摘 要:本文介绍当电梯运行途中遇到停电或因电梯某些控制部件产生故障不能按正常程序运行时电梯停电自救器应用的方法及原理。
关键词:电梯自救器 逆变器 IGBT
中图分类号:TM50文献标识码:A文章编号:1007-9416(2011)04-0100-02
1、概述
生活在继续,科技在发展,楼层在增高,电梯在增多。目前,我国电梯保有量已达到500多万部,成为人民广泛使用的一种微机控制的智能化、特种自动化设备,其质量安全问题已涉及千家万户。近两年来,全国发生人员伤亡事故多起,死伤近百人。人们对电梯的要求也不再局限于能坐即可,更多地关注舒适性及安全性。由于电梯有机械部分,存在使用磨损的情况,同时电梯还是公用产品,多数人对其熟悉程度难以预料,所以在电梯的日常使用中出现意外在所难免。作为电梯故障时确保乘客安全的有效手段,电梯应急装置应运而生。相当于汽车“安全气囊”,是一种电梯困人紧急救援设备,主要当电梯运行途中遇到停电或因电梯某些控制部件产生故障不能按正常程序运行时,利用蓄电池组提供的电能能自动投入运行,完成使轿厢向上或向下移动到最近的平层位置,然后打开轿厢及梯门,让乘客安全出来。
2、系统构成及原理
所谓电梯自救器是这样一种安全装置:即电梯自救器与电力电子技术关系密切,其核心部分是逆变电路。系统的构成及工作原理如图1所示
2.1充电器单元
充电器的作用是将交流220V市电转换成直流电给蓄电池组充电,应具有陡降、恒压输出较好的充电特性及可靠性。设计要考虑到适用于不同的电梯种类,输入电压可选择为110V或220V,输入电压经整流滤波后,由IGBT进行单端反激式逆变电路,通过高频变压器将能量转换,在变压器二次侧用快速二极管整流经电解电容滤波后输出充电电流,由于输出与输入需要隔离,输出电压的反馈信号需采用线性光耦实现传输,恒压输出使当充满电时自动停止充电。IGBT采用过流保护以防止万一输出端短路所引起的损坏,短路电流被限制在合理数值,一旦短路结束,逆变器可继续工作。
2.2单相逆变单元
考虑到需要多种不同的输出电压,如380V、220V、110V、24V等,所以用变压器输出,根据负载所需,变压器容量为1.3kVA,380V提供给电梯控制器的工作电源,使PLC控制器在停电自救期间继续完成平层、开门等程序动作,并提供抱闸及门机等所需的电能,其它的电压提供给一些中间继电器、接触器及三相逆变器的驱动辅助电源。单相逆变器采用带变压器的推挽式逆变电路,推挽功率管最好也同样选用IGBT管,只要输出为方波即可满足要求。电源为蓄电池组48V供电,50Hz驱动振荡源由IC产生,稳定性高。采用电压反馈闭环控制,保证了输出电压的恒定。单相逆变器是当停电自救工作时最先投入运行的单元,一直运行到整个停电自救工作结束。
2.3三相逆变单元
三相逆变单元是该设备的关键部分。采用6单元IGBT模块,逆变单元的工作电源用48V蓄电池供电,逆变输出通过接触器切换到三相牵引电动机,以5Hz三相输出。6个管中的其中三个由于是共地的,所以可以用同一组电源供电,而另外三个管需要单独的电源供电,所以采用光电耦合隔离驱动。三相逆频率为5Hz,由蓄电池组作用电源,逆变输出经接触器转接到牵引电动机,使电梯轿厢能以正常速度约1/10的速度向上或向下慢慢移动。三相逆变器的相序是可变的,由三相波形产生器可实现。其控制过程为:先向某一方向运行,当运行不成功(可从电梯反馈信号检测得到轿厢运动,该信号来自连接在电动机上的旋转编码器),即不动时,则停止,并往相反方向运行,在实践中,尽管电梯负载较重,一般都能一次运行成功,几乎不用反转运行的。
2.4主控板
主控板的结构方框图如图所示。其主要部分包括信号处理单元、三相波形发生器、锁存器、驱动器、单相逆变发生及驱动器等。信号处理单元由逻辑电路构成,完成停电后对单相逆变器的启动、对三相逆变器的启动等自救工作的控制,当自救工作完成后,即轿厢平层后,关闭三相逆变器、开门、关闭三相逆变器。之后处于等待再次来电,整个自救过程结束。
2.5接触器组件
接触器组件是一套接触器或继电器,已完成备用电源与市电之间的切换,该组件关键之处在于需要特别设计,有些需要有联动机械互锁功能,以保证运行的安全性及可靠性。
3、系统优点
3.1运行全自动化、反应快速
监测守侯状态和应急救援过程都在微电脑控制下自动完成,无需人为干预。当电梯正常工作过程中,本装置处于监控状态跟踪电梯的运行情况,停电、缺相等异常情况发生而造成电梯不能正常工作,短时间内便投入工作。
3.2安全可靠、通用性强
采用电气互锁自动反馈和灵活多变的接口方案,电梯主电源无需串入本装置。装置与电源间的控制转换全采用静态点隔离,确保电梯的正常工作及应急过程中的信号采集、救援过程中的安全运行;在电梯检修过程中,本装置拒绝投入工作。 可与各品牌不同型号的电梯配套使用。按键调整功能采用先进的在线可改写存储器,存储各种需调整的参数,使调试变得简单、精确、直观、可靠。
3.3接口简单方便
采用了简单适用的接口电路,方便现场安装调试;并没有专门的“联机”和“脱机”插座,当怀疑应急装置有故障影响电梯正常运行时,不必把接线断开,可人为的从“联机”状态改为“脱机”状态,应急装置与电路控制系统完全脱离。
3.4自充电免维护功能
可采用专门设计的涓流充放电电路,对蓄电池进行充放电,克服二次电池自放电特性,不需人为对电池进行充放电及其他保养,大大提高了电池的寿命。
4、结语
国内电梯配套应急装置的比例并不高,目前仅为5%,而国外大概有20-30%的比例。这与区域经济发展水平有关,比如在新加坡政府项目中,电梯应急装置的应用达到了80%,在电力不稳定的印度电梯应急装置的应用比例也比较高。国内对电梯应急装置的认识并不多。这需要媒体和政府加大科普宣传力度,令公众知道目前解决电梯故障问题的应急保护技术手段已经出现,避免电梯故障时由于惊慌而出现扒门、敲打等非理性动作,造成严重后果。有的电梯厂家只考虑电梯价格,很少为用户推荐非标配的应急装置产品,以至于用户根本不知道应急装置的存在及其功效,从而影响了电梯自救装置的推广与使用。而电梯装好后,再加装应急装置,维保费用会比较高,用户难于接受。对于政府而言,应该更多地考虑公共安全问题,尽快把电梯安装自救装置列入指导性建议或者标配产品中。目前,有的地方政府已经认识到应急装置的重要性,并出台了相关地方措施,要求公共场所电梯必须加装自救装置。
参考文献
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