淺談EW-D差動變壓器在電梯中的應用

【摘 要】本文通過介紹EW-D差動變壓器內部結構，結合現場測量的數據，分析EW-D差動變壓器工作原理，簡要講述了從電梯轎廂的載重變化到主機實現轉矩偏置，達到調整電梯起動舒適感的控制過程。

【關鍵詞】EW-D差動變壓器；感應電動勢；轉矩偏置；舒適感

引言：

隨著社會的發展，人們對電梯的運行性能及服務質量的要求越來越高，不僅要求其運行安全可靠，而且關注電梯運行的舒適感。而電梯在運行起動時是否存在倒拉車及沖擊，也是作為評價電梯舒適感的其中一個重要的方面。現在差動變壓器已經廣泛應用于電梯設備中，目的就是用于調整電梯起動時的舒適感。目前 EW-D型差動變壓器正為部分電梯制造廠家所采用。

1 名詞解釋：

EW-D差動變壓器這個名詞中的EW指的是： Electronic Warfare，直接翻譯的意思是：電子戰，利用電子對抗措施(ECM)及電子反對抗措施(ECCM)展開的戰斗，而 EW-D指的是Differential Transformer （Detector of EW Device），中文的意思是：差動變壓器為EW裝置中之探測器。

2 EW-D型差動變壓器的基本結構和等效電路：

圖2 EW-D差動變壓器的等效電路

EW-D型差動變壓器屬于互感式電感傳感器中的螺管型傳感器，這種類型的傳感器的組成主要包括有銜鐵、一次繞組和二次繞組等。一、二次繞組間的耦合能隨銜鐵的移動而變化，即繞組間的互感隨銜鐵位置的改變而變化，從而在兩個二次繞組中輸出不同的感應電動勢。圖1為差動變壓器的結構示意圖。

EW-D差動變壓器有六個接線端子，1和2端子為電源AC24V的輸入端子，3、4和5、6四個端子是分別是二次繞組感應電動勢的輸出端子。在理想情況下，它的等效電路如圖2所示。圖中U12為一次繞組激勵電壓；M1、M2分別為一次繞組與兩個二次繞組間的互感：L1、R1分別為一次繞組的電感和有效電阻；L21、L22分別為兩個二次繞組的電感；R21、R22分別為兩個二次繞組的有效電阻；E34、E56分別為兩個二次繞組的感應電動勢。從其等效電路中可以知道，完成兩個二次繞組的感應電動勢的反向串接是由后接電路來完成的。

3 EW-D型差動變壓器的安裝：

差動變壓器在電梯上安裝的位置很重要，因為差動變壓器是個靈敏度較高的傳感器，它安裝的位置必須能夠很好的將轎廂因載重變化而產生的位移變化傳遞給差動變壓器的銜鐵，以保證稱重反饋信號的準確性。所以在一般情況下，都應該將差動變壓器安裝在轎廂底部的中心受力點，也是轎廂底部的中心位置。

4 數據分析：

EW-D型差動變壓器的額定工作電壓是AC24V ，為了保證有穩定電壓輸出，一般情況下要求有獨立的電源進行供電。電梯在調試過程中要進行起動補償調整之前，都必須對安裝完畢的差動變壓器的進行調整，將差動變壓器銜鐵的位置調整到電梯控制系統所要求的基準點?；鶞庶c調整之后，隨著轎廂載重的變化，差動變壓器銜鐵的位移隨之變化，其感應電動勢E34 和E56也不斷改變。電梯在正常工作狀態下，EW-D型差動變壓器的相關數據：

由表格一的數據我們可以知道差動變壓器的銜鐵和繞組的位置分布狀態如圖3所示：

4.1 空載：空載時銜鐵移向二次繞組L21一邊，此時互感M1大，M2小，因此Ｕ34=8.0V＞Ｕ56=5.5V；

4.2 半載：半載時銜鐵處于中間位置，由一次側激勵引起的感應電動勢相同，Ｕ34＝6.25V≈Ｕ56=6.28V；

4.3 滿載：滿載時銜鐵移向二次繞組L22一邊，此時互感M2大，M1小，因此Ｕ34=1.38V＜Ｕ56=1.80V；

根據以上分析，我們可以很清楚地從電壓的變化了解到EW-D差動變壓器的工作原理和工作狀態。EW-D差動變壓器輸出兩個二次繞組的感應電動勢之后，剩下的信號處理轉換就要由后接電路來完成了。因為差動變壓器在設計和工藝制作上不能完全保證線圈和磁路的對稱，以及材料上的差異，導致差動變壓器二個次級繞組等效電路參數（L、R）不同，另外因為線圈中的銅損電阻及導磁材料的鐵損、線圈中線間電容的存在，所以零點殘余電壓的存在是必然的。因此為了保證差動變壓器的敏感性﹑穩定性，后接電器必須通過相敏檢波或者補償電路來消除零點殘余電壓。因此，后接電路的設計是根據電梯所使用的變頻器以及電梯控制系統的不同來進進行設計，但都離不開反向串接、電流放大、整流、濾波、消除零點殘余電壓這幾個環節。

5 主機轉矩偏置實現過程：

差動變壓器用于調整電梯起動時的舒適感，其基本控制流程如圖4所示。就是將轎廂里載荷的變化通過轎廂的位移傳遞給差動變壓器，利用差動變壓器的工作特性，將被測位移量轉換成線圈互感的變化，從而使二次繞組輸出感應電動勢，再通過后接電路對感應電動勢感進行整流、放大、濾波、消除零點殘余電壓后形成稱重反饋直流電壓信號，接著將直流電壓信號轉換為模擬量信號輸入到變頻器，變頻器根據輸入的模擬量稱重信號提供主機轉矩補償量，達到電梯在起動時平穩無倒拉車無沖擊的目的，從而改善電梯運行起動時的舒適感。

6 總結：

電梯在運行的安全性方面已經達到了一定的高度，所以電梯運行優秀的舒適感將會作為電梯行業的工作人員追求的另一個目標。將差動變壓器運用于電梯中，只是人們實現這一目標的一個方面。目前還是存在一些問題的，比如說差動變壓器銜鐵的位移就與電梯轎廂底部的承重橡膠性能有很大的關系，如果承重橡膠過軟或者過硬，二者之間位移變化不能很好的配合，會導致稱重反饋信號不準確，便無法很好地調整起動舒適感。當然，影響電梯舒適感的因素還有振動、噪聲、加速度等。但隨著工作人員的努力，隨著新技術、新工藝、新材料在電梯上的運用，電梯的舒適感一定能達到比人們所要求的還要好。

參考文獻：

[1]王煜東．傳感器及應用．機械工業出版社．上海．2004．26-30