CN115072531A - 一种提升电梯永磁同步曳引机封星转矩方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提升电梯永磁同步曳引机封星转矩方法，属于电梯技术领域。该方法包括：计算永磁同步曳引机封星条件下转矩‑转速关系曲线，找到最大转矩点，通过串联电容器的方式增大永磁同步曳引机的封星转矩；根据永磁同步曳引机运行时的最高转速与额定转矩，选择合适的电容值，使得封星转矩‑转速关系曲线的最大转矩点的转速前移或后移，从而使封星条件下的转矩与转速符合要求。该方法在不改变电机本体结构的条件下，实现了封星转矩的提升，且利用电机封星接触器可以轻松引入串联电容，在成本较小的情况下提升了电梯的安全性，具有较高的实用价值。

Description

一种提升电梯永磁同步曳引机封星转矩方法

技术领域

本发明属于电梯技术领域，涉及一种提升电梯永磁同步曳引机封星转矩方法。

背景技术

永磁同步型驱动主机封星安全保护技术是目前进一步加强在用永磁同步型驱动主机保护可以采取的安全措施中操作上相对比较简单且比较经济的一个选项，可广泛的应用于在用电梯升级改造，增加电梯整体安全性。永磁同步型驱动主机封星安全保护技术基本原理在于将驱动主机绕组短接，在曳引轮由于轿厢与对重重量不平衡而产生机械转矩的情况下，驱动主机被曳引轮上的轿厢和对重重量差值产生的力矩拖动旋转成为发电机。制动力矩由发电机电磁感应生成的电磁力矩与永磁体的磁力相互作用而产生，从而实现在机械制动器完全失效时也能将电梯保持在低速状态的技术。其设计目的就是一旦制动器发生失效时，降低轿厢速度或使轿厢低速移动来保护乘客。

然而，若封星转矩过小，不能匹配永磁同步曳引机的额定转矩，或者产生最大封星转矩时电机转速过高，都会造成电梯急速坠落，乘人的生命安全无法得到保证。

基于上述背景，本发明提出一种提升电梯永磁同步曳引机封星转矩的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种提升电梯永磁同步曳引机封星转矩方法，兼顾经济性及可靠性的同时，通过串联合适电容使得封星转矩和转速都在要求范围之内。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种提升电梯永磁同步曳引机封星转矩方法，该方法包括以下步骤：

S1：计算得到电梯永磁同步电动机封星接触器KM1闭合时，电梯电动机PM的转矩—转速关系，电梯封星转矩随电机转速先上升后下降，在电机最大封星转矩T_max处对应转速为n₁；

S2：根据电梯具体技术要求，得到电机额定转矩T_N与电机限速n_N，若此电机电机额定转矩T_N小于电机最大封星转矩T_max，且n₁小于n_N，则满足电梯安全需求，使电梯封星时能在规定速度之内制动；若T_N大于T_max或n₁大于n_N，均会产生安全隐患，不满足安全需求；

S3：计算封星接触器KM2闭合串入电容C1、C2、C3时的封星转矩—转速关系；

S4：电容C1、C2、C3的电容值选择为较小的C11，则电机最大封星转矩T_max增大，但对应的n₁过大，远超电机限速n_N，在电机限速n_N以下的封星转矩都过小，无法满足封星时电梯电机的带载需求；

S5：电容C1、C2、C3的电容值选择为较大的C13，电机最大封星转矩由T_max变为T_max1，对应的n₁变为n₂；封星转矩有所增大，仍无法达到额定转矩T_N，实际上若C13的值选择过大，使封星转矩T_max降低；

S6：电容C1、C2、C3的电容值选择为大小适当的C12，电机最大封星转矩由T_max变为T_max2，对应的n₁变为n₃；封星转矩增加，完全满足额定转矩T_N的需求，且V3小于电机限速n_N，满足电梯安全需求；

S7：电容C12的电容值选择方式为：

其中P为电机极对数，n₁为电机未串电容时最大封星转矩T_max对应的转速，L_P为电机相电感。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明提出采用串联电容的方式增大电梯永磁电机的封星转矩，通过封星接触器进行封星实现了电梯安全性能的提升。

(2)对比分析串联不同大小电容时电机封星转矩的表现情况，给出合理选择电容值的方法，既节约成本又不损害安全性能。

(3)相比改变电机本体结构来实现封星转矩提升，本发明所提出的串联电容的封星电路，简单易行，在现有电梯电机上就能进行升级改装，具有很强的实用性。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为电梯永磁同步曳引机封星电路结构原理图；

图2为永磁同步曳引机通过封星接触器KM1闭合直接短接时的转矩—转速曲线，同时标注了电机额定转矩与限速；

图3为永磁同步曳引机通过封星接触器KM2闭合串联不同大小电容时的转矩—转速对比曲线。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

图1为电梯永磁同步曳引机封星电路结构原理图，通过串联电容增大封星转矩的技术原理与思路如下：

永磁同步电机定子三相短路运行时，在定子绕组中感应出反电动势，由此电动势又会产生电流，从而产生短路封星转矩。当电机转速较低时，反电动势频率较低，此时电抗很小，阻抗几乎为电阻性，此时虽然电流绝大部分为交轴电流，但是由于反电动势较小导致电流较小，所以产生的封星转矩也较小；当转速升高，反电动势与总电流增大，但由于电感的电抗也增大，所以直轴电流也增大，导致交轴电流占总电流的比例不高，产生的封星转矩有所增大，但无法达到理想大小。若此时在电路中串入大小合适的电容器，可以抵消电感的阻抗，使总阻抗减小，从而增大总电流与交轴电流大小，从而有效增大短路转矩。

主要包括下面几个步骤：

S1：首先，根据电梯永磁同步电机的相电阻与相电感，得到电机不串联电容下的转矩—转速关系曲线，如图2所示，从而获得电机最大封星转矩T_max与其对应的转速n₁；

S2：根据公式(1)计算串入封星电路的电容C1、C2、C3值的大小C12，并得到串入后的转矩—转速关系曲线，如图3所示。

S3：在上述基础上，可以根据电梯实际安全要求与成本情况，改变电容值的大小，得到多条转矩—转速关系曲线，选择能满足电机安全需求且成本最小的电容值。

为了验证本发明的优化效果以及电容选择的合理性，对串联不同大小电容后的转矩—转速曲线进行了对比分析。

串联电容值较小的C11，最大转矩点后移，可以看出在允许的转速范围内转矩随转速一直增长，但无法达到最大转矩，且转矩都较小，远达不到规定要求。此时最大转矩将在转速较大时达到，且由于此时反电动势较大，最大转矩将大大增加，但是此时转速过高，不能满足安全需求，而转速较小时远不能满足转矩需求。

串联电容值较大的C13，最大转矩点前移，此时虽然阻抗值小，但由于转速较低，反电动势较小，因此产生的电流也较小，导致封星转矩增大不明显，若串联的电容值再增大一些，会使最大封星转矩点更加前移，导致最大封星转矩不增加甚至反而减小。

串联如式(1)所计算的电容值C12，则能尽量增大封星转矩的同时，使得最大封星转矩点对应的转速不增大过多。

若想使串联电容后电机拥有较大封星转矩，且产生最大封星转矩时的转速在允许范围内，串联的电容的阻抗值应能与串联电容前电机产生最大封星转矩的转速时的相电感阻抗值相抵消，或者比这个值略微小一些。若串联的电容值过大，产生最大短路转矩时的转速会下降，此时转矩增加可能不够明显，甚至出现最大封星转矩不增反减的情况；若串联的电容值过小，产生最大短路转矩时的转速会上升，此时可能在短路时整个允许的转速范围内都没有能够满足短路转矩需求的点。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种提升电梯永磁同步曳引机封星转矩方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：计算得到电梯永磁同步电动机封星接触器KM1闭合时，电梯电动机PM的转矩—转速关系，电梯封星转矩随电机转速先上升后下降，在电机最大封星转矩T_max处对应转速为n₁；

S2：根据电梯具体技术要求，得到电机额定转矩T_N与电机限速n_N，若此电机电机额定转矩T_N小于电机最大封星转矩T_max，且n₁小于n_N，则满足电梯安全需求，使电梯封星时能在规定速度之内制动；若T_N大于T_max或n₁大于n_N，均会产生安全隐患，不满足安全需求；

S3：计算封星接触器KM2闭合串入电容C1、C2、C3时的封星转矩—转速关系；

S4：电容C1、C2、C3的电容值选择为较小的C11，则电机最大封星转矩T_max增大，但对应的n₁过大，远超电机限速n_N，在电机限速n_N以下的封星转矩都过小，无法满足封星时电梯电机的带载需求；

S5：电容C1、C2、C3的电容值选择为较大的C13，电机最大封星转矩由T_max变为T_max1，对应的n₁变为n₂；封星转矩有所增大，仍无法达到额定转矩T_N，实际上若C13的值选择过大，使封星转矩T_max降低；

S6：电容C1、C2、C3的电容值选择为大小适当的C12，电机最大封星转矩由T_max变为T_max2，对应的n₁变为n₃；封星转矩增加，完全满足额定转矩T_N的需求，且V3小于电机限速n_N，满足电梯安全需求；

S7：电容C12的电容值选择方式为：

其中P为电机极对数，n₁为电机未串电容时最大封星转矩T_max对应的转速，L_P为电机相电感。

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