【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 (2) 電梯的門結(jié)構(gòu)此部分主要由門扇、導(dǎo)軌、廳門門鎖等構(gòu)成，目前主要采用單扇門和中分門兩種結(jié)構(gòu)。為了提高門系統(tǒng)的快捷性，高性能的電梯系統(tǒng)多采用中分門結(jié)構(gòu)。其中門扇必須具有堅(jiān)固、防火的特點(diǎn)；導(dǎo)軌用來支撐門扇，故必須表面光滑、堅(jiān)固且足夠大，以便門扇可靠的移動(dòng)；廳門門鎖必須滿足安全要求，當(dāng)門扇到達(dá)關(guān)門點(diǎn)時(shí)應(yīng)及時(shí)的鎖住門。這部分對(duì)乘客安全非常重要。 (3) 安全檢測(cè)在電梯控制系統(tǒng)中，為了避免乘客被正在關(guān)閉的門扇傷害，在門系統(tǒng)中大都設(shè)置安全檢測(cè)系統(tǒng)，以檢測(cè)關(guān)門時(shí)是否 還有乘客從電梯門上通過。當(dāng)轎廂門正在關(guān)閉時(shí)，如果此時(shí)有乘客欲進(jìn)、出入電梯轎廂 (包括乘客位于轎廂門前某段距離或乘客阻擋轎廂門關(guān)閉 )，則轎廂門應(yīng)該停止關(guān)閉，且重新打開。成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 轎廂門打開則不必有此過程。目前的安全系統(tǒng)主要大都采用光電式裝置 (如光敏元件 )，也有的采用電磁式裝置。 (4) 大廳內(nèi)乘客檢測(cè)系統(tǒng)在一些高性能的電梯系統(tǒng)中，都設(shè)置了大廳內(nèi)乘客檢測(cè)裝置，確定乘客是否全部進(jìn)入電梯。當(dāng)乘客或物體仍在門檢測(cè)區(qū)域內(nèi)時(shí)，電梯的門系統(tǒng)能自動(dòng)延時(shí)關(guān)門，確保乘客全部進(jìn)入電梯。目前主要采用光電裝置和紅外光幕保護(hù)裝置來檢測(cè)乘客或物體。有 的門機(jī)系統(tǒng)還采用熱敏電磁裝置和圖像采集系統(tǒng)檢測(cè)乘客或物體，由于受到性能和成本的限制，應(yīng)用的并不多。 (5) 門過載保護(hù)裝置有的門系統(tǒng)設(shè)有門過載保護(hù)開關(guān)裝置，當(dāng)電梯在開關(guān)門過程中，因轎廂門受阻而導(dǎo)致動(dòng)作力矩過大，梯門會(huì)自動(dòng)向反方向動(dòng)作，從而達(dá)到保護(hù)門電機(jī)的作用。 (6) 速度曲線及運(yùn)行過程電梯門機(jī)系統(tǒng)的速度曲線如圖 11 所示。速度曲線大致可分為四個(gè)階段：加速階段、勻速階段、減速階段和廳門鎖定階段。 tlt2時(shí)間段為加速階段； t2t5 為勻速階段； t5t 6 為減速階段； t6t7 為門鎖定階段。以關(guān)轎廂門為例， 在 t1 時(shí)刻，門電機(jī)得到控制信號(hào) (一般為脈沖信號(hào) )，經(jīng)過一段時(shí)間延遲，轎廂門開始動(dòng)作，一直到 t2 時(shí)刻，此段時(shí)間為加速階段，其運(yùn)行距離一般較短。從 t4 開始到 t5時(shí)刻，為勻速階段。此時(shí)，如果有乘客在轎廂門前一定距離內(nèi)或者在門扇中間阻擋轎廂門的關(guān)閉，則電機(jī)得到一個(gè)脈沖信號(hào)，則電機(jī)提前進(jìn)入減速階段，如 t3t4時(shí)刻所示，然后反轉(zhuǎn)，轎廂門重新打開。直到全部乘客進(jìn)入轎廂，從時(shí)刻 t5 開始進(jìn)入減速階段。在 t6 時(shí)刻，轎廂門實(shí) 際已經(jīng)關(guān)閉。在 t 6 t 7 的門鎖定階段電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，轎廂門被壓緊，門刀關(guān)門同時(shí)通過機(jī)械結(jié)構(gòu)關(guān) 閉廳門直到 t 7 時(shí)刻，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，門關(guān)閉過程結(jié)束。 圖 電梯門機(jī)運(yùn)行速度曲線 以上簡(jiǎn)要敘述了電梯門系統(tǒng)的組成和功能。在電梯門系統(tǒng)中，還有一個(gè)重要的問題就是門保持時(shí)間的選擇。因?yàn)殚T的保持時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)影響電梯的運(yùn)行效率，而保持時(shí)間過短又不能保證乘客全部安全的進(jìn)入轎廂。因此應(yīng)對(duì)門保持時(shí)間進(jìn)行很好的選擇：在保證乘客全部安全進(jìn)出電梯的情況下，盡可能的縮短電梯開關(guān)門時(shí)間。 v1v2v2t1t 3t 4t 5t 6t 7t1v成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 門機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 電梯門機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)作為一個(gè)子系統(tǒng)，相對(duì)整個(gè)電梯系統(tǒng) 來說，是不容忽視的。它是電梯系統(tǒng)中動(dòng)作最頻繁，也是直接面對(duì)乘客的部分。因此在實(shí)際應(yīng)用中需要一個(gè)運(yùn)行安全可靠、性能穩(wěn)定的電梯門機(jī)控制系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。 一、各種門機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的比較 門機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)從電流型式上分為直流調(diào)速拖動(dòng)和交流調(diào)速拖動(dòng)兩大類，在交流調(diào)速拖動(dòng)中，異步電動(dòng)機(jī)門機(jī)調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)和同步電動(dòng)機(jī)門機(jī)調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)已發(fā)展成為占有相當(dāng)比例的兩類調(diào)速拖動(dòng)系統(tǒng)。目前有三大類門機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)：直流電動(dòng)機(jī)門機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)、異步電動(dòng)機(jī)門機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)、永磁同步門機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)。 最老式的用傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的電梯門機(jī) 一般由電動(dòng)機(jī)配以繼電器、限位開關(guān)和電阻實(shí)現(xiàn)開關(guān)門的控制，由于控制簡(jiǎn)單，調(diào)速性能好，變流裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，長(zhǎng)期以來在調(diào)速系統(tǒng)領(lǐng)域里占統(tǒng)治地位。但是由于直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、故障多、維護(hù)困難且工作量大，經(jīng)常因火花大而影響生產(chǎn)；機(jī)械換向器的換向能力限制了電動(dòng)機(jī)的容量、電壓和速度 。接觸式的電流傳輸又限制了直流電動(dòng)機(jī)的使用場(chǎng)合；電樞在轉(zhuǎn)子上，電動(dòng)機(jī)效率低，散熱條件差，冷卻費(fèi)用高，這些固有的缺點(diǎn)限制了直流電動(dòng)機(jī)向高轉(zhuǎn)速、高電壓、大容量方向發(fā)展。 在交流電網(wǎng)上，因異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠、壽命長(zhǎng)、成本低，保養(yǎng) 維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，所以長(zhǎng)期以來，在不要求調(diào)速的場(chǎng)合，異步電動(dòng)機(jī)占有主導(dǎo)地位，例如風(fēng)機(jī)、水泵、普通機(jī)床的驅(qū)動(dòng)中，人們廣泛使用交流異步電動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)機(jī)械工作。但是，它調(diào)速性能差，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，過載能力和效率低，并且在這類拖動(dòng)中，其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生需從電網(wǎng)吸取無(wú)功功率，故功率因數(shù)低，輕載時(shí)尤甚，這大大增加了線路和電網(wǎng)的損耗，無(wú)形中損失了大量電能。 當(dāng)前，電梯門機(jī)控制系統(tǒng)主要有由交流電機(jī)及其 VVVF 調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成的， 也有少數(shù)由直流電機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)成的。這些系統(tǒng)均有其固有的缺陷。除整套系統(tǒng)的成本較高外，前者雖然體積小，壽命 長(zhǎng)，但控制較復(fù)雜，對(duì)控制系統(tǒng)中的處理器性能要求較高，而且如果為同步電機(jī)，在帶載情況下還易出現(xiàn)失步現(xiàn)象。而后者盡管控制簡(jiǎn)單，但直流電機(jī)體積大，維護(hù)困難，壽命短，電刷結(jié)構(gòu)帶來電磁火花，易形成干擾。這些缺陷在電梯實(shí)際運(yùn)行中就表現(xiàn)為電梯門開關(guān)不正常，維護(hù)工作量大等困擾操作人員的問題，進(jìn)一步可造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失甚至人身傷害。 相對(duì)而言，永磁同步電機(jī)結(jié)合了直流電機(jī)與交流同步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，具有體積小，壽命長(zhǎng)，控制簡(jiǎn)單，調(diào)速精度高，且不會(huì)失步的特點(diǎn)。而且，從提高效率，節(jié)約能量方面看，永磁同步電機(jī)也有優(yōu)勢(shì)。據(jù)報(bào)道，美國(guó) 55%以上 的電力是消耗在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行上，因此提高電動(dòng)機(jī)的效率很有意義。在所有類型電機(jī)中，永磁同成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 步電動(dòng)機(jī)的損耗最小、效率最高。有資料做過對(duì)比分析，對(duì)于 的異步電機(jī)系統(tǒng)效率可達(dá) %，但是同樣容量的永磁同步電動(dòng)機(jī)效率可達(dá) %。隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，電子工業(yè)的發(fā)展，電子元器件的價(jià)格不斷下降?？紤]綜合指標(biāo)(系統(tǒng)性能、重量、能量消耗等 )之后，永磁同步電機(jī)的應(yīng)用正處于上升趨勢(shì)，其主要的原因有： （ 1）高性能永磁材料的發(fā)展 1983 年問世的欽鐵硼永磁材料，由于其磁特性和物理特性優(yōu)異，成本低廉且材料來源有保證 (我 國(guó)占有世界蘊(yùn)藏量 8%以上的欽資源 )，所以在開發(fā)高磁場(chǎng)永磁材料 (特別是欽鐵硼永磁材料 )方面具有得天獨(dú)厚的有利條件，我國(guó)的欽鐵硼永磁材料特性水平已達(dá)到世界的先進(jìn)水平，為永磁同步電機(jī)的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。 永磁材料的發(fā)展極大地推動(dòng)了永磁同步電動(dòng)機(jī)的開發(fā)應(yīng)用。在同步電動(dòng)機(jī)中用永磁體取代傳統(tǒng)的電勵(lì)磁磁極的好處是：簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，消除了轉(zhuǎn)子的滑環(huán)、電刷，實(shí)現(xiàn)了無(wú)刷結(jié)構(gòu)，縮小了轉(zhuǎn)子體積 :省去勵(lì)磁直流電源，消除了勵(lì)磁損耗和發(fā)熱。當(dāng)今中小功率的同步電動(dòng)機(jī)絕大多數(shù)已采用永磁式結(jié)構(gòu)。 （ 2）新型電力電子技術(shù)器件和脈寬調(diào)制 (PWM)技術(shù)應(yīng)用 電力電子技術(shù)是信息產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)間重要的接口，是弱電與被控強(qiáng)電之間的橋梁。自 1958 年世界上第一個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)晶閘管發(fā)明以來，電力電子元件已經(jīng)歷了第一代半控式晶閘管，第二代有自關(guān)斷能力的半導(dǎo)體器件、第三代復(fù)合場(chǎng)控器件直至 90 年代出現(xiàn)的第四代功率集成電路 IPM。半導(dǎo)體開關(guān)器件性能不斷提高，容量迅速增大，成本大大降低，控制電路日趨完善，它極大地推動(dòng)了各類電機(jī)的控制。 70 年代出現(xiàn)了通用變頻器的系列產(chǎn)品，為交流電機(jī)的變頻調(diào)速創(chuàng)造了條件。同時(shí)對(duì)同步電動(dòng)機(jī)而言解決了起動(dòng)問題。對(duì)最新的自同步永磁同步電動(dòng) 機(jī)，高性能電力半導(dǎo)體開關(guān)組成的逆變電路是其控制系統(tǒng)中必不可少的功率環(huán)節(jié)。 （ 3）電子技術(shù)和控制理論的發(fā)展 集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)是電子技術(shù)發(fā)展的代表，規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展完全改觀了現(xiàn)代永磁同步電動(dòng)機(jī)的控制。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各種集成化的數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP)發(fā)展很快，性能不斷改善，軟件和開發(fā)工具越來越多，數(shù)字式控制處理芯片的運(yùn)算能力和可靠性得到了很大提高，出現(xiàn)了專門用于電機(jī)控制的高性能、低價(jià)位的 DSP。這使以單片機(jī)為核心的全數(shù)字控制系統(tǒng)取代模擬器件控制系統(tǒng)成為可能。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用除了實(shí)現(xiàn) 復(fù)雜控制規(guī)律，便于故障監(jiān)視、診斷和保護(hù)等功能外，還可以用于計(jì)算機(jī)輔助分析和數(shù)字仿真。集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)起到了重要的推動(dòng)作用。它們的飛成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 速發(fā)展促進(jìn)了電機(jī)控制理論的發(fā)展與創(chuàng)新。 70 年代人們對(duì)交流電機(jī)提出了矢量控制的概念。這種理論的主要思想是將交流電機(jī)電樞繞組的三相電流通過坐標(biāo)變換分解成勵(lì)磁電流分量和轉(zhuǎn)矩電流分量，從而將交流電動(dòng)機(jī)模擬成直流電動(dòng)，獲得與直流電動(dòng)機(jī)一樣良好的動(dòng)態(tài)調(diào)速特性。 目前，交流永磁同步電動(dòng)機(jī)由于其體積小、重量輕；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠；損耗小，效率高等一系列優(yōu)點(diǎn)，越 來越引起人們重視。永磁電機(jī)幾乎遍及航空，國(guó)防，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和 日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。如汽車工業(yè)，電機(jī)現(xiàn)以永磁電機(jī)為主 。數(shù)控和精密機(jī)床也大量應(yīng)用永磁電機(jī) 。信息產(chǎn)業(yè)中永磁電機(jī)的應(yīng)用面廣、類型多 。家用電器中永磁電機(jī)取代異步電機(jī)的地方也不少，如空調(diào)器己開始用永磁直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)和通風(fēng)機(jī)，洗衣機(jī)用永磁直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)洗衣桶旋轉(zhuǎn)等。隨著高磁場(chǎng)永磁材料價(jià)格和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子制造價(jià)格降低，以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)