交流调压调速能耗制动电梯拖动与控制系统的设计Word文档下载推荐.docx
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1.1.1按速度分类
1、低速电梯，电梯的额定速度在1m/s以下，常用于10层以下的建筑物。
2、快速电梯，电梯允许的额定速度在1~2M/s之间，常用于10以上的建筑物。
3、高速电梯，运行的额定速度>
2m/s.常用于16层以上的建筑物。
4、超高速电梯，电梯的运行的额定速度超过5m/s甚至更高。
常用于100m的建筑物内。
1.1.2按用途分类
1、乘客电梯，主要用于送乘客而设计的电梯，主要用于宾馆，饭店，办公大楼等。
2、住宅电梯，供住宅用，主要送乘客及家用物品。
3、观光电梯，观光侧轿厢壁透明，装饰豪华，活泼，运行于大厅中央或高层大楼的外墙上，供乘客，游客观光。
4、载货电梯，载货电梯是为运送货物而设计的，轿厢有效面积和载重量比较大。
5、客货电梯，主要用于运送乘客和货物，它与乘客电梯的区别主要在于轿厢内的装饰有所不同。
6、医用电梯，专为医院设计的用于运送病人和医疗器械和救护设备的电梯，轿厢窄和深，要求有较高的运行稳定性，有专职司机操纵。
7、杂物电梯，供图书馆，办公楼饭店，运送杂物。
8、汽车电梯，用于多层，高层车库中的客，货，汽车的垂直运输。
9、自动电梯，与地面成30或35度的倾斜角，在一定方向上以较慢的速度运行，多用于机场，车站，商场，是具有一定的装饰。
10、自动人行道，在水平或一定的向上运行，常用于大型车站，机场。
11、其他电梯，除了上述的几种电梯，还有一些特殊用途的电梯，如：
在施工现场的运送料的建筑电梯，用于运送矿井内的人员及货物的矿井电梯，等等。
1.1.3按拖动分类
1、交流电梯，用交流感应电动机作为驱动动力的电梯。
根据拖动方式又可分为交流单速电梯，双速，三速电梯，交流调速电梯，交流调速电梯以优越的性能，安全可靠都特点占为主流。
2、直流电梯，用直流电动机作为驱动力的电梯。
根据有无减速箱，分为有齿与无齿电梯速度一般在2M/S以上。
3、液压电梯，靠液压传动的原理，利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢上升的电梯，速度一般在1m/s以下。
4、齿轮齿条电梯，采用电动机齿轮传动，将导轨加工成齿条，轿厢上与齿条齿合都齿轮，由电动机带动齿轮旋转完成轿厢都升降运动的电梯。
5、螺杆使电梯，将直项式电梯加工成矩形螺纹，再将带有推动力轴承的大螺母安装在油缸顶，然后通过电动机经减速机带动，大螺母旋转，从而使螺杆顶升降。
6、直线电动机驱动的电梯，用直线电动机作为动力源，是目前最新的电梯。
1.1.4按有无司机分类
1、有司机电梯，必须有专职司机操纵而完成电梯运行的电梯。
2、无司机电梯，不需要专职司机操作，由乘客自己去按所需楼层的按钮后，电梯自动运行到目的的楼层。
3、有/无司机电梯，此类电梯可改变控制电路。
平时由乘客自己操纵电梯运行，遇客流量大时或有必要时司机可控制电梯。
1.1.5按控制方式分类
1、手柄操纵电梯，由电梯司机在轿厢内操纵手柄开关，实现电梯的起动，上升，下降，平层停止等运行状态。
2、按钮控制电梯它是一种简单的自动控制电梯，具有自动平车功能常用于客梯，货梯。
3、信号控制电梯，它是一种自动控制程度较高的电梯，除了自动平层，开门功能外，还具有轿厢内信号登记，层站召唤登记，自动停层，顺向截停自动换向等功能。
4、集选控制电梯，它是一种在信号控制的基础上发展起来的全自动控制电梯。
其特点是把轿厢内选层信号和层外的呼信号集合起来，自动决定向上，向下运动顺向答应，这类电梯在轿厢上设有对重装置，避免电梯超载，轿厢门上有保护装置，以防乘客进出门时扎伤。
5、并联控制电梯，2~3台电梯的控制电路并联起来进行逻辑控制，公共层外召唤信号。
6、群控电梯，是用微机和统一调度多台集中并列的电梯。
1.1.6按曳引机结构分类
1、有齿曳引机电梯，曳引机有减速器，用于交直流电梯。
2、无齿曳引机电梯，曳引机没有减速器，由曳引机直接带动曳引轮转动，用于直流电梯。
1.2电梯的基本结构
电梯是机与电紧密结合的复杂产品，其基本组成包括机械部分和电气部分，但从空间上考虑一般划分为以下几个部分：
图1、电梯基本结构
1机房部分
包括电源开关、曳引机、控制柜、选层器、导向轮、减速器、限速器、极限开关、制动抱闸装置、机座等。
2井道部分
包括导轨、导轨支架、对中重装置、缓冲器、限速紧张装置、补偿链、随行电缆、底坑及井道照明等。
3层站部分
包括层门、呼梯装置、门锁装置、层站开关装置、层楼显示装置等。
4轿厢部分
包括轿厢、轿厢门、安全钳装置、平层装置安全窗、导靴、开门机、轿厢内
操纵箱、指层灯通讯及报警装置等。
图2
图2、曳引机结构组成：
曳引系统和曳引机的组成
1.2.1曳引系统
曳引系统组成：
曳引机、曳引绳、导向轮、反绳轮等。
（一）、曳引机作用：
是电梯轿厢升降的主拖动机械。
分有齿曳引机和无齿曳引机。
1、无齿曳引机：
无齿曳引机（下图3）过去一般是以直流电动机作为动力，随着变频技术的发展，交流无齿曳引机也正普遍地用于高速和超高速电梯上。
由于没有减速箱这一中间环节，所以传动效率高噪声小，传动平稳。
但是存在能耗大，造价高，维修不方便，因此限制了它的应用。
目前多用于速度在大于2m/s.的电梯上。
图3
2、有齿曳引机：
有齿曳引机（下图4）的技术比较成熟，其拖动装置的动力是通过中间环节的减速传动到曳引机上的，它由电动机、制动器、减速器、和曳引轮组成的并固定在底座上。
其中减速箱的作用是降低电动机的输出转速，同时提高输出力矩。
减速箱采用了蜗轮蜗杆传动，这传动方式具有传动比大、运行平稳、噪声小、体积小的优点。
图4
其中，电梯使用电动机的特征：
1、断续周期工作、频繁启动、正反转。
2、适应一定的电源电压的波动、较大的起动力矩。
3、较小的起动电流。
4、有发电制动的特性。
5、较硬的机械特性。
6、良好的调速性能。
7、运行平稳，工作可靠，噪声小及维护简单。
（二）、曳引钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重（或者两端固定在机房上），依靠钢丝绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力来驱动轿厢升降。
（三）、导向轮的作用：
分开轿厢和对重的间距，采用复绕型时还可增加曳引能力。
导向轮安装在曳引机架上或承重梁上。
（四）制动器是安全装置。
在正常断电或异常情况下均可实现停车。
电磁制动器安装在电动机轴与蜗杆轴的连接处
电梯一般采用常闭式双瓦块型直流电磁制动器，其性能稳定，噪声小，制动可靠。
结构组成及其基本要求：
制动电磁铁、制动臂、制动瓦块、制动弹簧。
能产生足够大的力矩，且力矩的大小与曳引机的转向无关，制动时对曳引机的轴轮和减速箱的蜗杆轴不能产生任何附加载荷，能够快速平稳而且能满足频繁起、制动的要求，制动零件应有足够的刚性和强度，能耐高温耐磨，结构简单紧凑等。
对于有齿轮曳引机，在曳引电动机转轴和曳引轮转轴之间安装减速器（箱）。
目的：
将电动机轴输出的较高转速降低到曳引轮所需的较低转速，同时得到较大的曳引转矩，以适应电梯运行的要求。
另外，制动器还应该具备以下几点功能
1、当电梯动力源失电或控制电路的电源失电时，制动器应能自动进行制动。
2、当轿厢载有125%额定载荷并以额定速度运行时，制动器应能使曳引机停止运转。
3、电梯正常运行时，制动器应在保持松开状态，断开制动器的释放电路后，电梯应无附加延时地有效制动。
4、切断制动器的电流，至少应用两个独立的电气装置来实现。
电梯停车时，如果其中的一个接触器的主触点未打开，最迟到下一次运行方向改变时，应防止电梯再运行。
5、装有手动盘车手轮的电梯曳引机，应能用手松开制动器并需要一持续力去保持其松开状态。
电磁制动器结构示意图如下5
图5
1-制动弹簧调节螺母，2-制动瓦块定位弹簧螺栓，3-制动瓦块定位螺栓，4-倒顺螺栓，5-制动电磁铁，6-电磁铁芯，7-拉杆，8-定位螺栓，9-制动臂，10-制动瓦块，11-制动衬料，12-制动轮，13-制动弹簧螺栓，14-手动松闸凸轮，15-制动弹簧。
制动原理：
当电梯处于静止时曳引电动机，电磁制动器的线圈中均无电流通
过，这时因电磁铁的铁心之间没有引力，制动瓦块在制动弹簧的作用下，将制动轮抱紧，保证了电梯处于不工作的静止状态；
当曳引电动机通电旋转的瞬间，制动电磁铁中的线圈也通上了电流，电磁铁心迅速磁化吸合的同时，带动制动臂克服制动弹簧力的作用，使得制动瓦块张开，与制动轮完全脱离，从而使电梯在无制动力的情况下运行，当电梯轿厢到达所需层站停车时，曳引电动机失电，制动电磁铁中的线圈也同时失电，电磁铁心的磁力迅速消失，铁芯在弹簧力的作用下通过弹簧臂复位，使制动瓦块再次将制动轮抱住，电梯停止工作。
（五）、减速箱
对于有齿曳引机，在曳引电动机转轴和曳引轮转轴之间安装减速箱，目的是
将电动机轴输出的较高转速降低到曳引轮所需的较低转速，同时得到较大曳引转矩，以适应电梯的运行要求。
减速器（箱）多采用蜗轮蜗杆的传动方式，根据减速器的不同结构，又可按
传动的方式分为蜗轮蜗杆传动和斜齿轮传动。
蜗轮蜗杆传动是由主动轴的蜗杆与安装在壳体轴承上带从动轴的蜗轮组
成，其特点是传动比大，噪声小，传动平稳，结构紧凑，体积较小，安全可靠，而且当由蜗轮传动蜗杆时，反效率低，有一定的自锁能力，可以增加电梯制动的动力矩安全系数，增加电梯停车时的安全性。
斜齿轮传动传动的主要优点是传动效率高，曳引整体尺寸小，重量轻，但是
用于电梯传动的斜齿轮要比普通的使用齿轮有更高的要求，考虑乘客的安全，应确保机件的疲劳强度，可靠性，质量的稳定性等等。
（六）曳引轮
曵引轮是嵌挂曳引钢丝绳的轮子，也称曳引绳轮或驱动绳轮，绳子的两端分
别与轿厢和对重连接。
对于有齿轮曳引机，它安装在减速器中的蜗轮轴上，而对于无齿曳引机，则安装在制动器的旁边，与电动机轴，制动器轴在同一轴线上。
当曳引轮转动时，通过曳引绳和曳引轮之间的摩擦力驱动轿厢和对重装置上下运动。
（七）、轿厢由轿厢架和轿厢体两大部分组成
轿厢架是固定和悬吊轿厢的框架，它是轿厢的主要承受构件，由上梁，立梁，
下梁，和拉条等部分组成。
电梯的轿厢体是由轿厢底、轿厢壁、轿厢顶和轿厢门组成。
轿厢底是轿厢支撑负荷的组件，它由框架和地板等组成，客梯的底板常用薄
的钢板，面层再铺设塑料板或地毯，而货梯的底板，由于承受的重量较大，常常用4~5mm的花纹钢板直接铺成。
轿厢底的前沿，设有轿门地坎，地坎处装有一块垂直向下延伸的光滑挡板，即护脚板。
轿厢壁常用金属薄钢板压制成形，壁板的长度与电梯类别及轿厢的结构形式
有关，宽度一般不大于100mm.客梯的轿厢壁常常装有扶手，高级客梯还在轿厢壁上装了整容镜。
轿厢顶，常用薄钢板制成，轿厢顶除了安装有门机构。
门机控制箱、风扇、
检修用操纵箱及照明设备，还有安全窗，以便发生故障时，检修人员能上到轿厢顶检修井道内的设备或乘客通过安全窗撤离轿厢。
（八）、平衡装置
对重安装在电梯井道内，在电梯运行中起到平衡轿厢及电梯负载重量并减少
电动机功率损耗的作用，它是曳引电梯不可缺少的部分。
当对重与电梯负载十分匹配时，还可以减小钢丝绳与绳轮之间的曳引力，延长钢丝绳的寿命。
（九）、补偿装置，当曳引机高度超过30米时，曳引钢丝绳的差重会影响电
梯运行的平稳性及平衡，所以需要增设补偿设备。
补偿装置有补偿链，补偿绳及补偿缆。
补偿链，传统的补偿链装置由铁链和麻绳组成，麻绳穿在铁链中，用以减少
运行时铁链相互碰撞引起的噪声，补偿链的一端悬挂在轿厢的底部，另一端挂在对重的底部。
补偿绳，它是以钢丝绳为主体，通过钢丝绳卡钳、挂绳架悬挂在轿厢或对重
的底部。
补偿缆，它是近几年来发展起来的新型，高密度的补偿装置。
补偿缆的中间
是低碳钢制成的环链，外面用具有防火的，防氧化的聚乙烯制成的护套。
（十）、导向系统
电梯的导向系统由导轨，导靴和导轨架组成。
导轨，它是对电梯的升降运动起导向作用它限制轿厢和对重在水平方向的移动，保证轿厢与对重在井道中的相互位置，并防止由于轿厢的偏载而产生的倾斜。
当安全钳动作时，导轨作为被夹持的支撑件，支撑轿厢和对重。
导靴，它是使轿厢和对重沿各自的导轨运行的装置，因为分为轿厢导靴和对重导靴两种：
轿厢导靴：
安装在轿厢上梁和轿厢底部安全钳的下面，共有4个；
对重导靴：
安装在对重架的上部和下部，也有4个。
导轨架，它的作用是支撑和固定导轨，它固定在井道壁或横梁上。
1.2.2电梯的门系统
它包括轿厢门，厅门（层门），开门关门结构，安全装置以及附属的零件。
轿厢门设在轿厢靠近厅门的一侧，是轿厢的出入口，供司机，乘客，货物的进出。
在一些杂货简易的物梯，轿厢门由人力手动开，称为手动门。
而大多数电梯是由装在电梯顶部的自动开门机来开、关门的这种轿门叫自动门。
厅门设在层站入口处，也称层门或梯井门，厅门的开关是由轿门的带动而完成的。
这是因为当轿厢门运行到某一层站停止时，安装在轿厢门上的门刀就插入该厅门门锁的滚轮中，当轿厢开门电动机开门旋转时，通过传动机构带动厅门与轿厢门一起开。
关门时又带动厅门一起关。
为了保证电梯的安全运行，必须在轿门和厅门完全关闭之后，电梯才允许起到运行。
为此在厅门上装设具有电气联锁功能的自动门锁，自动门锁的主要功能有两个：
一是锁住厅门，使厅门只有用钥匙才能在厅外打开，二是通过门锁上的微动开关控制电路控制电梯回路的接通和断开，允许电梯的起动、停止运行。
无论是轿厢门还是厅门，其型式和结构都应该方便乘客和货物的进出，同时结构简单，构造科学，安全可靠。
电梯门按运动方式可分两类，滑动门和旋转门。
、
旋转门多用于国外的小型公寓，这种门几乎不占用井道空间，特别适合于无轿门电梯。
我国普遍采用的是滑动门，滑动门由可分为中分式，旁开说式和直分式三种。
1、中分式，它是由中间向两侧分开，开门时，左右门扇以相同的速度向两边分开，关门时，以相同的速度向中间合拢。
2、旁开式，它是由一侧向另一侧推开或由一侧向另一侧合拢。
按照门扇的数量，常分单扇，两扇，三扇。
3、直分式，它是由下往上推开的，又称闸门式门，按照门扇的数量也可分单扇，双扇和三扇等等。
电梯轿门、层门的开关操作，有手动开关，和自动开关两种，对应的开关门机构有手动和自动两种。
1、手动开关门
在一些简易货梯、杂物梯以及施工梯中使用。
这种机构中因轿门与厅门之间没有机械的联动的关系，司机必须用手动依次反复开、关轿厢门和厅门。
不仅麻烦而且劳动强度大。
所以目前在电梯上很少使用。
2、自动门机及其工作原理
自动门机除了能自动开关门外，还应该具有调速功能，因此自动开门机主要有减速装置和执行装置组成。
减速装置时根据电梯门在开启和关闭时应有合理的速度而设置的，其作用是避免门在起端与终端发生冲击，减速装置一般由开关门电动机（通常采用直流电动机,也有采用三相交流异步电动机）、减速带轮、传送皮带以及开关门的调速开关组成。
当电梯开门时，速度变化过程：
低速———加速至全速运行———减速———停机，之后靠惯性运行至门全部打开；
关门时的速度变化为：
全速启动———第一级减速运行———第二季减速运行———停机。
惯性至门全部关闭。
关门的评均速度低于开门的平均速度，其目的只要是为了安全。
图6
执行装置多采用曲柄连杆式、链条和钢丝绳式。
其作用是将减速机构的旋转运动改为直线运动，并传递轿门，使之开启或闭合。
1、双臂式中分门开门机（如上图6），
这种开门机以直流电动机为动力，电动机不带减速箱，而以两级三角的传动带传送的减速以第二级的大带轮作为柄轮。
当曲柄轮按逆时针转动180度时，左右摇杆同时推动左右门扇，完成一次开门的过程，然后，曲柄轮再顺时针转动180度时，就能使左右扇门同时合拢，完成一次关门过程。
这种开门机，同样采用串电阻降压调速，用于调速的控制行程开关装在曲柄轮背面的开关上，一般为3~5个，开关一般装在曲柄轮上，在曲柄轮转动时就能依次动作开关，达到调速的目的。
2、单臂式中分门开门，这种开门机以带齿轮减速器的永磁直流电动机作为动力，
一级链条传动，连杆的一端铰接在链轮（即曲柄轮）上，另一端与摇杆铰接，摇杆的上端铰接在机座框架上，下端与门连杆铰接，门连杆则与左门铰接（相当于摇杆滑块机构）当曲柄链轮按图中作顺时针转动时，摇杆向左摆动，带动门连杆使左门向左运动，进入开门过程。
右门由钢丝绳联动机构间接驱动，两个绳轮分别装在轿门导轨架的两端，左
门扇与钢丝绳的下边连接；
右门扇与钢丝绳的上边连接，左门在门连杆的带动下向左运动，带动钢丝绳作顺时针回转，从而使右门在钢丝绳的带动下向右运动，与左门扇同时进入开门的过程。
门在启、关时的速度变化，是通过改变电枢电压来实现的，曲柄链轮与凸轮
箱中的凸轮相连，凸轮箱有行程开关，每轮转动时依次动作行程开关，使电动机接上或断开电器箱中的电阻，以此来改变电动机电枢电压，使其转速符合门速要求。
图7
3、双扇旁开式自动门（上图7），
1-慢门，2-慢门连杆，3-自动锁，4-快门，5开门刀，
这种开门机与单臂式中分门的开门机构相同，不同之处是多了一条慢门连杆。
4、当柄连杆转动时，摇杆带动快门运动，同时慢门连杆也使慢门运动，只要慢
门连杆与摇杆的绞接位置合理，就能使慢门的速度为快门的1/2，自动调速功能的实现与单臂中分式开门机相同，为了提高使用效率，门的速度一般高于中分式门。
5、门入口的安全保护装置
接触式保护装置，它也称安全触板，其结构如下图，，它的安全触板，控制杆，和微动开关组成，平时安全触板在重力的作用下，凸出门扇30MM，在门关闭的过程还没完全进入轿厢的物体或人必然会先碰到凸出的门扇的触板，随着触板被推入门扇，控制杆会转动，上控制杆的凸轮压下微动开关，使门电动机迅速反转，门重新被打开。
除此，还有非接触式保护装置，它包括了光电式保护装置，超声波监控保护，电磁感应保护装置，红外光线保护装置。
第二章电梯的电力拖动基本方法
电梯的电力拖动系统应符合一下要求
1.有足够的驱动力和制动力，能驱动轿厢，轿门及厅门完成必要的运动和可靠的止。
2.在运动中有正确的速度控制，有良好的舒适性和平层精度。
3.动作灵活，反应迅速，在特殊情况下能够迅速停止，
4.工作效率高，节省能量。
5.运行平稳安静噪声小于国家标准要求。
6.对周围的电磁环境没超标污染。
7.动作可靠，维护量少，寿命长。
轿厢升降运动的常见的电力拖动可以划分如下；
直流拖动：
单向励磁、发电机组供电的直流电动机拖动
三向励磁、发电机组供电的直流电动机拖动
晶闸管供电的直流电动机拖动
斩波控制的直流电动机拖动
交流拖动：
双速交流异步电动机定子串电阻调速拖动
交流调压——能耗制动的交流异步电动机拖动
交流调压——涡流制动的交流异步电动机拖动
交流调压——反接制动的交流异步电动机拖动
变压变频VVVF交流异步电动机拖动
永磁同步电动机变频拖动
直线电动机拖动
2.1轿门及厅门运动的电力拖动方式
2.1.1直流电动机电枢串、并联电阻调速拖动方式
直流电动机电枢串、并联电阻调速拖动方式，通过改变电枢电路的所串、并联的电阻值来改变电动机的转速，实现开、关门的慢----快----慢的要求。
这种调速方法在早期的电梯中用的很普遍，由于在运行的过程中要不断的改变切换电阻，其切换的开关易出现故障，造
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