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1、ELENESSA无机房电梯电气系统原理与功能介绍1. 电气系统电气系统构成见图 1。ELENESSA系列电梯的电气系统按照空间位置大致可以分为以下几个子系统：机器设备区间子系统、轿厢子系统、层站与井道子系统。电气部件布置情况见下图：1）机器设备区间子系统在机器设备区间子系统中，主要由控制屏与电动机组成。控制屏主要由电梯控制模块、逆变器与主回路模块等模块构成。而控制模块主要分管理部分、控制部分、驱动部分和输入输出接口电路以及其它一些控制电路。管理部分负责处理电梯的各种运行方式，主要通过软件实现。控制部分的主要工作是产生电梯的运行速度图形、进行选层运算和安全检查等三方面。驱动部分主要根据控制部分
2、来的运行速度图形，通过PWM（脉冲宽度调制）和矢量变换控制技术，实现对曳引电动机的变压变频调速，最终达到电梯具有良好的舒 适感，平层精度高，快速、高效、节能等特点。输入输出接口电路是 系统中各CPU电路与外部电路之间的信息传递，分输入和输出两大类电路，包括安全检测回路的输入、主回路接触器的驱动输出等电路。ELENESSA系列电梯的电动机使用的是VVVF变压变频驱动的三相交流永磁同步电动机。2）轿厢子系统在轿厢子系统中，由轿顶站（主要是门机系统）和轿内操纵箱组成。 轿顶站实际上包括了门机控制系统和串行处理模块等。门机系统就是控制电梯轿厢门与层门开启与关闭的系统。ELENESSA的门电动机使用的是
3、VVVF变压变频驱动的三相交流永磁同步电动机。门机控制系统主要由速度控制、电流控制和安全逻辑等组成。主回路用1个IPM模块驱动，使得门机按照一定的速度图形平稳地开启与关闭。轿顶站串行处理模块，将来自操纵箱的串行信号转接至控制屏，处理到站钟、语音报站等信息。轿内操纵箱功能主要是登记乘客的指令按钮，并将其通过串行传送至控制屏，电梯的管理系统将控制电梯到达相应层楼。在轿内操纵箱内还有手动、自动操作，司机操作，风扇、照明开关等。3）层站与井道子系统在层站与井道子系统中，主要有层站召唤装置、井道终端开关、各层平层感应板等。层站召唤装置主要是登记乘客的召唤按钮信号，并将其通过串行传送至控制屏，然后电梯的管
4、理系统将按照一定的规则调配电梯来响应乘客的要求。层站召唤装置还可以处理电梯锁梯开关（HOS）及消防返回运行开关等，从而告知控制屏内的电梯管理系统，将电梯锁梯或使电梯进入消防返回运行。井道终端开关主要功能是让电梯控制系统识别电梯轿厢在井道终端的绝对位置，以及电梯在井道终端一定位置超过设定的速度时，告知电梯控制系统进行紧急操作（比如使电梯急停）。在井道中相对于每一层楼的某一位置，都装有平层感应板，该感应板与装在轿厢顶部的平层感应装置一起，确定电梯在该层应该正确停止的平层位置。电气系统构成见图1：图 1 电气系统构成ELENESSA系列电梯采用的是数据网络技术。以上所述的三大电梯子系统：机器设备区间
5、子系统、轿厢子系统、层站与井道子系统即构成了一个网络。以 ELENESSA电梯为例，其数据网络结构见图2。图2 数据网络系统的构成2. 技术特点1、薄型无齿轮曳引机和控制柜，节省安装空间，降低建筑成本。ELENESSA无机房电梯中的关键部件都被成功地进行了小型化设计，薄型无齿轮曳引机配备永磁同步电动机，采用定子铁芯的尖端技术，大大减小了曳引机的转矩波动，使电梯运行更加安静，平顺，提供更舒适，更和谐的乘行感受。载重量1050kg时，采用曳引机安装于对重导轨顶部的自立式结构，全部负载重量都由导轨垂直传递到底坑，井道壁不再承担载荷,因此不需要额外增加建筑物的结构强度，降低了建筑物的成本；载重量105
6、0kg时，采用由建筑物与导轨共同承重的结构。控制柜安装于井道侧壁，由于采用了DC-DC电源技术、高集成化印板设计和安装方式以及小型接线端子等新技术和小型化部件，其厚度仅为98mm。薄型的曳引机和控制柜，便于井道内合理布置，节省了井道空间。2、小型化永磁同步门电机，直接驱动智能门系统。ELENESSA无机房电梯将小型永磁同步电机应用于直接驱动门系统。电机安装于门机架内部，不再占用轿顶的维修空间。直接驱动的方式省去了复杂的减速机构，大大简化了结构，减少了能耗损失，提高了门系统的效率。同时，降低了噪音，使开、关门更加安静、平顺。智能化门系统对不同层门重量能够通过自学习调整驱动力，使之更加精确，采用最
7、佳运行曲线直接驱动的效果更为突出，充分体现该门机系统具有人性化的特点。3、通用化设计贯穿人性理念薄型操纵箱的厚度仅为25mm，可以根据客户需要布置在轿厢的前壁或侧壁上，使乘客进入电梯就能便利地进行操作。根据人体工程学原理，操作按钮位置的布置合理，便于各种乘客都能够轻松的触摸到。新型的触觉式按钮已经设计为可以适用于各类乘客；采用绿色突起的主层站按钮、倍于其它按钮的开门按钮、新的数字设计以及明暗对比强烈的色彩配置，使按钮比以前更加易于观察；平滑基面上的浮雕数字，更适于视觉障碍人士使用。4、完备的救援预案，安全便利的维修手段，部件布置合理在最上层层站设置的层站检修盒 (HIP)， 用于实现诸如主电源
8、控制、检修运行、紧急电动运行、救援运行、故障显示、维修电脑接口、内部通话、限速器开关检测、井道照明控制、轿厢位置观测等操作，完全实现了机房的功能，维修救援安全方便。考虑到无机房的结构特点，制定了针对ELENESSA完善的三级救援预案，可以根据现场情况，分别采用正常电源、蓄电池供电以及外接电源，利用HIP中的操作开关打开曳引机制动器，依靠轿厢与对重之间重量不平衡原理，使轿厢慢速运行至平层区域内，实现救援受困乘客的目的。层站检修盒 (HIP) 位于最上层召唤按钮后侧的安装方式不需要改变层站的建筑结构和装璜。5、精确电流控制的内置式双制动器，安全可靠低噪音在ELENESSA的内置式双制动器的驱动控制
9、中运用了电梯驱动系统所采用的电流闭环控制技术，在精确控制制动器动作的同时，还能对制动器故障进行检测与判断，使双制动器动作安全可靠；同时采用了制动器电流给定控制，使制动器在动作过程中，即平稳且有效的抑制制动噪音。3.电气安全装置电梯是一种安全性要求极高的交通工具，所以在电气上、机械上都要采取多种形式的安全保护设计。以下简要地介绍在电气方面的保护措施。首先，在控制柜内部，有如图3所示的安全检测处理（可以视为软检测）。在电梯控制系统中，CPU回路及其它逻辑电路是最关键的保护对象，其工作电源要求为+5V和12V。一旦电源出现电源不正常，会造成CPU等回路不能正常工作，为此设置了电源检测回路。一旦出现异
10、常，发出系统复位信号，电梯紧急停止。缺相及电源电压低压回路检测回路当主电源缺相、瞬时停止或继电器电源熔断丝熔断或当电源电压低下时，该检测回路在1ms50%内检测出故障现象，电梯紧急停止。过电流检测为了保护大功率IGBT和主回路中二极管及#5主接触器不被损坏，设置了过电流检测回路。 AML-CPUP.M系统反馈图形异常检测失速检测抱闸打滑检测反向运行检测过高速检测过低速检测传输出错过电流检测MCP-CPU监视器CC-CPU监视器缺相检测+5/12V电源检测过电压检测电压不足检测过负载检测 AML-CPU过电压处理过电压处理电压不足处理电压不足处理过电流处理过电流处理反向运行检测过高速检测过低速检
11、测传输出错过负载处理过负载处理CC-CPUCT1VDCSLC-CPU监视器失速检测图3 安全检测回路当检测到过电流后大功率IGBT基极驱动回路被强制关断，电梯紧急停止。其检测时间从电源接通3s后开始。直流侧过电压和欠电压检测回路当再生回路发生OFF故障，直流侧电压急剧上升，造成大功率IGBT、直流侧电解电容器损坏，电梯不能正常运行。为了防止这类现象产生，设置了过电压检测回路。过高速检测回路tV0.5 m/s速度图形过高速检测区开门区图4如图4所示，当电梯从起动到停止过程中的某一时刻，轿厢速度超过设定值时，检测回路发出指令，电梯紧急停止。其设定值如图9所示。系统反馈图形异常检测回路考虑到由于光电
12、编码器故障或速度反馈图形信号传输线路异常造成电梯不能正常运行，设置了系统反馈图形异常检测回路。该检测过程是在电梯从起动到停止过程中进行。运算周期为10ms。如果认为反馈速度图形异常，电梯急停，且不能再起动。ELENESSA系列电梯主回路框图如图5所示再生回路整流部分充电回路P.M基极驱动回路CT-3CT-2逆 变 回 路UWVVDCVDCT-13f变压器图 5 主 回 路 构 成 除了以上控制柜内部的电气安全保护以外，电梯系统中还有许多在其他部件上的保护措施。如层站检修盒的“运行-停止”开关、轿顶上的“运行-停止”开关、轿厢操纵箱内的“运行-停止”开关、底坑的急停开关、轿厢顶部的紧急出口开关、
13、轿厢固定装置开关、折叠式扶手开关、安全钳开关、层站上的紧急出口开关、井道内的限速器开关、限速器绳轮涨紧开关、缓冲器开关、终端层极限开关等都是串联在一起，接在硬件安全回路中，其中任意一个部件不满足安全要求，电梯即急停或者不能启动。电梯的所有层门都有一个层门常闭开关，并且都串联在一起，只要任意一层门没有关门到位，电梯都不会启动。轿厢也有一个常闭位置开关，它与层门常闭开关串在一起，若轿厢没有关门到位，电梯也不会启动。3管理系统3.1 概述电梯有很多种运行模式，如高速自动运转模式，有司机运行模式，手动运转模式，消防运转，消防返回等，不同的运转模式需要执行相应的动作顺序。管理系统的功能便是对这些动作顺序
14、进行控制，从而完成相应的操作。 其顺序控制的基本功能为：处理层站、轿内召唤信号，决定电梯运行方向，提出起动、停止要求等。3.2功能简介管理系统的功能可以区分为控制相关功能、操作功能、紧急运行功能、乘客相关功能（门、信号）以及交通管理等部分。其中，跟交通客流服务相关的功能在下一节群控系统中说明。名称代号描述控制功能（CONTROL FEATURES）再平层Automatic landing withRheostatic LevelingARL当电梯在门区内、平层区外时，电梯自动平层。电梯受阻失速保护Anti-Stall TimerAST（标准功能）当曳引钢丝绳打滑达到预定时间时，电梯停止运行。再
15、平层和自动运行慢速时该功能有效。检修操作Hand OperationHAND（标准功能）供维修人员使用的检修运行模式，将NORMAL/INSPECTION开关拨到INSPECTION一侧，或将AUTO/HAND开关拨到HAND一侧，电梯可以以检修速度运行。提前开门Landing OpenLO（选配功能）电梯在平层过程中，提前开门。称重启动Load Weighing StartLWS（标准功能）电梯根据轿厢内的负载，调整启动力矩,以使电梯启动平稳。上电再平层Power-on relevelingPORL（标准功能）由于电源故障引起轿厢停在门区范围内，当电源恢复后轿厢将再平层到平层位置，并保持开门状态。自动慢平层Safe landingSFL（标准功能）因故障而使电梯轿厢停在层楼之间，控制器先进行安全检测，如符合启动要求,电梯就近停层开门。停层开门Stop OpenSO（标准功能）电梯停层后自动
