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电梯变频器维修的应用原理剖析

时间:2018-07-03

现如今绝大部分电梯采用的是变频变压的调速方式,变频器几乎是电梯的半壁江山。最常见的电梯标配为逻辑板+变频器,前者为施令者,并监督着电梯各个信号的反馈。而后者完全是电机启动与制动的执行者。

 

  我们从最直观的外部线路上入手。首先,变频器仅通过连接电机三根大线:RST便可以实现对电机的无级调速了。先挖下变频调速的原理吧,以三相异步电机为例,三相异步电机里的定子绕组是三相对称的,在定子绕组里再通入三相对称的电流,于是在转子周围会产生一个旋转的磁场,旋转磁场再切割转子导体使转子绕组产生感应电流,电流会导致转子绕组在旋转磁场受力,从而驱动转子旋转。并且输出频率决定旋转磁场快慢,从而实现对转子调速,有一道公式同步转速n=60f/p就是讲这个的,当然级数便指这些定子绕组的数量了。平时我们在变频器的监控菜单里发现变频器的电压跟频率是成比例的变大或变小的,因为在额定的工作频率下,若电压一定的情况下只降低频率,会导致磁通过大,甚至会烧毁电机,反之,若磁通不够,会直接造成电机输出转矩不足。

 

  一般变频器内部主电路主要由三个部分组成:整流电路、中间电路、逆变电路。整流电路较为简单,是直接将电网的交流电通过三相整流桥(不可控整流用功率二级管、可控用晶闸管)转为直流电,该电压又称为直流母线电压。中间电路介于整流电路和逆变电路之间,其中一般滤波电路和制动电路,在拆开变频器的时候可以看到有个大电容,这个电容具有滤波稳压的作用,因为经整流后得到的直流电有很大的纹波,还需要进行滤波处理,才能为逆变模器提供相当稳定的直流电源,我们看到的外接制动电阻箱也是并在这个大电容里的,当主机减速制动时,此时电机会变成发电机,电能会经逆变器回到中间电路,使电能会储存在大电容里,当强制动回馈电能过大超过设定值时,变频器会控制外接制动电阻将多余电能消耗掉,从而避免变频器过电压。最后是逆变电路,逆变电路是变频器最重要的部分,也是最易损坏的。一般调压调频的控制方式分两种:PAM(脉幅调制型)、PWM(脉宽调制型),但是PAM在逆变部分只控制频率,还需要与之相配的可控整流电路,触发要求较高,缺陷较大,现采用最多的是PWM控制。PWM调制是通过改变脉宽控制电压,改变调制周期控制输出频率的,它是通过对逆变电路里的开关器件高频通断实现的,现在多采用的开关器件为IGBT(绝缘栅双极型晶体管),然后将获得的高频窄脉冲冲击电机(电感性负载),从而获得所需要的正弦波,并且能够控制其电压、频率,从而实现无级调速。

上面部分只是对原理了解下,对维修电梯比较实用的还是了解下变频器的接线端子。端子主要也分成几类,一类是模拟信号的输入与输出,并都有相应的参考点,以ART西威通用变频器为例,135端子为模拟差分信号输入,这三个模拟口可通过操作面板在 I/O CONFIG / Analog inputs里自行定义,2469可以并在一起为其0V参考点,微机控制类的电梯使用的1端子作为速度模拟口输入, 变频器接受电压范围为0V10V,接受到速度控制板不同的电压,变频器会给出相应的输出转速,由于速度控制板给出的电压还是有误差的,还要做模拟口整定。模拟输出口如2123一般用于对变频器的模拟量监控的,可以接表头之类的,电梯一般不用。还有一类的便是数字信号输入输出端口了,该变频器共有8个数字输入端,4个数字输出端,这些端口也是在I/O CONFIGDigital inputs,Digital outputs可编的,默认数字信号输入端口有12-使能(都以19端子为其24V输出参考),13-正转,14-反转,15默认为空,363738默认分别对应三级多段速,39为故障复位,采用多段速控制多以PLC控制,需要在井道里以磁开关的形式设定变速点,舒适感也不好。西子奥的斯OH5000是将15端定义为DBD数字输入检测,3637为抱闸开关数字输入检测,38不使用,39为门区DZ信号即复位。而数字输出信号有41主接触器吸合信号,42抱闸接触器吸合信号,8083可直接接继电器输出,我们可以通过操作面板进行定义的。

 

  通过对输入输出进行编排,我们便不难把握该部件的作用。我们电梯也是同理的,所有部件都是将对应功能的器件输入与输出串在一起实现电梯功能的,有人看图纸难,难就难吧,只要在上面标出哪些是输入信号,哪些是输出信号,再与现场电梯里找出这些部件,整个脉络就很清楚了。在我们知道有些复杂部件的作用再进一步去熟悉部件内部的参数数据啊,I/O,再能够做一些程序上的定位,自学习,对维修调试还是很有帮助的。

 

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