1.4 电梯电气控制系统的主要电气部件
1.4.1 电梯电气控制系统常用电气部件的文字符号
本书将沿用我国20世纪80年代中期以前各电梯生产厂家采用的文字符号，该符号目前仍有部分厂家在继续采用。国内各合资企业和外资企业的文字符号各不相同，今后国家是否有规范的电气部件文字符号，尚不清楚。
1. 确定和编写电气部件文字符号的原则
电气部件的文字符号是按照《电工设备文字符号编写通则》确定和编写的。
文字符号由数字序号、辅助符号、基本符号、附加符号4部分组成，其组成格式如下：
文字符号所用字母，除国际惯用基本符号外，均用汉语拼音，且均为大写印刷体，数字均用阿拉伯数字。
2. 电梯电气控制系统中常用电气部件的文字符号（如表1-2所示）
表1-2 电气部件的文字符号
续表
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注：（1）新标准GB 7159—87刚实施，各行各业没来得及贯彻，暂时按GB 315—64处理。
（2）图形符号巳采用GB 4728—85。
1.4.2 电梯电气控制系统中的主要电气部件
为了便于制造、安装、调试和维修，常把电气控制系统中几百至成千上万的电气部件组装在操纵箱、控制柜等部件内。但是，有些电气部件组装到各电气部件中后，反而会给制造、安装、调试、维修带来困难或不便，这时，则将这部分电气部件分散装到各相关电梯部件中。电气控制系统常用的主要电气部件如下。
1. 操纵箱
操纵箱一般位于轿厢内，是司机或乘用人员控制电梯上下运行的操作控制中心。
操纵箱装置的电气部件与电梯的控制方式、停站层数有关。按控制方式分的轿内按钮开关控制电梯操纵箱如图1-1所示。
图1-1 轿内按钮操纵箱
1—盒；2—面板；3—急停按钮；4—蜂鸣器；5—应急按钮；6—轿内指令按钮；7—外召唤下行位置灯；8—外召唤下行箭头；9—关门按钮；10—开门按钮；11—照明开关；12—风扇开关；13—控制开关；14—运、检转换开关；15—蜂鸣器控制开关；16—召唤信号控制开关；17—慢上按钮；18—慢下按钮；19—暗盒
操纵箱上装配的电气部件一般包括下列几种。发送轿内指令任务、命令电梯启动和停靠层站的元件，如轿内手柄控制电梯的手柄开关SK；轿内按钮控制、轿内外按钮控制、信号和集选控制电梯的轿内指令按钮（1～n）NLA；控制电梯工作状态的手指开关或钥匙开关， KMK或SYK；控制开关ZZK；急停按钮TAN；短接（1～n）TSK和JSK的应急按钮JA；点动开关门按钮KMAN和GMAN；轿内照明灯开关JZKN、电风扇开关FSK；蜂鸣器FM；外召唤人员所在位置指示灯（N）SXD和（N）XXD；厅外召唤人员要求前往方向信号灯XZD和SZD等。
但是近年来已出现操纵箱和指层灯箱合为一体的新型操纵指层箱，如图1-1（b）所示。图1-1（b）中暗盒内装设的元器件，一般不让乘用人员接触。
2. 指层灯箱
指层灯箱是给司机，轿内、外乘用人员提供电梯运行方向和所在位置指示灯信号的装置。
除杂物电梯外，一般电梯都在各停靠站的厅门上方设置有指层灯箱。但是，当电梯的轿厢门为封闭门，而且轿门上没有开设监视窗时，在轿厢内的轿门上方也必须设置指层灯箱。位于厅门上方的指层灯箱称厅外指层灯箱，位于轿门上方的指层灯箱称轿内指层灯箱。同一台电梯的厅外指层灯箱和轿内指层灯箱在结构上是完全一样的，如图1-2所示。近年来出现把指层灯箱合并到轿内操纵箱和厅外召唤箱中去的情况，而且采用数码显示，如图1-1（b）和图1-2（b）所示。
图1-2 指层灯箱
1—上行箭头；2—层楼数；3—面板；4—盒；5—指示灯
指层灯箱内装置的电气部件包括电梯上下运行方向灯TSD与NSD或TXD与NXD、电梯所在层楼指示灯（1～n）TCD与（1～n）NCD等。
3. 召唤按钮（或触钮）箱
召唤按钮箱是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。
根据召唤按钮所处位置的不同，召唤按钮箱可分为位于上端站只装设一个下行召唤按钮（N）XZA或位于下端站只装设一个上行召唤按钮1SZA的单钮召唤箱。但是在下端站又作为基站时，召唤箱上还需要加装一个厅外控制自动开关门的钥匙开关TYK。位于中层站者，则是装设一个上行召唤按钮和一个下行召唤按钮的双钮召唤箱。老式单钮召唤箱如图1-3（a）所示。
近年来又出现召唤和电梯位置及运行方向合为一体的新式单钮召唤箱，如图1-3（b）所示。
图1-3 单钮召唤箱
1—盒；2—面板；3—辉光按钮；4—位置、方向显示
4. 轿顶检修箱
轿顶检修箱位于轿厢顶上，以便于检修人员安全、可靠、方便地检修电梯。检修箱装设的电气部件一般包括控制电梯慢上、慢下的按钮MSAD和MXAD，点动开关门按钮KMAD和GMAD，急停按钮TAD，轿顶正常运行和检修运行检修转换开关JHKD，轿顶检修灯开关JZKD等，如图1-4所示。
图1-4 轿顶检修箱
1—运行检修转换开关；2—检修照明灯；3—检修照明灯开关；4—电源插座；5—慢上按钮；6—慢下按钮；7—开门按钮；8—急停按钮；9—关门按钮；10—面板；11—盒
5. 换速平层装置（也称井道信息装置）
换速平层装置一般是低速或快速梯实现到达预定停靠站时，提前一定距离把快速运行切换为平层前慢速运行、平层时自动停靠的控制装置。
20世纪80年代中期前采用的是永磁式干簧管传感器作为开关器件的换速平层装置，它由固定在桥架上的换速隔磁板和上、下平层传感器SPG、XPG，以及固定在轿厢导轨上的换速传感器（1～n）THG和平层隔磁板构成，如图1-5所示。
图1-5 干簧管传感器换速平层装置
1—轿架直梁；2—换速隔磁极及平层传感器固定架；3—平层传感器；4—平层隔磁板；5—平层隔磁板固定架；6—换速隔磁板；7—换速传感器；8—轿厢导轨；9—撑架
装置中的换速传感器和平层传感器在结构上是相同的，均由塑料盒、永久磁铁、干簧管3部分组成。这种传感器相当于一个永磁式继电器，其结构和工作原理如图1-6所示。图1-6（a）表示未放入永久磁铁时，干簧管由于没有受到外力的作用，其常开触点是断开的，常闭触点是闭合的。图1-6（b）表示把永久磁铁放进传感器后，干簧管的常开触点闭合，常闭触点断开，这一情况相当于电磁继电器得电动作。图1-6（c）表示把一块具有高导磁系数的铁板（隔磁板）放入永久磁铁和干簧管之间时，由于永久磁铁所产生的磁场被隔磁板旁路，干簧管的触点失去外力的作用，恢复到如图1-6（a）的状态，这一情况相当于电磁继电器失电复位。根据干簧管传感器这一工作特性和电梯运行特点设计、制造出来的换速平层装置，利用固定在轿架或导轨上的传感器和隔磁板之间的相互配合作用，具有位置检测功能，用做各种控制方式的低速、快速电梯电气控制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。
图1-6 干簧管传感器
1—盒；2—干簧管；3—永久磁钢；4—磁力线；5—隔磁板
提前换速点与停靠站楼面的距离与电梯额定运行速度有关，速度越大，距离越长。一般可按如表1-3所示的参数进行调整。
表1-3 提前换速点与停靠站楼面的距离与电梯额定运行速度的关系
20世纪80年代中期以来，国内的电梯生产厂家和电梯安装、维修企业，开始采用双稳态磁性开关（以下简称双稳态开关）作为电梯换速平层装置的器件。这种装置是由位于轿顶上的双稳态开关和位于井道的圆柱形磁铁（以下简称磁豆）构成的，如图1-7所示。双稳态开关的结构如图1-8所示。
图1-7 双稳态开关换速平层装置
1—双稳态开关座板固定架；2—磁豆固定架；3—双稳态开关；4—磁豆固定塑料架；5—磁豆；6—双稳态开关座板
图1-8 双隐态开关的结构
1—外壳；2—干簧管；3—方块磁铁；4—引出线
比较图1-5和图1-7可知，图1-5所示在井道内安装的是干簧管传感器，因此必须把干簧管的引出线接到机房的控制柜；而图1-7所示则不必如此处理。
比较图1-6和图1-8可知，图1-6的结构原理比较简单，当将隔磁板插入传感器的凹形口时，隔磁板旁路永久磁铁产生的磁场，干簧管的常闭触点接通，以此控制相关电路，而图1-8所示的结构原理比较复杂，其中两个方块磁铁的N极和S极构成一个闭合的磁场回路，它类似于两个电池顺向串接成的电路。两个方块磁铁产生的磁场力用于克服干簧管内触点的弹力，使干簧管触点维持在断开或闭合中的某一状态。只有电梯在上下运行中，当双稳态开关接近或路过磁豆时，磁豆N极和S极之间的磁场与两个方块磁铁构成的磁场叠加，才能使干簧管的触点翻转改变连接状态，以此控制相关电路。
两个方块磁铁的N极和S极所产生的磁场强度，与单个方块磁铁的磁场强度及两个方块磁铁的距离有关，如果产生的磁场强度太大，接近或路过磁豆时干簧管的触点状态不会改变，如果太小则不能使触点维持改变后的状态。因此双稳态开关对方块磁铁、干簧管、磁豆的安装位置及尺寸等的质量要求都是比较严格的。
实际使用过程中，当电梯向上运行时，双稳态开关接近或路过磁豆的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和路过磁豆的N极时动作，接近或路过S极时复位，以此输出电信号，实现控制电梯到站提前换速或平层停靠。双稳态开关与磁豆的距离应控制在6mm和8mm之间。
6. 限位开关装置
为了确保司机、乘用人员、电梯设备的安全，在电梯的上端站和下端站处，设置了限制电梯运行区域的装置，称为限位开关装置。在国产电梯产品中，限位开关装置分下列两种。
（1）适用于低速梯的限位开关装置。这种装置由用角铁制成、长约3m、固定在轿架上的开关打板和通过扁铁固定在导轨上的专用行程开关两部分组成，如图1-9所示。
图1-9 限位开关装置
1—上行第2限位开关；2—开关打板；3—上行第1限位开关；4—轿厢；5—下行第1限位开关；6—基站厅外开关门控制开关；7—下行第2限位开关
除杂物电梯外，一般电梯产品的上端站和下端站均设置有两个限位开关。
上、下端站的第1限位开关1SXK和1XXK，作为电梯到达端站楼面之前，提前一定距离强迫电梯将额定快速运行切换为平层停靠前慢速运行的装置。提前强迫换速点与端站楼面的距离与电梯额定运行速度有关，可按略大于换速传感器的换速点进行调整。
上、下端站第2限位开关2SXK和2XXK，作为当第1限位开关失灵，或由于其他原因造成轿厢超越上、下端站楼面一定距离时，切断电梯上、下运行控制电路，强迫电梯立即停靠的装置。作用点与端站楼面的距离不得大于100mm。
（2）20世纪80年代末以前用于直流快速梯和高速梯的端站强迫减速装置。这种装置包括两副用角铁制成、长约5m、分别固定在轿厢导轨上、下端站处的打板，以及固定在轿厢顶上、具有多组动开触点的特制开关装置两部分。开关装置部分如图1-10所示。
图1-10 端站强迫减速开关装置
1—橡皮滚轮；2—连杆；3—盒；4—动触点；5—定触点
电梯运行时，设置在轿顶上的开关装置随轿厢上下运行，达到上、下端站楼面之前，开关装置的橡皮滚轮左、右碰撞固定在轿厢导轨上的打板，橡皮滚轮通过传动机构分别推动预定触点组依次切断相应的控制电路，强迫电梯到达端站楼面之前提前减速，超越端站楼面一定距离时停靠。作用点与端站楼面的距离，可按限位装置和极限开关的相应参数调整。
7. 极限开关装置
极限开关是一种在20世纪80年代中期以前，用于交流双速电梯，作为当限位开关装置失灵，或因其他原因造成轿厢超过端站楼面100～150mm距离时，切断电梯主电源的安全装置，常用符号JXK表示。
极限开关由位于机房经改制的铁壳开关、固定于轿厢导轨上的上下滚轮组、固定于轿厢架的打板（和限位开关装置合用一个打板）及连接铁壳开关和上、下滚轮组的钢丝绳构成，如图1-11所示。
图1-11 极限开关结构原理示意图
1—铁壳开关；2—导向轮；3—钢丝绳；4—上滚轮组；5—打板；6—下滚轮组
电梯运行过程中，由于某种原因造成电梯轿厢超过端站楼面，达到极限开关的作用点时，位于轿厢架的打板碰撞上滚轮组或下滚轮组，上、下滚轮组通过钢丝绳强行打开铁壳开关，切断电梯的总电源，强迫电梯立即停靠。
由于这种装置的结构较复杂，开关的故障率较高，20世纪80年代中期以后，国内不少电梯生产厂家采用如图1-9所示的形式，在井道两端站各装一个限位开关，由限位开关打板碰压，由限位开关控制一个接触器，由接触器切断电梯总电源的方法取代极限开关装置。
8. 选层器
选层器设置在机房或隔音层内，是模拟电梯运行状态，向电气控制系统发出相应电信号的装置。
这种装置在20世纪80年代中期后，国内各电梯生产厂家已不再生产，但国内至今仍有采用这种装置的在用电梯。
按与电气控制系统配套使用情况，选层器可分为以下两种。
（1）用于货、医梯电气控制系统的层楼指示器。层楼指示器是选层器的一种，但功能较少，由于货、医梯电气控制系统的自动化程度较低，仍能满足要求。层楼指示器的结构比较简单，如图1-12所示。
图1-12 层楼指示器
1—主动链轮；2—自行车链条；3—减速链轮；4—减速牙轮；5—动触点；6—定触点；7—曳引机轴架
层楼指示器由固定在曳引机主轴上的主动链轮部分及通过自行车链条带动的指示器部分组成。指示器部分由自行车链轮、减速牙轮、定触点、塑料固定板、动触点及其固定架构成。电梯上下运行时，固定在曳引电动机主轴上的主动链轮随其转动，主动链轮通过自行车链条、减速牙轮副带动指示器的3个动触点，在270°的范围内往返转动，3个动触点与对应的3组定触点配合，向电气控制系统发出3个电信号。通过这3个电信号，实现轿厢位置自动显示，自动消除厅外上、下召唤记忆指示灯信号。
（2）用于客梯电气控制系统的选层器。用于客梯的选层器除具有层楼指示器的功能外，还可以自动消除轿内指令登记信号，根据内外指令登记信号，自动确定电梯的运行方向，到达预定停靠站时提前一定距离向控制系统发出减速信号和提前开门信号，有的还能发出到站平层停靠信号等，如图1-13所示。与客梯控制系统配套使用的选层器具有比较完善的性能，不但可以简化电气控制系统，便于安装、调试和维修，还可以降低电梯故障率，提高电梯运行可靠性。
图1-13 选层器
1—机架；2—层站定滑板；3—动滑板；4—减速箱；5—传动链条；6—钢带牙轮；7—冲孔钢带
近几年，随着科学技术的发展，特别是电子技术的发展，为电梯电气控制系统配套设计的选层器，在品种上不断增加，除20世纪60年代以前设计、制造的机械选层器外，20世纪70年代上海自动化设备成套所研制了数控选层器。近年来，通过各电梯制造厂、研究所、大专院校的共同努力，又先后研制成功了微机选层器。控制技术的发展及PLC和微机在电梯电气控制系统中的普遍采用，使电梯电气控制系统对井道信息的采集，用一个或几个永磁式传感器或双稳态开关、光电开关，就可以满足控制需求。因此进入20世纪90年代，机械选层器已被淘汰。
9. 控制柜
控制柜是电梯电气控制系统完成各种主要任务，实现各种性能的控制中心。
控制柜由柜体和各种控制电气部件组成，如图1-14所示。
图1-14 电梯控制柜
1—吊环；2—门；3—柜体；4—手把；5—过线板；6—电气部件；7—电气部件固定板
控制柜中装配的电气部件，其数量和规格主要与电梯的停层站数、额定载荷、速度、控制方式、曳引电动机类别等参数有关，不同参数的电梯，采用的控制柜不同。
10. 开门机电阻器箱
国产电梯从20世纪60年代末以来，多采用直流电动机作为实现自动开、关门的拖动电动机。
直流电动机具有良好的调速性能，便于控制和调节电梯的开、关门速度，既有较高的开、关门效率，又有较低的噪声。
由于他励直流电动机的运行速度与电枢两端的电压成正比。因此只要控制和调节电枢两端的电压，就能控制和调节电梯的开、关门速度。
开门机电阻器箱内装置的器件，就是用来控制电枢两端电压的3个电阻器。为了便于调试，该电阻器箱一般装置在开关门电动机旁。
进入20世纪90年代，除采用电阻和有触点开关对直流门电动机进行调速外，还出现了采用微机对直流门电动机进行调速，也有采用交流调频调压调速的电梯门拖动控制系统，可供选择的品种多，技术日趋先进。
11. 晶闸管励磁装置
晶闸管励磁装置自20世纪60年代末至20世纪80年代中期，一直是国内各种快速和高速直流电梯的主要电气控制装置。
晶闸管励磁装置是将交流电转换成直流电，作为发电机-电动机组发电机励磁绕组的直流电源。根据电梯的运行特点和要求，该直流电源极性可变，电压值可按预定规律改变，从而使发电机输出的电压满足曳引直流电动机启动、制动时的要求，以实现按预定的速度曲线运行，并进行速度调节和控制。
在实际应用中，用于快速直流梯和高速直流梯的晶闸管励磁装置略有不同，其调速系统的结构原理如图1-15所示。随着直流梯的淘汰，这种装置也不再生产。
图1-15 直流电梯速度自动调节系统结构图