电梯门机直流调速装置设计

朱运晓　段平平

【摘 要】本文介绍了电梯门机的技术要求，并就采用直流调速还是交流调速做出了比较，最终采用了直流调速装置。根据设计要求最终采用了串电阻的调速方法，很好的满足了技术要求。

【关键词】电梯门机；直流调速；电阻

0.引言

随着现代化城市的高速度发展，为节约城市用地和适应经贸事业迅速发展的需要，一幢幢高楼拔地而起时，电梯这种工具也随之进入了人们的日常生活中。

为了适应高层建筑多用途全功能的需要。出现了智能大厦。智能大厦要求大厦主要垂直交通工具——电梯智能化。智能电梯就是利用推理和模糊逻辑，采用专家系统方法制定规则，并对选定规则作进一步处理，以确定最佳的电梯运行状态。同时，及时向乘客通报该梯信息，以满足乘客生理和心理要求，实现高效的垂直输送。一般智能电梯均系多微机控制系统，并与维修、消防、公安、电信等部门联网，做到节能、环境优美，实现无人化管理。

1.电梯的电气控制系统

电梯的电气控制系统由控制柜、操控箱、指层灯箱、召唤箱、限位装置、换速平层装置、轿顶检修箱等十几个部件，以及拽引电动机、制动器线圈、开/关门调速开关、极限开关等十几个分散安装在电梯井道内外和各相关电梯部件中的电器元件构成。

电梯的控制系统决定着电梯的性能、自动化程度和运行的可靠性。随着科学技术的发展和技术引进工作的进一步展开，电梯控制系统改进换代迅速。在国产电梯中，在中间逻辑控制方面，已经淘汰了继电器控制，采用了可编程控制（PLC）和微机控制。在拖动方面，除了速度V〈=0.63m/s的低速梯仍有部分产品采用交流双速电动机变极调速拖动外，对于速度V〉=1.0m/s的各类电梯中，均已采用交流调压调速和交流调频调压调速的拖动系统。

2.电梯的门系统

门的关闭、开启的动力源是门电动机，通过传动机构驱动轿门运动，再由轿门带动层门一起运动。根据电梯的使用要求，可以选择适当的传动系统。传动机构应满足：安全可靠、运行平滑、噪声小、重量轻和体积小等要求。从安全考虑，门在平均关门速度下的动能应不超过10J，阻止关门力应不超过150N。

门机一般设在轿厢顶部，门电机的控制箱也设置在轿厢顶部。根据开关门方式，门机可设在轿顶前沿中央或旁侧。电动机可以是交流的也可以是直流的。

2.1电梯门电机控制系统

这部分主要由门电机控制器＼门电机驱动装置以及门电动机等组成。其中门电机控制器主要用来控制门电机，使其沿给定门机曲线运行，以快速、安静、准确的开关电梯轿厢门和厅门。这部分如同一个小型的电机拖动控制系统。

2.2电梯的门结构

此部分主要由门扇、导轨、厅门门锁等构成，目前主要采用单扇门和中分门两种结构。为了提高门系统的快捷性，高性能的电梯系统多采用中分门结构。其中门扇必须具有坚固、防火的特点；导轨用来支撑门扇，故必须表面光滑、坚固且足够大，以便门扇可靠的移动；厅门门锁必须满足安全要求，当门扇到达关门点时应及时的锁住门。这部分对乘客安全非常重要。

2.3安全检测

在电梯控制系统中，为了避免乘客被正在关闭的门扇伤害，在门系统中大都设置安全检测系统，以检测关门时是否还有乘客从电梯门上通过。当轿厢门正在关闭时，如果此时有乘客欲进、出入电梯轿厢（包括乘客位于轿厢门前某段距离或乘客阻挡轿厢门关闭），则轿厢门应该停止关闭，且重新打开。目前的安全系统主要大都采用光电式装置（如光敏元件），也有的采用电磁式装置。

2.4乘客检测系统

在一些高性能的电梯系统中，都设置了大厅内乘客检测装置，确定乘客是否全部进入电梯。当乘客或物体仍在门检测区域内时，电梯的门系统能自动延时关门，确保乘客全部进入电梯。目前主要采用光电装置和热敏装置来检测乘客或物体。有的门机系统还采用热敏电磁装置和图象采集系统检测乘客或物体，由于受到性能和成本的限制，应用的并不多。

2.5过载保护装置

有的门系统设有门过载保护开关装置，当电梯在开关门过程中，因轿厢门受阻而导致动作力矩过大，梯门会自动向反方向动作，从而达到保护门电机的作用。

2.6速度度曲线及运行过程

电梯门机系统的速度曲线如图。速度曲线大致可分为四个阶段：加速阶段、匀速阶段、减速阶段和厅门锁定阶段。t1-t2时间段为加速阶段；t2-t5为匀速阶段；t5-t6为减速阶段；t6-t7为门锁定阶段。以关轿厢门为例，在t1时刻，门电机得到控制信号（一般为脉冲信号），經过一段时间延迟，轿厢门开始动作，一直到t2时刻，此段时间为加速阶段，其运行距离一般较短。从t2开始到t5时刻，为匀速阶段。此时，如果有乘客在轿厢门前一定距离内或者在门扇中间阻挡轿厢门的关闭，则电机得到一个脉冲信号，则电机提前进入减速阶段，如t3、t4时刻所示，然后反转，轿厢门从新打开。直到全部乘客进入轿厢，从时刻t5开始进入减速阶段。在t6时刻，轿厢门实际已经关闭。在t6-t7的门锁阶段，电机继续转动，轿厢门被压紧，门刀关上，同时通过机械结构关闭厅门。直到t7时刻，电机停止转动。门关闭过程结束。

为了防止电梯运行时厅门打开而出现危险，一般在电梯运行时还有强行关闭厅门的措施，即电梯运行时厅门不可轻易打开。目前主要有两种措施实现这种功能：一是让门电机堵转，压紧两扇厅门：二是采用电磁结构，厅门关闭后通过电磁力令两扇厅门紧紧闭合，不能轻易打开。

以上简要叙述了电梯门系统的组成和功能.在电梯门系统中，还有一个重要的问题就是门保持时间的选择.因为门的保持时间过长，会影响电梯的运行效率，而保持时间过短又不能保证乘客全部安全的进入轿厢。因此应对门保持时间进行很好的选择：在保证乘客全部安全进出电梯的情况下，尽可能的缩短电梯开关门时间。目前较好的方法是采用相对时间自适应控制方式。

3.电动机的选择

电梯门机控制系统要使电梯门开关动作时快速起、停、加速、减速，且运行平稳，到位准确。要实现这个目标，需解决好电机的选择问题，控制电路的选择及设计问题，以及电机的控制策略问题。

众所周知，在所有的电机中，直流电机的调速特性最好，但其不可避免的有刷结构制约了其应用场合。在工业生产中大量应用的交流异步电机虽然控制简单，却有着调速精度不高的问题，而交流同步电机存在着控制复杂，容易失步的缺点。相对而言，直流电机有着交流电机不具备的优点。

4.电梯门机原理图及分析

4.1原理图

4.2工作原理：

A.开门步骤

先将门关好。

按下开门按钮SB-K，继电器JKM线圈得电，JKM1常开触头闭合自锁，JKM2常开触头、JKM3常开触头、JKM4常开触头闭和。电机DM得电正转，带动凸轮转动，当轿门开到距中线L1处时，凸轮OA1的触点开始闭和，切除电阻DOR的3-4段，转速变大，当轿门开到距中线L2处时，凸轮OD1的触点断开，接通电阻DOR2-3段，电阻变大，转速变小。当门开到距中线L3时，凸轮OD2的触点闭和，接通电阻D2的一部分，转速又加大一点。最后门开到全开位置，凸轮DOL的触点打开，断开开门继电器JKM，JKM线圈失电，JKM常开触头恢复断开，常闭触头恢复闭和。开门过程结束。

B.关门步骤

从开门位置调试。

按下关门按钮SB-G，继电器JGM线圈得电，JGM1常开触头闭合自锁，JGM2常开触头、JGM3常开触头、JGM4常开触头闭和。电机DM得电反转，带动凸轮转动，当轿门开到距中线L5处时，凸轮CA1的触点开始闭和，切除电阻DCR的3-4段，转速变大，当轿门开到距中线L6处时，凸轮CD1的触点断开，接通电阻DCR2-3段，电阻变大，转速减小。当门开到距中线L7时，凸轮CD2的触点闭和，接通电阻D2的一部分，转速又加大一点。最后门开到全开位置，凸轮DCL的触点打开，断开开门继电器JGM，JGM线圈失电，JGM常开触头恢复断开，常闭触头恢复闭和。关门过程结束。

5.结束语

随着社会的发展和科技的進步，对于电梯的需求量越来越大。进一步提高电梯可靠性和现场调试的要求，是电梯控制技术的方向。随着电梯控制技术的迅猛发展，对电梯门机的要求也越来越高。 [科]

【参考文献】

[1]王风喜，杜秋平，徐游.电梯使用与维修问答.机械工业出版社，2003.8.

[2]李发海，王岩.电机与拖动基础.清华大学出版社，1994.6.

[3]赵士滨.现代电工技术疑难解答.广东科技出版社，2003.1.

[4]刘连昆，樊运华，冯国庆.电梯实用技术手册.中国纺织出版社，1995.8.