电梯电气控制系统设计中的几个易忽视的问题

电梯电气控制系统设计中的几个易忽视的问题

张怀旻

浙江省特种设备科学研究院 ,浙江省杭州市 310000

摘要：面对每天成千上万乘坐电梯往返生活和工作场所的人们，电梯的安全运行对他们的生命和财产安全具有重要意义。因此，我们必须加强对电梯安全的研究，以确保电梯不仅为人们的生活提供便利，而且保证人们的生命安全。电气控制作为电梯安全工作的核心，决定着电梯的安全工作和运行。因此，对电梯电气控制中存在的问题进行分析和研究是非常必要的。

关键词：电梯；电气控制系统；设计；问题；措施

1电梯电气控制发展

电梯电气控制主要是管理各种电梯信号，包括安全信号、位置信号、速度、时间要求和命令信号，使电梯随时处于保护状态，正常运行。在以往的电梯电气控制中，一般采用继电器控制，即继电器逻辑电路。这种控制模式的原理相对简单，控制相对直观。然而，由于继电器控制系统的接线复杂，要求触点多，故障概率和频率高，设备大，因此已被淘汰，取而代之的是目前较为先进可靠的可编程控制器或微机。

目前，大多数电梯都是集中选择控制。2~3台集中选择电梯的并行控制和3台以上集中选择电梯的群控也很常见。随着各种建筑高度的增加和内部设施的先进，人们对速度和舒适性的要求日益提高。随着微型计算机的发展和应用，在VVVF电梯的基础上，将人工智能、模糊逻辑控制器和高级计算机引入电梯，使电梯控制更加计算机化。其主要特点是：

（1）全计算机系统：由多台微机组成（分散在机房、轿厢、各厅站）。网络传输信息，增强“人机”对话，提供多种功能，使系统更加灵活。

（2）调速采用变频变压原理，速度和电流由闭环自动调速系统控制。此外，采用VVVF逆变器控制车门，使车门的开/关更加安静、顺畅。

（3）采用数字连续传输处理组，可相互监控，提高传输精度。

（4）采用新的称重装置，安装在轿厢顶部，以平衡电梯的启动，方便调整。称重信号电平被添加到速度控制系统中，以选择最佳运行曲线，从而在不同负载条件下保持最佳运行质量。群控系统采用人工智能和模糊逻辑控制器，发挥了良好的效率，增加了服务功能。实现了安全、高效、舒适的电梯功能。

2电梯电气控制系统设计

2.1单相供电设备的设计

除家用电梯电气控制系统外，现阶段几乎所有电梯的电气控制系统的电源配置都是三相五线制，这也是我国现阶段的主流用电配置。电梯电气控制系统中，除了类似变频器这样的核心部件需要三相供电外，还有大量的单相供电电气部件，例如：照明电源、门机系统电源、开关电源等。正常情况下，考虑到相互之间的平衡，控制系统对于单相供电部件电源设计都是尽可能地均衡，在未发生零线(N)失效情况下，这样的设计没有问题。但是在现场会有意外因素的发生，例如零线松动或者接触不良，那么这样的单相供电设备之间未接在同相的情况就会发生过压引起故障，甚至烧毁。这主要是由于当公共的零线接触不良时，在两个单相供电设备之间的两根火线就会形成两相供电施加在单相供电设备上，且单相供电设备的阻抗也不一致，会使某个单相供电设备过压而烧毁。因此在电梯电气控制系统中，若存在两相和单相供电设备的情况下，那么所有的单相供电设备必须在同一相，即单相供电设备采用同相设计，如图2所示。这样的设计即使发生零线松动或接触不良时，两个单相供电设备之间仍是同相电压，最坏的可能是发生单相供电设备无电的情况，能够有效地保护单相供电设备。关于相互之间负载如何平衡，其实在这里不必考虑，因为对于电梯电气控制系统来说，单相供电设备的容量远远小于三相驱动设备，如果某项过载，前端的过载保护装置也是有效的。

2.2门锁的电气装置

根据相应的规定，电梯的每个层门应配备一个带安全触点的电气装置，以确保层门的关闭位置。在门锁型式试验过程中，接触式电气装置应进行100万次耐久性试验。试验方法是在两倍额定电流和额定电压的条件下，将电阻连接到电气装置的触点上。电触点的使用环境包括交流电路和直流电路，这两种电路的使用寿命也不同。如果电梯门锁的型式试验在直流回路中只能满足使用寿命的要求，则电气装置的初始触点只能在直流回路中使用；如果在交流电路中满足使用要求，则设备触点只能在交流电路中使用。在调查大量电梯时，发现一些电梯选择的电气设备触点应用于直流电路，以满足使用寿命要求，但它们安装在交流电路中，而一些应安装在交流电路中的电子设备触点则用于直流电路。这将降低电梯门锁的耐久性和可靠性，大大提高门锁失效的概率，为电梯的安全运行埋下隐患。因此，在设计和制造电梯时，企业应注意门锁所选用的电气设备的类型，并在这方面做一些详细的工作，以降低电梯的故障率。

2.3常规电气安全保护装置的设计

在电梯电气控制系统中，电气安全和门锁电路是设计中必不可少的组成部分。电气安全保护装置基本上基于安全保护和门锁开关。每个安全保护开关相互串联。在电梯运行过程中，机械安全装置动作使安全保护开关动作，直接切断电梯驱动主机的电源，使电梯停止运行。近年来，由于乘客对电梯运行效率的要求越来越高，一些电梯增加了提前开门的功能。一般来说，该功能是在门打开、门锁保护开关断开的情况下运行电梯，对安全性提出了很高的要求。主要有：（1）电梯在开门区域的双重确认。对于具有提前开门功能的电梯，开门区域的确认至少有两个信号。如果任何信号丢失，电梯应停止运行。（2）开门区域的限速通常小于200mm/s。（3）开门区域信号与提前开门信号的相互确认。通常，这种控制系统会有提前开门信号的输出，因此提前开门的操作必须在开门区域的范围内，否则会立即关闭提前开门功能。（4）最重要的一点是每个信号的定时关系，这在日常设计中很容易被忽略。在系统软件设计中经常会注意到这一点，但由于电子硬件的延迟，实际定时往往与设计不一致，造成严重后果。

2.4电梯控制主板与外围电气部件接口临界可靠性设计

现阶段的电梯控制主板有很多的输入输出接口，这些接口的设计电压和电流的要求阈值与外围电气部件要相互匹配。设计人员要熟悉外围部件的电气参数，并留有10%以上的设计余量，否则故障率会偏高。例如，因国家标准提出的安全要求，电梯驱动主机和驱动器之间、控制电梯制动器的接触器必须进行防粘连设计。一般情况下，基本都是采用接触器的辅助触点的常闭信号进行防粘连检测，但是这个防粘连保护经常误报故障，接触器往往是正常的，并没有发现接触器粘连故障，维修人员现场确认接触器辅助触点也是符合要求的。经过分析发现，负责检测防粘连的控制主板输入数字口的电流只有10mA，接触器辅助触点对微电流的识别能力恰好也是10mA，这就造成常闭触点已经接通了，但是控制主板的输入口没有输入电压，控制主板因没有检测到接通的信号而误报，这显然是因为设计时没有考虑设计余量造成的。更换微电流识别能力更强的接触器辅助触点或是提高主板输入口的负载电流，这样的误报问题就解决了。

结论

随着电梯在中国的使用越来越多，电梯已逐渐成为人们生活的一部分。作为电梯安全工作的核心，电梯电气控制系统的性能是否完好、合格、满足要求，都决定着电梯能否安全运行。因此，在设计电梯电气系统时，应严格按照相关法律法规的标准，注意电梯的安全保护。同时，电梯维护人员还应定期对电梯电气控制系统进行调试、维护和维修，以提高我国电梯的安全系数，确保人们的出行安全。

参考文献：

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