電氣原理及控制技術(shù)

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

n=60f/p(1-s)

從上式可見，改變供電頻率f、電動機的極對數(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)來看，不同的調(diào)速方式無非是改變交流電動機的同步轉(zhuǎn)速或不改變同步轉(zhuǎn)兩種。在生產(chǎn)機械中廣泛使用的調(diào)速方法有電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速（調(diào)壓調(diào)速）、有改變定子極對數(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)速時的能耗觀點來看，有高效調(diào)速方法與低效調(diào)速方法兩種：高效調(diào)速指時轉(zhuǎn)差率不變，因此無轉(zhuǎn)差損耗，如多速電動機、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；一般來說轉(zhuǎn)差損耗隨調(diào)速范圍擴大而增加，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機提供調(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，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。裝置容量小時，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，以所確定的時間使6個開關(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機供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號的回路，它有頻率、電壓的“運算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動機的“速度檢測電路”，將運算電路的控制信號放大的“驅(qū)動電路”，以及逆變器和電動機的“保護(hù)電路”組成。（1）運算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進(jìn)行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。（2）電壓、電流檢測電路：與主回路電位隔離檢測電壓、電流等。（3）驅(qū)動電路：驅(qū)動主電路器件的電路。它與控制電路隔離使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。（4）速度檢測電路:以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器(tg、plg等)的信號為速度信號，送入運算回路，根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉(zhuǎn)。（5）保護(hù)電路:檢測主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過載或過電壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機損壞，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)的檢測元件，如果說變頻器控制回路中的”電機速度檢測電路”是軟件，那編碼器就是電機速度檢測的實際工具硬件。旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測量轉(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)（幾十個到幾千個都有），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，通過這兩組脈沖不僅可以測量轉(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)，主要是指對電梯主曳引電動機和門機的啟動、運行方向、減速、停止的控制，以及對每層站顯示、層站召喚、轎內(nèi)指令、安全保護(hù)等指令信號進(jìn)行管理。操縱是實行每個控制環(huán)節(jié)的方式和手段?？刂葡到y(tǒng)的功能與性能直接決定著電梯的自動化程度和運行性能。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)水平和運行可靠性。電氣控制系統(tǒng)的類型除傳統(tǒng)的繼電器控制外，PLC控制和微機控制的電梯產(chǎn)品已成為主流。電氣控制系統(tǒng)繼電器控制PLC控制微機控制繼電器控制

繼電器控制系統(tǒng)，簡明易懂，線路直觀，易與掌握。系統(tǒng)通過繼電-接觸器觸點的斷合，進(jìn)行邏輯判斷和運算，進(jìn)而控制電梯的運行。但從使用觀點看，該系統(tǒng)有以下缺點：

1）觸點易磨損、電接觸不好、故障率高；

2）觸點閉合緩慢、動作速度慢；

3）設(shè)備體積大，控制柜占機房面積大；

4）控制系統(tǒng)的能量消耗大；

5）維修保養(yǎng)工作量大、費用高；

6）控制功能少、接線復(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合，目前逐漸被可靠性高、通用性強的可編程控制器及微處理器所代替。PLC控制

可編程控制器是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(PersonalComputer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。歐姆龍PLC三菱PLC微機控制

單片機也被稱為微控制器，常用英文字母的縮寫MCU表示單片機，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個芯片中，使計算機系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對體積要求嚴(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)計出的處理器，從此以后，單片機和專用處理器的發(fā)展便分道揚鑣。

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監(jiān)測控制著轎廂的速度，當(dāng)出現(xiàn)超速度情況時，即電梯額定速度的115%時，能及時發(fā)出信號，繼而產(chǎn)生機械動作切斷供電電路，使曳引機制動。如果電梯仍然無法制動則安裝在轎廂底部的安全鉗動作將轎廂強制制停。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。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、運行失控或懸掛裝置斷裂時，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)滿足:當(dāng)載有額定載荷的轎廂自由下落,并以設(shè)計緩沖器時所取的沖擊速度作用到緩沖器上時平均減速度不應(yīng)大于1g,減速度超過2.5g以上的作用時間不應(yīng)大于0,04s。漸進(jìn)式安全鉗瞬時式安全鉗雙向漸進(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，使電梯制停或使其速度降低至對重緩沖器的允許范圍內(nèi)。該裝置應(yīng)作用于轎廂、對重、鋼絲繩系統(tǒng)（含曳引鋼絲繩或補償繩）、曳引輪位置上。夾繩器是直接將制動力作用在曳引鋼絲繩上，夾繩器一般安裝在機房內(nèi)曳引輪和導(dǎo)向輪之間的曳引機機架上，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械式觸發(fā)（閘線拉動，限速器動作機構(gòu)直接帶動提拉鋼絲軟軸使夾繩器動作）和電磁式觸發(fā)（超速后限速器發(fā)出信號，夾繩器壓繩塊動作，夾繩曳引鋼絲繩實施制動）兩種類型。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)滿足:當(dāng)載有額定載荷的轎廂自由下落,并以設(shè)計緩沖器時所取的沖擊速度作用到緩沖器上時平均減速度不應(yīng)大于1g,減速度超過2.5g以上的作用時間不應(yīng)大于0,04s。聚氨酯緩沖器液壓緩沖器相序繼電器

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB7588—95中規(guī)定對于供電電源的錯相及電壓降低都應(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)相序錯誤及缺相時電梯不能運行。在直流電梯中驅(qū)動直流發(fā)電機的原動相序錯，導(dǎo)致發(fā)電機輸出電壓極性反向，由于反激勵磁場的存在導(dǎo)致電梯飛車造成事故。在交流電梯中電梯的向上與向下運行是通過改變電動機供電電壓的相序?qū)崿F(xiàn)的，當(dāng)相序發(fā)生錯誤時，會使上與下運行反向。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安全保護(hù)裝置，它是一種機電一體式關(guān)門防夾安全裝置。與其同等作用的近門保護(hù)裝置是光幕保護(hù)裝置，屬于感應(yīng)式保護(hù)裝置。作用是在電梯自動關(guān)門過程中，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上的一個軟門，當(dāng)電梯轎廂在關(guān)門過程中接觸（安全觸板）或非接觸性（光幕）感應(yīng)到物體時，連接在近門的一個開關(guān)量會給控制柜一個開門信號。電梯開門，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式電梯門安全保護(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Ｓ萌嵝噪娎|四大部分組成。在發(fā)射器內(nèi)有32個（16個）紅外發(fā)射管，在MCU的控制下，發(fā)射接收管依此打開，自上而下連續(xù)掃描轎門區(qū)域，形成一個密集的紅外線保護(hù)光幕。當(dāng)其中任何一束光線被阻擋時，控制系統(tǒng)立即輸出開門信號，轎門即停止關(guān)閉并反轉(zhuǎn)開啟，直至乘客或阻擋物離開警戒區(qū)域后電梯門方可正常關(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)載超過額定負(fù)載后，過載裝置使電梯不能啟