林波
广西机电职业技术学院 广西南宁 530007
摘要：通过分析变频调速技术在电梯改造中的实际应用，从而力求把握其优势和特点，在此基础上对使用变频调速技术后电梯的节能情况进行了分析。希望通过本文的分析能够进一步提升电梯改造效果。
关键词：变频调速技术；电梯改造；应用
随着我国经济社会的不断快速发展，电梯在住宅、商用建筑中的使用日益广泛。与此同时，节能问题便成为了电梯安装改造部门所关注的问题。变频调速技术的运用很大程度上提升了电梯的能源利用率，从而进一步减少电梯的能耗。因此本文对其相关问题进行了分析说明。
一、变频调速技术
当前使用最多的变频调速技术是将PLC与变频器相结合，从而对采用继电器控制的旧电梯进行改造。变频调速技术想要运用到电梯改造中主要需要七大部件，分别为曳引机、光电编码器、门机系统、PLC、层楼显示系统、变频器以及呼叫系统。（参见图1）
图1为当前常见的变频调速技术应用原理图。在整个系统中，光电编码器负责电梯的速度闭环矢量控制；而变频器的主要功能则在于通过PG卡产生电梯运行的脉冲信号；这样就能够明确电梯运行的即时位置；PLC的功能相当于旧电梯的选层器以及继电器，主要负责给变频器发射运行信号，除此之外还包括电梯的松闸、楼层显示以及开关门信号。整个变频调速系统就是根据PLC发出的电梯运行变速信号来设置科学合理的变速点和变速曲线，从而实现电梯的零速抱闸和直接停靠。
二、变频调速技术优势
想要分析变频调速技术的优势所在，首先就要明确电梯交流电动机的转速问题。电梯交流电动机的转速公式为：
n=60f（1-s）/p （1）
公式1中：
n——电梯交流电动机转速
f——电源频率（电动机定子）
p——电动机的极对数
s——电动机的转差率
从公式1能够看出，影响电梯电动机转速的因素主要有电动机的极对数、电动机的转差率以及电源频率，而以往使用较为常见的电梯交流双速调速技术就是通过改变电动机极对数的方式来改变交流电动机转速的。与电梯交流双速调速技术不同，电梯变频调速技术是通过改变电源频率（f）来实现电梯电动机转速调控的，因此被称为电梯变频调速技术。
电梯变频调速技术相比以往的电梯交流调速技术，主要优势在于可以实现电梯运行状态的灵活切换，即电梯启动、稳速和制动三者之间的灵活切换。
在电梯的启动阶段，如果采取以往的调压调速方式，那么其工频会达到50Hz，此时电梯电动机的转差率较大，再加上转距的特性较差，因此导致启动电流的需求较大，通常可能会达到电梯运行额定电流的3——5倍。而如果采用电梯变频调速技术，电梯在启动时频率会远远低于50Hz的工频，而后随着电梯运行速度的逐渐加快，其频率会逐渐升高。这样就在一定程度上降低了电梯启动时的转差率，从而减少了电梯的启动电流消耗。
在电梯的稳速阶段，如果采取以往的调压调速方式，电梯轿厢处于半载上行下行运行状态、多于半载状态上行或少于半载状态下行时，其能耗基本等同于采用变频调速技术的电梯。而当电梯轿厢少于半载上行或者多于半载下行时，如果采取调压调速技术，那么其电动机便处于倒拉的运行状态。基于这种情况，调压调速技术需要更多的电流来产生制动转距，这样就会导致能源消耗较大。而变频调速技术则能够实现再生发电，即如果电梯不需要更多电流时，可以将其储存在大电容中，这时电流产生的制动能量会回馈到变频器中，而当变频器的母线电压达到720v上下时，就可以将能量反馈到制动电阻，这样电梯的制动便不需要额外从电网中获取电流，从而实现了再生发电。
在电梯的制动阶段，以往的调压调速技术通常采用的是直流制动的方式，也就是从电网中获取电流，然后进行电梯的制动。这种电梯制动方式一方面能耗较高，另一方面电动机也容易出现发热现象。采用变频调速技术，电梯制动不需要从电网中获取电流，也就是上文提到的再生发电原理，而且由于电流较小也在一定程度上避免了电梯电动机的发热。
通过以上分析能够发现，电梯变频调速技术的关键除了变频器之外，主要就是PLC模块。众所周知，电梯是双向运行的，因此变频调速技术所使用的PLC都带有可逆性的计数器，除此之外PLC还要带有具备高速可逆性的计算器。由于电梯变频调速技术对于PLC的要求较高，因此当前电梯改造中使用最多的PLC就是OMRON公司的产品。
当然，除了上文分析的硬件模块，PLC系统的软件模块同样十分重要。PLC系统的软件模块主要由两大部分构成，分别是接口组织模块和操作系统模块。变频调速技术是通过PLC软件模块来输出控制和警示信号的。
三、变频调速技术的节能效果和注意事项
通过分析发现，采用变频调速技术改造后的电梯，不仅运行效率有了很大的提升，而且相比以往更加节能。与此同时，变频调速技术采用的是无极调速，其电梯运行调速范围较宽，这样相比改造前能够很大程度上提升电梯的乘坐舒适感。经过大量分析比对，发现采用变频调速技术的电梯，其能耗能够达到以往电梯的70%左右，不仅节约了能源，而且延长了电动机的使用寿命，降低了故障率。因此，采用变频调速技术进行电梯的改造，一方面能够实现很好地经济效益，另一方面还能够节约能源，从而实现了经济社会效益的双赢。
在实际的电梯变频调速技术改造工作中，除了要注重PLC硬件、变频器等的选择外，还要根据电梯的实际运行情况，采用合理的改造方案。具体来说，电梯变频调速技术改造中主要应该重视以下方面：
变频调速技术中使用的变频器一定要经过严格的检验，特别是电机参数，一定要进行自动监测。只有获得变频器真实的电机参数，才能在后续的改工作中，配合相应的曳引机、光电编码器、门机系统、PLC、层楼显示系统等设备，从而保障变频器的最佳控制。而且在进行变频器的电机参数检验中，一定要将变频器的电机部分和机械部分相分离，只有这样才能保证最佳的检测效果，从而根据实际的电机参数灵活的调整电机性能。
在进行电梯变频调速系统改造工作时，一定要注重轿厢的改造和装修。通常情况下，电梯的轿厢改造都会在一定程度上造成其平衡系数出现变化，而在平衡系数出现变化后，如果仍旧按照以往的平衡系数进行电动机、变频器、PLC设计的话，可能会出现电梯的制动电阻过热、冒烟等现象。因此，在实行电梯变频调速技术改造时，一定要做到全面改造，在完成电梯轿厢装修改造后，重新测量其平衡系数，然后根据新的平衡技术调整曳引机、光电编码器、门机系统、变频器以及PLC，这样才能保证电梯在经过变频调速改造后依然运行良好，而且使得用户的乘坐舒适度有了很大的提升。
结束语
综上所述，本文主要对电梯的变频调速系统改造进行了分析，着重分析了变频调速技术的调速原理和节能效果，针对电梯运行的不同状态分析了变频调速技术的实际作用。在实际的电梯变频调速技术改造中，除了要重视硬件设备的选择外，还要提升技术水平，特别是变频器的调试与PLC 的调试，只有将两者的技术参数与电梯实际的运行状态结合起来，才能更好地实现变频调速技术低能耗运行的目的。
参考文献：
[1]肖工赠，蒋胜泉.VVVF变频器在电梯系统改造中的应用[J].华东地学院学报，2003（09）.
[2]赵洪恕，王忠石，简维新.PLC控制交流变须调速控制系统在电梯中的应用[J].基础自动化.2000（01）.
[3]唐勇奇，赵葵银.电梯变频调速PLC控制的设计与实现[J].电机电器技术，2001（01）.
[4]刘国华.PLC控制交流变须调速控制系统在电梯中的应用[J].制造业自动化.2011（06）.
论文作者:林波
论文发表刊物:《基层建设》2015年4期
论文发表时间:2015/9/23
标签：电梯论文; 变频调速论文; 技术论文; 变频器论文; 电动机论文; 电流论文; 系统论文; 《基层建设》2015年4期论文;