民用建筑电梯的电气参数计算.pdf
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1、521http:/民用建筑电梯的电气参数计算(史文龙)21OO配电供电民用建筑电梯的电气参数计算史文龙乞(成都市建筑设计研究院有限公司,成都市610041)Calculationof ElectricParameters of CivilBuildingElevatorsSHI Wenlong(Chengdu Architectural Design&Research Institute Co.,Ltd.,Chengdu610041,China)Abstract:Thisarticleintroducescalculationmethodsof theelectric parametersof
2、elevatorsaccording to the calculation formulas and requirementsin the applicable standards and codes and verifies theiraccuracy through examples,in a bid to solve theproblem that the electric parameters of elevators aredifficult to select and calculate in electrical designbecause elevators of differ
3、ent types have dfferentelectric parameters.Keywords:elevatorclassification;electricparameter;calculation method;rated power;ratedoperatingcurrent;calculatingcurrent;tractor;overload protection摘要:针对电气设计过程中,不同类型电梯电气参数各不相同,电梯电气参数选取和计算不好确定的情况,根据相关标准规范要求及计算公式,介绍电梯电气参数的计算方法,并通过举例验证计算方法的准确性。关键词:电梯分类;电气参数;计
4、算方法;额定功率;额定工作电流;计算电流;电引机;过载保护中图分类号:TU857文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1003-8493.2023.08.0040引言在民用建筑电气设计过程中,建筑专业提供的电梯选型参数表往往仅能体现电梯类型、额定载重、梯作者信息史文龙,男,成都市建筑设计研究院有限公司,工程师。速等设备参数,而不能直接提供电气设计所需要的功率、电流等电气参数。此时只对照产品样本或电气常用数据手册来进行配电设计的话,就会出现同样的载重和梯速,不同的电梯厂家样本给出的功率及电流相差较大的情况,从而无法对电梯控制箱的上级断路器及其电缆导线进行准确选型。本文介绍民用建筑不
5、同类型电梯的电气参数计算方法。1电梯及其电引机的分类电梯按使用功能可以分为以下6 类:a.I类:为运送乘客而设计的电梯;b类:主要为运送乘客,同时也可运送货物而设计的电梯;c类:为运送病床(包括病人)及医疗设备而设计的电梯;dI V 类:主要为运输通常由人伴随的货物而设计的电梯;e.V类:杂物电梯;f.VI类:为适应大交通流量和频繁使用而特别设计的电梯,如速度为2.5 m/s以及更高速度的电梯。为了满足不同的使用功能和效果,电梯需要采用不同的驱动方式。电梯按照驱动方式分为电力驱动电梯、液压电梯以及齿轮齿条式电梯(一般为建筑工程用电梯)。民用建筑设计中基本都是采用电力驱动的电梯,故将其作为本文的
6、主要研究对象,其电气设备主要由电引机系统、门系统以及控制系统组成。当电梯电引机工作时,门系统处于休眠状态,当电梯停层522http:/Aug.2023Vol.42No.8222023年第8 期ELECTRICITYBUILDING建筑电气。时,电引机处于休眠状态,而控制系统用电量仅占一小部分,所以主要需要研究曳引机的电气参数。引机的电动机类型、驱动方式、变频方式又各不相同,详见表1。根据电梯的传动方式分为有齿轮传动和无齿轮传动。电梯还可以根据运行速度、控制方式等进行分类,不再赞述。2电引机额定功率及额定电流计算2.1电引机额定功率计算以上各种不同电动机类型、传动方式、调速方式达到相同的使用效果
7、时,需要的供电容量是不相同的,不能只盲目根据电梯的载重及运行速度来查表选择,因为民用建筑中大部分电梯选用的是乘客电梯,乘客电梯中基本选用的都是永磁同步电动机(无转换器型),采用VVVF(变压变频调速)。本文仅针对这种调速方式下永磁同步电动机的电引机电气设计参数进行举例计算,其余形式的电梯电引机可以参考计算。CB/T12974.2-2014交流电梯电动机通用技术条件第2 部分:永磁同步电动机3.8 条电动机额定转矩、额定功率转换公式为:9550 P2TN=(1)nN式中:TN一电动机额定转矩,Nm;P2一一电动机额定功率,kW;nN电动机额定转速,r/min。GB/T7588.2-2020电梯制
8、造与安装安全规范第2 部分:电梯部件的设计原则、计算和检验公式(2 9)与(30)相减,简化滑轮、悬挂钢丝绳等计算参数后,可得到:F,-F,=m辅m+ms)-(m轿用+h m)(g+a)/i(2)式中:F,一一轿厢侧悬挂钢丝绳拉力,N;Fz一一对重侧悬挂钢丝绳拉力,N;轿厢自重,kg;轿厢mN额定载重,kg;k一电电梯平衡系数,住宅建筑或其他人员流动较小的场所等取0.43 0.45,人员密集场所和大于5 4m的高层建筑等取0.470.5,其他场所取0.45 0.47;g重力加速度,取9.8 m/s;表1电电引机电动机类型及其驱动方式Tab.1Types and driving methods
9、of tractor motors电动机变频运行速度驱动方式工作原理功率因数适用范围成本类型方式/(m/s)0.55交流单速无直接接人不大于0.5货梯,汽车电梯最低(空载时功率因数低)直接接人,0.55交流交流双速无不大于1.7 5货梯,汽车电梯较低调整极对数实现调速(空载时功率因数低)异步由晶闸管接入,0.55电动机交流调压调速无不大于1.7 5低档客梯一般调整定子电压实现调速(空载时功率因数低)变压变频调速,交-直一交由变频器接入,被同步电动机0.8不小于2高一般为VVVF变频同时调整频率电压实现调速取代以电源驱动器为准,高档电梯直流有齿轮全数字直流调速系统小于2最高直流一般在0.9 以上
10、或有特殊要求电动机以电源驱动器为准,高档电梯直流无齿轮全数字直流调速系统不小于2最高一般在0.9 以上或有特殊要求一般采用VVVF变压变频调永磁同步电动机同步交-直-交速系统,由于能获得良好的(自控式,无换接近1全范围中高档客梯高电动机变频调速和反应性能,被大部分向器电机)客梯选用523http:/民用建筑电梯的电气参数计算(史文龙)23OO配电供电a轿厢启动加速度(GB/T 10058-2009电梯技术条件规定,乘客电梯启动加速度和制动减速度最大值均不应大于1.5m/s?;当乘客电梯额定速度为1.0 m/su2.0m/s时,加、减速度不应小于0.50 m/s;当乘客电梯额定速度为2.0 m/
11、s6.0m/s时,加、减速度不应小于0.7 0 m/s;i一一电引比,一般为2:1。电引轮力矩及线速度计算公式:DTnn,n,=(Ff-Fz)(3)2U1VNTXDXnN(4)一60 xi式中:,一电梯传动系统效率(蜗轮蜗杆传动系统为0.7 5,无齿轮传动系统为1);n电梯悬挂效率(默认为0.8 5,同n,参考GB/T10058-2009附录A中提供的取值);D一电引轮节径(一般取4 0 0 mm或500mm,当高速电梯或载质量较大时,选6 0 0 mm及以上);VN电梯额定运行速度,m/s;V一一电引轮额定运行线速度,m/s。由式(1)式(4)可得:TXnNP2=9550(1-k)mU+a(
12、5)1000m,m2.2电引机额定工作电流计算同样以永磁同步电动机的电引机电气设计参数举例计算,厂家出厂测试额定电流是在正常工况下进行,需要通过变频器供电来启动和运行。上节求得的电梯功率P2为电引机的机械功率,也就是输出功率,在计算额定电流I时,还应考虑电动机效率n,以及变频器的变频效率n:PP(6)n,xn4PINV3U coSPP,(7)V3xUxcosOxn,3式中:Pi一电电动机额定输人功率,kW;电动机效率,GB/T12974.2-2014第4.3节提出了效率保证值的要求,根据电动机额定功率及转速可以选取电动机效率值,建议取下限;变频器的变频效率,采用VVVF形式的变频调速一般取0.
13、95;IN一电动机额定工作电流(需要注意的是,由VVVF变频器供电的电引机额定电压可能并不是38 0 V,此时得到的额定工作电流需进行折算),A;Un一电动机额定工作电压,kV;功率因数(采用电梯专用变频器时可接近1,用作计算额定电流时取0.9)。2.3计算示例2.3.1示例1为了保证计算示例的客观可靠,笔者结合厂家提供的技术资料和实物铭牌分别进行计算。表2 是某厂家提供的电梯技术参数(电引比为2:1)。虽然表2 并未给出电动机的额定转速,但可以通过式(4)计算得到额定转速。将表2 中技术参数代人上述计算公式,整理计算后可得到如表3所示结果,与表2 厂家提供的技术参数或铭牌参数基本一致。2.3
14、.2示例2某厂家提供的永磁同步电动机样本技术参数:Un=1.75m/s,D=0.4m,U=0.38kV,nn=167r/min,m=800kg。选取WTY1-800-175规格型号无齿轮电引机进行举例计算。平衡系数k取0.4 4,根据转速查GB/T12974.2-2014得出n,=8 3.4%,再将m及代人式(5)、式(6),可得:Pz=9.5kW,I n=2 0.2 A。计算结果与表4 技术参数基本一致,验证了这种计算方法的准确性。3电梯整机计算电流和断路器选择通过上文计算公式可以求得电引机的额定工作电Aug.2023Vol.42No.8524http:/242023年第8 期ELECTRI
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