電梯驅(qū)動(dòng)和控制原理.ppt

1、電梯的驅(qū)動(dòng),電梯的驅(qū)動(dòng)模型,電梯驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要部件,1、主開關(guān)，具有過(guò)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(dòng)控制微機(jī)板； 6、電力逆變器件； 6、電流采樣裝置； 7、電動(dòng)機(jī)； 8、位置傳感器,一、電氣主開關(guān),1、每臺(tái)電梯都需配一個(gè)獨(dú)立的主開關(guān),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(jī)房、滑輪間的照明 d、機(jī)房、滑輪間和底坑電源插座； e、電梯井道照明； f、報(bào)警裝置,電抗器,電抗器的作用：濾波、限

2、流,電力整流器,整流器的作用：將交流變成直流,再生能量釋放,1、電動(dòng)機(jī)在發(fā)電狀態(tài)時(shí)，發(fā)出的電能存放在 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)濾波電容中，會(huì)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(huì)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(shí)必須采取措施進(jìn) 行釋放,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(diǎn)：相位同步（需要處理器+PLL實(shí)現(xiàn),motor,grid,c、利用超級(jí)電容，在電動(dòng)機(jī)發(fā)電時(shí)存儲(chǔ)能量，電動(dòng) 機(jī)出力時(shí)釋放能量,驅(qū)動(dòng)控制微機(jī)板,微機(jī)控制板的基本框架,轎廂控制CPU,電機(jī)控制CPU,通訊控制CPU,雙口RAM,雙口RAM,

3、輸入 信號(hào),輸出 信號(hào),模擬 信號(hào),SVPWM,CAN,CAN,電力逆變器件,IPM:智能功率模塊 特點(diǎn)：集成了驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路，外部支持電路簡(jiǎn)單,IGBT:絕緣門雙極晶體管 特點(diǎn)：容量大，單純的變換原件，不含輔助 電路，外部支持電路相對(duì)復(fù)雜,電流采樣裝置,霍爾傳感器：應(yīng)用霍爾效應(yīng)檢測(cè)電流的器 件,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(diǎn)：成本低，精度高，漂移小 缺點(diǎn)：流過(guò)的電流較小，小于100A,電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)是一個(gè)電磁強(qiáng)耦合，系統(tǒng)模型復(fù)雜、 階高的能量轉(zhuǎn)換器,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,2、絕對(duì)位置編碼器 特點(diǎn)：有絕對(duì)位置信號(hào)，解析度高，同時(shí)

4、 解析成本也高,電機(jī)控制原理,坐標(biāo)變換,靜止坐標(biāo)系a-b-c軸到 軸的轉(zhuǎn)換,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,同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下永磁電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,各個(gè)變量的意義,電機(jī)控制中的電流環(huán)的任務(wù)就是解算電機(jī)的 電壓方程。電機(jī)控制的計(jì)算框圖如下,變頻器整流及其逆變器的結(jié)構(gòu),motor,PG,控制板,SVPWM,速度環(huán)：處理速度給定和反饋的運(yùn)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(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出,電梯控制原理,電梯控制的目標(biāo) 1、可靠實(shí)現(xiàn)國(guó)標(biāo)GB7588規(guī)定的各項(xiàng)功能； 2、實(shí)現(xiàn)具有自己特色的附加功能,電梯控制的一些重要內(nèi)容,一、制動(dòng)系統(tǒng) 1、制動(dòng)系統(tǒng)的電氣控制器電路

5、必須能可靠工作,制動(dòng)系統(tǒng),機(jī)械系統(tǒng),電氣系統(tǒng),控 制 器,驅(qū) 動(dòng) 器,電 源,電 磁 鐵,反 饋 信 號(hào),電 磁 鐵,大 力 彈 簧,閘 瓦,2、電梯停止時(shí)，其中一個(gè)接觸器的觸點(diǎn)未打 開，最遲到下一次運(yùn)行方向改變時(shí)，應(yīng)防 止電梯再運(yùn)行；電梯的每次啟動(dòng)和停止必 須檢測(cè)給制動(dòng)器供電的接觸器的觸點(diǎn)可靠 動(dòng)作； 3、電梯的電動(dòng)機(jī)發(fā)電時(shí)，應(yīng)防止電動(dòng)機(jī)向制 動(dòng)系統(tǒng)饋電； 4、打開制動(dòng)系統(tǒng)的電源時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)要無(wú)延 遲的有效制動(dòng),5、對(duì)于向上移動(dòng)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(gè)緊急電 動(dòng)運(yùn)行的電氣裝置,緊急電動(dòng)運(yùn)行,蓄電池,操作開關(guān),二、轎廂運(yùn)行速度 1、電源為額定頻率，電動(dòng)機(jī)施加額

6、定電壓 時(shí)，電梯轎廂在半載，向下運(yùn)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92,2、以下模式下的速度值不得大于額定速度的 105%： a、平層運(yùn)行 b、再平層運(yùn)行 c、檢修運(yùn)行 d、緊急電動(dòng)運(yùn)行 e、對(duì)接運(yùn)行,三、停止?fàn)顟B(tài)的檢查 1、必須用兩個(gè)獨(dú)立的接觸器切斷電源，接觸 器的觸點(diǎn)應(yīng)串聯(lián)在電源電路中。電梯停止 時(shí)，如果其中一個(gè)接觸器的主觸點(diǎn)未打 開，最遲到下一次運(yùn)行方向改變時(shí)，必須 防止轎廂再運(yùn)行,2、電動(dòng)機(jī)的電流控制： 用兩個(gè)獨(dú)立的接觸器切斷電動(dòng)機(jī)的電流； 電梯停止時(shí)，如果其中一個(gè)接觸器的主觸 點(diǎn)未打開，最遲到下 一次運(yùn)行方向改變 時(shí)，必須

7、防止轎廂再運(yùn)行,3、電機(jī)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(yùn)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(yùn)行。 用來(lái)阻斷靜態(tài)元件中電流流動(dòng)的控制裝置 微處理器、關(guān)斷信號(hào)。 用來(lái)檢驗(yàn)電梯每次停車時(shí)電流流動(dòng)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(dòng)，監(jiān)控裝置應(yīng)使接觸器釋放并防止電梯 再次運(yùn)行,四、減速的監(jiān)控 1、在井道的兩端設(shè)立強(qiáng)制減速開關(guān)； 2、轎廂速度控制器檢測(cè)到減速開關(guān)后無(wú)條 件減速,3、 電機(jī)控制器檢測(cè)到減速開關(guān)信號(hào)后，強(qiáng) 制給出速度上限，自動(dòng)減速到較低的速 度值,控制系統(tǒng)的給定曲

8、線,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的上限曲線,五、電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間限制器 1、電梯要設(shè)有電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間限制器，在下 述情況下使電梯停止轉(zhuǎn)動(dòng)并保持停住狀 態(tài)： a、當(dāng)啟動(dòng)電梯時(shí)，曳引機(jī)不動(dòng)； b、轎廂或?qū)χ叵蛳逻\(yùn)動(dòng)時(shí)由于故障而 停住，導(dǎo)致曳引繩在曳引輪上打滑,2、電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間限制器應(yīng)不大于下列兩個(gè) 時(shí)間值的較小值時(shí)起作用： a、45S b、電梯運(yùn)行全程的時(shí)間再加上10S。若運(yùn) 行全程時(shí)間小于10S，則最小值為20S,3、電梯出現(xiàn)超時(shí)運(yùn)行后，控制系統(tǒng)將強(qiáng)行停 止電梯運(yùn)行，恢復(fù)正常運(yùn)行只能通過(guò)手動(dòng) 復(fù)位。恢復(fù)斷開的電源后，曳引機(jī)無(wú)需保 持在停止位置。 4、電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間限制器不應(yīng)影響到轎廂檢 修運(yùn)行和緊急電動(dòng)運(yùn)行,六、電

9、梯電氣系統(tǒng)的保護(hù) 1、直接與主電源連接的電動(dòng)機(jī)應(yīng)進(jìn)行短路保 護(hù)。 2、直接與主電源連接的電動(dòng)機(jī)應(yīng)采用自動(dòng)斷 路器進(jìn)行過(guò)載保護(hù)、該保護(hù)應(yīng)切斷電動(dòng)機(jī) 的所有供電。 3、如果電動(dòng)機(jī)具有多個(gè)不同電路供電繞組， 則1、2中的規(guī)定適用于每一繞組,4、如果電動(dòng)機(jī)是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的直流發(fā)電機(jī) 供電時(shí)，則該電梯電動(dòng)機(jī)也應(yīng)設(shè)過(guò)載保 護(hù)。 5、如果一個(gè)裝有溫度監(jiān)控裝置的電氣設(shè)備的 溫度超過(guò)了其設(shè)計(jì)溫度，電梯不應(yīng)該繼續(xù) 運(yùn)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(dòng)恢復(fù)正 常運(yùn)行,七、故障分析 1、 可能出現(xiàn)的故障： a、無(wú)電壓； b、電壓降低； c、導(dǎo)線（體）中斷； d、對(duì)地或?qū)饘贅?gòu)件的絕緣損

10、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,f、 接觸器或繼電器的可動(dòng)銜鐵不吸合或 吸合不完全； g、接觸器或繼電器的可動(dòng)銜鐵不釋放； h、觸點(diǎn)不斷開； i、觸點(diǎn)不閉合； j、錯(cuò)相,2、第1項(xiàng)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(xiǎn)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(shí)現(xiàn)如下任務(wù)： a、使電梯主動(dòng)主機(jī)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)；或 b、在第一次正常停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，防止電梯主機(jī) 再次啟動(dòng)。 恢復(fù)電梯運(yùn)行只能通過(guò)手動(dòng)復(fù)位,八、安全回路 1、安全回路應(yīng)能滿足有關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)的要求。 2、如果第一故障與隨后

11、的第二故障組合導(dǎo)致危險(xiǎn) 情況，那么最遲應(yīng)在第一故障元件參與的下一 個(gè)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,3、如果兩個(gè)故障組合不會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)情況，而 它們與第三故障組合就會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)情況 時(shí)，那么在前兩個(gè)故障元件中任何一個(gè)參 與的下一個(gè)操作程序中使電梯停止。 4、如果存在三個(gè)以上故障同時(shí)發(fā)生的可能性，則安 全電路應(yīng)設(shè)計(jì)成有多個(gè)通道和一個(gè)用來(lái)檢查各通 道的相同狀態(tài)的監(jiān)控電路。 如果檢測(cè)到狀態(tài)不同，則電梯應(yīng)被停止。 對(duì)于兩通道的情況，最遲應(yīng)在重新啟動(dòng)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(dòng)的,7、含有電子元件的安全電路是安全部件，需

12、 要按照安全部件的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn),九、電梯的控制 1、正常運(yùn)行控制 電梯的正常控制是指電梯響應(yīng)用戶外召指令、轎廂指令而運(yùn)行的最常用控制動(dòng)作序列。包括啟動(dòng)、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(gè)過(guò)程。運(yùn)行曲線如下圖示,電梯速度曲線,加速度曲線,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(yùn)行效率， 要求電梯運(yùn)行到門區(qū)后就進(jìn)行開門， 在運(yùn)行中開門。 b、由于轎廂時(shí)懸掛在鋼絲繩上，當(dāng)電梯 的行程較長(zhǎng)時(shí)，鋼絲繩的伸縮是一個(gè) 不可忽視的因素，此時(shí)需要有一個(gè)再 平層的動(dòng)作來(lái)消除這種因素帶來(lái)的潛 在危險(xiǎn),c、 平層速度不大于0

13、.8m/s。 d、再平層速度不大于0.3m/s,3、檢修運(yùn)行控制 為了便于檢修和維護(hù)，在控制屏、轎頂裝一個(gè)易于操作的檢修控制裝置，該裝置由一個(gè)能滿足電氣安全裝置要求的檢修運(yùn)行開關(guān)操作。 開關(guān)應(yīng)是雙穩(wěn)態(tài)的,a、進(jìn)入檢修狀態(tài)后，要取消下列的功能操作： 正常運(yùn)行控制，包括任何自動(dòng)門的操作； 緊急電動(dòng)運(yùn)行； 對(duì)接操作運(yùn)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(yùn)行。 b、電梯運(yùn)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(hù)，并應(yīng)清楚的標(biāo)明運(yùn)行方向； c、控制裝置也應(yīng)包括一個(gè)符合規(guī)定的停止裝置； 通常的做法是配一個(gè)停止開關(guān)，停止開關(guān)動(dòng)作后，安全回路被切 斷，電梯無(wú)法再運(yùn)行,d、轎廂速度

14、不應(yīng)大于0.63m/s； e、不應(yīng)超過(guò)轎廂的正常運(yùn)行范圍； 檢修運(yùn)行時(shí)，上限位開關(guān)、下限位開關(guān)動(dòng)作時(shí)要停止 電梯的運(yùn)行 f、 電梯的運(yùn)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(yùn)行,4、緊急電動(dòng)運(yùn)行控制 對(duì)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(jī)，其機(jī)房?jī)?nèi)應(yīng)設(shè)置一個(gè)符合安全電氣裝 置的緊急電動(dòng)運(yùn)行開關(guān)。 電梯主機(jī)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(lái)實(shí)現(xiàn)。 緊急電動(dòng)運(yùn)行時(shí)需滿足如下條件： a、允許從機(jī)房?jī)?nèi)操作緊急電動(dòng)運(yùn)行開關(guān)，由持續(xù)撳 壓具有防止誤操作保護(hù)的按鈕控制轎廂運(yùn)行。運(yùn) 行方向應(yīng)清楚的標(biāo)明,b、 緊急電動(dòng)運(yùn)行開關(guān)操作后，除由該

15、開關(guān)控制的以外，要 防止轎廂的一切運(yùn)行。檢修運(yùn)行一旦實(shí)施，則緊急電動(dòng) 運(yùn)行應(yīng)失效； c、 緊急電動(dòng)運(yùn)行開關(guān)動(dòng)作后要使下列電氣裝置失效： 安全鉗上的電氣安全裝置； 限速器上的電氣安全裝置； 極限開關(guān)； 緩沖器上的電氣安全裝置。 d、緊急電動(dòng)運(yùn)行開關(guān)及其操縱按鈕要設(shè)置在使用時(shí)易于直 接觀察電梯主機(jī)運(yùn)行的地方； e、轎廂速度不能大于0.63m/s,5、對(duì)接操作運(yùn)行控制 根據(jù)GB75882003中規(guī)定，滿足下列條件時(shí)，允許轎 廂門打開時(shí)運(yùn)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(yùn)行； b、轎廂運(yùn)行要受一個(gè)符合要求的定方向的電氣安全裝 置限制，只能向上運(yùn)行； c、運(yùn)行

16、速度不應(yīng)大于0.3m/s； d、層門和轎門只能從對(duì)接側(cè)被打開； e、從對(duì)接操作的控制位置應(yīng)能清楚地看到運(yùn)行的區(qū) 域,f、只有在用鑰匙操作的安全觸點(diǎn)動(dòng)作后，才可進(jìn)行對(duì)接操作。 此鑰匙只有處在切斷對(duì)接操作的位置時(shí)才能拔出，鑰匙應(yīng)只 配給專門負(fù)責(zé)人員，同時(shí)應(yīng)供給他使用鑰匙防止危險(xiǎn)的說(shuō)明書。 g、鑰匙操作的安全觸點(diǎn)動(dòng)作后： 應(yīng)使正常運(yùn)行控制失效； 僅允許用持續(xù)撳壓按鈕使轎廂運(yùn)行，運(yùn)行方向應(yīng)清楚標(biāo)明； 鑰匙開關(guān)本身或通過(guò)另一個(gè)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(yàn)證相應(yīng)層門關(guān)閉狀況的電氣安全裝置； -驗(yàn)證對(duì)接操作入口處轎門關(guān)閉狀況的電氣安全裝置,h、檢修

17、運(yùn)行一旦實(shí)施，則對(duì)接操作應(yīng)失效； i、 轎廂內(nèi)應(yīng)設(shè)置一停止裝置,6、載量控制 1）、在轎廂超載時(shí)，電梯上的一個(gè)裝置應(yīng)防止電梯正 常啟動(dòng)及再平層。 2）、超載是指超過(guò)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(hào)通知使用人員； b、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)門應(yīng)保持在完全打開位置； c、手動(dòng)門應(yīng)保持在未鎖狀態(tài),十、電梯的控制信號(hào) 輸入信號(hào) 1、來(lái)自井道內(nèi)的信號(hào) - 底坑急停開關(guān) - 轎廂緩沖器開關(guān) - 對(duì)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(qiáng)迫減速開關(guān) - 下雙層強(qiáng)迫減速開關(guān) - 下多層強(qiáng)迫減速開關(guān) - 廳門鎖開關(guān) - 上單層強(qiáng)迫減

18、速開關(guān) -上雙層強(qiáng)迫減速開關(guān) -上多層強(qiáng)迫減速開關(guān) -上限位開關(guān) -上極限開關(guān),2、來(lái)自于轎廂的信號(hào) - 轎廂載量模擬信號(hào) - 上平層感應(yīng)器信號(hào) - 轎廂輕載開關(guān) - 下平層感應(yīng)器信號(hào) - 轎廂輕載開關(guān) - 再平層感應(yīng)器信號(hào) - 轎廂超載開關(guān) - 門區(qū)感應(yīng)器信號(hào) - 安全窗開關(guān) - 急停信號(hào) - 安全鉗開關(guān) - 轎門門鎖信號(hào) - 獨(dú)立開關(guān) - 延時(shí)關(guān)門信號(hào) - 直駛開關(guān) - 轎廂上行（換向）開關(guān) - 轎廂下行（換向）開關(guān) - 運(yùn)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(hào) - 轎頂上行 - 轎頂下行,3、來(lái)自外召板的信號(hào) -迫降信號(hào) - 鎖梯信號(hào) - 廳外上召喚輸入信號(hào) - 廳外下召喚輸入信號(hào),4、來(lái)自機(jī)房的信號(hào) - 轎廂載量信號(hào) - 電梯主機(jī)電源接觸器反饋信號(hào) - 電梯主機(jī)制動(dòng)器電源接觸器反饋信號(hào) - 安全回路信號(hào) - 安全回路反饋信號(hào) - 母線電壓信號(hào) - A相電流信號(hào) - B相電流信號(hào) - 編碼器信號(hào) - 檢修信號(hào) - 檢修上、下運(yùn)行