封星电路对上行制动试验的影响

文 勇

（湖南省特种设备检验检测研究院常德分院 常德 415000）

封星电路对上行制动试验的影响

文 勇

（湖南省特种设备检验检测研究院常德分院 常德 415000）

本文通过两个上行制动试验的事例，分析采用永磁同步曳引机的电梯进行上行制动试验时，“封星”电路对试验的影响。由于“封星”电路的作用，缩短了电梯上行制动的距离，掩盖了曳引机制动力的下降的事实。此时进行上行制动试验，虽然曳引机能可靠制停空轿厢，但在电梯接近满载或略微超载时，仍存在电梯“溜梯”的风险。在电梯高速运行时断电，“封星”电路会对曳引机造成损害。

封星 永磁同步曳引机 上行制动试验 制动器失效 制动力不足

电梯制动器是关键的安全部件。制动器失效或制动力不足都会导致电梯失控溜梯，发生剪切、冲顶、蹲底事故，对电梯乘客的生命财产造成伤害。GB 7588—2003要求“当轿厢载有125%额定载荷并以额定速度向下运行时，操作制动器应能使曳引机停止运转。”[1]检规TSG T7001—2009中，通过8.10上行制动试验、8.11下行制动试验来对电梯的制动能力进行验证。定期检验时只进行8.10项试验。8.10项检验要求如下：“轿厢空载以正常运行速度上行时，切断电动机与制动器供电，轿厢应当完全停止，并且无明显变形和损坏。”[2]笔者在检验中发现8.10项的试验判定对采用齿轮减速箱的异步电机拖动电梯有效，而对现在广泛使用的无齿轮永磁同步电机拖动电梯则有很大的局限性，存在安全隐患。

1 制动力不足时，电梯上行制动试验时的表现

例1：货梯，曳引比2:1，载重2000kg，速度0.5m/s，交流双速，采用异步电机曳引机（用蜗轮、蜗杆减速器）。笔者按8.10项的要求进行上行制动试验。切断380V电源后，刚开始曳引机转速似乎没什么变化，如同未断电一样。电梯滑行了很长一段距离，大约有两层楼的高度，才停了下来。笔者据此判断该电梯制动器制动力严重不足，要求立即停梯待修，并中止检验。

例2：客梯，曳引比2:1，载重1000kg，速度1.75m/s，交流变频调速，采用无齿轮永磁同步曳引机，笔者按8.10项的要求进行上行制动试验。切断380V电源后，曳引轮的转动很快减速，电梯轿厢滑动了约1m就停了下来。按检规判断，该梯制动力应该是符合要求的。

但是此前的限速器安全钳联动试验时的一个现象引起了笔者的警觉。操作人员看到曳引钢丝绳在曳引轮上打滑后停梯，制动器立刻闭合。此时轿厢侧的安全钳已制停了轿厢，轿厢侧的钢丝绳较松弛，受力变小，而对重侧受力没有变化，曳引轮两侧钢丝绳上的重力差比安全钳未制动时增大。笔者发现闭合的制动闸瓦和制动轮发生了相对滑动，曳引轮向对重侧缓慢转动了一个角度。这应该是制动力不足的表现。

笔者决定用盘车的方式验证一下。断开380V电源，在曳引机上套上盘车轮（直径500mm）。在制动器完全闭合的情况下，笔者盘车使轿厢上行,发现只需要单手即可很轻松的推动盘车轮带动轿厢上行，推动力大约30N。据此判断该电梯制动器制动力严重不足，应立即停梯待修，并中止检验。

2 原因分析

上两个例子，都是严格按照检规的操作方法进行。通过制动试验，例1发现了制动力不足的问题，而例2却没有发现制动力不足的隐患。通过对比，笔者发现问题出在电梯曳引机上。例2的客梯采用了永磁同步曳引机，电梯断电时自动短接曳引电机的绕组来防止溜梯，即通过“封星”电路将电机的三相绕组短接。若停梯时制动器失效，电梯发生“溜梯”。永磁同步电机将进行发电能耗制动，制动力矩随“溜梯”速度增大而增大，最终能耗制动产生的电磁力矩与轿厢和对重重力差在曳引轮上产生的转动力矩达到平衡。此能耗制动可以将溜梯速度限制为很低，一般0.05m/s～0.2m/s左右（见表1[3]）。“封星”能耗制动最大力矩会大于电机的额定力矩。所以在上行制动试验过程中，因为“封星”电路的作用，制动停梯是由电机能耗制动与制动器的机械制动共同完成的结果。轿厢和对重以额定速度运行的动能有很大一部分通过电机绕组的发热消耗掉了，另一部分通过制动闸瓦与制动轮的摩擦发热来消耗掉。所以电梯制动力减小，在制动行程上的变化不明显，不易发现。而在例1的异步电机曳引机制动时，轿厢和对重的运行动能全靠制动器摩擦转化为热能来消耗掉。电梯制动力变小，制动行程就会显著的变长，可以很直观的反映电梯制动力的不足。

表1 不同曳引机“封星”时的特性

3 “封星”后，上行制动实验对制动力验证的可靠性分析

若制动器恰好能制停空轿厢，它能否保证轿厢满载或超载时的安全制停呢？以曳引比2:1，额载1000kg电梯（见图1）为例进行分析：

图1 电梯轿厢与对重示意图

式中：

W——对重重量；

Q——电梯额定载荷；

P——空轿厢重量；

K——电梯平衡系数。

T1——轿厢侧曳引钢丝绳所承受重量；

T2——对重侧曳引钢丝绳所承受重量；

T——曳引轮两侧曳引钢丝绳所承受重量差；

q——轿厢实际载荷。

表2 轿厢在装载不同负载时曳引轮两边的重量差

由表2得知 当电梯平衡系数较小，如0.4时。若制动器恰好能制停空轿厢，此时的制动力矩等于200kg重量差在曳引轮上产生的力矩。但是在轿厢满载时，曳引轮两边的重量差是300kg。轿厢装125%额载时，曳引轮两边重量差是425kg。它们在曳引轮上产生的转动力矩均大于制动力矩。轿厢不能被制动器可靠制停，将会打滑溜梯。当电梯平衡系数较大，如0.5时，轿厢空载能制停，满载也能制停，但是制动器无法保证轿厢超载（不超过125%时）时的可靠制停。

4 电梯高速运行时制动，“封星”电路对曳引机的影响

永磁同步曳引机在较高转速时，“封星”电路的接入会在绕组中产生很大的短路电流。一台1000kg电梯、梯速1.6m/s，额定速度时接入“封星”电路，瞬时电机短路电流可达207A，是额定电流的8.6倍，瞬时短路转矩增大近50倍[4]。电梯高速运行时，接入“封星”电路会导致电机永磁体失磁或脱落、绝缘损坏、定子结构变形。为应对运行时突然停电，有的电梯设计上加入延时电路，使电梯先制动减速然后接入“封星”电路，以减轻“封星”电路接入时能耗制动对曳引机的冲击。在制动力下降状况下突然制动，能耗制动的负荷将加重，进行制动试验有损坏曳引电机的风险。

5 结论

永磁同步曳引机由于“封星”电路的使用，上行制动是曳引机电机能耗制动和制动器机械制动共同完成的结果，能耗制动的参与干扰了上行制动试验对制动器制动力的验证，不容易从制动行程上发现制动器制动力的减小。在上行制动试验时能可靠制停空轿厢的结果，并不能保证轿厢在满载、或超载（不超过125%）情况下，轿厢制停的可靠性，更不可能保证“如果一组制动器部件不起作用，应仍有足够的制动力使载有额定载荷以额定速度下行的轿厢减速下行”[1]。所以永磁同步曳引机上行制动试验应该在拆除“封星”电路后进行，检规应进行补充说明。在检验和维护时，操作员还可用不松闸盘车的方式，来对制动器的制动力进行评估。

[1] GB 7588—2003 电梯制造与安装安全规范[S].

[2] TSG T7001—2009 电梯监督检验和定期检验规则—曳引与强制驱动电梯[S].

[3] 李树国．基于发电机转矩特性分析无齿轮电梯“封星”的应用[J]．赛尔电梯市场，2010，(12)：50-63.

[4] 梁昌勇．永磁同步曳引机高速封星短路暂态参数分析和计算[J]．中国电梯，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，工程师，从事电梯、起重机、场（厂）内专用机动车检验工作。

2016-03-14）