電氣原理及控制技術主講人：陳捷群電梯八大系統電梯機械部分電氣部分轎廂系統導向系統曳引系統門系統重量平衡系統電力拖動系統電氣控制系統安全保護系統電力拖動系統電梯的電力拖動系統的功能是為電梯的提供動力，并對電梯的啟動加速、穩速運行和制動減速起著控制作用。拖動系統的優劣直接影響著電梯起停時的加速和減速性能、平層精度、乘坐舒適感等指標。目前電梯的拖動系統分為直流電動機拖動、交流電動機拖動和永磁同步電動機拖動。如下圖：電力拖動系統直流電動機拖動交流電動機拖動調壓調速系統變頻變壓調速系統變極調速系統交流電動機的調速三相異步電動機轉速公式為：

n=60f/p(1-s)從上式可見，改變供電頻率f、電動機的極對數p及轉差率s均可太到改變轉速的目的。從調速的本質來看，不同的調速方式無非是改變交流電動機的同步轉速或不改變同步轉兩種。在生產機械中廣泛使用的調速方法有電動機轉子串電阻調速（調壓調速）、有改變定子極對數調速（變極調速）、還有改變定子電壓、頻率的變頻調速（調頻調壓調速）等。從調速時的能耗觀點來看，有高效調速方法與低效調速方法兩種：高效調速指時轉差率不變，因此無轉差損耗，如多速電動機、變頻調速。有轉差損耗的調速方法屬低效調速，如轉子串電阻調速方法，能量就損耗在轉子回路中；一般來說轉差損耗隨調速范圍擴大而增加，如果調速范圍不大，能量損耗是很小的。調速方式調壓調速變極調速調頻調壓調速變頻器主回路主電路是給異步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分，它由三部分構成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。（1）整流器：它把工頻電源變換為直流電源，也可用兩組晶體管變流器構成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進行再生運轉。（2）平波回路：在整流器整流后的直流電壓中，為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。裝置容量小時，如果電源和主電路構成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。（3）逆變器：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時間使6個開關器件導通、關斷就可以得到3相交流輸出。變頻器控制回路控制電路是給異步電動機供電（電壓、頻率可調）的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機的“速度檢測電路”，將運算電路的控制信號放大的“驅動電路”，以及逆變器和電動機的“保護電路”組成。（1）運算電路：將外部的速度、轉矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。（2）電壓、電流檢測電路：與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。（3）驅動電路：驅動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導通、關斷。（4）速度檢測電路:以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器(tg、plg等)的信號為速度信號，送入運算回路，根據指令和運算可使電動機按指令速度運轉。（5）保護電路:檢測主電路的電壓、電流等，當發生過載或過電壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。編碼器編碼器應用于速度控制或位置控制系統的檢測元件，如果說變頻器控制回路中的”電機速度檢測電路”是軟件，那編碼器就是電機速度檢測的實際工具硬件。旋轉編碼器是用來測量轉速的裝置。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術參數主要有每轉脈沖數（幾十個到幾千個都有），和供電電壓等。單路輸出是指旋轉編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的旋轉編碼器輸出兩組相位差90度的脈沖，通過這兩組脈沖不僅可以測量轉速，還可以判斷旋轉的方向。電氣控制系統電梯的電氣控制系統，主要是指對電梯主曳引電動機和門機的啟動、運行方向、減速、停止的控制，以及對每層站顯示、層站召喚、轎內指令、安全保護等指令信號進行管理。操縱是實行每個控制環節的方式和手段。控制系統的功能與性能直接決定著電梯的自動化程度和運行性能。隨著微電子技術、交流調速理論和電力電子學的迅速發展及廣泛使用，不僅提高了電梯的整機性能，而且也改善了電梯的乘坐舒適感、提高了電梯控制的技術水平和運行可靠性。電氣控制系統的類型除傳統的繼電器控制外，PLC控制和微機控制的電梯產品已成為主流。電氣控制系統繼電器控制PLC控制微機控制繼電器控制繼電器控制系統，簡明易懂，線路直觀，易與掌握。系統通過繼電-接觸器觸點的斷合，進行邏輯判斷和運算，進而控制電梯的運行。但從使用觀點看，該系統有以下缺點：1）觸點易磨損、電接觸不好、故障率高；2）觸點閉合緩慢、動作速度慢；3）設備體積大，控制柜占機房面積大；4）控制系統的能量消耗大；5）維修保養工作量大、費用高；6）控制功能少、接線復雜、通用性與靈活性較差。由于繼電-接觸器系統有上述諸多弊端，因此該系統僅僅應用于電梯速度不高（小于1.75m/s）和要求不十分高的場合，目前逐漸被可靠性高、通用性強的可編程控制器及微處理器所代替。PLC控制可編程控制器是計算機家族中的一員，是為工業控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。隨著技術的發展，這種裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(PersonalComputer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。歐姆龍PLC三菱PLC微機控制單片機也被稱為微控制器，常用英文字母的縮寫MCU表示單片機，它最早是被用在工業控制領域。單片機由芯片內僅有CPU的專用處理器發展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和CPU集成在一個芯片中，使計算機系統更小，更容易集成進復雜的而對體積要求嚴格的控制設備當中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設計出的處理器，從此以后，單片機和專用處理器的發展便分道揚鑣。

控制柜變頻器急停,檢修等開關微機板相序繼電器接觸器平層裝置光電式平層裝置雙穩態平層裝置單簧管傳感器平層裝置端站換速和限位開關裝置檢修箱轎頂檢修箱底坑檢修箱限速器

限速器的作用是隨時監測控制著轎廂的速度，當出現超速度情況時，即電梯額定速度的115%時，能及時發出信號，繼而產生機械動作切斷供電電路，使曳引機制動。如果電梯仍然無法制動則安裝在轎廂底部的安全鉗動作將轎廂強制制停。限速器是指令發出者，而安全鉗是執行者。兩者的共同作用才出現了安全電梯之說。限速器安全鉗系統是電梯必不可少的安全裝置，當電梯超速、運行失控或懸掛裝置斷裂時，限速器安全鉗裝置迅速將電梯轎廂制停在導軌上，并保持靜止狀態，從而避免發生人員傷亡及設備損壞事故。單向限速器雙向限速器安全鉗電梯用緩沖器有兩種主要形式：蓄能型緩沖器和耗能型緩沖器。蓄能型緩沖器指的是彈簧緩沖器，主要部件是由圓形或方形鋼絲制成的螺旋彈簧。錐形彈簧目前已很少使用。蓄能型緩沖器只能用于額定速度不超過1.0m/s的電梯。耗能型緩沖器適用于任何額定速度的電梯。耗能型緩沖器應滿足:當載有額定載荷的轎廂自由下落,并以設計緩沖器時所取的沖擊速度作用到緩沖器上時平均減速度不應大于1g,減速度超過2.5g以上的作用時間不應大于0,04s。漸進式安全鉗瞬時式安全鉗雙向漸進式安全鉗夾繩器

根據GB7588-2003中規定，曳引驅動電梯上應裝設上行超速保護裝置，保證當轎廂上行超速時，使電梯制停或使其速度降低至對重緩沖器的允許范圍內。該裝置應作用于轎廂、對重、鋼絲繩系統（含曳引鋼絲繩或補償繩）、曳引輪位置上。夾繩器是直接將制動力作用在曳引鋼絲繩上，夾繩器一般安裝在機房內曳引輪和導向輪之間的曳引機機架上，也有將其安裝導向輪下部，但必須保證安裝牢固可靠。根據夾繩器觸發裝置的不同，夾繩器又分為限速器機械式觸發（閘線拉動，限速器動作機構直接帶動提拉鋼絲軟軸使夾繩器動作）和電磁式觸發（超速后限速器發出信號，夾繩器壓繩塊動作，夾繩曳引鋼絲繩實施制動）兩種類型。緩沖器電梯用緩沖器有兩種主要形式：蓄能型緩沖器和耗能型緩沖器。蓄能型緩沖器指的是彈簧緩沖器，主要部件是由圓形或方形鋼絲制成的螺旋彈簧。錐形彈簧目前已很少使用。蓄能型緩沖器只能用于額定速度不超過1.0m/s的電梯。耗能型緩沖器適用于任何額定速度的電梯。耗能型緩沖器應滿足:當載有額定載荷的轎廂自由下落,并以設計緩沖器時所取的沖擊速度作用到緩沖器上時平均減速度不應大于1g,減速度超過2.5g以上的作用時間不應大于0,04s。聚氨酯緩沖器液壓緩沖器相序繼電器根據國家標準GB7588—95中規定對于供電電源的錯相及電壓降低都應有防護措施。相序繼電器在所有電梯控制系統中是不可缺少的環節。當電梯供電系統出現相序錯誤及缺相時電梯不能運行。在直流電梯中驅動直流發電機的原動相序錯，導致發電機輸出電壓極性反向，由于反激勵磁場的存在導致電梯飛車造成事故。在交流電梯中電梯的向上與向下運行是通過改變電動機供電電壓的相序實現的，當相序發生錯誤時，會使上與下運行反向。在控制系統中必須采用相序保護，否則造成人身和設備的事故。安全觸板安全觸板是電梯一種近門安全保護裝置，它是一種機電一體式關門防夾安全裝置。與其同等作用的近門保護裝置是光幕保護裝置，屬于感應式保護裝置。作用是在電梯自動關門過程中，防止人員或物品被夾受損。工作原理：

安全觸板屬于電梯轎門上的一個軟門，當電梯轎廂在關門過程中接觸（安全觸板）或非接觸性（光幕）感應到物體時，連接在近門的一個開關量會給控制柜一個開門信號。電梯開門，從而達到不傷人不傷物的作用。光幕電梯光幕是一種光線式電梯門安全保護裝置，適用于客梯、貨梯，保護乘客的安全。由安裝在電梯轎門兩側的紅外發射器和接收器、安裝在轎頂的電源盒及專用柔性電纜四大部分組成。在發射器內有32個（16個）紅外發射管，在MCU的控制下，發射接收管依此打開，自上而下連續掃描轎門區域，形成一個密集的紅外線保護光幕。當其中任何一束光線被阻擋時，控制系統立即輸出開門信號，轎門即停止關閉并反轉開啟，直至乘客或阻擋物離開警戒區域后電梯門方可正常關閉，從而達到安全保護目的，這樣可避免電梯夾人事故的發生。超載保護裝置