電梯控制柜用低沖擊變壓器的分析與設計

梁信迪

摘 要： 電梯控制柜內存在大量的電氣元件，而控制柜內變壓器的作用是將電網電路中的電能轉換為電梯控制柜內各負載用的多組電壓。隨著對電梯安全性能的要求越來越高，低沖擊變壓器對電梯控制柜系統的保護起到關鍵的作用。本文主要講解低沖擊變壓器的應用和設計思路。

關鍵詞： 電梯；變壓器；勵磁沖擊電流；低沖擊

1前言

電梯一般是指服務于建筑物內（外）若干特定的樓層，其轎廂運行在至少兩列垂直于水平面或鉛垂線傾斜角小于15°的剛性軌道運行的永久運輸設備。而電梯控制柜是把各種電子器件和電氣元件安裝在一個有安全防護作用的柜形結構內的電控裝置。電梯用控制變壓器的作用是將電網電路中的電能轉換為電梯控制柜內各負載用的多組電壓，一般位于控制柜電路的最前端，主要供電梯電機驅動回路、抱閘回路、開門機回路、安全回路、安全照明回路等控制回路用電。隨著對電梯安全性能的要求越來越高，電梯控制變壓器勵磁沖擊電流對控制柜的影響也受到開發人員的重視。使用低沖擊的控制變壓器，對電梯的安全運行有很重要的作用。

2電梯勵磁沖擊電流特點分析

2.1電梯控制變壓器勵磁沖擊電流的產生和特點

沖擊電流是指當控制柜的輸入端斷路器閉合時，位于控制柜電路最前端的變壓器有可能產生很大電流，然后很快返回到正常的空載電流值。在交流電路中，變壓器的磁通總是落后電壓90°相位角，因此當合閘時如果交流電壓是最大值，此時磁通為0，鐵芯的磁通一開始就處于穩態，變壓器不會產生勵磁沖擊電流；如果合閘時交流電壓為0相位角時，磁通達到最大，此時如果鐵芯有剩磁，則鐵芯為會處于嚴重飽和狀態。因為磁化特性的原因，鐵芯越飽和，勵磁電抗越小，產生的勵磁沖擊電流則越大。由于受到斷路器閉合時正弦交流電壓的瞬間值、鐵芯的剩磁值、變壓器繞組的空心電感的影響，勵磁沖擊電流有可能達到額定輸入電流的幾十倍深知上百倍，有可能會影響到控制柜里面的其他電器元件的運行，對電梯的安全運作造成不良隱患。雖然現在大部分控制柜會在變壓器的輸入端加入電流保險絲進行保護，不過過高的勵磁沖擊電流有可能導致保險絲燒毀，加入保險絲已經不能滿足電梯控制柜低沖擊的要求。

2.2勵磁沖擊電流對電梯運行的影響

一般情況下，控制變壓器在開發時會根據國標的要求制定型式試驗的條件。而目前我國并沒有針對電梯行業把勵磁沖擊電流測試列入到國標里面。雖然國標沒有對電梯控制變壓器的勵磁沖擊電流做要求，但是其對電梯運行的影響，一些正規的廠家會對控制變壓器的型式試驗加入勵磁沖擊電流的要求。過高的勵磁沖擊電流有可能導致控制變壓器一次側的空氣開關或者繼電器脫扣，使控制柜脫離電網，停止運行。為避免這種情況，有的廠家會選用額定電流較高的空氣開關，這樣卻會令到空氣開關不能起到保護作用，不符合電梯安全保護的要求。變壓器輸入端的保險絲一般是根據控制柜的額定電流選取的，高勵磁沖擊電流有可能會燒毀電流保險絲，需要頻繁更換。勵磁沖擊電流含有很大的高次諧波分了，其變化曲線為尖頂波，對變頻器和電梯控制模塊的電子元件有較大的沖擊，影響其壽命，嚴重的甚至會造成失效，使整個控制柜的控制模塊停止運作，危險較大。使用低沖擊變壓器對保護電梯控制系統起到關鍵的作用。

2.3控制變壓器勵磁沖擊電流試驗

在實際使用中，一些正規的廠家會對控制變壓器加入勵磁沖擊電流的試驗要求。將時間繼電器或者空氣開關串聯到變壓器的一次側，通斷開關，利用示波器測試出勵磁沖擊電流。因為勵磁沖擊電流并不是一個固定的數值，主要的影響因素有合閘瞬間輸入電壓的相位以及變壓器鐵芯的剩磁情況，所以在實際測試中，會有不同的數值出現。一般情況下，會收集15～25組數據，取絕對值最大的數據作為測試的結果。廠家可根據測試的結果選擇電梯控制柜的空氣開關或者繼電器，確保電梯的持續運行。

3電梯低沖擊變壓器的設計

3.1變壓器鐵芯的選取和設計

因為影響勵磁沖擊電流的因素包括鐵芯的剩磁，因此變壓器鐵芯的選取和設計是低沖擊的關鍵點之一。選用鐵損低、磁感應強度高的優質鐵芯，例如D41、D42、D43、D301等。另外電梯控制柜中常見的是EI型變壓器，可通過將標準的EI鐵芯左右窗口進行少量裁切，增大窗口填充系數，降低鐵芯的單位磁通，升高變壓器的磁飽和點，從而達到降低變壓器初級勵磁沖擊電流值。

3.2變壓器繞組的設計

變壓器繞組的空心電感也是影響勵磁沖擊電流的因素。在實際生產中，變壓器繞組一般是采用先繞初級再繞次級的繞線方式的。我們可以嘗試將原先輸入后輸出的繞線方式改為先輸出后輸入的層式繞線方式，能夠有效降低漏磁，在線圈的底層采用加強絕緣工藝確保繞線方式變更后的絕緣保證。還可以增加繞組的幅向尺寸，降低繞組的電阻，達到降低繞組空心電感，有效降低變壓器勵磁沖擊電流的目的。

4結束語

電梯能夠在我們日常生活中帶來巨大的便利，保障電梯的安全運行是所有電梯廠家的重要關注點。低沖擊變壓器能夠有效降低合閘時產生的勵磁沖擊電流，保護電梯控制柜的控制回路系統。在越來越注重電梯安全的大環境下，低沖擊將會成為電梯設計者的考慮事項之一，也是電梯控制變壓器的設計方向。

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