電氣原理及控制技術(shù)

電氣原理及控制技術(shù)主講人：陳捷群交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式為：

n=60f/p(1-s)

從上式可見(jiàn)，改變供電頻率f、電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)p及轉(zhuǎn)差率s均可太到改變轉(zhuǎn)速的目的。從調(diào)速的本質(zhì)來(lái)看，不同的調(diào)速方式無(wú)非是改變交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速或不改變同步轉(zhuǎn)兩種。在生產(chǎn)機(jī)械中廣泛使用的調(diào)速方法有電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速（調(diào)壓調(diào)速）、有改變定子極對(duì)數(shù)調(diào)速（變極調(diào)速）、還有改變定子電壓、頻率的變頻調(diào)速（調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速）等。從調(diào)速時(shí)的能耗觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，有高效調(diào)速方法與低效調(diào)速方法兩種：高效調(diào)速指時(shí)轉(zhuǎn)差率不變，因此無(wú)轉(zhuǎn)差損耗，如多速電動(dòng)機(jī)、變頻調(diào)速。有轉(zhuǎn)差損耗的調(diào)速方法屬低效調(diào)速，如轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法，能量就損耗在轉(zhuǎn)子回路中；一般來(lái)說(shuō)轉(zhuǎn)差損耗隨調(diào)速范圍擴(kuò)大而增加，如果調(diào)速范圍不大，能量損耗是很小的。調(diào)速方式調(diào)壓調(diào)速變極調(diào)速調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速變頻器主回路

主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。（1）整流器：它把工頻電源變換為直流電源，也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）平波回路：在整流器整流后的直流電壓中，為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓（電流）。裝置容量小時(shí)，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡(jiǎn)單的平波回路。（3）逆變器：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，以所確定的時(shí)間使6個(gè)開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到3相交流輸出。變頻器控制回路

控制電路是給異步電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路，它有頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測(cè)電路”，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測(cè)電路”，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)放大的“驅(qū)動(dòng)電路”，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路”組成。（1）運(yùn)算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測(cè)電路的電流、電壓信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。（2）電壓、電流檢測(cè)電路：與主回路電位隔離檢測(cè)電壓、電流等。（3）驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。（4）速度檢測(cè)電路:以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸機(jī)上的速度檢測(cè)器(tg、plg等)的信號(hào)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。（5）保護(hù)電路:檢測(cè)主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過(guò)載或過(guò)電壓等異常時(shí)，為了防止逆變器和異步電動(dòng)機(jī)損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。編碼器

編碼器應(yīng)用于速度控制或位置控制系統(tǒng)的檢測(cè)元件，如果說(shuō)變頻器控制回路中的”電機(jī)速度檢測(cè)電路”是軟件，那編碼器就是電機(jī)速度檢測(cè)的實(shí)際工具硬件。旋轉(zhuǎn)編碼器是用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速的裝置。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（幾十個(gè)到幾千個(gè)都有），和供電電壓等。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組相位差90度的脈沖，通過(guò)這兩組脈沖不僅可以測(cè)量轉(zhuǎn)速，還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。電氣控制系統(tǒng)

電梯的電氣控制系統(tǒng)，主要是指對(duì)電梯主曳引電動(dòng)機(jī)和門(mén)機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行方向、減速、停止的控制，以及對(duì)每層站顯示、層站召喚、轎內(nèi)指令、安全保護(hù)等指令信號(hào)進(jìn)行管理。操縱是實(shí)行每個(gè)控制環(huán)節(jié)的方式和手段。控制系統(tǒng)的功能與性能直接決定著電梯的自動(dòng)化程度和運(yùn)行性能。隨著微電子技術(shù)、交流調(diào)速理論和電力電子學(xué)的迅速發(fā)展及廣泛使用，不僅提高了電梯的整機(jī)性能，而且也改善了電梯的乘坐舒適感、提高了電梯控制的技術(shù)水平和運(yùn)行可靠性。電氣控制系統(tǒng)的類(lèi)型除傳統(tǒng)的繼電器控制外，PLC控制和微機(jī)控制的電梯產(chǎn)品已成為主流。電氣控制系統(tǒng)繼電器控制PLC控制微機(jī)控制繼電器控制

繼電器控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)明易懂，線(xiàn)路直觀(guān)，易與掌握。系統(tǒng)通過(guò)繼電-接觸器觸點(diǎn)的斷合，進(jìn)行邏輯判斷和運(yùn)算，進(jìn)而控制電梯的運(yùn)行。但從使用觀(guān)點(diǎn)看，該系統(tǒng)有以下缺點(diǎn)：

1）觸點(diǎn)易磨損、電接觸不好、故障率高；

2）觸點(diǎn)閉合緩慢、動(dòng)作速度慢；

3）設(shè)備體積大，控制柜占機(jī)房面積大；

4）控制系統(tǒng)的能量消耗大；

5）維修保養(yǎng)工作量大、費(fèi)用高；

6）控制功能少、接線(xiàn)復(fù)雜、通用性與靈活性較差。由于繼電-接觸器系統(tǒng)有上述諸多弊端，因此該系統(tǒng)僅僅應(yīng)用于電梯速度不高（小于1.75m/s）和要求不十分高的場(chǎng)合，目前逐漸被可靠性高、通用性強(qiáng)的可編程控制器及微處理器所代替。PLC控制

可編程控制器是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱(chēng)作可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController)，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱(chēng)作可編程控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(PersonalComputer)的簡(jiǎn)稱(chēng)混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PLC。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。歐姆龍PLC三菱PLC微機(jī)控制

單片機(jī)也被稱(chēng)為微控制器，常用英文字母的縮寫(xiě)MCU表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專(zhuān)用處理器發(fā)展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專(zhuān)用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。

控制柜相序繼電器平層裝置光電式平層裝置雙穩(wěn)態(tài)平層裝置單簧管傳感器平層裝置端站換速和限位開(kāi)關(guān)裝置檢修箱轎頂檢修箱底坑檢修箱限速器

限速器的作用是隨時(shí)監(jiān)測(cè)控制著轎廂的速度，當(dāng)出現(xiàn)超速度情況時(shí)，即電梯額定速度的115%時(shí)，能及時(shí)發(fā)出信號(hào)，繼而產(chǎn)生機(jī)械動(dòng)作切斷供電電路，使曳引機(jī)制動(dòng)。如果電梯仍然無(wú)法制動(dòng)則安裝在轎廂底部的安全鉗動(dòng)作將轎廂強(qiáng)制制停。限速器是指令發(fā)出者，而安全鉗是執(zhí)行者。兩者的共同作用才出現(xiàn)了安全電梯之說(shuō)。限速器安全鉗系統(tǒng)是電梯必不可少的安全裝置，當(dāng)電梯超速、運(yùn)行失控或懸掛裝置斷裂時(shí)，限速器安全鉗裝置迅速將電梯轎廂制停在導(dǎo)軌上，并保持靜止?fàn)顟B(tài)，從而避免發(fā)生人員傷亡及設(shè)備損壞事故。單向限速器雙向限速器安全鉗

電梯用緩沖器有兩種主要形式：蓄能型緩沖器和耗能型緩沖器。蓄能型緩沖器指的是彈簧緩沖器，主要部件是由圓形或方形鋼絲制成的螺旋彈簧。錐形彈簧目前已很少使用。蓄能型緩沖器只能用于額定速度不超過(guò)1.0m/s的電梯。耗能型緩沖器適用于任何額定速度的電梯。耗能型緩沖器應(yīng)滿(mǎn)足:當(dāng)載有額定載荷的轎廂自由下落,并以設(shè)計(jì)緩沖器時(shí)所取的沖擊速度作用到緩沖器上時(shí)平均減速度不應(yīng)大于1g,減速度超過(guò)2.5g以上的作用時(shí)間不應(yīng)大于0,04s。漸進(jìn)式安全鉗瞬時(shí)式安全鉗雙向漸進(jìn)式安全鉗夾繩器

根據(jù)GB7588-2003中規(guī)定，曳引驅(qū)動(dòng)電梯上應(yīng)裝設(shè)上行超速保護(hù)裝置，保證當(dāng)轎廂上行超速時(shí)，使電梯制?；蚴蛊渌俣冉档椭翆?duì)重緩沖器的允許范圍內(nèi)。該裝置應(yīng)作用于轎廂、對(duì)重、鋼絲繩系統(tǒng)（含曳引鋼絲繩或補(bǔ)償繩）、曳引輪位置上。夾繩器是直接將制動(dòng)力作用在曳引鋼絲繩上，夾繩器一般安裝在機(jī)房?jī)?nèi)曳引輪和導(dǎo)向輪之間的曳引機(jī)機(jī)架上，也有將其安裝導(dǎo)向輪下部，但必須保證安裝牢固可靠。根據(jù)夾繩器觸發(fā)裝置的不同，夾繩器又分為限速器機(jī)械式觸發(fā)（閘線(xiàn)拉動(dòng)，限速器動(dòng)作機(jī)構(gòu)直接帶動(dòng)提拉鋼絲軟軸使夾繩器動(dòng)作）和電磁式觸發(fā)（超速后限速器發(fā)出信號(hào)，夾繩器壓繩塊動(dòng)作，夾繩曳引鋼絲繩實(shí)施制動(dòng)）兩種類(lèi)型。緩沖器

電梯用緩沖器有兩種主要形式：蓄能型緩沖器和耗能型緩沖器。蓄能型緩沖器指的是彈簧緩沖器，主要部件是由圓形或方形鋼絲制成的螺旋彈簧。錐形彈簧目前已很少使用。蓄能型緩沖器只能用于額定速度不超過(guò)1.0m/s的電梯。耗能型緩沖器適用于任何額定速度的電梯。耗能型緩沖器應(yīng)滿(mǎn)足:當(dāng)載有額定載荷的轎廂自由下落,并以設(shè)計(jì)緩沖器時(shí)所取的沖擊速度作用到緩沖器上時(shí)平均減速度不應(yīng)大于1g,減速度超過(guò)2.5g以上的作用時(shí)間不應(yīng)大于0,04s。聚氨酯緩沖器液壓緩沖器相序繼電器

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7588—95中規(guī)定對(duì)于供電電源的錯(cuò)相及電壓降低都應(yīng)有防護(hù)措施。相序繼電器在所有電梯控制系統(tǒng)中是不可缺少的環(huán)節(jié)。當(dāng)電梯供電系統(tǒng)出現(xiàn)相序錯(cuò)誤及缺相時(shí)電梯不能運(yùn)行。在直流電梯中驅(qū)動(dòng)直流發(fā)電機(jī)的原動(dòng)相序錯(cuò)，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出電壓極性反向，由于反激勵(lì)磁場(chǎng)的存在導(dǎo)致電梯飛車(chē)造成事故。在交流電梯中電梯的向上與向下運(yùn)行是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)供電電壓的相序?qū)崿F(xiàn)的，當(dāng)相序發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)使上與下運(yùn)行反向。在控制系統(tǒng)中必須采用相序保護(hù)，否則造成人身和設(shè)備的事故。安全觸板

安全觸板是電梯一種近門(mén)安全保護(hù)裝置，它是一種機(jī)電一體式關(guān)門(mén)防夾安全裝置。與其同等作用的近門(mén)保護(hù)裝置是光幕保護(hù)裝置，屬于感應(yīng)式保護(hù)裝置。作用是在電梯自動(dòng)關(guān)門(mén)過(guò)程中，防止人員或物品被夾受損。工作原理：

安全觸板屬于電梯轎門(mén)上的一個(gè)軟門(mén)，當(dāng)電梯轎廂在關(guān)門(mén)過(guò)程中接觸（安全觸板）或非接觸性（光幕）感應(yīng)到物體時(shí)，連接在近門(mén)的一個(gè)開(kāi)關(guān)量會(huì)給控制柜一個(gè)開(kāi)門(mén)信號(hào)。電梯開(kāi)門(mén)，從而達(dá)到不傷人不傷物的作用。光幕

電梯光幕是一種光線(xiàn)式電梯門(mén)安全保護(hù)裝置，適用于客梯、貨梯，保護(hù)乘客的安全。由安裝在電梯轎門(mén)兩側(cè)的紅外發(fā)射器和接收器、安裝在轎頂?shù)碾娫春屑皩?zhuān)用柔性電纜四大部分組成。在發(fā)射器內(nèi)有32個(gè)（16個(gè)）紅外發(fā)射管，在MCU的控制下，發(fā)射接收管依此打開(kāi)，自上而下連續(xù)掃描轎門(mén)區(qū)域，形成一個(gè)密集的紅外線(xiàn)保護(hù)光幕。當(dāng)其中任何一束光線(xiàn)被阻擋時(shí)，控制系統(tǒng)立即輸出開(kāi)門(mén)信號(hào)，轎門(mén)即停止關(guān)閉并反轉(zhuǎn)開(kāi)啟，直至乘客或阻擋物離開(kāi)警戒區(qū)域后電梯門(mén)方可正常關(guān)閉，從而達(dá)到安全保護(hù)目的，這樣可避免電梯夾人事故的發(fā)生。超載保護(hù)裝置

當(dāng)電梯負(fù)載超過(guò)額定負(fù)載后，過(guò)載裝置使電梯不能啟