电气控制装置

　　一、操纵箱

 

　　(一)操纵箱的型式

　　1．手柄操纵箱

 

　　一般由司机操纵使电梯门开启或关闭、起动或制停轿厢的手柄开关装置。扳手有向上、向下、停车三个位置。板面上一般设有安全开关，指示灯开关，信号灯开关，照明开关，风扇开关，应急开关等。常用在货梯上。

 

　　2．按钮操纵箱

　　由乘客或司机通过按钮操纵电梯上、下、急停等的装置，并设有钥匙开关，用以选择司机操纵或自动操纵方式。另外还备有与电梯停站数相对应的指令按钮，记忆呼梯信号的指示灯，上下行方向指示灯，超载倍灯，警铃等。

 

　　3．轿厢外操纵箱

　　操纵按钮一般装在每层层楼的层门旁侧井道墙上，按钮数量不多，形式比较简单。常用于不载人的货梯。

 

　　(二)常见操纵箱各个开关、按钮的功能和使用方法

 

　　1．按钮组：操纵箱面板上装有单排或双排按钮组，按钮的数量由楼层的多少确定。按钮在压力下接通，使层楼指令继电器自我保护，按钮失压后会自动复位。司机操作时，可以根据需要按下一个或几个欲去层站的按钮，轿厢停层指令被登记，关门起动后轿厢就会按被登记的层站停靠。

 

　　2．起动按钮：一般在盘面左右各装一个，一个用于向上起动，一个用于向下起动。当司机按下选层指令按钮，选好要去的层站，再按所要去的方向按钮，轿厢就会驶向欲去的楼层。有的电梯不用按钮启动而采用手柄左右旋转的办法起动，效果相同，一般多用于货梯。

 

　　3．照明开关：照明开关是控制轿厢内照明电路的。轿厢内照明，是由机房专用电源供电，不受电梯其它供电部分控制。一旦电梯主电路停电，轿厢内照明电路不会断电，就便于驾驶员或维修人员检修；不过维修人员处理故障时，就要特别注意照明电路和开关仍带电，以免触电。

 

　　4．钥匙开关：一般采用汽车钥匙开关。其作用是控制电梯运行状态，一般用机械锁带动电器开关，有的只控制电源，有的是控制电梯快速运行状态的检修(慢速)状态。在信号控制的电梯中，钥匙开关只有运行和检修两档；而在集选控制电梯中钥匙开关有三档，即自动(无司机)、司机和检修。司机离开轿厢，应将开关放在停止位置，并将钥匙带走，防止他人乱动设备(无司机电梯除外)。

 

　　5．通风开关：用来控制轿厢内的电风扇。轿厢无人时，应将风扇开关关闭，以防时间过长烧坏风扇或引起火灾。

 

　　6．直驶按钮：(专用)开启这个开关，厅外招呼停层即告无效，电梯只按轿厢内指令停层。尤其在满载时，通过轿厢满载装置，将直驶电路接通，电梯便直达所选楼层。

 

　　7．独立服务按钮(或专用按钮)：当此开关合上后，只应答轿内指令，外呼无效。即电梯专用。有的电梯甚至厅外楼层显示此时也没有。

 

　　8．检修开关：也称慢车开关。在检修电梯时，用来断开电气自动回路的一个手动开关。在司机操作时，只可在乎层区域内作慢速对接(调平)操作，不可用于行驶。

 

　　9．急停按钮(安全开关)：按动或搬动此开关，电梯控制电源即被切断，立即停止运行。当轿厢在运行中突然出现故障或失控现象，为避免重大事故发生，司机可以按动急停开关，迫使电梯立即停驶。检修人员在检修电梯时，为了安全，也可以使用它。

 

　　10．开关门按钮：在轿厢停止行驶状态时，开关门按钮才能起开关作用，在正常行驶状态下，该按钮将不起作用。有的电梯，开关门按钮只在检修时起开关门作用。

 

　　11．警铃按钮：当电梯运行中突然发生事故停车，司机与乘客无法从轿厢中走出，可按此开关向外报警，以便及时解除困境。

 

　　12．召唤蜂鸣器：当厅外有人发出召唤信号时，接通装于操纵箱内的蜂鸣器电源，将会发出蜂鸣声，提醒司机及时应答。

 

　　13．召唤楼层和运行方向指示灯：当电梯厅站乘客发出召唤信号时，与其相应的继电器吸合，接通指示灯电源，点亮相应的召唤楼层指示灯，电梯轿厢应答到位后，指示灯自行熄灭。有的电梯把指示灯装在操纵箱上楼层选择按钮旁边，有的电梯把指示灯横装在操纵箱的上方。运行方向指示灯装在操纵箱盘面上，用箭头图形表示，当向上方向继电器吸合后使向上箭头指示灯点亮，当向下方向继电器吸合后使向下箭头指示灯点亮。以标志电梯轿厢运行方向。指示灯电压各不相同，一般采用6．3V、12V、24V，灯泡则选用7V、14V、26V，即灯泡额定电压略高于线路给定电压，这样可以延长指示灯泡的使用寿命。

　　另外，在信号控制电路操纵箱面板上，不设超载信号指示，而在集选控制电梯操纵箱面板上，设有超载指示灯和讯响器。

　　轿厢内轿门上方的上坎装设有楼层指示灯，用以显示轿厢所在楼层位置。旧式指层装置采用低电压(6．3V、12V、24V)等小容量指示灯显示，由楼层继电器驱动，每层由一只指示灯显示。旧式指层装置体积大，灯泡寿命短，维修量大。新式楼层指示装置采用LED数码管显示，它具有体积小、美观清晰、寿命长等优点，在电梯上得到了广泛的使用。

 

　　二、指层灯箱(层灯)

 

　　指层灯箱是给司机、轿厢内、外乘用人员提供电梯运行方向和所在位置指示灯信号的装置。

　　位于层门上方的指层灯箱称厅外指层灯箱，位于轿门上方的指层灯箱称轿内指层灯箱。同一台电梯的厅外指层灯箱和轿内指层灯箱在结构上是完全一样的。

　　指层灯箱内装置的电器元件一般有以下二种：

　　电梯上下运行方向灯；

　　电梯所在层楼指示灯。

　　除杂物电梯外，一般电梯都在各停靠站的层门上方设置有指层灯箱。但是，当电梯的轿厢门为封闭门，而且轿门没有开设监视窗时，在轿厢内的轿门上方也必须设置指示灯箱。

　　指层灯箱上的层数指示灯，一般采用信号灯和数码管两种。

 

　　1．层楼指示信号灯

　　在层楼指示器上装有和电梯运行层楼相对应的信号灯。每个信号灯外，都有数字表示。当电梯运行中经过某层时，此时层数指示灯亮，电梯通过后，指示楼层的信号灯就熄灭。也就是说：当电梯轿厢运行过程中，进入某层，该层的层楼信号灯就发亮，离开某层后，则该层的层楼信号灯就灭，它可以告诉司机和乘客轿厢目前所在的位置。其电路接法是：把所要指示同一层的灯并联在一起，再经同一层楼层楼继电器动合(常开)触点接到电源上。每层均是这种接法。当电梯在某一层时，该层的层楼继电器通电，其动合触点闭合，使安在这层厅外及轿厢内指示灯箱内的指示灯发亮；同理，装在指层灯箱内的上、下方向指示灯，根据选定方向而指示。

 

　　2．数码管

　　数码管层灯，一般在微机控制的电梯上使用，层灯上有译码器和驱动电路，以数字显示轿厢位置。其型式多采用七段发光体a、b、c、d、e、f、g组成。若电梯运行楼层超过9层后，则在每层指示用的数码管需用两个(层门外上方和轿厢上方均用两个)，可显示00～99这100个不同的层楼数。同理，装于指层灯箱内上、下方向指示灯，一般装在厅外门上方，用塑料凸出上、下行三角。指示灯一般为白炽灯，有的为提醒乘客和厅外候梯人员，电梯已到本层，在指示灯箱内，装有喇叭(俗称到站钟)，以声响来传达信息。

 

　　3．无层灯的层楼指示器

　　有的电梯，除一层层门装有层楼指示器层灯外，其它层楼门仅有无层灯的层楼指示器，它只有上、下方向指示灯和到站钟。

 

　　三、召唤按钮盒(呼梯按钮盒)

 

　　召唤按钮盒是设置在电梯停靠站层门外侧，给厅外乘用人员提供召唤电梯的装置。

　　一般根据位置不同，设置以下几种按钮(箱)：

　　位于上端站，只装设一只下行召唤按钮；

　　位于下端站，只装设一只上行召唤按钮(单钮召唤箱)。

　　在基站上，则装设一只上行召唤按钮和一只下行召唤按钮的双钮召唤箱。当厅外候梯人员按下向上或向下按钮时(只许按一个按钮)，相应的指示灯也亮，于是司机和乘客便知某层楼有人要梯。当要梯人所在的层次在运行电梯的前方，而且是顺向时，则电梯到达该层时，立即停车，开门，厅外候梯人员上梯；若要梯人所在的层次在运行电梯的后方，而且其要求与运行中电梯方向相反，则电梯只作记忆(从轿厢内操作盘上可知)，等到做完这个方向运行后，再按要求接这个方向运行的乘客。

　　若电梯的呼梯登记(即呼梯系统)是采用继电器控制的。则每一个呼梯按钮对应于相应的一只继电器，按钮与对应继电器动合触点并联构成自保持环节。若电梯的呼梯登记(即呼梯系统)是采用电脑控制时，则呼梯按钮对应的是专用的呼梯记忆系统。

　　当电梯到达厅外候梯人员所等候的层站时，此层呼梯信号就被取消。

 

　　四、轿顶检修盒

 

　　在机房电气控制柜上及轿厢顶上，设有供电梯检修运行的检修开关箱。

　　其电器元件一般包括有：电梯馒上、慢下的按钮，点动开关门按钮，急停按钮，轿顶检修转换开关，轿顶检修灯开关。

 

　　五、换速平层装置

 

　　为使电梯实现到达预定的停靠站时，提前一定的距离，把快速运行切换为平层前的慢速运行，并使平层时能自动停靠的控制装置。

　　这种装置通常分别装在轿顶支架和轿厢导轨支架上，所装的平层部件，配合动作，来完成平层功能。

 

　　1．遮磁板式

　　此种装置由以下两部分组成，如图2—79所示。

 

图2—79  换速干层装置

(a)正立面图　　(b)平面图(俯视图)

1—轿架直梁；2—换速隔磁板及平层传感固定架；3—平层传感器；4—于层隔磁板；5—平层隔磁板固定架；6—换速隔磁板；7—换速传感器；8—轿厢导轨；9—撑架

 

　　装置固定在轿厢架上的换速遮磁板6和上下平层传感器3。

　　装置固定在轿厢导轨固定架上的换速传感器7和平层隔磁板4。

　　装置在井道内轿厢导轨旁边固定架上的换速传感器7和装置在轿厢架上的平层传感器3在结构上是相同的，如图2—80所示，均由塑料盒1、永久磁铁3、干簧管2三部分组成。这种干簧传感器相当于一只永磁式的继电器，其结构和工作原理可结合图2—80叙述如下：图a表示未放入磁铁3时，干簧管2由于没有受到外力的作用，其常开接点(1)和(2)是断开的，常闭接点(2)和(3)是闭合的。图b表示把永久磁铁3放进传感器后，干簧管的常开接点1和2闭合，常闭接点(2)和(3)断开，这一情况相当于电磁继电器得电动作。图c表示当外界把一块具有高导磁系数的铁板(隔磁板)插入永久磁铁和干簧管之间时，由于永久磁铁所产生的磁场被隔磁板短路，干簧管的接点失去外力的作用，恢复到图a的状态，这一情况相当于电磁继电器失电复位。根据干簧管传感器这一工作特性和电梯运行特点设计制造出来的换速平层装置，利用固定在轿架或导轨上的传感器和隔磁板之间的配合，具有位置检测功能，被作为各种控制方式的低速、快速电梯电气控制系统实现到达预定停靠站提前一定距离换速、平层时停靠的自动控制装置。

 

 

图2—80  干簧管传感器工作原理

1—盒；2—千簧管；3—永久磁铁；4—磁力线；5—隔磁板

 

　　提前换速点与停靠站楼面的距离与电梯额定运行速度有关，速度越快，距离越长。可按表2—5的参数进行调整。

 

表2—5  提前换速点与层站楼面距离的确定值

 

 

　　2．圆形永久磁铁式(双稳态磁开关)

　　此种开关是由装置在轿厢顶部的双稳态磁开关2，和装置在井道内导轨旁边支架上的并对应于每个层站适当位置的各个圆形永久磁铁3所组成，如图2—81所示为轿厢顶部分支架上的装置和上方的井道内部分导轨旁边支架上装置的直观图。

 

 

图2—81  圆形永久磁铁式平层装置直观图

1—双稳态磁开关架；2—双稳态磁开关；3—圆形永久磁铁；

4—磁体支架；5—轿厢导轨；6—轿厢顶支架；7—中间停站

 

　　圆形永久磁铁的磁性较强，有N、S两个极，外直径一般为20mm，厚为10mm，中间有固定的孔，其结构如图2—82所示。双稳态磁性开关的结构，如图2—83所示。

 

 

图2—82  圆形永久磁铁结构(主、侧立面图)

1—外缘；2—固定孔

 

 

图2—83  双稳态磁性开关结构

1—干簧管；2—维持状态磁体；3—引出线；4—定位弹性体；5—壳体

 

　　双稳态磁性开关的工作原理如下：从图中可知，在干簧管上设置两个极性相反磁性较小的磁铁2，因有它的存在，可使干簧管中的触点维持现有状态。但因两个小磁铁吸力不足，不会使干簧管吸合，只有受到外界同极性的磁场作用时才能吸合，受到异性磁场时断开。例如：干簧管在未受到外界磁场影响时，触点处于断开状态，当电梯轿厢运行时，双稳态磁性开关与固定在井道里轿厢导轨上磁体架上的一个S极的圆形永久磁的相遇，在通过双稳态磁性开关中N极小磁铁时，由于两个相遇磁场相反(磁力削减)，这时干簧管触点仍为断开状态；当通过S极小磁铁时，由于磁场方向相同，干簧管触点受磁力影响而吸合(磁力增强所致)。当这个S极的圆形永久磁铁离开双稳态磁开关后，双稳态磁开关内的触点仍吸合；当外界的S极圆形永久磁铁由右向左与双稳态磁性开关相遇，通过S极小磁铁时，由于磁场方向相同，则保持干簧管吸合；通过N极小磁铁时，其磁场方向相反，磁力降低，不能再保持状态，使于簧管触点断开。

 

　　六、选层器

 

　　选层器设置在机房或隔层内，是模拟电梯运行状态，向电气控制系统发出相应信号的装置。

 

　　1．机械式选层器

　　它是一种以机械传动模拟电梯运行，以缩小的比例准确反映轿厢运行位置，并以电气触头的电信号实行多种控制功能的装置。其作用多为发出减速指令，指示轿厢位置，消除应答完毕的召唤信号，确定运行方向，控制开门等。

　　图2—84所示是常用的选层器传动系统示意图。穿孔钢带9与轿厢连接，轿厢运动驱动安装在机房中选层器钢带轮3转动，由于是采用链齿式传动，钢带在轮上无打滑现象，因此能准确反映电梯实际运行速度。然后再通过一对链轮2将运动传给箱体中的动拖板6，传动拖板随着电梯的升降而升降，且以缩小的比例，准确地反映轿厢运动位置，其缩小的比例称为缩比尺。

 

 

图2—84  机械式选层器工作原理

1—轿厢；2—链轮；3—钢带轮；4—链条；5—层站静触头；6—动拖板(触头)；7—选层器箱；8—减速器；9—穿孔钢带；10—张紧轮

 

　　缩比尺可以根据层楼高度、电梯的运行速度、减速距离等条件确定。在国产电梯中常用的缩比尺有1：60、1：100等。

　　选层器箱体除了传动机构及动拖板外，还装有静触头盘，有的还装有磁感应开关的隔磁板，作为减速指令发出装置。

　　机械式选层装置工作过程：见图2—84，当电梯做上或下运动时，带动钢带7运动，钢带牙轮(钢带轮)3带动链条4，经减速器8又经链条传动，带动选层器上的动拖板6运动，把轿厢运动模拟到动拖板上。根据运动情况，动拖板与选层器机架上层站定触头接触和离开，完成电气接点离合，起到了电气开关作用。定触头每层一块，其功能通常有轿厢位置指示，上、下换速，上、下行定向，轿内选层消号，厅外上、下呼梯消号等。例如：电梯位于三层，在轿厢内按动五层内选按钮，控制柜的内选继电器吸合，因动拖板位于选层器机架上三层，当电梯轿厢向上运行时，动拖板也同时向上运动。一旦动拖板的换速触点，接触到五层的换速接点时，换速继电器动作，电梯减速。电梯平层后，动滑板打开内选自保回路，消去五层内选信号。

 

　　2．电动式选层器

　　电动式选层器又称刻槽式选层器，如图2—85所示，可装置在控制柜内。其结构由伺服电动机1、螺杆2、螺母3和继电器接点4组成。

 

 

图2—85  电动式选层器结构

1—伺服电机；2—螺杆；3—螺母；4—继电器接点

 

　　电动式选层器的工作过程是：当电梯轿厢在井道内移动时，井道内安装的遮磁板和轿厢上安装的感应器相互插入时便发出信号，此信号送给伺服电动机，电动机便转动一定的角度(90°或180°等)，螺杆跟着转动，而与螺杆配合的螺母(不转动)则向上或向下移动一定的距离(一层楼或几层楼)，与轿厢位置成比例同步运动，由于螺母的移动，便拨动继电器的接点，使之接通或断开，达到选层的目的。

 

　　3．电气选层器(继电器式选层器)

　　这种选层器实际上是一个步进开关装置，可代替机械式选层器。对于电气选层器来说，必须特别注意依次顺序前进和后退的规定。

　　这种选层装置，通常由双稳态磁性开关、圆形永久磁铁、选层器方向记忆继电器、选层器步进限位器、记忆继电器选层继电器，以及选层器的端站校正装置等组成。

　　井道信息是由装在轿厢导轨上各层支架上的圆形永久磁铁和装在轿厢顶上一组双稳态磁开关来完成。各层选层信号是由机房内控制屏上的层楼继电器来执行。

　　其工作原理是：轿厢在井道内的位罩信号，由双稳态开关与圆形永磁铁之间位置决定，用这信号控制继电器组成选层器。选层器在双稳态磁开关离开相应的楼层后，双稳态磁开关与圆形永久磁铁相遇，使双稳态磁开关中的接点动作，一个位置一个位置地递进，继电器选层器动作超前于轿厢，并使控制系统有足够的时间，决定停车的距离。

 

　　4．电脑选层器(电子选层器)

　　这种选层器是利用数字脉冲信号、微处理机等手段组成的选层器。它是将脉冲信号的数字量相对于轿厢运行的距离量进行选层，它利用装在曳引电动机或限速器轮上的光码盘，在电动机转动时产生光脉冲信号，其脉冲量的多少决定了电梯的平层精度，如图2—86所示。

 

 

图2—86  旋转编码器计脉冲数

1—电动机；2—光码盘；3—定盘；4—发光器；5—接收器；6—比较器

 

　　旋转编码器与电动机同轴连接，随电动机的转动，产生脉冲信号输出。

　　根据脉冲的输出。可以检测运行距离。光码盘(转盘)随轿厢的运行旋转，LED发出的光线通过定盘穿过转盘的间隙。每一转产生1024个脉冲，采用两相检测，两相相差90°，因此可以判断轿厢是上行还是下行。

　　图2—87所示为电脑选层器的构成图。用旋转编码器检测的电动机的转数检出轿厢的移动距离。由方向判断回路检测运行方向送副微机。电梯安装完成后，将电梯停在底层，通过MPU上的小键盘操作，使电梯进入自动高测定运行，将各层数据写入EEPROM。每层数据是通过轿顶感应器经过隔磁板取得的。微机内部设层高表记录各层的层高数据。

 

 

图2—87  电脑选层器的构成

1—计数值；2—电动机；3—旋转编码器；4—方向检测；5—计数器；6—副微机；7—指移动距离

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