封星電路對上行制動試驗的影響

文 勇

（湖南省特種設備檢驗檢測研究院常德分院 常德 415000）

封星電路對上行制動試驗的影響

文 勇

（湖南省特種設備檢驗檢測研究院常德分院 常德 415000）

本文通過兩個上行制動試驗的事例，分析采用永磁同步曳引機的電梯進行上行制動試驗時，“封星”電路對試驗的影響。由于“封星”電路的作用，縮短了電梯上行制動的距離，掩蓋了曳引機制動力的下降的事實。此時進行上行制動試驗，雖然曳引機能可靠制停空轎廂，但在電梯接近滿載或略微超載時，仍存在電梯“溜梯”的風險。在電梯高速運行時斷電，“封星”電路會對曳引機造成損害。

封星 永磁同步曳引機 上行制動試驗 制動器失效 制動力不足

電梯制動器是關鍵的安全部件。制動器失效或制動力不足都會導致電梯失控溜梯，發生剪切、沖頂、蹲底事故，對電梯乘客的生命財產造成傷害。GB 7588—2003要求“當轎廂載有125%額定載荷并以額定速度向下運行時，操作制動器應能使曳引機停止運轉。”[1]檢規TSG T7001—2009中，通過8.10上行制動試驗、8.11下行制動試驗來對電梯的制動能力進行驗證。定期檢驗時只進行8.10項試驗。8.10項檢驗要求如下：“轎廂空載以正常運行速度上行時，切斷電動機與制動器供電，轎廂應當完全停止，并且無明顯變形和損壞。”[2]筆者在檢驗中發現8.10項的試驗判定對采用齒輪減速箱的異步電機拖動電梯有效，而對現在廣泛使用的無齒輪永磁同步電機拖動電梯則有很大的局限性，存在安全隱患。

1 制動力不足時，電梯上行制動試驗時的表現

例1：貨梯，曳引比2:1，載重2000kg，速度0.5m/s，交流雙速，采用異步電機曳引機（用蝸輪、蝸桿減速器）。筆者按8.10項的要求進行上行制動試驗。切斷380V電源后，剛開始曳引機轉速似乎沒什么變化，如同未斷電一樣。電梯滑行了很長一段距離，大約有兩層樓的高度，才停了下來。筆者據此判斷該電梯制動器制動力嚴重不足，要求立即停梯待修，并中止檢驗。

例2：客梯，曳引比2:1，載重1000kg，速度1.75m/s，交流變頻調速，采用無齒輪永磁同步曳引機，筆者按8.10項的要求進行上行制動試驗。切斷380V電源后，曳引輪的轉動很快減速，電梯轎廂滑動了約1m就停了下來。按檢規判斷，該梯制動力應該是符合要求的。

但是此前的限速器安全鉗聯動試驗時的一個現象引起了筆者的警覺。操作人員看到曳引鋼絲繩在曳引輪上打滑后停梯，制動器立刻閉合。此時轎廂側的安全鉗已制停了轎廂，轎廂側的鋼絲繩較松弛，受力變小，而對重側受力沒有變化，曳引輪兩側鋼絲繩上的重力差比安全鉗未制動時增大。筆者發現閉合的制動閘瓦和制動輪發生了相對滑動，曳引輪向對重側緩慢轉動了一個角度。這應該是制動力不足的表現。

筆者決定用盤車的方式驗證一下。斷開380V電源，在曳引機上套上盤車輪（直徑500mm）。在制動器完全閉合的情況下，筆者盤車使轎廂上行,發現只需要單手即可很輕松的推動盤車輪帶動轎廂上行，推動力大約30N。據此判斷該電梯制動器制動力嚴重不足，應立即停梯待修，并中止檢驗。

2 原因分析

上兩個例子，都是嚴格按照檢規的操作方法進行。通過制動試驗，例1發現了制動力不足的問題，而例2卻沒有發現制動力不足的隱患。通過對比，筆者發現問題出在電梯曳引機上。例2的客梯采用了永磁同步曳引機，電梯斷電時自動短接曳引電機的繞組來防止溜梯，即通過“封星”電路將電機的三相繞組短接。若停梯時制動器失效，電梯發生“溜梯”。永磁同步電機將進行發電能耗制動，制動力矩隨“溜梯”速度增大而增大，最終能耗制動產生的電磁力矩與轎廂和對重重力差在曳引輪上產生的轉動力矩達到平衡。此能耗制動可以將溜梯速度限制為很低，一般0.05m/s～0.2m/s左右（見表1[3]）。“封星”能耗制動最大力矩會大于電機的額定力矩。所以在上行制動試驗過程中，因為“封星”電路的作用，制動停梯是由電機能耗制動與制動器的機械制動共同完成的結果。轎廂和對重以額定速度運行的動能有很大一部分通過電機繞組的發熱消耗掉了，另一部分通過制動閘瓦與制動輪的摩擦發熱來消耗掉。所以電梯制動力減小，在制動行程上的變化不明顯，不易發現。而在例1的異步電機曳引機制動時，轎廂和對重的運行動能全靠制動器摩擦轉化為熱能來消耗掉。電梯制動力變小，制動行程就會顯著的變長，可以很直觀的反映電梯制動力的不足。

表1 不同曳引機“封星”時的特性

3 “封星”后，上行制動實驗對制動力驗證的可靠性分析

若制動器恰好能制停空轎廂，它能否保證轎廂滿載或超載時的安全制停呢？以曳引比2:1，額載1000kg電梯（見圖1）為例進行分析：

圖1 電梯轎廂與對重示意圖

式中：

W——對重重量；

Q——電梯額定載荷；

P——空轎廂重量；

K——電梯平衡系數。

T1——轎廂側曳引鋼絲繩所承受重量；

T2——對重側曳引鋼絲繩所承受重量；

T——曳引輪兩側曳引鋼絲繩所承受重量差；

q——轎廂實際載荷。

表2 轎廂在裝載不同負載時曳引輪兩邊的重量差

由表2得知 當電梯平衡系數較小，如0.4時。若制動器恰好能制停空轎廂，此時的制動力矩等于200kg重量差在曳引輪上產生的力矩。但是在轎廂滿載時，曳引輪兩邊的重量差是300kg。轎廂裝125%額載時，曳引輪兩邊重量差是425kg。它們在曳引輪上產生的轉動力矩均大于制動力矩。轎廂不能被制動器可靠制停，將會打滑溜梯。當電梯平衡系數較大，如0.5時，轎廂空載能制停，滿載也能制停，但是制動器無法保證轎廂超載（不超過125%時）時的可靠制停。

4 電梯高速運行時制動，“封星”電路對曳引機的影響

永磁同步曳引機在較高轉速時，“封星”電路的接入會在繞組中產生很大的短路電流。一臺1000kg電梯、梯速1.6m/s，額定速度時接入“封星”電路，瞬時電機短路電流可達207A，是額定電流的8.6倍，瞬時短路轉矩增大近50倍[4]。電梯高速運行時，接入“封星”電路會導致電機永磁體失磁或脫落、絕緣損壞、定子結構變形。為應對運行時突然停電，有的電梯設計上加入延時電路，使電梯先制動減速然后接入“封星”電路，以減輕“封星”電路接入時能耗制動對曳引機的沖擊。在制動力下降狀況下突然制動，能耗制動的負荷將加重，進行制動試驗有損壞曳引電機的風險。

5 結論

永磁同步曳引機由于“封星”電路的使用，上行制動是曳引機電機能耗制動和制動器機械制動共同完成的結果，能耗制動的參與干擾了上行制動試驗對制動器制動力的驗證，不容易從制動行程上發現制動器制動力的減小。在上行制動試驗時能可靠制停空轎廂的結果，并不能保證轎廂在滿載、或超載（不超過125%）情況下，轎廂制停的可靠性，更不可能保證“如果一組制動器部件不起作用，應仍有足夠的制動力使載有額定載荷以額定速度下行的轎廂減速下行”[1]。所以永磁同步曳引機上行制動試驗應該在拆除“封星”電路后進行，檢規應進行補充說明。在檢驗和維護時，操作員還可用不松閘盤車的方式，來對制動器的制動力進行評估。

[1] GB 7588—2003 電梯制造與安裝安全規范[S].

[2] TSG T7001—2009 電梯監督檢驗和定期檢驗規則—曳引與強制驅動電梯[S].

[3] 李樹國．基于發電機轉矩特性分析無齒輪電梯“封星”的應用[J]．賽爾電梯市場，2010，(12)：50-63.

[4] 梁昌勇．永磁同步曳引機高速封星短路暫態參數分析和計算[J]．中國電梯，2010，21(13)：49-51.

The Effect of “Star Circuit” on Ascending Brake Test

Wen Yong
(Hunan Special Equipment Inspection & Test Institute Changde Branch Changde 415000)

Through two cases of ascending brake test, this article analyzes the effect of the “star circuit”on ascending brake test of the elevator using permanent magnet synchronous motor. Because of the “star circuit”, it reduces stopping distance, and covers the insufficient of braking force in fact. At that time, although the elevator traction machine can brake empty car reliablely, but when the car is close to full loaded or slightly overloaded, the elevator might glide out. When the elevator runs at a high speed and the power shuts down, “star circuit” will damage elevator traction machine.

Star circuit Permanent magnet synchronous traction machine Ascending brake text Brake failure Insufficient braking force

X941

B

1673-257X(2016)11-0030-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2016.11.007

文勇(1970～)，男，本科，工程師，從事電梯、起重機、場（廠）內專用機動車檢驗工作。

2016-03-14）