《建筑设备》实验实训系列之三THWDT-2型透明电梯实物教学实验装置实训指导书合肥学院建筑工程系建筑设备实验室2014 年2 月 25 日第一章电梯结构及原理第一节电梯发展、分类及参数规格依据2003年国务院颁发的“特种设备安全监察条例”的规定，电梯和起重机均隶属涉及人们生命、危险性较大的“机电类特种设备”。

电梯是一种用电力拖动，具有乘客或载货轿厢，轿厢运行于铅垂的或铅垂方向倾斜≤15°的两列刚性导轨之间，运送乘客或货物的固定设备。

随着人口的增加科学技术日新月异地发展，人们物质文化生活水平的逐步提高，建筑业得以迅速发展，大批的高楼大厦拔地而起，电梯产品在人们物质文化生活中的地位将越来越重要。

一．电梯产品的发展电梯是人们生活中非常常用的一种机电类设备。

电梯得以广泛使用的根本原因在于采用了电力作为动力来源。

18世纪末发明了电机，随着电动机技术的发展，19世纪初开始使用交流电动机拖动电梯，到现在普遍使用的变频器驱动交流电动机，显著改善了电梯的工作性能。

未来电梯的发展将对节能、新技术、安全技术等方面进行研究。

例如：电梯节能：选择高效的驱动系统、减小电梯机械系统的惯性和磨擦阻力、合理运用对重和平衡重等，都是电梯节能的重要体现。

二．电梯的分类电梯的分类比较复杂，一般常从不同的角度进行分类：可按用途、速度、拖动、曳引机有无减速器等分类。

1．按用途分类⑴乘客电梯：为运送乘客而设计的电梯。

⑵载货电梯：为运送货物而设计并通常有人伴随的电梯。

⑶病床电梯：为运送医院病人与其病床而设计的电梯。

⑷杂物电梯：供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等，但不允许人员进入轿厢的电梯。

⑸住宅电梯：供住宅楼里上下运送乘客和家具而设计的电梯。

⑹特种电梯：除上述常用的几种电梯外，还有为特殊环境、特殊条件、特殊用途而设计的电梯。

如船舶电梯、观光电梯、防腐电梯、车辆电梯等。

2．按速度分类⑴低速梯: 额定运行速度V≤1.0m/s的电梯；⑵快速梯：额定运行速度1.0m/s＜V＜2.5m/s 的电梯；⑶高速梯：额定运行速度V≥2.5m/s的电梯。

三．电梯的参数规格1．额定载重量：制造和设计规定的电梯载重量。

2．轿厢尺寸（mm）：宽×深×高。

3．开门宽度（mm）：轿厢门和厅门完全开启时的净宽度。

4．额定速度：制造和设计规定的电梯运行速度。

5．停层站数：凡在建筑物内各层楼用于出入轿厢的地点均称为站。

6．提升高度（mm）：由底层端站楼面至顶层端站楼面之间的垂直距离。

7．井道高度（mm）：由井道底面至机房楼板之间的垂直距离。

8．井道尺寸（mm）：宽×深。

9．其他参数：轿门形式、开门方向、曳引方式、电气控制系统等。

第二节电梯的机械及电气系统电梯由机械和电气两大系统组成。

构成每个系统的零部件及其规格品种参数很多，是一种复杂的机电类设备。

一．机械系统机械系统由驱动系统、轿厢及对重装置、导向系统、层门和轿门及开关门系统、机械安全保护系统组成。

1．驱动系统由曳引机、制动器、导向轮、曳引钢丝绳和绳头组合等部件组成。

⑴曳引机：三相感应电动机，采用变频调速驱动方式。

电梯启动时，变频器使定子电流频率从低频上升到额定频率。

减速时，使电机频率从相应的额定频率下降到零，实现电梯平层，保证了电梯运行平稳，模拟真实电梯良好的舒适感。

⑵制动器：只有在电梯运行时松闸，当电梯停止时制动并保持轿厢位置不变，安装在曳引机上。

⑶曳引钢丝绳：连接轿厢和对重装置的机件，承载着轿厢、对重装置、额定载重量等重量的总和。

为了确保人身和电梯设备的安全，各类电梯的曳引钢丝绳根数以及安全系数一般应符合下列规定：客梯、货梯、医梯≥4，安全系数≥12；杂物梯≥2，安全系数≥10。

2．导向系统由井道钢架、导轨、导靴等组成。

⑴透明电梯实物教学实验装置井道框架：相当于电梯附着的建筑物，为电梯提供支承、固定导轨。

⑵导轨：每台电梯均具有用于轿厢和对重装置的两组至少4列导轨，导轨是确保电梯的轿厢和对重装置在预定位置上下垂直运行的重要机件。

3．层门和轿门及开关门系统由轿门、层门、开关门机构、安全触板、门套等部件组成。

⑴门安全触板：在轿厢门的边沿上，装有活动的安全触板。

当门在关闭过程中，安全触板与乘客或障碍物相接触时，通过与安全触板相连的联杆，触及装在轿厢门上的微动开关动作，使门重新打开，避免事故发生。

⑵门机力矩安全保护：门机用一定的力矩同时关闭轿厢门和厅门。

当有物品或人夹在门中时，就增加了关门力矩，于是通过相连的行程开关使轿厢门和厅门自动重新打开，从而避免事故发生。

⑶厅门自动闭合：电梯层门的开与关，是通过装在轿门上的门刀片来实现的。

每个层门都装有一把门锁。

层门关闭后，门锁的机械锁钩啮合，此时电梯才能启动运行。

4．机械安全保护系统由缓冲器、限速保护装置等部件组成。

⑴缓冲器是电梯极限位置的安全装置，当电梯因故障，造成轿厢或对重蹲底或冲顶时（极限开关保护失效），轿厢或对重撞击弹簧缓冲器，由缓冲器吸收电梯的能量，从而使轿厢或对重安全减速直至停止。

⑵超速安全保护：当电梯发生意外事故时，轿厢超速或高速下滑（如钢丝绳折断，轿顶滑轮脱离，曳引机蜗轮蜗杆啮合失灵，电机下降转速过高等原因）。

这时限速器就会紧急制动，通过安全钢索及连杆机构，带动安全钳动作，使轿厢卡在导轨上而不会下落。

二．电气控制系统电气控制系统主要由拖动控制部分、使用操纵部分、井道信息采集部分、安全防护部分等组成。

电气控制系统决定着电梯的性能、自动化程度和运行可靠性。

随着科学技术的发展和技术引进工作的进一步开展，电气控制系统的发展迅速。

在国产电梯中，在中间逻辑控制方面，已淘汰了全继电器控制，采用PLC和微机控制，基本实现乘用安全、可靠、舒适的目标。

1．拖动控制部分由曳引电动机和控制柜组成。

⑴透明电梯实物教学实验装置控制柜内PLC主机（可选用西门子或三菱品牌）：西门子主机CPU224（AC/DC/RLY）+EM223数字量扩展模块，MM420变频器,AC380V；三菱主机FX2N-64MR，FR-D740变频器, AC380V。

2．使用操纵部分由轿内操纵箱、厅外召唤箱和检修操作箱组成。

⑴操纵箱：一般位于轿厢内，是电梯司机或乘用人员控制电梯上下运行的操作控制中心。

电气元件与电梯控制方式、停站层数有关。

⑵召唤按钮箱：设置在电梯停靠站厅门外侧，给厅外乘用人员提供召唤电梯的装置。

⑶检修操作箱：便于检修人员安全、可靠、方便地检修电梯，位于电梯轿厢顶部。

3．井道信息采集部分由减速传感器、双稳态开关、限位开关等组成。

⑴减速传感器：为干簧管换速平层装置，均由塑料盒、永久磁铁、干簧管三部分组成。

这种感应器相当于一只永磁式继电器，被作为各种控制方式的低速、快速电梯电气系统实现到达预定停靠站时提前一定距离换速、平层时停靠的自动控制装置。

⑵双稳态开关：当电梯向上运行时，双稳态开关接近或路过磁豆（圆柱形磁铁）的S极时动作，接近或路过N极时复位。

反之电梯向下运行时，双稳态开关接近或路过N极动作，接近或路过S极时复位，此时输出电信号，实现控制电梯到站平层停靠，双稳态开关与磁豆的距离应控制在6～8mm之间。

4．安全防护部分由极限开关、门电联锁开关及其他保护开关组成。

⑴终端极限开关安全保护系统：在电梯井道的顶层及底层装有终端极限开关。

当电梯因故障失控，轿厢发生冲顶或蹲底时，终端极限开关动作，发出报警信号并切断控制电路，使轿厢停止运行。

三．透明电梯实物教学实验装置视图门机及轿厢视图井道信息装置视图井道信息装置视图第二章 THWDT-2型透明电梯实物教学实验装置简介“THWDT-2型透明电梯实物教学实验装置”外罩采用透明有机玻璃制造，内部一目了然，使学生能够很直观、透彻地了解、掌握电梯的结构及其动作原理。

电动机驱动采用进口变频调速器，功能与真实的变频调速电梯相同，具有全集选功能，能自动平层，自动关门，响应轿内、外呼梯信号。

一．主要参数1．供电电源：三相四线，AC380V，50Hz2．工作环境：温度-10℃～+40℃相对湿度＜85%(25℃) 海拔＜4000m3．装置容量：＜1.5kVA4．电梯对象外围尺寸：1000mm×1000mm×3200mm（宽×深×高）5．门口尺寸：370mm×310mm（宽×高）6．电梯轿厢外尺寸:600mm×450mm×380mm（宽×深×高）7．控制柜尺寸：800mm×600mm×1600mm（宽×深×高）8．设备自重：约600kg9．曳引机功率：1.1kW，电压AC380V10．额定电流：2.5A11．变频器：三菱FR-D740-1.5kW/西门子MM420-1.1kW12．可编程控制器（PLC）：三菱FX2N-64MR-001/西门子CPU224+EM22313．控制方式：集选（JX）14．电梯层站：4/4二．基本结构该电梯主要由以下几部分组成：1．井道框架：相当于电梯附着的建筑物，为电梯提供支承，固定导轨，是钢架结构。

2．曳引机：位于框架顶部，是电梯的动力装置，安装在两条承重梁上，它主要由以下几部分组成：⑴电动机：鼠笼式三相感应电动机，采用变频变压（VVVF）驱动方式。

电梯启动时，变频器使定子电流频率从极低频率开始，按控制要求上升到额定频率；减速时，使转速相应从额定频率时的转速开始平滑地下降到零，实现电梯平层，保证了电梯运行平稳，模拟真实电梯良好的舒适感。

⑵制动器：只在电梯通电运转时松闸，当电梯停止时制动并保持轿厢位置不变，工作电压DC110V。

⑶减速器：采用蜗轮杆减速器，具有高精度、高效率、低噪音的特点。

⑷曳引轮：绳槽为半圆槽，提供钢丝绳与绳轮之间的摩擦力。

3．控制柜⑴变频器：根据PLC给出的指令，对电机的电源频率、电压进行调制，使电机运行平稳。

⑵可编程序控制器（PLC）：控制电梯的运行状态，根据、外选信号，对电梯的位置进行逻辑判断，然后给出运行指令，使电梯实现应答呼梯信号，顺向外呼截停，反向外呼保留信号，自动关门等功能。

⑶安全及门锁回路：由继电器回路组成，急停、门锁开关的通断决定安全及门锁回路的正常与否，以便PLC判断电梯是否处于安全状态。

⑷故障设置箱：打开钥匙，可用开关设置48个不同故障。

4．导轨：分别有轿厢导轨和对重导轨，保证轿厢及对重垂直运动。

5．轿厢：由曳引钢丝绳悬挂，通过曳引机另一端连接对重，在导轨上运行。

门上装有连锁开关，当门关闭后电梯才能运行。

门上还有安全触板，当关门过程中碰到障碍物时，轿门马上开启。

6．对重：与轿厢连接，作用是平衡轿厢的重量。

7．层门：门上有门锁开关，当层门关闭后，电梯才能启动。

8．操纵箱：设在框架正面左侧，模拟乘客在轿厢内选层的信号输入设备，包括：⑴数字显层器：七划数码显示轿厢所在楼层。