子系统的信号,按一定控制原则进行派梯并将运行指令发送给变频器,并控制厅外和轿内的显示和输出。控制板就相当于整个电梯的大脑。现代电梯控制板一般由 16 位或 32 位 CPU 和外围的 I/O 和通讯电路构成。
问:变压器的功能是什么 ?
答:变压器是控制柜内为各系统供电的核心部件,一般三相 380V 交流电送入控制柜内,通过变压器将其中一相或二相变为电梯系统各部分电气部件所需要的电压等级。例如某电梯系统,安全回路电压等级为 110VAC ,厅外和轿内通讯显示系统电压等级为 30VDC ,刹车装置电压等级为 110VDC ,控制板所需电压等级为 12VAC 等等。(变压器在进行这些电压变化和能量传递工作时会有一部分能量损耗,请参考变压器的工作原理。)
问:桥堆和电容的作用是什么 ?
答:由于电梯系统中有许多电路需要用到直流电源 , 例如抱闸线圈和一些厅外通讯板的供电。就需要将变压器所输出的交流电源转化为直流电源。桥堆和电容所起到的作用主要是整流。当然也有一些公司用开关电源进行转换,但开关电源往往用在对电压的稳定性要求非常高的场合,而且使用开关电源往往成本比桥堆和电容的要高。
问:继电器和接触器的作用是什么?
答:继电器的作用主要是复制开关信号,在电梯系统中,往往一个控制信号在许多电路中要用到,利用继电器有多个触点的特性可以很好地将开关信号扩展到不同的电路中。
接触器的作用主要是开关电机和抱闸电源线,主要是出于安全需要。
问:空气开关、保险丝的作用是什么?
答:从变压器出来的每个子电路上几乎都设有空气开关或保险丝,它们的功能是在发生电流过大或短路时对控制柜的电路和元件起保护作用。此外,它们也方便了维修人员在针对不同的电路进行检修时,分别切断相应的电路的供电。
问:电线、端子、连接器的作用是什么?
答:电线的作用是传递能量或传递信号。由于电梯各部分所需消耗的能量有很大的不同,所以电梯控制柜中所使用的电线的规格有好几种。例如某个控制柜所用的电线从0.5mm2 ~4mm 2 不等。
端子和连接器除了有传递能量和信号的功能外,还方便了工厂和工地进行不同的电器件之间的连接。
问:变频器的主要功能是什么?
答:变频器的主要功能主要是将交流50HZ 380V的电压根据电梯运行速度的需要转化为可变频率并可调节电流 / 电压的电能输出给电机,从而控制电机按速度指令准确地运行。它是电梯系统中能量传递的核心环节,通过变频器转化的电能占到整个电梯系统的80%以上。
随着用户对小机房电梯以及无机房电机的需求增加,为了缩小控制柜所占用的空间和在机房和井道灵活配置,很多小机房和无机房电梯,有许多公司将控制柜和变频器分开,但无论怎样配置也不会改变元件的基本功能。
问:电梯用变频器的结构是怎样的?
答:电梯用变频器主要由以下几部分构成 : 整流器、直流中间电路、逆变器、制动电路以及中央控制单元构成。
问:变频器内整流器的作用是什么?
答:整流器一般由大功率二极管变流器组成,它把工频电源变换为直流电源。
问:直流中间电路的构成和作用是什么?
答:直流中间电路由以下部分组成:直流母线、平波电路。
直流母线是处于逆变器和整流器之间的直流电路,它的电压是大约是交流线电压的1.414倍。
平波电路主要由电感和电容组成,在整流器整流后的直流电压中,主要含有电源 6 倍频率的脉动电压,此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动,为了抑制电压波动,采用电感和电容过滤脉动电压。
问:制动电路的构成的作用是什么?
答:制动电路主要由大功率晶体管和制动电阻构成。当电机工作在发电状态时,会有电能通过逆变器反馈回直流线,这部分能量将累积在平波电路的电容中,从而导致直流母线电压升高。但由于整流器往往是不可逆的,不能将电能反馈回电网中,就需要将这部分能量消耗。制动电路就是通过大功率晶体管的开启和关闭将多余的直流母线电能消耗在制动电阻(DBR)上。
问:不同工况下 , 普通变频器的能量是怎样转化的 ?
答:从理论上说 , 在轿厢侧的重量大于对重侧的重量 , 而且电梯向上运行时 , 变频器从电网得到电能并传送给电机,电机将电能转换为机械能,此时电网的电能转化为电梯的机械能;如果此时电梯向下运行,电机将工作于发电态,电梯的机械能将转化为电能,反馈回变频器,并最终在制动电阻上转化为热能。如果轿厢侧的重量小于对重侧的重量,则正好相反。
问:逆变器的作用是什么?
答:逆变器同整流器相反,逆变器是将直流功率变换为所要求的频率的交流功率,以所确定的时间使 6 个开关器件导通、关断就可以得到 3 相交流输出。一般的逆变器由 IGBT(绝缘栅极双极型晶体管)器件构成。
问:中央控制单元的 作用是什么?
答:中央控制单元采集变频器各部分的状态,如输入电压、电流输出电压、电流,也采集来自电机反馈单元编码器的速度反馈信息。并根据接受到电梯控制器发送的运行指令决定电机当前应执行的速度,由内部的计算单元(CPU或DSP)根据内部算法计算出为使电机执行指令速度而应输出的电压或电流的大小、频率及相角,并将这些输出指令转换为 PWM 脉冲控制逆变器输出。
问:什么是速度图形发生器,它的功能是什么?
答:在电梯控制柜或变频器中,往往集成了速度图形发生器。速度图形发生器在电梯运行时决定电梯以多大的速度和加速度运行。它随时跟踪电梯运行的速度和距离,根据电梯目前的位置、速度以及到电梯的目的楼层距离决定目前电梯应运行的速度,产生速度给定曲线。速度曲线发生器是非常重要的 , 它直接影响电梯的舒适感和平层准确度,如果在起动和减速时,速度图形的加减速圆弧处不圆滑,会使乘客感觉不舒适,再次图形的好坏将影响到电梯运行的效率。
问:控制柜和变频器在电梯系统的能量传递和消耗中担当了如种功能和角色 ?
答:控制柜和变频器在电梯系统的能量传递和消耗中担当了核心的作用。电梯消耗的所有能量都是经过控制柜传递的。控制柜内的系统供电电源将市电电压转化为不同子系统所需要的电压等级,通过电缆输送到系统的各个部分。可以说,电梯系统所有消耗的电能都是通过控制柜传递的。
而变频器则将绝大部分电能传递给电机,并在电机工作于发电状态时,将产生的能量消耗在制动电阻上 ( 非再生型变频器 ) 。
问:什么是能源再生型变频器 ? 它有什么益处?
答:随着现代变频技术的发展出现了能源再生型变频器。与传统变频器不同,能源再生型变频器在整流器部分没有使用不可控制的二极管,而是使用了大功率晶体管,因此整流器部分和逆变器部分是对称的。通过适当的 PWM 产生技术,整流器部分可以将电梯在发电状态下产生的电能反馈回电网,从而达到节省能源的目的。而且,能源再生型变频器不需要制动电阻。能量不会以热量的型式浪费掉,减小了热量的释放。另外,通过适当的 PWM 产生技术,还能提高变频器耗电的功率因数,较少产生对电网的危害。
问:什么是交流矩阵式变频器?
答:有些公司将交流矩阵式变频器应用于电梯,它的实际上是另一种能源再生型变频器。和普通的能源再生型变频器比较而言,它省去了中间直流电路。而用 9 个大功率双向晶体管开关进出变频器的主电源线,通过一定的 PWM 算法可以直接将工频电能输入转化为所需频率和幅值的电能输出给电机,也可在电机工作于发电态时,将电能反馈回电网。与普通的能源再生型变频器相比 , 两者各有优缺点。
四、电梯系统工程问答
问:电梯主要有那几部分组成的?
答:如图,一般电梯是由轿厢,对重,井道设备,机房设备,底坑设备,控制系统,通讯系统等组成。
问:安全钳导轨刮划的因素有哪些?
答:a)由于静态负载而偏离(额定负载分配远离中心)
导轨的弹性
轿厢的弹性
导轨的未对齐
b)安装的公差
c)由于动态激励而摆动偏离
导轨的台阶
导轨的裂痕
问:电梯动态仿真的作用是什么?
答:它是用来在基于时域模拟中,预测电梯的横向振动程度。以轿厢和外框架作为一对刚性物体,可以用来预测电梯的纵向振动程度,固有频率和频率响应曲线。在这过程中,轿厢和外框架是作为质点处理。