新型電梯曳引機(jī)驅(qū)動與控制系統(tǒng)設(shè)計

張嵐 魏博

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)和社會的快速發(fā)展，城市的規(guī)模越來越大。高層建筑和購物中心已經(jīng)成為衡量一個城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)。電梯是現(xiàn)代建筑的重要組成部分，是高層建筑、大型商場和住宅樓不可缺少的電氣設(shè)備。電梯與人們的工作和生活密不可分，廣泛應(yīng)用于工作和生活的各個方面。例如，高層住宅的客運(yùn)電梯，建筑工地和大型商場的貨運(yùn)電梯，醫(yī)院的醫(yī)療電梯。本文所指的電梯主要是指廂式載客電梯。電梯整體系統(tǒng)較為復(fù)雜，一般包括八大系統(tǒng)模塊：曳引系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、重力平衡系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)、轎廂系統(tǒng)、門系統(tǒng)。主要硬件系統(tǒng)包括曳引機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、曳引機(jī)控制系統(tǒng)、曳引機(jī)系統(tǒng)和電氣安全保護(hù)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：電梯;曳引機(jī);驅(qū)動與控制系統(tǒng)

1 引言

電梯是現(xiàn)代建筑的重要組成部分。它是高層建筑、大型商場和住宅建筑的重要電氣設(shè)備。它與人們的工作和生活密不可分。電梯曳引機(jī)牽系統(tǒng)決定了電梯的驅(qū)動和控制。從整個電梯系統(tǒng)的背景下，介紹了電梯曳引機(jī)傳動系統(tǒng)的主要概況，并提出了設(shè)計元素的新電梯曳引機(jī)驅(qū)動和控制系統(tǒng)，以提供理論參考的設(shè)計和制造高效、低耗電梯驅(qū)動系統(tǒng)。

2 電梯系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

在這個階段，電梯的使用已經(jīng)滲透到生活的各個方面。例如，我們在高層建筑中安裝電梯，在建筑工地和醫(yī)院安裝電梯，電梯深入我們的生活。電梯有很多不同的類型，不同類型的電梯的設(shè)計也不同。一些電梯和貨梯在安全保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)置上有很大的不同。高層建筑載人電梯的主要功能如圖1所示。

3 新型電梯曳引機(jī)驅(qū)動與控制系統(tǒng)設(shè)計

3.1 總體設(shè)計

電梯是一種涉及人身安全的特殊電氣設(shè)備。在系統(tǒng)設(shè)計中，不僅要充分考慮電梯牽引機(jī)的驅(qū)動功能，還要考慮電梯的安全性能，實施電梯整體系統(tǒng)的安全保護(hù)方案。確保電梯即使在駕駛控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時也能保護(hù)乘客的人身安全，避免發(fā)生重大的電梯安全事故，如牙齒斷裂，減少經(jīng)濟(jì)損失。新型電梯牽引機(jī)控制系統(tǒng)的主控芯片采用數(shù)字信號處理器（DSP），可以提高電機(jī)的控制性能，保證牽引機(jī)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，提高乘坐舒適性。傳動系統(tǒng)采用交流直流電路的設(shè)計結(jié)構(gòu)，采用逆流模塊與整流模塊的交互，保證曳引機(jī)傳動系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。曳引機(jī)系統(tǒng)采用新型永磁同步電機(jī)作為電梯的動力裝置，保證了系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。電氣安全保護(hù)系統(tǒng)的核心是復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD），具有高度的靈活性和集成度。實時監(jiān)控系統(tǒng)動態(tài)，有效保護(hù)電梯系統(tǒng)安全，保障乘客安全。

3.2 永磁同步曳引機(jī)

牽引車作為一個系統(tǒng)，主要由電機(jī)和制動器兩部分以及耦合器、曳引輪等其他部件組成。

曳引機(jī)電機(jī)是電梯的關(guān)鍵部件，是整個電梯的動力源。當(dāng)今市場上有各種各樣的牽引電機(jī)，也有許多不同類型的牽引電機(jī)。其中，永磁同步牽引電機(jī)是將軸承技術(shù)應(yīng)用于永磁同步電機(jī)的一種新型無軸承電機(jī)。永磁同步曳引機(jī)具有體積小、能耗低、低速輸出扭矩大、運(yùn)行穩(wěn)定、噪音低、無需維護(hù)等優(yōu)點，在電梯行業(yè)得到了廣泛的關(guān)注。

作為電梯安全的重要組成部分，在高強(qiáng)度的工作條件下，制動器必須保持穩(wěn)定的性能。在電源關(guān)閉的情況下，運(yùn)行中的電梯必須自動停止，才能使轎廂制動。當(dāng)電梯停止時，制動器應(yīng)確保轎廂在超過一定額定負(fù)載時保持靜止。目前，使用電梯牽引系統(tǒng)的電磁制動器較為普遍。當(dāng)電梯保持靜止時，電磁制動器線圈內(nèi)沒有電流流過，電磁鐵磁芯之間也沒有相互吸引。制動瓦片在制動彈簧的作用下夾緊制動輪，使電機(jī)不旋轉(zhuǎn);牽引電機(jī)轉(zhuǎn)動時，電磁制動電磁鐵中的線圈同時通電，電磁鐵芯迅速吸進(jìn)，使制動彈簧受力，打開制動瓦，制動輪與電梯分離運(yùn)行;當(dāng)電梯轎廂到達(dá)要求的樓層時，牽引電機(jī)失去動力，制動電磁線圈失去動力。電磁鐵磁芯的磁力在制動彈簧的作用下迅速消失，由制動臂復(fù)位。剎車片又把制動輪固定住了。電梯停了下來。

3.3 控制系統(tǒng)電路設(shè)計

控制電路是電梯系統(tǒng)的指揮中心。它負(fù)責(zé)向系統(tǒng)的各個模塊組件發(fā)出指令，使整個系統(tǒng)能夠高效地運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)電路采用DSP芯片核心處理系統(tǒng)電路，包括電源控制電路、編碼器信號調(diào)節(jié)電路、傳感器信號調(diào)節(jié)電路等部件。電源控制模塊控制核心芯片的系統(tǒng)功率，穩(wěn)定電壓，保證芯片的正常運(yùn)行，需要降低功率電路的復(fù)雜度，提高系統(tǒng)的可靠性。主控電路以DSP芯片為核心，處理牽引機(jī)傳動系統(tǒng)和安全保護(hù)系統(tǒng)的信號和命令。DSP核心控制電路設(shè)計的合理性和高效性為電梯穩(wěn)定高效運(yùn)行提供了保證。傳感器信號調(diào)理電路使傳感器監(jiān)控信息處理DSP芯片通過對傳感器信號的處理來識別信號，使主控系統(tǒng)能夠?qū)ο到y(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)做出判斷。通信電路是控制系統(tǒng)的重要組成部分。負(fù)責(zé)實時監(jiān)控數(shù)據(jù)的返回，主機(jī)的返回，主控系統(tǒng)的命令發(fā)送到響應(yīng)系統(tǒng)。必須保證通信電路的可靠運(yùn)行和即時傳輸。

3.4 驅(qū)動系統(tǒng)電路

控制系統(tǒng)為低功率弱電輸出，拖拉機(jī)系統(tǒng)不能直接控制。因此，采用受控大功率驅(qū)動器構(gòu)成驅(qū)動系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用間接控制。驅(qū)動系統(tǒng)在整個系統(tǒng)中起到承上啟下的作用，是電機(jī)控制算法的執(zhí)行單元，其重要性不言而喻。

基于智能功率模塊（IPM）的驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單。它主要由整流電路、電壓控制濾波電路和IPM相關(guān)電路三部分組成。電路板的設(shè)計主要考慮控制信號的抗干擾和功率電路的散熱保護(hù)。

4 結(jié)語

電梯是一種特殊的設(shè)備。電梯的可靠性和安全性要求對曳引機(jī)及其核心部件進(jìn)行高度控制。永磁同步曳引電機(jī)具有控制性能好、效率高、體積小等優(yōu)點，具有良好的控制性能。由于永磁同步曳引電機(jī)的這些優(yōu)點，在電梯領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文闡述了電梯系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，并對永磁同步曳引機(jī)進(jìn)行了深入的分析。論文最后對控制系統(tǒng)電路進(jìn)行了研究，希望能為相關(guān)研究提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]王蘇華.新型電梯曳引機(jī)驅(qū)動與控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].南京理工大學(xué)，2013.

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