电梯磁悬浮保护系统的研制

电梯磁悬浮保护系统的研制

发表时间：2014-12-24T14:17:34.107Z 来源：《防护工程》2014年第9期供稿作者：纪学军

[导读] 电梯属于特种设备，不但要求安全运行，对运行的舒适性也要求高。

纪学军

内蒙古自治区特种设备检验所内蒙古呼和浩特市 010031

[摘要]随着社会的发展，建筑物规模越来越大，楼层越来越多，对电梯舒适感的要求也越来越高。为了保障电梯安全运行、提高运行舒适感，研制一套电梯磁悬浮导向系统，用于提高减少摩擦、增加舒适性能。我国磁悬浮技术的研究已步入实用化阶段,磁悬浮电梯已逐渐成为未来轨道运输体系中的一个重要组成，积极研究磁悬浮电梯,对提高我国电梯技术水平,构建多元化的轨道运输体系有着重要的意义.

[关键词]电梯、磁悬浮、导向系统

引言

电梯属于特种设备，不但要求安全运行，对运行的舒适性也要求高。保证电梯安全可靠舒适的运行，是电梯用户关心的焦点。国家也出台了一系列强制规范，针对电梯生产、安装、运行、维修、改造、保养等过程进行监管。电梯的安装属于现场组装，对导轨垂直度安装技术要求比较高，一但垂直度达不到精度，就会影响电梯的运行质量，增加电梯故障率，影响乘客乘坐舒适性能。

1 电梯磁悬浮控制技术

电梯磁悬浮导向系统内装有电磁铁,轨道为导磁体,电磁铁绕组中的电流大小根据气隙传感器的信号进行调节,悬浮力的大小与电梯运行速度无关,任何电梯速度均能保持稳定的悬浮。电梯磁铁的吸力计算以磁场能量为基础,影响单个电磁铁的悬浮力的直接因素是:有效的线圈匝数;磁路的截面积;磁悬浮斩波器的输出电流:转子和定子间的距离"另外,热损耗!漏磁通!磁心和导轨中的磁阻也会影响单铁力的大小。

2 电梯磁悬浮导向机理

电梯磁悬浮运行速度较低,由轨道横向不平顺及过引起的横向动态附加力较小,需要的导向力较小,为简化结构!减轻重量,没有采用独立的导向电磁铁,用电磁铁产生的横向力来满足要求。

在悬浮与导向为混合系统的磁悬浮电梯中,悬浮电磁铁一般采用U型,电磁铁的磁极面为细长型,如图"U型导轨铺设井道两侧,带有常导线圈的电磁铁相应地位于车辆两侧,电磁铁与U型钢轨经过气隙,形成闭合磁路,当绕在U型电磁铁上的线圈通直流电时,将有一穿过气隙同时交链电磁铁与轨道的主磁场产生,轨道被这个外磁场磁化,进而产生将电磁铁向上吸的磁场力"由于电磁铁是安装在电梯的左右模块上,因此被悬浮起来"通过曲线时,由于受横向电磁分力,即导向力,磁悬浮电梯就是利用这个导向力进行导向运行。

3电磁力导向原理分析

电磁铁是低速磁悬浮电梯悬浮和导向的基础,所以分析磁悬浮电梯的导向机理,必须首先要弄清楚电磁铁电磁力的计算方法及电磁力大小的影响因素。

U型电磁铁与倒U型轨道结构图

低速磁悬浮列车的U型电磁铁结构如图所示"若线圈电流为I,线圈匝数为N,则通过二维分析可容易得到垂向电磁力,即悬浮力:

由式很容易看出,磁极越窄,导向力占的比例越大;横向错位越大,导向力越大"悬浮与导向为混合系统的磁悬浮电梯正是利用细长极电磁铁这一特性进行导向。

4 磁悬浮磁量监控系统

电梯磁悬浮磁量监控系统数据采集器是采用传感器以及采用与电梯控制器通讯来采集电梯的运行数据，通过ARM处理器进行非常态数据分析，来控制电流的大小，从而控制电磁力。

5 磁通量远程监控系统的可靠性

在实际应用中采取了相应的安全和抗干扰措施，以确保具有很高的可靠性：

1) 确保所有金属导体可靠接地，以及时时消散静电积累。

2) 数字符件与模拟组件分开供电。电磁阀等数字量组件应采用开关电源供电，传感器等模拟量组件应采用线性电源供电，两者不可共享一个电源。开关电源具有很高的输出噪声和波纹，若对模拟量组件供电将会产生很大的干扰，而线性电源效率低、体积大，若为开关组件供电不经济。

3 采用屏蔽电缆线传输模拟信号并远离动力线。采用屏蔽线可有效避免辐射电磁干扰，由于动力线周围具有较强的电磁辐射，信号线应避免靠近动力线，在实际铺设电缆时，动力线与控制线应从有一定间距的地沟中分别走线。

6 结束语

磁悬浮列车作为一种新型的地面有轨交通工具,其高速!舒适!安全!环保等诸多优点己被人们所认识。通过远程监控，使得现场利用数据采集器采集到的数据通过以太网进行远程传输，使位于远程的计算机获得电梯的运行状态参数，能够实时监测电梯的状态，采集电梯运行参数，实现磁力控制以及人机交换。

参考文献

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[2].钱立新.磁悬浮系统技术剖析〔J〕.铁道技术监督,2006.10

[3].周又和,郑晓静.具有反馈控制的电磁悬浮体的动力稳定性=J〕.振动工程学报,1997.

[4]谢云德,常文森.电磁型磁悬浮列车单铁力的计算及运动稳定性和可控性研究=J8.铁