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电梯的起源

发布日期:2018-04-22 作者: 点击:

电 梯 的 起 源


电梯是现代多层及高层建筑物中不可缺少的垂直运输设备。早在公元前1100年前后,我国古代的周朝时期就出现了提水用的辘轳,这是一种由木制(或竹制)的支架、卷筒、曲柄和绳索组成的简单卷扬机。公元前236年在古希腊,由著名的科学家阿基米德制成了第一台人力驱动的卷筒式卷扬机。这些就是电梯的雏形。

公元1765年,瓦特发明了蒸汽机后,英国于1835年在一家工厂里装用了一台由蒸汽机拖动的升降机。1845年,英国人阿姆斯特朗制作了第一台水压式升降机,这是现代液压电梯的雏形。

由于早期升降机大都采用卷筒提升,棉麻绳牵引,断绳坠落事故时有发生,因而电梯的发展受到了安全性的考验。1852年,41岁的美国人奥的斯发明了一种安全钳,在吊索断裂时,它能将轿厢锁住在导轨上,防止下坠。从此老式升降机发生了一次重大变革。1854年,在纽约“水晶宫”展览会上,奥的斯亲自表演了安全钳的性能,他站在高高的升降机平台上,然后把吊索割断,在观众们的一片惊呼声中,平台被安全钳稳稳地咬住,奥的斯先生安然无恙地走下了平台。由此开始,电梯的防坠安全性能有了可靠的保证。

现代电梯兴盛的根本在于采用电力作为动力的来源。1831年法拉第发明了直流发电机。1880年德国最早出现了用电力拖动的升降机,从此一种称为电梯的通用垂直运输机械诞生了。尽管这台电梯从当今的角度来看是相当粗糙和简单的,但它是电梯发展史上的一个里程碑。

1889年,美国纽约的“戴纳斯特”大厅内装用了第一批电梯,它们由直流电动机与蜗杆传动直接连接,通过卷筒升降电梯轿厢,速度为0.5m/s,构成了现代电梯的基本传动结构。

虽然曳引式的驱动结构早在1853年已在英国出现,但当时卷筒式驱动的缺点还未被人们充分认识,因而早期电梯以卷筒强制驱动的型式居多。随着技术的发展,卷筒驱动的缺点日益明显,如耗用功率大,行程短、安全性差等等。1903年,奥的斯电梯公司将卷筒驱动的电梯改为曳引驱动,为今天的长行程电梯奠定了基础,从此在电梯的驱动方式上,曳引驱动占居了主导地位。曳引驱动使传动机构体积大大减小,而且还使电梯曳引机在结构设计时有效地提高了通用性和安全性。

从20世纪初开始,交流感应电动机进一步完善和发展,开始应用于电梯拖动系统,使电梯拖动系统简化,同时促进了电梯的普及。直至今日,世界上绝大多数速度在2.5m/s以下的电梯均采用交流电动机来拖动。

20世纪30年代,美国奥的斯电梯公司采用直流发电机——电动机方式在纽约的102层摩天大楼内安装了74台电梯,其中最高额定运行速度已达6m/s。西屋电器公司也于1937年在纽约70层的“洛克菲勒”中心安装了75台电梯,其中最高额定运行速度达7m/s。

2.电梯控制技术的演变

早期电梯的控制方式几乎全部采用有司机轿内开关控制,电梯的起动、运行、减速、平层、停车等判断均靠司机作出,操作起来很不方便。1894年,奥的斯公司开发了一种由层楼控制器自动控制平层的技术,从而成为电梯控制技术发展的先导。

1915年,奥的斯公司又发明了由两个电动机控制的微驱动平层控制技术,它由一个电动机专用于起动和快速运行,另一个则用于平层停车,从而得到了16∶1的减速范围,运行较为舒适,平层较准。

为了解决乘客候梯时间长的矛盾,1925年出现了一种集选控制技术。它能将各层站上下方向的召唤信号和轿厢内的指令集中和电梯轿厢位置信号比较,从而使电梯合理运行,缩短了乘客候梯的时间,提高了电梯运行效率。这种技术使司机的操作大大简化,不再需要司机对电梯的运行方向和停层选择作出判断,司机仅需按层楼按钮及关闭层门按钮。这一种控制技术现在还在广泛使用,被认为是电梯控制技术的一大进步。

20世纪30年代,交流感应电动机因其价格低,制造和维修方便而广泛应用于电梯上。用改变电动机极对数的方法达到了双速控制的要求,使拖动系统结构简化,可靠性大大提高。目前我国大多数在用电梯均采用这种交流双速变极拖动控制。

早期的直流拖动电梯,在发展到交流单、双速拖动后,随着30年代高层建筑的发展,人们对电梯额定运行速度的要求日益提高,产生了直流调速控制的直流电动机拖动的高速电梯。这一系统从最初的开环、有级、有触点控制发展到今天的闭环、无级、无触点控制系统。这是电梯控制技术的又一次进步。

随着电子技术的发展,从20世纪60年代末到70年代初,开始发展了应用交流电动机的交流调速拖动,它从交流调压调速进而发展到变频变压调速系统。它以其突出的节能效果在一定范围内(≤4m/s)完全取代了直流拖动系统。这是目前正在大力发展的技术,被认为是电梯拖动技术的一次飞跃。

微电子技术的飞速发展使微电脑用于电梯的控制,正全面替代有触点的继电器控制方式。从而使电梯的拖动控制,信号操作及自动调度控制达到了一个新的高度。如今,微电脑的大量应用及大功率半导体元件的技术发展使得电梯控制系统日益自动化、智能化,交流调频调压技术也正向大功率、高速度方向发展。目前,这一技术的发展已使交流调速拖动的电梯速度达到了7m/s,必将逐步取代直流拖动电梯。

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