电梯电器控制系统设计_本科毕业设计论文(编辑修改稿)

电梯电器控制系统设计_本科毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

6机座； 7导轨支架； 8曳引钢丝绳； 9开关碰铁； 10紧急终端开关； 11导靴； 12轿架； 13轿门； 14安全钳； 15导轨； 16绳头组合； 17对重， 18补偿链； 19补偿链导轮； 20张紧装置； 21缓冲器； 22底坑； 23层门； 24呼梯盒； 25层楼指示灯； 26随行电缆； 27轿壁； 28轿内操纵箱； 29开门机； 30井道传感器； 31电源开关； 32控制柜； 33曳引电机； 34制动器 图 电梯 的基本结构剖视图 xxx学院本科毕业设计（论文） 2 概述 7 从电梯空间位置使用看，由四个部分组成：依附建筑物的机房、井道；运载乘客或货物的空间 —— 轿厢；乘客或货物出入轿厢的地点 —— 层站。 即机房、井道、轿厢、层站。 从电梯各构件部分的功能上看，可分为 七 个部分：导向系统、曳引系统、门系统、轿厢、电力拖动系统、安全保护系统和电气控制系统。 曳引系统 曳引系统曳引轮、曳引机、反绳轮及曳引钢丝绳等组成。 (1)曳引机 曳引机是电梯的主要拖动机械，其作用是产生并传送动力，驱动轿厢和对重上下运行。 分为有齿轮曳引机和无齿轮曳引机。 无齿轮曳引机，一般以 调速性能良好的直流电动机作为动力，由于没有机械减速机构，其传动效率高，噪声小，传动平稳，结构简单，用于速度大于 2m/s 的高速和超高速电梯上。 有齿轮曳引机多用于速度小于 2m/s 的各种电梯上，为减小运行噪声和提高平稳性，一般采用蜗杆副作减速传动装置。 这种曳引机主要由曳引机电动机、制动器及减速器等组成。 (2)曳引轮 曳引轮是挂曳引钢丝绳的轮子，通过曳引轮与钢丝绳之间的摩擦力产生曳引力带动轿厢与对重垂直运行。 曳引轮装在减速器中的涡轮轴上，若是无齿轮曳引机，装在制动器为侧，与电动机轴。 制动器轴在同一轴线上。 为了 提高曳引力并防止磨损打滑，在曳引轮上加工有曳引绳槽，曳引钢丝绳就位于绳槽内。 要求曳引轮强度大、耐磨损、耐冲击。 包角越大，摩擦力就越大。 为了减少曳引绳的弯曲能力，增加使用寿命，一般希望曳引轮越大越好，但过大会使体积增大，减速器速增大，因此应大小适宜一般要求大于钢丝绳直径 40倍。 (3)曳引钢丝绳 每台电梯所用曳引钢丝绳的数量和绳的直径，与电梯的额定载重量、运行速度、井道高度及曳引方式有关。 各类电梯采用的曳引钢丝绳根数因数一般应符合 xxx学院本科毕业设计（论文） 2 概述 8 表 1 曳引钢丝绳与安全因素 电梯类型 曳引绳根数 安全因数 客梯、货梯、 医梯 ≥4 ≥12 杂货梯 ≥2 ≥10 可见悬挂电梯轿厢的钢丝绳除杂物电梯外，一般不少于根，其安全因数均不小于 12。 因此若干根钢丝绳同时断开，造成轿厢坠落下去的事故是不会发生的。 但是由于电梯安装人员制作绳头时没有严格按有关标准和规范施工，则会发生个别曳引绳与锥套脱离的情况。 而由于使用不当和机电系统故障，如超载或某些机件损坏，造成轿厢的运行速度超过额定值，甚至有可能发生蹲底事故。 (4)反绳轮 反绳轮是指设置在轿厢顶和对重顶上的动滑轮及设置在机房的定滑轮 .曳引钢丝绳绕过反绳轮可构成不同曳引比的传动方式。 导向系统 导向系统由导轨、导靴和导轨架等组成。 它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。 导轨固定在导轨架上，导轨架是承重导轨的组件，与井道壁联接。 导靴装在轿厢和对重架上，与导轨配合，强制轿厢和对重的运动服从于导轨的直立方向。 门系统 门系统由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成。 轿厢门设在轿厢入口，由门扇、门导轨架、门靴和门刀等组成。 层门设在层站入口，由门扇、门导轨架、门靴、门锁装置及应急开锁装置组成。 开门机设在轿厢上，是轿厢门和层门启 闭的动力源。 轿厢 轿厢是电梯用以承载和运送人员和物资的箱形空间。 轿厢一般由轿底、轿壁、轿顶、轿门等主要部件构成，其内部净高度至少应为 2m。 xxx学院本科毕业设计（论文） 2 概述 9 电力拖动系统 电梯的电力拖动系统主要由操纵箱、楼层指示器、召唤盒、平层装置、检修开关、楼层检测器、安全保护器件、曳引电动机、电磁制动器及开关门电器等组成，它起着操纵和控制电梯运行的作用。 操纵箱：操纵箱安装在电梯轿箱内靠门的轿壁上，包括运行方式开关、指令按钮、方向按钮、开关门按钮、检修运行开关、警铃按钮、直驶按钮、风扇开关、召唤蜂鸣器、召唤 楼层和召唤方向指示灯、照明开关等。 楼层指示器：用于指示电梯目前所在位置及运行方向。 通常，电梯层楼指示器有电梯上下运行方向指示灯、层楼位置指示灯及到站钟等。 层楼指示器一般采用信号灯和数码管两种。 召唤盒：是给厅外乘用人员提供召唤电梯的装置。 在下端站只装一个上行召唤按钮，上端站只装一个下行召唤按钮，其余楼层根据电梯功能有上行下行召唤按钮。 当按下按钮后，指示灯亮，控制系统登记召唤信号。 平层装置：为保证电梯轿箱在各层停靠时准确平层，通常在轿顶装有平层装置。 目前主要的平层装置有两种：一、隔磁板与干簧管 感应器平层装置。 二、圆形永久磁铁与双稳态开关平层装置。 检修开关盒：通常在电梯机房控制柜、轿箱内与轿箱顶，设有电梯检修开关盒，盒内一般有检修开关、急停按钮，开关门按钮以及慢上慢下按钮。 轿顶检修开关盒还装有电源插座、照明等及其开关等。 安全保护器件： a、机械安全保护系统 1 电磁制动器 2 轿门上的安全触板装置 3 自动门锁机构 4 轿顶安全窗 5 轿顶安全栅栏 6 限速器与安全钳 7 缓冲器 8 底坑防护栏 b、电气安全保护系统 1 门开关保护 门两侧有安全触板和关门检测装置，当门未关完或有人触碰到安全触板时电xxx学院本科毕业设计（论文） 2 概述 10 梯不会启动。 2 电梯终端起越保护 电梯设有强迫减速开关、终端限位开关和极限开关，组成完善的电梯终端超越保护装置，实现减速保护、限位保护、极限保护 3 终端限位保护 终端限位保护由上下终端限位开关来实现。 当减速开关失灵，未能使轿厢减速停驶，当轿厢越出顶层或底层位置后，撞板使上限位开关或下限位开关动作，迫使电梯停止运行。 电气控制系统 电气控制系统由位置显示装置、操纵装置、平层装置、控制屏、选层器等组成 能够对电 梯的运行实现运行和操作。 位置显示 就 是指层站和轿内的指层灯。 层站一般都是显示的是电梯运行的方向还有目前所在的楼层。 选层器能 够起到 反和指示馈轿厢位置、发出加减速信号、决定运行方向等作用。 安全保护系统 安全保护系统 有 械电气和机的各类保护系统， 能够 保护电梯安全使用。 机械方面的有：安全钳和限速器 在 超速 的时候起 保护作用；缓冲器 在 撞底和冲顶 时起 保护作用；还有 断开 总电源极限保护等。 xxx学院本科毕业设计（论文） 3 电梯电力拖动控制系统 11 3 电梯电力拖动控制系统 电梯是一个综合性的有机整体，因此相当的复杂。 同时电梯的使用攸关使用人的生命安全，因此 必须添加很多的附属装置以保证其安全 ， 使得电梯控制结构相当的复杂。 另外， 随着时代的发展和生活水平的不断提高人们对于电梯的要求也越来越高，就使得控制系统更加的复杂和合理化 ，以满足人们的需要。 电梯控制系统框图如下： 图 电梯控制系统框图 由上图可以看到，电梯控制系统主要由电梯电力拖动控制系统（调速控制变频器系统）和电梯电气控制系统构成。 电梯电力拖动系统部分的性能对电梯运行时乘客的舒适感有着重要的影响，而电气控制部分是电梯安全可靠运行的关键。 变频调速电梯系统运行原理 电力局送来的是 380V 动 力电源变为可控的直流电，要经过变频器改变为可以调频调压的三相正弦交流电，使电动机运行。 电梯检修 的 时 候 ， PLC 会给 变频器发出检修运行信号和方向， 系统按照之前编好的指令运行。 变频器内部带电流反馈和速度反馈。 电梯的速度总是跟随理想曲线的变化而变化的。 xxx学院本科毕业设计（论文） 3 电梯电力拖动控制系统 12 变频器 变频调速原理 由电机学原理可知三相异步电动机的转速可由下式表示：  spfn  160 式（ ） 式中： f 为电 机的电源频率， p 为电动机定子绕组的极对数， s 为转差率 从上式 可看出，在极对数 P 和转差率不变的情况下，转速 n 与电机电源的频率 f 成正比，改变电动机的频率 f 就可以改变电动机的转速，从而实现电梯的零速起动。 变频器组成、工作原理及其分类 ① 变频器组成及工作原理 变频器通常由主电路、控制电路和保 护电路组成。 主电路如图 所示。 主电路包括整流器、逆变器和中间直流环节。 图 变频器主电路图 其整流电路采用的是不可控的二极管整流电路，而变频器的输出频率和输出电压均由逆变器按 PWM 方式来完成。 利用参考电压波与载频三角波互相比较来决xxx学院本科毕业设计（论文） 3 电梯电力拖动控制系统 13 定开关器件导通时间，从而实现调压。 逆变器又称负载器，最常见的是由六个半导体的开关器件组成一个三相桥式的逆变电路，有规律的控制这些开关的通断，就可以得到任何频率的三相交流电输出。 中间直流环节 ：因为 逆变器负载是异步电动机， 它是一个 感性负载，故在电动机和中间直流环节 之间总有无功功率交换。 此无功功率要 用 中间直流环节储能元件（电抗或电容）来缓冲，故又称中间直流环节为中间直流储能环节。 ② 变频器的类型 按电源的性质来分：电压型变频器，电流型变频器 按输出电压调节方式分： PAM 方式， PWM 方式，高载波变频率 PWM 方式 按控制方式分： U/f 控制，转差频率控制，矢量控制 按电压等级分：低压变频器，高压大容量变频器 按用途分：通用变频器，高性能专用变频器，高频变频器，小型变频器。 变频器机型选择 随着变频器性能价格比的提高， 因为变频器具有 很多优点 ， 是的交流调速在应用的十分广泛。 目前 已经有了专门为电梯设计的变频器 ，其使用灵活，功能较强，但其价格相对较贵。 因此， 选择了 通用变频器 —— 安川 VS616G5 型全数字变频器。 电梯的调速要求除了一般工业控制的静态、动态性能外，它的舒适度指标往往是选择中的一项重要内容，此外电梯节约用电也日益受到重视。 综合考虑各种因素，本设计选用安川 VS616G5 型全数字变频器，它具有转差补偿、负载转矩自适应等一系列先进功能，可以最大限度地提高电机功率因数和电机效率，同时降低了电机运行损耗，特别适合电梯类负载频繁变化的场 合。 VS616G5 型 的 变频器是安川电机公司 出品 的 一款 通用型变频器。 该 变频器不只是 考虑了 V/f 控制，还 完成 矢量控制， 通过本身的无速度传感电流矢量控制还有自动调谐功能，可以很轻松的得到比较高的调速范围还有较高启动转矩 VS 616G5 变频器的标准规格： xxx学院本科毕业设计（论文） 3 电梯电力拖动控制系统 14 表 616G5 型变频器的标准规格 电压 220V 400V 容量范围 — 110KVA — 460KVA 电 源 电压频率 200V： 三相 200V/208V/220V 400V： 三相 380V/400V/415V/440V/460V 电压允许变动 +10% 15% 频率允许变动 士 5% 控 制 特 性 控制方式 正弦波 PWM 控制， V/f 控制 无传感器矢量控制 (无 PG)， 带传感器矢量控制 (带 PG) 带传感器 V/f 控制 (用参数切换 ) 启动转矩 150%/1 Hz(无 PG) I50%/0 r/min(带 PG) 速度控制范围 1:100(无 PG) 1:1000(带 PG) 速度控制精度 士 %(无 PG) %(带 PG) 速度响应 5Hz(无 PG) 30Hz(带 P。