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

沈高峰 江道斌 钱江

怡达快递电梯有限公司 浙江省湖州市南浔区 313009

摘要：在目前电梯电气控制系统设计相对比较成熟的情况下，仍需关注一些实用的设计细节，切勿为了追求所谓的高科技、高大上进行没有实用价值的设计。设计的核心是为用户服务、以人为本和高可靠性。对于控制系统内各个部件的匹配关系，应从实践出发，从根源上解决由于人为因素带来的安全事故，充分考虑失效风险，结合现场设计合理的临界值和设计余量。鉴于此，本文主要分析电梯电气控制系统设计中的几个易忽视的问题。

关键词：电梯电气控制；系统设计；问题

中图分类号：TU857 文献标识码：A

1、引言

电梯已经广泛应用于各类建筑结构中，承担着安全可靠载人运货的功能。加强电梯电气控制系统故障维修工作，是一项事关电梯能否安全运行和人身安全、财产安全的重要工作。

2、电梯电气控制系统概述

2.1、电梯电气控制系统

电梯电气控制系统是电梯内部主要的系统组成。一般电梯电气控制系统都具有比较复杂的电气元件组成和运行原理。常见电气控制系统组成元件包括控制柜、操纵箱、楼层指示灯、电梯限位和换速装置、电梯轿顶检修箱等，是由电动机、制动线圈和调速开关、极限开关等多种元器件构成。电梯电气控制系统是对电梯功能、性能和自动化程度具有决定作用的系统。目前现代化电梯电气控制系统快速发展，智能化、自动化程度越来越高，电气控制系统的管理维护也更加重要。如果不能及时发现电梯故障进行排除，疏于电梯日常维护保养，就有可能导致电梯出现严重人身伤害事故。近20年，国内大量新建的高层建筑电梯，逐步进入老旧状态，对电梯电气控制系统的故障维修进行研究是一项具有重要现实价值的课题。

2.2、电梯电气控制系统分类

从电梯的乘载任务对象来进行分类，电气控制系统应适应乘载对象的不同需要。常见的类型有：（1）载货电梯。这类电梯一般应用于对提升高度要求不高的建筑，日常运送任务不是特别繁忙，工作效率没有不是特别高。但电梯要具有良好的平层准确度。该类电梯的电气控制系统采用的是电梯轿内部按钮或者手柄进行控制，常见的使用场景如医院的病床电梯、小区送货电梯等。（2）杂物电梯。杂物电梯是用来运送杂物的专业电梯，因为运送对象是货物，对其安全设施要求不是特别高，国家要求杂物电梯不能乘人。该电梯的上下控制箱一般不是设置在电梯轿内部，而是在大厅里进行杂物电梯的上下运行控制，常见的使用场景如图书馆、酒店等。（3）乘客电梯。该类型电梯是目前主流电梯的类型，主要适应于高层的写字楼和住宅、医院、宾馆等建筑，是用来进行以人为乘坐者的电梯，要求具有较高的工作运行效率和自动化操作水平，该类型的电梯电气控制系统分为信号控制、集选控制、并联控制、群控等多种控制形式，以满足不同场景下的电梯使用需要。

3、电梯供电电源保护设计

3.1、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。

3.2、安全回路的电源设计

(1)安全回路电源需降压设计。安全回路连接着几乎所有的电气安全保护装置，且是所有电梯从业人员最容易误触碰的回路。普通电网AC220V是比较大的安全风险。结合安全回路的线路长度，目前大部分电梯公司都采用AC110V/DC110V。(2)电源采用接地和小容量的短路保护装置。既然安全回路需要频繁被电梯从业人员接触，110V并非安全电压，只是降压设计是远远不够的，因此还需考虑接地保护。电气安全保护装置一旦绝缘异常或是被人员误触，通过接地回路形成短路回路，进行短路保护。

3.3、电气控制主板的电源设计

电梯电气控制系统中，控制主板是整个控制系统的核心部分，通常也是除变频器外价值最高的部分了。控制主板的电源设计也是至关重要的，若设计不当会经常发生控制主板故障或是控制主板无法启动的问题。通常情况下，设计电源时需要熟悉主板的电源容量、电压范围，是需要稳压型还是稳流型，以选择匹配的电源给控制主板进行供电。

4、电梯防雷接地系统设计

根据《建筑物防雷设计规范》GB50057－2010规定，各类防雷建筑物应设防直击雷的外部防雷装置，并应采取防雷电电涌浸入的措施；第二类防雷建筑物，还应采取防雷电感应措施。建筑物安装应符合相应防雷等级的避雷针、避雷带、避雷网、引下线，引下线应沿建筑物四周均匀或对称布置，其平均间距应符合要求。

《电梯安装验收规范》GB10060－2011规定：接地线应分别直接接至接地端子上，不得相互串接后接地。电梯接地系统中电气装置外露的金属可导电部分，分别直接接到控制柜接地内，形成Ss型连接方式(图1)，即电梯电子系统的所有外露导电物与建筑物的等电位连接网络做功能性等电位连接。当采用Ss型等电位连接时，电梯电子系统的所有金属组件应与接地系统各组件绝缘，且不应设独立的接地装置，电子系统供电的控制柜的保护线PE应就近与建筑物的等电位连接网络做等电位连接(Ss将星形结构通过ERP点整合到等电位连接网络)。

图1系统功能性等电位连接整合到等电位连接网络中

《电梯制造与安装安全规范》GB7588－2003第13.1.5条规定“零线和接地线应始终分开”。《电梯监督检验规程》第2.11.1条规定“系统接地型式应根据供电系统采用TN-S或TN-C-S系统，进入机房起中性线N和保护线PE应始终分开”。建筑物中不同设备的接地系统功能要求不尽相同，接地问题复杂多样，防雷接地与其他保护接地较难区分，各类设备之间的接地电位存在差别，而电梯接地系统中保护线PE连接为等电位连接，单独置身其中要达到防雷要求是困难的，应将各类设备的交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等采用等电位连接方法共同连接到建筑物的整体接地网中。

5、结束语

近几年，电梯行业进入了快速发展时期，由于电梯使用量的急剧增长，电梯行业对高素质技能型人才需求出现日益增长的态势，但教育培训和实训设备相对滞后，符合电梯人才培养需要的实训设备的缺乏，已经成为制约人才培养质量提高的重要因素，电梯行业技术人才的紧缺已经成为电梯制造和安装维修保养企业的共同难题。由此可见，本文的研究也就显得十分的有意义。

参考文献：

[1]曹永刚.电梯导轨去毛刺机的电气控制系统设计[J].长沙民政职业技术学院学报,2017,24(03):130-131.

[2]张书,屈省源.专业模型电梯电气控制系统设计[J].机电工程技术,2015,44(04):6-9.

[3]谢励文.绿色电梯电气系统设计与实现[D].华东理工大学,2015.