ＥＰＭ曳引机及控制系统在无机房电梯中的应用

张宇艳　李　鹏　夏宏宇

摘要:无机房电梯省去了传统的电梯机房,将电梯驱动主机和控制系统以及一些其它的部件统统放到了井道中,因此对电梯的主机结构和控制系统有了特殊的要求。EPM无机房电梯系统凭借着其节能、环保、安全、舒适、性能优良稳定等特点,非常适合高档宾馆、写字楼、等要求较高的客户需求。文章介绍了EPM曳引机及控制系统在无机房电梯中的应用。

关键词:EPM曳引机;控制系统;无机房电梯;井道布置;高效节能

中图分类号:TP273

文献标识码:A

文章编号:1009-2374(2009)18-0048-02

无机房电梯致力于提高建筑空间使用率,降低能源和建筑原材料成本,无机房电梯彻底取消了井道顶部的机房,曳引主机的采用使得所有电梯设备都以紧凑合理的方式布置在井道内,使建筑外观造型更加流畅。无机房电梯技术的关键是驱动主机和控制系统。

一、无机房电梯常见的井道布置形式

(一)主机上置式

这种布置方式中,主机放在井道顶层轿厢和电梯井道壁之间的空间,为了使控制柜和主机之间的连线足够短,一般将控制柜放在顶层的厅门旁边,这样也便于检修和维护。

(二)主机下置式

主机放在井道的底坑部分,放在底坑轿厢和对重之间的投影空间上,控制柜一般采取壁挂形式。这种放置方式给检修和维护也提供了方便。

(三)主机放在轿厢上

主机放在轿厢的顶部,控制柜放在轿厢侧面,这种布置方式,随行电缆的数量比较多。

(四)主机和控制柜放在井道侧壁的开孔空间内

这种方式对主机和控制柜的尺寸无特殊要求,但是要求开孔部分的建筑要有足够厚度,并要留有检修门。

二、无机房电梯对驱动主机和控制系统的要求

(一)对主机的要求

(1)结构紧凑,功率密度高,适于安装在井道内; (2)噪音低,振动小,运行平稳舒适; (3)可靠性高,平均无故障时间长; (4)高效率,维护费用少,运行成本低; (5)价格低。

(二)对电梯控制系统的要求

(1)结构紧凑,体积小,便于安装; (2)抗干扰,可靠性高,安全余量大; (3)检修方便; (4)省电高效。

三、EPM曳引机的结构和特点

EPM曳引机是采用交流永磁同步电机驱动的行星齿轮曳引机。采用行星齿轮减速箱有如下优点:

结构紧凑:采用两级三行星齿轮传动技术,体积更小,如EPM300曳引机带电机和曳引轮的宽度只有326mm.

传动效率高:由于其结构的对称性,使得作用于中心轮和转臂轴承中的反作用力互相平衡,便于提高传动效率,其传动效率可达98%,如:1吨1米/秒的电梯消耗的功率只有7.3KW,节能效果显著。

运行平稳:由于其结构的对称性,啮合力相互平衡,故运行平稳.运行噪音小于62分贝。

寿命长:齿轮经特殊处理,齿面硬度高并且坚韧耐磨。

维护费用低:无漏油渗油,15年不须加润滑油。

EPM电梯曳引机常用的减速比有21:1和31:1两种,采用减速机构有两个优点:一是改变了转矩,使输出转矩增大,提高了启动和运行时的转矩;二是将输出转速降低,有利于对电梯进行更精确的控制。

EPM曳引机采用交流永磁同步电机,并且在电机内部内置了旋转变压器,分辨率为电机每转一周产生1024个sin/cos脉冲,旋转变压器用以测量转子的位置和电机的转速。从结构上讲旋转变压器由定子和转子组成,定子和转子又分别具有两个空间上成90度的绕组,若在一个定子绕组上施加交流参考电压(即励磁电压),则转子绕组与定子绕组平行时在转子绕组内产生最大电压,当转子绕组与定子绕组成90度时,组转子输出为零,随着电机轴的转动,在一个转子绕组内产生的电压呈正弦波,而另一个转子线圈内感应的电压成余弦波。即其中K为幅值,ω为励磁电压的角频率θ为轴角,即转子绕组与定子绕组的夹角,根椐测量的Es、Ec的值就可以计算出转子的转速和位置作为对转子进行精确控制的依据。

从结构和原理上采用旋转变压器测量电梯的位置和转速精确性和稳定性更高,不会出现丢失脉冲的情况。

永磁转子由特殊的稀土材料做成,由于采用了永磁材料,省掉了传统意义上的转子励磁,换向器和碳刷,使电机结构更加紧凑。运行时,根据永磁转子的位置,给定子施加一定的控制电压,从而驱动永磁转子转动,达到驱动负载运行的目的。曳引机的制动器采用颚式安全制动技术,双制动线圈。内置磨损监控装置,使机器运行更安全可靠。

四、电梯控制系统

控制柜有PLC控制柜和微机控制串行通讯控制柜两种。

两种控制系统功能齐全,井道信号简单,采用井道自学习方式,省掉了井道中的换速信号,减少安装和调试的时间。全部留有远程监控接口,可与本公司的远程监控系统连接。可选配电梯停电应急电源。抗干扰能力强,能适应环境恶劣的现场。

由于EPM电梯曳引机采用交流永磁同步电机,控制同步电机不仅要知道电机的转速而且要知道转子的位置,因此要采用能够驱动同步电机的伺服驱动器。目前电梯控制系统可以选配KEB,DIETZ、CT等厂家的驱动器。这些公司的驱动系统经实践证明可以和EPM曳引机很好的匹配,完全能够满足系统的要求。

PLC控制柜的电梯内选、外呼输入输出共用一根信号线,井道接线减少一半。

五、应急救援方式

(一)手动轮救援解困法

停电救援时,将总电源开关断开,切断电梯控制系统与外电网的联系,将电梯电机绕组接成短路。在确保门关好的情况下,松开抱闸,轿厢因为齿轮箱内磨擦力很小,而会马上动起来,等轿厢滑到平层位置,将门打开,放出乘客。

将电机绕组接成短路是因为当电梯溜车时,因为永磁转子的运动,可以在电梯短路的定子中产生感应电动势,因为定子短路,所以在定子中产生感应电流,感应电流产生了力矩正好阻止转子的转动,这样可以防止由于电梯溜车速度过快而产生危险。若因为摩擦力大,轿厢不能自己动起来,可以用EPM曳引机附件中所带的手动轮或手动斜齿轮,将轿厢手动盘车到平层位置,然后开门放人。

(二)采用与EPM曳引机配套的应急电源。

采用与EPM曳引机配套的电梯应急电源,结构紧凑、易于安装,能够驱动永磁同步电机。正常时,应急装置处于充电待机状态。蓄电池电量充到一定程度后,处于浮充状态。停电时,若电梯不在平层位置,则应急电源自动投入运行,利用蓄电池中储存的电能将电梯轿厢拉到平层位置,然后开门放人。

六、减小振动和噪音

电梯振动和噪音的产生的原因很多,比如:电梯电机、变频器、减速箱、表面粗糙的电梯导轨、制动器、轿厢结构产生的共振等等。这里着重介绍怎样消除由电梯主机和变频器产生的振动和噪音。

设置变频驱动器的载波频率时,设定在12KHZ以上,因为超过15KHZ的频率,人的耳朵几乎是听不到的。变频器的参数要与所驱动的电机参数匹配,自动调整变频器的某些参数与电机相匹配。采用一种橡胶结构架用于安装曳引机,可以起到良好的减音和有效的减震作用。实践证明,EPM曳引机和控制系统在无机房电梯中的应用是成功的,能够满足广大用户的要求。具有如下几大特点:

(一)高效节能

无机房电梯采用了当前最前沿的永磁同步电机驱动主机,高磁通密度永磁材料的采用使得动转矩更大,同时,无需额外用于励磁电流的能源损耗,曳引轮直接与电机转子相连,避免了蜗轮蜗杆传动或真他齿轮传动中的能源损耗,整体上与传统有齿电梯相比节省电力能源30%以上。

(二)低噪声,低振动,绿色环保免维护

设有高速旋转的电动机噪声和齿轮啮台噪声,使得置于井道中的驱动主机更安静,无机房电梯独特的减振设计使得乘座舒适感提高到一个新的高度。由于没有减速齿轮,避免了因齿轮油的使用带来的对环境的污染,同时也保证了电梯的长时间可靠运行。

(三)以人为本,安全至上

秉承了欧洲控制系统安全、可靠、实用的特点,完善的救援理念使救援操作简捷而可靠,充分体现了“以人为本”的人性化设计。

综上所述,EPM无机房电梯系统凭借着其节能、环保、安全、舒适、性能优良稳定等特点,非常适合高档宾馆、写字楼、高级公寓等要求较高的客户需求。相信一经推出定会受到广大中国客户的喜爱,成为中国电梯市场上一颗耀眼的明星。

作者简介:张宇艳(1976-),女,辽宁锦州人,沈阳远大机电装备有限公司工程师,研究方向:机电产品开发设计;李鹏(1972-),男,供职于沈阳远大机电装备有限公司,研究方向:机电产品开发设计;夏宏宇,供职于沈阳远大机电装备有限公司,研究方向:机电产品开发设计。