電梯驅(qū)動和控制原理

電梯驅(qū)動和控制原理第1頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月電梯的驅(qū)動模型第2頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月電梯驅(qū)動系統(tǒng)的主要部件1、主開關(guān)，具有過載斷路能力的空氣開關(guān)。2、輸入端電抗器；3、電力整流器件；4、再生能量釋放通路，包括散熱電阻、能量回饋裝置，能量收集和釋放裝置；5、驅(qū)動控制微機板；6、電力逆變器件；6、電流采樣裝置；7、電動機；8、位置傳感器。第3頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電氣主開關(guān)1、每臺電梯都需配一個獨立的主開關(guān)；

第4頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2、主開關(guān)具備切斷電梯正常使用情況下最大電流的能力。3、主開關(guān)不切斷如下電路：

a、轎廂照明和通風(fēng)；

b、轎頂電源插座；

c、機房、滑輪間的照明

d、機房、滑輪間和底坑電源插座；

e、電梯井道照明；

f、報警裝置。第5頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月電抗器電抗器的作用：濾波、限流第6頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月電力整流器整流器的作用：將交流變成直流第7頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月再生能量釋放1、電動機在發(fā)電狀態(tài)時，發(fā)出的電能存放在驅(qū)動系統(tǒng)濾波電容中，會引起電容兩端電壓的急劇上升，若不釋放這些電能，電壓的持續(xù)上升會損壞控制系統(tǒng)的電子器件以及電力電子器件，甚至引起人身傷亡事故，電壓上升到一定值時必須采取措施進(jìn)行釋放。

第8頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2、再生能量的處理方式

a、電阻發(fā)熱損耗掉；

b、回饋到電網(wǎng)；要點：相位同步（需要處理器+PLL實現(xiàn)）

motorgrid第9頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月c、利用超級電容，在電動機發(fā)電時存儲能量，電動機出力時釋放能量。

第10頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月驅(qū)動控制微機板微機控制板的基本框架轎廂控制CPU電機控制CPU通訊控制CPU雙口RAM雙口RAM輸入信號輸出信號模擬信號SVPWMCANCAN第11頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月電力逆變器件IPM:智能功率模塊特點：集成了驅(qū)動電路和保護電路，外部支持電路簡單。第12頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月IGBT:絕緣門雙極晶體管特點：容量大，單純的變換原件，不含輔助電路，外部支持電路相對復(fù)雜。第13頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月電流采樣裝置霍爾傳感器：應(yīng)用霍爾效應(yīng)檢測電流的器件。第14頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月毫歐電阻+隔離放大器采樣：利用歐姆定律進(jìn)行的采樣。特點：成本低，精度高，漂移小缺點：流過的電流較小，小于100A第15頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月電動機電動機是一個電磁強耦合，系統(tǒng)模型復(fù)雜、階高的能量轉(zhuǎn)換器。第16頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月位置傳感器1、光電編碼器將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化成脈沖頻率的裝置。第17頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2、絕對位置編碼器特點：有絕對位置信號，解析度高，同時解析成本也高。

第18頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月

電機控制原理第19頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月坐標(biāo)變換靜止坐標(biāo)系a-b-c軸到軸的轉(zhuǎn)換第20頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月靜止坐標(biāo)系到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換其逆變換為：第21頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下永磁電機的數(shù)學(xué)模型：各個變量的意義：第22頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月電機控制中的電流環(huán)的任務(wù)就是解算電機的電壓方程。電機控制的計算框圖如下：第23頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月變頻器整流及其逆變器的結(jié)構(gòu)motorPG控制板SVPWM第24頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月速度環(huán)：處理速度給定和反饋的運算環(huán)節(jié)。從轉(zhuǎn)矩與系統(tǒng)轉(zhuǎn)速的關(guān)系可知，要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，其根本是調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)矩輸出：第25頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月

電梯控制原理第26頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月電梯控制的目標(biāo)1、可靠實現(xiàn)國標(biāo)GB7588規(guī)定的各項功能；2、實現(xiàn)具有自己特色的附加功能。第27頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月

電梯控制的一些重要內(nèi)容第28頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月一、制動系統(tǒng)

1、制動系統(tǒng)的電氣控制器電路必須能可靠工作；

制動系統(tǒng)機械系統(tǒng)電氣系統(tǒng)控制器驅(qū)動器電源電磁鐵反饋信號電磁鐵大力彈簧閘瓦第29頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2、電梯停止時，其中一個接觸器的觸點未打開，最遲到下一次運行方向改變時，應(yīng)防止電梯再運行；電梯的每次啟動和停止必須檢測給制動器供電的接觸器的觸點可靠動作；3、電梯的電動機發(fā)電時，應(yīng)防止電動機向制動系統(tǒng)饋電；4、打開制動系統(tǒng)的電源時，制動系統(tǒng)要無延遲的有效制動。第30頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月5、對于向上移動裝有額定載重量的轎廂所需的操作力大于400N，需設(shè)置一個緊急電動運行的電氣裝置。緊急電動運行蓄電池操作開關(guān)第31頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月二、轎廂運行速度1、電源為額定頻率，電動機施加額定電壓時，電梯轎廂在半載，向下運行到行程中段（除去加速和減速段）的速度，不得大于額定速度的105%，也不得小于額定速度的92%。第32頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2、以下模式下的速度值不得大于額定速度的

105%：

a、平層運行

b、再平層運行

c、檢修運行

d、緊急電動運行

e、對接運行第33頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月三、停止?fàn)顟B(tài)的檢查1、必須用兩個獨立的接觸器切斷電源，接觸器的觸點應(yīng)串聯(lián)在電源電路中。電梯停止時，如果其中一個接觸器的主觸點未打開，最遲到下一次運行方向改變時，必須防止轎廂再運行。第34頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2、電動機的電流控制：用兩個獨立的接觸器切斷電動機的電流；

電梯停止時，如果其中一個接觸器的主觸點未打開，最遲到下一次運行方向改變時，必須防止轎廂再運行。第35頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月3、電機供電和控制電路的構(gòu)成：切斷各相電流的接觸器

至少在每次改變運行方向之前應(yīng)該釋放接觸器線圈。如果接觸器未釋放，應(yīng)防止轎廂的再運行。用來阻斷靜態(tài)元件中電流流動的控制裝置微處理器、關(guān)斷信號。用來檢驗電梯每次停車時電流流動阻斷情況的監(jiān)控裝置微處理器、電流傳感器、ADC

在正常停車期間，如果靜態(tài)元件未能有效阻斷電流的流動，監(jiān)控裝置應(yīng)使接觸器釋放并防止電梯再次運行。第36頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月四、減速的監(jiān)控

1、在井道的兩端設(shè)立強制減速開關(guān)；

2、轎廂速度控制器檢測到減速開關(guān)后無條件減速；

第37頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月3、電機控制器檢測到減速開關(guān)信號后，強制給出速度上限，自動減速到較低的速度值；控制系統(tǒng)的給定曲線驅(qū)動系統(tǒng)的上限曲線第38頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月五、電動機運轉(zhuǎn)時間限制器1、電梯要設(shè)有電動機運轉(zhuǎn)時間限制器，在下述情況下使電梯停止轉(zhuǎn)動并保持停住狀態(tài)：

a、當(dāng)啟動電梯時，曳引機不動；

b、轎廂或?qū)χ叵蛳逻\動時由于故障而停住，導(dǎo)致曳引繩在曳引輪上打滑。第39頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2、電動機運轉(zhuǎn)時間限制器應(yīng)不大于下列兩個時間值的較小值時起作用：

a、45Sb、電梯運行全程的時間再加上10S。若運行全程時間小于10S，則最小值為20S。第40頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月3、電梯出現(xiàn)超時運行后，控制系統(tǒng)將強行停止電梯運行，恢復(fù)正常運行只能通過手動復(fù)位?；謴?fù)斷開的電源后，曳引機無需保持在停止位置。4、電動機運轉(zhuǎn)時間限制器不應(yīng)影響到轎廂檢修運行和緊急電動運行。第41頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月六、電梯電氣系統(tǒng)的保護1、直接與主電源連接的電動機應(yīng)進(jìn)行短路保護。2、直接與主電源連接的電動機應(yīng)采用自動斷路器進(jìn)行過載保護、該保護應(yīng)切斷電動機的所有供電。3、如果電動機具有多個不同電路供電繞組，則1、2中的規(guī)定適用于每一繞組。第42頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月4、如果電動機是由電動機驅(qū)動的直流發(fā)電機供電時，則該電梯電動機也應(yīng)設(shè)過載保護。5、如果一個裝有溫度監(jiān)控裝置的電氣設(shè)備的溫度超過了其設(shè)計溫度，電梯不應(yīng)該繼續(xù)運行，此轎廂停站后，以便使乘客離開轎廂。電梯應(yīng)在充分冷卻后才能自動恢復(fù)正常運行。第43頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月七、故障分析

1、可能出現(xiàn)的故障：

a、無電壓；

b、電壓降低；

c、導(dǎo)線（體）中斷；

d、對地或?qū)饘贅?gòu)件的絕緣損壞；

e、電氣元件的短路或斷路以及參數(shù)或功能的改變，如電阻器、電容器、晶體管、燈等；

第44頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月

f、接觸器或繼電器的可動銜鐵不吸合或吸合不完全；

g、接觸器或繼電器的可動銜鐵不釋放；

h、觸點不斷開；

i、觸點不閉合；

j、錯相。第45頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2、第1項中所列出的任何單一電梯電氣設(shè)備故障，其本身不應(yīng)成為導(dǎo)致電梯危險故障的原因。3、如果電路接地或接觸金屬部件而造成接地，該電路中的電氣安全裝置應(yīng)確保實現(xiàn)如下任務(wù)：

a、使電梯主動主機立即停止運轉(zhuǎn)；或

b、在第一次正常停止運轉(zhuǎn)后，防止電梯主機再次啟動?；謴?fù)電梯運行只能通過手動復(fù)位。第46頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月八、安全回路1、安全回路應(yīng)能滿足有關(guān)出現(xiàn)故障時的要求。2、如果第一故障與隨后的第二故障組合導(dǎo)致危險情況，那么最遲應(yīng)在第一故障元件參與的下一個操作程序中使電梯停止。只要第一故障仍存在，電梯的所有進(jìn)一步操作都是不能進(jìn)行的。

第47頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月3、如果兩個故障組合不會導(dǎo)致危險情況，而它們與第三故障組合就會導(dǎo)致危險情況時，那么在前兩個故障元件中任何一個參與的下一個操作程序中使電梯停止。4、如果存在三個以上故障同時發(fā)生的可能性，則安全電路應(yīng)設(shè)計成有多個通道和一個用來檢查各通道的相同狀態(tài)的監(jiān)控電路。如果檢測到狀態(tài)不同，則電梯應(yīng)被停止。對于兩通道的情況，最遲應(yīng)在重新啟動電梯之前檢查監(jiān)控電路的功能。如果發(fā)生故障，電梯是不能的重新啟動的。第48頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月7、含有電子元件的安全電路是安全部件，需要按照安全部件的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗。第49頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月九、電梯的控制1、正常運行控制

電梯的正?？刂剖侵鸽娞蓓憫?yīng)用戶外召指令、轎廂指令而運行的最常用控制動作序列。包括啟動、加加速、勻加速、加速圓角、勻速、減速圓角、勻減速、減減速、停止，這8個過程。運行曲線如下圖示：電梯速度曲線加速度曲線第50頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2、門開著情況下的平層和再平層控制

a、一般情況下電梯在平層完畢后才進(jìn)行開門，有些客戶為了提高運行效率，要求電梯運行到門區(qū)后就進(jìn)行開門，在運行中開門。

b、由于轎廂時懸掛在鋼絲繩上，當(dāng)電梯的行程較長時，鋼絲繩的伸縮是一個不可忽視的因素，此時需要有一個再平層的動作來消除這種因素帶來的潛在危險。第51頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月c、平層速度不大于0.8m/s。

d、再平層速度不大于0.3m/s。第52頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月3、檢修運行控制

為了便于檢修和維護，在控制屏、轎頂裝一個易于操作的檢修控制裝置，該裝置由一個能滿足電氣安全裝置要求的檢修運行開關(guān)操作。開關(guān)應(yīng)是雙穩(wěn)態(tài)的。第53頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月

a、進(jìn)入檢修狀態(tài)后，要取消下列的功能操作：

①正常運行控制，包括任何自動門的操作；②緊急電動運行；③對接操作運行。只有再一次操作檢修開關(guān)，才能使電梯重新恢復(fù)正常運行。

b、電梯運行應(yīng)依靠持續(xù)撳壓按鈕，此按鈕應(yīng)有防止誤操作的保護，并應(yīng)清楚的標(biāo)明運行方向；

c、控制裝置也應(yīng)包括一個符合規(guī)定的停止裝置；通常的做法是配一個停止開關(guān)，停止開關(guān)動作后，安全回路被切斷，電梯無法再運行。

第54頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月

d、轎廂速度不應(yīng)大于0.63m/s；

e、不應(yīng)超過轎廂的正常運行范圍；

檢修運行時，上限位開關(guān)、下限位開關(guān)動作時要停止電梯的運行

f、電梯的運行應(yīng)仍依靠安全裝置。安全回路斷開后要禁止電梯的再運行。第55頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月4、緊急電動運行控制

對于人力操作提升裝有額定載重量的轎廂，所需力大

400N的電梯主機，其機房內(nèi)應(yīng)設(shè)置一個符合安全電氣裝置的緊急電動運行開關(guān)。電梯主機由正常的電源供電或備用電源供電。備用電源一般用蓄電池或UPS來實現(xiàn)。緊急電動運行時需滿足如下條件：

a、允許從機房內(nèi)操作緊急電動運行開關(guān)，由持續(xù)撳壓具有防止誤操作保護的按鈕控制轎廂運行。運行方向應(yīng)清楚的標(biāo)明；第56頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月b、緊急電動運行開關(guān)操作后，除由該開關(guān)控制的以外，要防止轎廂的一切運行。檢修運行一旦實施，則緊急電動運行應(yīng)失效；

c、緊急電動運行開關(guān)動作后要使下列電氣裝置失效：

①安全鉗上的電氣安全裝置； ②限速器上的電氣安全裝置； ③極限開關(guān)； ④緩沖器上的電氣安全裝置。d、緊急電動運行開關(guān)及其操縱按鈕要設(shè)置在使用時易于直接觀察電梯主機運行的地方；e、轎廂速度不能大于0.63m/s。第57頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月5、對接操作運行控制根據(jù)GB7588—2003中規(guī)定，滿足下列條件時，允許轎廂門打開時運行，以便裝卸貨物：

a、轎廂只能在相應(yīng)平層位置以上不大于1.65m的區(qū)域內(nèi)運行；

b、轎廂運行要受一個符合要求的定方向的電氣安全裝置限制，只能向上運行；

c、運行速度不應(yīng)大于0.3m/s；

d、層門和轎門只能從對接側(cè)被打開；

e、從對接操作的控制位置應(yīng)能清楚地看到運行的區(qū)域；第58頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月f、只有在用鑰匙操作的安全觸點動作后，才可進(jìn)行對接操作。此鑰匙只有處在切斷對接操作的位置時才能拔出，鑰匙應(yīng)只配給專門負(fù)責(zé)人員，同時應(yīng)供給他使用鑰匙防止危險的說明書。

g、鑰匙操作的安全觸點動作后：

①應(yīng)使正常運行控制失效；②僅允許用持續(xù)撳壓按鈕使轎廂運行，運行方向應(yīng)清楚標(biāo)明；③鑰匙開關(guān)本身或通過另一個符合電氣安全裝置要求的電氣開關(guān)可使下列裝置失效：

----相應(yīng)層門門鎖的電氣安全裝置；

----驗證相應(yīng)層門關(guān)閉狀況的電氣安全裝置；

----驗證對接操作入口處轎門關(guān)閉狀況的電氣安全裝置。第59頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月h、檢修運行一旦實施，則對接操作應(yīng)失效；

i、轎廂內(nèi)應(yīng)設(shè)置一停止裝置。第60頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月6、載量控制

1）、在轎廂超載時，電梯上的一個裝置應(yīng)防止電梯正常啟動及再平層。

2）、超載是指超過額定載荷的10%，并至少為75kg。

3）、在超載情況下：

a、轎內(nèi)應(yīng)有音響和（或）發(fā)光信號通知使用人員；

b、動力驅(qū)動門應(yīng)保持在完全打開位置；

c、手動門應(yīng)保持在未鎖狀態(tài)；第61頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月十、電梯的控制信號輸入信號1、來自井道內(nèi)的信號

----底坑急停開關(guān)

----轎廂緩沖器開關(guān)

----對重緩沖器開關(guān)

----張緊輪開關(guān)

----下極限開關(guān)

----下限位開關(guān)

----下單層強迫減速開關(guān)

----下雙層強迫減速開關(guān)

----下多層強迫減速開關(guān)

----廳門鎖開關(guān)

----上單層強迫減速開關(guān)

----上雙層強迫減速開關(guān)

----上多層強迫減速開關(guān)

----上限位開關(guān)

----上極限開關(guān)第62頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2、來自于轎廂的信號

----轎廂載量模擬信號----上平層感應(yīng)器信號

----轎廂輕載開關(guān)----下平層感應(yīng)器信號

----轎廂輕載開關(guān)----再平層感應(yīng)器信號

----轎廂超載開關(guān)----門區(qū)感應(yīng)器信號

----安全窗開關(guān)----急停信號

----安全鉗開關(guān)----轎門門鎖信號

----獨立開關(guān)----延時關(guān)門信號

----直駛開關(guān)

----轎廂上行（換向）開關(guān)

----轎廂下行（換向）開關(guān)

----運行停止開關(guān)

----消防員開關(guān)

----轎廂內(nèi)用戶輸入的目的層指令

----轎頂檢修信號

----轎頂上行

----轎頂下行第63頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月3、來自外召板的信號

-----迫降信號

-----鎖梯信號

-----廳外上召喚輸入信號

-----廳外下召喚輸入信號第64頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月4、來自機房的信號

----轎廂載量信號

----電梯主機電源接觸器反饋信號

----電梯主機制動器電源接觸器反饋信號

----安全回路信號

----安全回路反饋信號

----母線電壓信號

----A相電流信號

----B相電流信號

----編碼器信號

----檢修信號