浅析电梯与电梯安全装置
摘要：随着社会发展城市建设，高层建筑越来越多，电梯已经成为人们日常生活中必不可少的代步工具，其安全性也越来越受到人们的关注，本文介绍了电梯的基本原理，分析了电梯部分电气和机械安全装置。
0 引言
随着我国城市化建设迅猛发展和物质文化生活质量迅速提高，建筑业的日益发展壮大，电梯工业也迅速发展起来。但近几年来常见诸报端的电梯安全事故使人们不得不思考电梯是否真正安全，鉴于此，本文搜集了电梯的安全装置，从原理上进行分析，使使用者更清楚的认识了解它。
1 电梯及其工作原理
一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。
电梯曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输的目的。
1.1 交流双速电梯的性能特点 电梯的拖动系统有许多种，性能好的有直流发电机——电动机可控硅励磁拖动系统、变频调压调速系统，但它们价格都昂贵。简单的有交流调压调速系统，单/双速交流电动机拖动系统，在速度 1.5m/s 以下的中低速电梯中经常采用后者来拖动，因为它结构简单，经济实用。本文就交流双速电机拖动系统进行研究。
电动机是驱动电梯上下运行的动力源，其运行情况比较复杂，因此，要求电动机不但应能适应频繁起动和制动要求，而且要求起动电流小、起动力矩大、机械特性硬、噪声小，当供电电压在额定电压7％的范围内变化时，还能正常起动和运行。交流双速电动机就能满足这种要求，交流双速电梯的主驱动系统的结构原理是三相交流异步电动机定子内具有两个不同极对数的绕组，国内一般为6极（同步转速为 1000r／min）和24极（同步转速为250r／min）的两个绕组。这两个绕组可以是各自独立的双绕组（例如JTD系列电动机），也可以是单绕组双速（通过工艺改变接线法使一个绕组获得两种极对数，例如YTD系列电动机）。这种主驱动系统的工作过程如下所述，快速绕组（6极）作为起动和稳速（即额定速度）运行之用；而慢速绕组（24极）作为制动，减速平层停车之用。起动按时间原则，串电阻电抗一极加速；而减速制动也按时间原则进行两极在发电制动减速，以慢速绕组进行低速稳定运行，直到平层停车。 1.2 交流双速电梯系统的主电路图及工作原理
如图所示为交流双速电梯控制系统的主电路图。图中 M 为 YYTD 系列电梯专用双速笼型异步电动机（4/16 极）；KM3、KM4 为电动机正反转接触器，用以实现电梯的上、下行控制；KM5、KM6 分别为电梯的高低速运行接触器，用以实现电梯的高速或低速运行；KM7 为起动加速接触器；KM8、KM9、KM10 为制动减速过程接触器，用以调整电梯制动时的加速度；L1、L2 与 R1、R2 为串入电动机定子电路中的电抗与电阻，与 KM7—KM10 相配合实现对电动机的加减速控制。当 KM3 或 KM4 与 KM5 通电吸合时，电梯将进行上行或下行的起动，梯形图程序中设定延时 1.5S 后 KM7 通电吸合，切除 R1、L1，电梯将转为上行或下行的稳定速度运行过程；当电梯接收到停层指令时，KM5 断电释放，KM6 通电吸合，电动机转为低速接法，串入电抗制动，实现上升与下降的低速运行，且 KM8—KM10依次通电吸合，程序中设定三个接触器动作的时间依次为 1S、1.5S、2S。用来控制制动过程的强度，提高停车制动时的舒适感。至平层位置时，接触器全部断电释放，机械抱闸，电梯停止运行。 1.3 电梯的门机电路及安全运行回路
如图所示为电梯的门机电路及安全运行回路。门电动机为它励直流电动机，可由 KM1、KM2 控制其正反转。当 KM1 接通时，电阻 R2 与电动机电枢并联，
电流由电枢左端流向右端，电动机正转实现开门，压下 SQ11 时，R2 部分被短接，实现电梯开门调速。当 KM2 接通时，电动机将反转，实现关门，并由 SQ12，SQ13 与 R3 一起实现关门调速。
SQ1-SQ6 电梯一层至六层的厅门锁开关 SQ8 电梯安全钳开关 SQ9 电梯限速器开关 SQ10 电梯轿厢内急停开关 SQ11 电梯开门调速开关 SQ12、 SQ13 电梯关门调速开关 SA1 电梯上强迫停止开关 SA2 电梯下强迫停止开关 SA3 基站开关梯钥匙开关 KA1 电梯门锁继电器 KA2 电梯安全运行继电器 FR1、FR2 热继电器触点
当电梯上下运行时，抱闸应打开，其线圈应通电。当电梯停止运行时，抱闸应抱死，其线圈应断电。将所有厅、轿门开关串联在一起，控制电梯门锁继电器 KA1，实现电梯门全部关闭后电梯才能运行的控制。将安全窗开关、安全钳开关、限速器开关、轿内急停开关、上下强迫停止开关、基站开关梯钥匙开关以及热继电器触点 FR1、FR2 串联在一起，构成电梯的安全运行回路，控制安全运行继电器 KA2，当安全运行继电器 KA2 断开时，可以实现在多种紧急情况下电梯的立即停车。
2 电梯安全装置
电梯的安全装置概括起来可分为机械和电气两大类。电梯的机械安全装置有限速器、安全钳、缓冲器、门系统等; 电气安全装置有超速保护装置、供电系统断相错相保护装置、接地接零保护装置、终端保护装置、报警装置及其他电气安全装置。电梯的机械各个装置大多有相应电气安全设备给予配合保护,因此,二者有时是结合在一起的。应该指出,各类电梯的安全装置都是非常必要的, 下面仅就其中最重要的，而且也是国家规定每年都要进行型式检验的安全装置, 即限速器、安全钳、缓冲器和门锁系统进行论述。 2.1 限速器
电梯限速器，是电梯上重要安全装置，其功能是对电梯超速和失控保护。限速器作用：在轿厢向下运行时，当遇到某种情况如超载、断绳、突然开门、曳引机制动失灵或无力等等，实际运行速度超过额定速度达到一定范围时，就立即动作迫使电梯停驶。
限速器原理：当轿厢超速下降时，限速器轮在限速钢丝绳与其绳槽的摩擦下，转速也加快，当增大到一定值时，根据设计自锁原理将限速轮制动；又在限速轮与钢丝绳的摩擦作用下，拉动安全钳拉手，提升安全钳块，达到将轿厢夹持在导轨上的目的，限速器动作时，限速绳的拉力不应小于安全钳起作用时所需力的2倍，且不小于300N。若要恢复正常行驶，要故障排除、通电后，向上运行就能解脱。
2.2 安全钳
安全钳是由于限速器的作用而引起动作,迫使轿厢或对重装置制停在导轨上，同时切断电梯控制回路电源的安全装置。安全钳一直被认为是最重要的安全装置, 因为它能阻止因各种原因使轿厢坠落事故的发生。当轿厢向下运行速度达到限速器动作速度时,限速器绳被卡绳装置卡住, 不随轿厢一起运行。由于轿厢继续下行,限速器绳（图中蓝色部分）把安全钳拉臂向上提起,通过连杆传动机构, 装于轿厢两侧的安个钳拉杆被同时提起, 安全楔块与导轨接触并产生摩擦, 消耗轿厢动能, 使轿厢迅速减速, 改至把轿厢强制制停在导轨上, 同时安全钳开关切断电梯控制电源。
2.3 缓冲器
