曳引电动机的起动和制动机械特性

（1）直流曳引电动机的起动、制动机械特性曲线从式（3⁃21）可知，

并且电枢电流与电磁转矩之间的关系有T＝C_uΦI，代入式（3⁃27）中可得

1）起动时。从式（3⁃27）可知，在电梯起动瞬间，n＝0，则

U＝R_dI （3⁃29）

由于电枢电阻很小，则在一定电源电压下，电枢电流将很大，一般约为额定时的5～10倍，该起动电流将会对电梯机械系统和电源系统及电动机本身产生很大的冲击，尤其将会使乘坐电梯的乘客感到十分不适。因此，在直流电梯中需要对其起动电流加以控制，一般要求起动电流不大于2.5倍的额定电流。要达到此目的，在直流电梯的驱动系统中可采用以下几种方法。

① 在直流电动机的电枢回路中外串电阻，以后按时间原则分级切除、起动加速，其特性如图3⁃13所示。用这一方法，虽限制了起动电流，但能量消耗在外串电阻上，其次是舒适感不好，再次是设备多、分级切除电阻控制复杂。因此，在现代的直流电梯主驱动控制系统中是不用的。

② 目前应用最为广泛的是连续改变施加于直流电动机端的电压，即连续改变直流发电机的输出电压，其特性如图3⁃14所示。该方法具有成本低、性能优良、易于控制等优点。

2）制动时。在直流电梯的制动减速过程中，其直流电动机的机械特性曲线随着不同的制动方法而有所不同，主要有：

图3⁃13 直流电动机串电阻起动的机械特性

图3⁃14 直流电动机变电压起动的机械特性

① 能耗制动减速时，将施加于直流电动机端的电压U切除，而将电枢经一个阻值较小的外接电阻而构成回路，此时的直流电动机的机械特性如图3⁃15所示。

从图3⁃15中可知，此时的直流电动机的能耗制动机械特性曲线为通过坐标原点的直线，其斜率大小取决于直流电动机电枢回路电阻的大小。电阻越小，则此特性曲线越陡，反之则越平坦，减速过程的时间也越长。例如，用直流伺服电动机作开门机电动机的门机系统停车就是运用这一原理。

② 连续减小施加于直流电动机端的电压，即连续减小直流发电机的输出电压时的制动减速，其特性如图3⁃16所示。

图3⁃15 直流电动机能耗制动的机械特性

图3⁃16 直流电动机减压制动的机械特性

从图3⁃16中可以看到，制动减速过程是在第二象限内进行的，而这样的制动减速也称为发电制动减速，即直流电动机转变为直流发电机了。这种制动减速方法是在直流电梯中一直使用的一种方法。

当然，对直流电动机还可有反接制动、电枢分流等多种方法，但在直流电梯的主驱动系统中未见其应用。

（2）交流曳引电动机的起动和制动机械特性曲线

从式（3⁃23）中可知，三相交流曳引电动机的转矩与施加于其接线端子上的电压、电动机本身的极对数、电源频率及电动机本身的定子、转子的电阻和电抗有关，因此，为了限制其起动电流、制动电流以及提高乘坐电梯的舒适感，通过改变式（3⁃23）中的某些参数，就能使三相交流电动机的特性加以改变，以适应电梯在起动和制动时的需要。(www.xing528.com)

1）起动时。

① 改变施加于交流电动机定子的电压，即最常见的定子绕组串接电阻、电抗的减压起动方法。这种起动方法的机械特性，可从式（3⁃23）中看出，这一起动方法实质上是降低了施加于电动机定子的电压，因此其起动转矩将随电压的降低而迅速减少。故在运用此种方法时，一方面要限制其起动电流在2.5倍额定电流以下，另一方面，要保证其有足够的起动转矩，也即起动电阻、电抗应以分级切除为好。这种定子串外接电阻或电抗的起动机械特性如图3⁃17所示。

② 改变三相交流电动机的极对数的起动方法。这种方法也可从式（3⁃23）中得到。当极对数增加时，转矩也成正比例增大。在使用这种方法时，借助于检测到的实际速度进行转换。这种方法简单，耗能小，但是无法实现无级变速起动，只有当转换速度衔接良好时，其舒适感才会良好，其起动特性如图3⁃18所示。

图3⁃17 三相交流电动机减压起动的机械特性

图3⁃18 三相交流电动机变极对数起动的机械特性

③ 改变施加于电动机端的电源频率方法起动。因为从电机学中知道

式中 p——三相交流电动机的极对数；

f——电网电源频率；

n₀——三相交流电动机的理想空载转速。

图3⁃19 三相交流电动机变频起动特性

另外，从式（3⁃23）中还可知道，随着频率f的减小，最大转矩T_max也将减少，但其机械特性与工频特性是平行的，只是T越来越小。因此，在起动时，频率f逐渐增大，电梯起动，其特性如图3⁃19所示。

这一起动特性类似于直流电动机中的减少电动机进线端的电压方法，是比较理想的，我们将在以后章节再详细研究。

2）制动时。电梯中三相交流感应电动机在各种制动方法下的机械特性曲线非常类似于直流电梯中直流电动机的制动机械特性曲线。

交流电动机的制动减速方法有：

① 直流能耗制动。即此时将三相交流电动机从电网脱离，而在三相交流电动机的定子绕组中施加可控制的直流电，从而将电梯系统所具有的动能消耗在电动机的发热上，其机械特性类似于图3⁃15。

② 再生发电制动。这种方法是现行的交流双速电梯中最常见的一种方法，其实质是利用电梯机械系统的惯性，将电梯系统所具有的能量通过低速绕组回馈到电网系统中去。因此这种方法是交流感应电动机制动减速的最好的方法。这种制动方法的品质优劣程度，取决于三相交流电动机低速绕组的第二象限机械特性曲线，如图3⁃20所示。

这样是较为理想的，否则需串外接电阻或电抗以减轻制动时对电梯机械系统的冲击和不良舒适感。

除了上述两种控制方法外，还有反接制动、降低电源频率等多种方法。但是这几种制动减速机械特性，没有前述两种方法优越，在此不再详述。

图3⁃20 三相交流电动机再生发电制动的机械特性