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1、电梯制造与维修安全规范第1章电梯电气技术发展史 11 电梯控制技术发展史 一、电梯控制技术发展阶段 电梯控制技术通常可分为如下八个发展阶段： (1)司机控制也称手柄开关控制，是指电梯司机转动手柄位置(开断闭合)来操纵电梯运行或停止。 (2)按钮控制是指电梯运行由轿厢内操纵盘上的选层按钮或层站呼梯按钮来操纵。某层站乘客将呼梯按钮按下，电梯就起动运行去应答。在电梯运行过程中如果有其他层站呼梯按钮按下，控制系统只能把信号记存下来，不能去应答，而且也不能把电梯截住，直到电梯完成前应答运行层站之后方可应答其他层站呼梯信号。此按钮控制1894年由奥梯斯公刊发明，控制单速电梯。 (3)微驱动平层控制。191
2、5年奥梯斯公司发明，用两台电动机控制，其中一台起动，满速运行；另一台下层停车。 (4)集选控制是在信号控制的基础上把呼梯信号集合起来进行有选掸的应答。电梯为无司机操纵。在电梯运行过程中可以应答同一方向所有层站呼梯信号和按照操纵盘上的选层按钮信号停靠。电梯运行一周后若无呼梯信号，就停靠在基站待命。为适应这种控制特点，电梯在各层站的停靠时间可以调整，轿门设有安全触板或其他近门保护装置，以及轿厢设有过载保护装置等。此集选控制1925年发明。 (5)交流双速控制。从20世纪30年代起实行。 (6)直流变压调速控制。从20世纪30年代初发展起来的盲流发电机电动机的直流调速系统。 (7)交流调速控制。20
3、世纪70年代初发展起来的一种控制方式。适用于2ms以下的电梯。 (8)计算机控制。从有触点的继电器接触器半导体无触点逻辑控制微处理器，用微电脑控制电动机已有1位、8位、16位乃至32位的微机控制系统。 二、电梯规格和控制手段 就电梯规格而言，据奥梯斯公司对控制手段和跟踪给定速度曲线情况的统计，40层以下大楼宜用常规电梯；4080层宜用双层轿厢电梯；80层以上宜用空中大厅形式布局。 就控制手段而言，20世纪70年代初、中期用模拟量作为控制量；20世纪70年代中期以后，用微机调速，用数字量做控制量；将来，要变成全数字量的速度控制系统。 就跟踪给定速度曲线的情况而言，20世纪70年代初，速度控制采用
4、按时间原则使轿厢起、制动；20世纪70年代中期以后采用起动按距离原则控制。 三、电梯拖动技术的发展 从1889午起，过去的升降机开始采用电力驱动，成为名符其实的电梯。电梯的驱动控制技术经历了直流电动机驱动控制、交流单速电动机驱动控制、交流双速电动机驱动控制、直流有齿轮、无齿轮调速驱动控制、交流调压调速驱动控制、交流变压变频调速驱动控制、及交流永磁同步电动机变频调速驱动控制等阶段。 19世纪末，采用沃德伦纳德系统驱动控制的直流电梯。20世纪初，开始出现交流感应电动机驱动的电梯，后来槽轮式(即曳引式)驱动的电梯代替了鼓轮卷筒式驱动的电梯，为长行程和具有高度安全性的现代电梯奠定了基础。20世纪上半叶
5、，直流调速系统在中、高速电梯中占有较大比例。1967年，晶闸管用于电梯驱动，交流调压调速驱动控制的电梯出现了。1983年，出现了变压变频驱动控制的电梯，并迅速成为电梯主流产品。1996年，研制出采用交流永磁同步电动机驱动技术的无机房电梯，电梯技术又一次地进行了革新。四、电梯运行速度的提高 以日本电梯为例，标准型电梯的速度不断提高，性能不断改进。绳式电梯的速度控制方式改进情况如图1-1所示。 12 电梯元器件技术的发展 电梯刚出现时，开始使用直流电动机，利用电枢串联电阻控制速度。后来出现了交流感应电动机，于1900年应用在电梯上。交流电梯开始是单速的，以后出现了双速电梯。1915年研制成功电梯自
6、动平层装置。1933年，电梯速度达到了6ms。1949年出现了群控电梯。1955年，真空管用在电梯控制上。1963年，无触点半导体逻辑控制用在电梯上。1967年，电梯应用可控硅技术，简化了电梯拖动系统。1971年，电梯应用集成电路。1975年以后，电梯开始应用计算机技术，电梯元器件技术的发展进入了现代领域。 在1956年以前，电梯以电磁设备技术为主，主要是对电磁继电器、平层装置、选层器等进行小型化和高性能化的工作。20世纪70年代在电梯上是应用晶体三极管和可控硅整流技术的年代，电梯电力变换和控制装置均采用这些半导体器件。接着在群控系统中应用IC集成电路，并组成复杂的逻辑回路。20世纪80年代，
7、在控制装置中逐渐淘汰了继电器元件，而综合应用了计算机、电力电子设备和各种传感器技术，以及VVVF技术和人工智能技术。第2章 电梯种类和组成 要掌握电梯拖动系统设计和控制系统设计，需要先掌握电梯电气器件设计和电梯的种类及组成，我们先从介绍电梯的种类及组成开始。 21 电梯种类 可以根据不同的角度将电梯进行分类。可以按照电梯法规、电梯用途、速度、电梯曳引类别、传动方式、控制形式、服务方式及驱动方式等，将电梯分成各种类型，以便掌握和控制它们，使之更好地为人们服务。 211 电梯按照法规分类 按照国质检锅2003251号机电类特种设备安装改造(试行)和国质检锅 200431号“关于公布特种设备目录的通
8、知”的文件标准，电梯分成6类，见表2-1。各种电梯的概念如下。 (1)乘客电梯为运送乘客所设计的电梯。要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。乘客电梯包括如下几种。 1)曳引式客梯曳引机驱动的客梯。提升钢丝绳靠曳引轮槽的摩擦力驱动。当机房在井道上方的为顶部曳引型式；当机房在井道侧面的为侧面曳引型式。 2)强制式客梯用链或钢丝绳悬吊的非摩擦方式驱动的客梯。 3)无机房客梯是把原来机房内的机器设备放置在井道内以及嵌入层站井道壁内的一种处理方式的电梯。是除电梯运行的井道外没有独立机房的电梯。直线电机电梯、螺杆式(螺旋传动)电梯、齿轮齿条传动式电梯、液压泵站和控制系统等设置在井道内的液压电梯等，都属于
9、无机房电梯。 4)消防电梯是具有耐火封闭机构、防烟前室和专用电源，在火灾时供消防员专用的电梯。非火警情况可作一般客梯用。 5)观光电梯井道和轿厢壁至少有同一侧透明。乘客可观看轿厢外景物的电梯。 6)防爆电梯是指在具有可燃性或爆炸性介质气体，或在具有固体粉尘环境下，满足特殊要求，能正常工作的电梯。 7)病床电梯或称医用电梯。是为运送病床、担架(包括病人)、医用车而设计的电梯，轿厢具有长而窄的特点。 (2)载货电梯主要为运送货物而设计的电梯，通常有人伴随。 (3)液压电梯依靠液压驱动的电梯。 (4)杂物电梯供图书馆、办公楼、饭店等运送图书、文件、食品等设计的电梯。具有一个轿厢，就其尺寸和结构形式而
10、言，轿厢内不允许进入。第3章 电梯电气器件设计 本章介绍的电梯电气器件设计包括制动器、门安全装置、门机系统、轿厢上行超速保护装置、安全保护继电器，及电源设备等的设计。掌握了电梯电气器件设计，才可进一步掌握电梯拖动设计和电梯控制设计，以及维修设计、电梯改造设计等。 311 制动器分类与结构 一、电梯制动器分类 起重机械的摩擦制动器包括块式制动器、蹄式制动器、带式制动器和盘式制动器。就电梯制动器而言，主要包括块式制动器和盘式制动器两种。电梯制动器的详细分类如下。 二、盘式制动器与块式制动器比较 应用在电梯上的盘式制动器与块式制动器，在结构原理、设计上的优点和缺点比较见表3-1。三、电磁制动器结构特
11、点 电磁制动器一般由电磁铁、制动臂、制动瓦和制动弹簧组成。电磁制动器安装在电动机轴和蜗杆轴的连接处，靠制动瓦对制动轴轮抱合产生的摩擦力使电梯停止运行。 其制动原理是：当电动机通电时，电磁铁线圈因与电动机并联，所以也通上电流，铁心迅速被磁化吸合，带动制动臂移动，克服弹簧阻力而使轴瓦张开，电梯开始运行。当电梯到站时，电动机断电，电磁铁线圈也断电，电磁力消失，铁心在弹簧力作用下，复原，闸瓦抱紧制动轮，电梯停止运行。 其中，电磁铁的作用是松开闸瓦。电磁铁分交流和直流两种。一般使用直流电磁铁，它构造简单，噪声小，动作平稳。对于交流电磁铁，首先用整流器将交流电转换成直流电后供电。制动臂的作用是传递制动力和
12、松闸力。要求左、右制动臂传送的制动力和松闸力相等，从而阻止振动。制动时，制动瓦必须与制动轮紧密抱合；松闸时，闸瓦与制动轮表面应有0507mm的合理间隙，松闸时间不应大于008s。制动弹簧的作用是向制动瓦提供制动压紧力。 312 电梯制动器设计指标要求 在电梯型式试验规程TSGT70012004、电梯监督检验规程(2002)、电梯制造与安装安全规范GB75882003，和电梯曳引机GBT 134351992中，规定了电梯制动器设计性能指标、检验内容与要求。电梯制动器作为电梯机房和曳引机中的一个重要的安全部件，在本书233中作了一些介绍，对电梯制动器洋细的性能指标检验内容与要求见表3-2。第4章
13、电梯拖动系统设计 拖动系统通常利用电能驱动电梯机械装置运动，其主要功能是为电梯提供动力、对电梯运动操纵过程进行控制。电梯拖动系统主要由曳引电动机、供电装置、速度检测装置和调速装置等几部分构成，其中曳引电动机必须是能适应频繁起制动的电梯专用电动机。电梯的调速控制主要是对电动机的调速控制。电梯运行性能的好坏，在很大程度上取决于其拖动系统性能的优劣。本章首先对电梯拖动系统进行概述，然后对几种常用电梯拖动系统的构成、设计要求、工作原理和拖动控制等内容进行较详细地介绍。 一、电梯拖动系统分类 根据电动机和调速控制方式的不同，电梯拖动系统可分为直流拖动系统、交流变极拖动系统、调压调速拖动系统和变压变频调速
14、拖动系统等四种。 1直流调速拖动系统 自从19世纪末，美国奥的斯公司制造出世界上第一台电梯，到20世纪50年代，电梯几乎都是由直流电动机拖动的。直流电梯拖动系统具有调速范围宽，可连续平稳调速，控制方便、灵活、快捷、准确等优点，但直流电梯拖动系统具有体积大、结构复杂、价格昂贵、维护困难和能耗大等缺点。目前直流电梯的应用已经很少，只在一些对调速性能要求极高的特殊场所使用。 2变极调速拖动系统 由电机学原理可知，三相异步电动机转速与定子绕组的磁极对数、电动机的转差率及电源频率有关，只要调节定子绕组的磁极对数就可以改变电动机的转速。电梯用交流电动机有单速、双速及三速之分。变极调速具有结构简单、价格较低
15、等优点；其缺点是磁极只能成倍变化，其转速也成倍变化，级差特别大，无法实现平稳运行，加上该电动机的效率低，只限于货梯上使用，现已趋于淘汰。 3变压调速拖动系统 交流异步电动机的转速与定子所加电压成正比，改变定子电压可实现变压调速。常用反并联晶闸管或双向晶闸管组成变压电路，通过改变晶闸管的导通角来改变输出电压的有效值，从而改变转速。变压调速具有结构简单、效率较高、电梯运行较平稳、较舒适等优点。但当电压较低时，最大转矩锐减，低速运行可靠性差，且电压又不能高于额定电压，这就限制了调速范围；此外，供电电源含有高次谐波，加大了电动机的损耗和电磁噪声，降低了功率因数。 4变压变频调速拖动系统 交流异步电动机转速与电源频率成正比，连续均匀地改变供电电源的频率，就可平滑地改变电动机的转速，但同时也改变了电动机的最大转矩，电梯为恒转矩负载，为了实现恒定转矩调速，获得最佳的电梯舒适感，变频调速时必须同时按比例改变电动机电源电压，即变压变频(VVVF)调速。其调速性能远远优于前两种交流拖动系统，可以和直流拖动系统相媲美。目前，这种电梯拖动系统是电梯工业中应用最多的拖动方式。
