永磁同步无齿轮电梯曳引机封星技术

永磁同步无齿轮电梯曳引机封星技术

曾桂森

（广东宏大电梯有限公司广东东莞523000）

摘要：在我国不断推进城市化建设的过程中，各类型建筑拔地而起，在城市人口逐渐增多的情况下，高层建筑设施十分普遍，因此，电梯安全成为当前人们日常生活中的重要问题，在电梯中，曳引机制动器是电梯制停的保护装置，它的安全运行对电梯使用者起着极为重要的安全保障作用。基于此，本文主要内容研究了永磁同步无齿轮电梯曳引机的封星技术原理及应用。希望能为我国电梯行业贡献自己的微薄之力。

关键词：封星技术；电梯曳引机；齿轮；永磁同步

前言

在电梯运行过程中，曳引机的正常使用对人们的生命财产安全提供了保障，在电梯运行出现异常情况时，曳引机能够及时发现电梯的异常速度，随机将电梯停止运行，以此来保障电梯使用者的安全。跟据我国当前有关电梯制作与安装的安全规范来看，无齿轮电梯在运行过程中，电梯曳引机要对电梯的轿厢起到制停作用以及保护作用，本文主要内容研究永磁同步无齿轮电梯曳引机的封星技术原理及应用，最终目的是为了提高电梯运行的可靠性与安全性。

1.封星技术简介

电梯在正常运行过程中，由于停电且制动失效等因素导致设备出现停止运转的现象，进而导致电梯无法进行正常的制动处理，此时就会导致电梯失去驱动控制，若电梯轿厢与对重重量不平衡时，在重力作用下会导致电梯发生溜车现象以及飞车现象。此时，针对电梯出现制动失效故障，要用到曳引机的接触器来进行封星处理，简单来说就是将W、U、V三项内容进行短接处理，进而使电枢成为一个闭合的线圈，此时电梯轿厢与对重之间不平衡的重力会对电机产生带动作用进而旋转，电枢线圈在旋转过程中会对装置内的永久性磁铁进行切割磁感线运行，在此过程中，线圈便是产生感应电流，继而产生感应电压，由于感应电压与设备中磁场切割方向相反，因此，会形成一个相反磁场与电梯下落的力量形成力矩，最终会使故障电梯保持一个相对平衡的状态[1]。根据上述内容可以得知，封星技术指代的是在无电状态下，电梯产生飞车等现象时，曳引机在封星技术的影响下，会对电梯产生制动作用，也就是说，封星技术的应用会直接将电能损耗，从而使得电梯中的飞车现象以及滑车现象能够得到抑制，最终使得电梯速度得到有效控制。

2.曳引机制动器失效后引起电梯溜车事故的说明

在电梯类型中，如果电梯驱动主机为永磁同步无齿轮曳引机，那么在电梯发生故障，制动器失效的情况下，电梯轿厢会在不平衡重力的影响下，直接导致电梯不受控制进行加速度运动，通常情况下，加速度的大小受平衡系数等因素影响，大部分电梯的加速度可以达到1.5m/s2左右。基于此，当电梯轿厢发生意外称动时，电梯内的使用者根本不能及时做出反应，如果使用者在慌忙之中做出进出动作，极易产生电梯剪切事故，为生命安全带来严重影响隐患。

3.永磁同步曳引机封星技术

结合当前我国电梯运行情况来看，在提高电梯制动设备可靠性的技术上，面临了瓶颈，因此，在电梯运行过程中，如果能利用电气设备等安全技术，那么就会在电梯制动器发生故障时，将电梯的速度降到最低，除此之外，发动电梯轿厢的一系列制动装置为电梯使用者的生命财产安全提供保障。

在电梯设备中，使用永磁同步无齿轮曳引机封星技术，能够在电梯发生故障时，有效将曳引机设备内的线圈进行短接处理，此时，在电梯轿厢的与对重重量不平衡产生的机械转矩情况下，曳引机会直接由转矩拖动，进而成为发电机，发电机的电磁感应会与电磁力矩相互作用成为制动力矩，那么电梯制动机在故障的状况下，也能使电梯尽可能的保持低速状态[2]。此技术的设计目的是为了在电梯制动机发生故障的情况下，使得电梯使用者的生命财产安全得到保障，在应用此技术的过程中，施工人员可以通过科学合理的技术使得电梯设备中的变频器以及曳引机等等消除潜在的损伤。使用该技术能够使得电梯为维修保养工作的依赖降低，最终使得电梯设备的本质安全得以提高。

当前，我国电梯企业已经对此技术进行尝试使用，但是在国外，针对于电梯永磁同步无齿轮曳引机封星技术的应用还没有相关应用案例，这样的情况导致在对电梯进行实际选型配置过程中，没有成熟的案例可以借鉴，也没有相关标准可以约束。在电梯制造的中小型企业中，部分中小型企业选择使用接触器来辅助封星技术的设计，但是没有办法提供相应保障，最终导致电梯运行的可靠性与安全性都没有保障，最终，在电梯发生安全事故时，封星技术的应用不能对其起到良好作用，除此之外，还未电梯运行维护增加内容与难度，进而使电梯的正常运行受到影响，引起电梯使用者的投诉的同时维修电梯的成本也在不断增加。如图所示，图1为永磁同步无齿轮曳引机封星电气原理图。

图1：永磁同步无齿轮曳引机封星技术的电气原理图

如图，由电气原理图我们可得，在接触器KDY断开的情况下，封星接触器会进行闭合动作，进而使曳引机中的U3、V3以及W3进行闭合动作，组成完整的线圈，进而在电动机内容形成一个闭合的电气回路。当曳引机中的转子在电梯轿厢等设备的作用力下，会进行旋转作用，使得电梯设备中的曳引机成为一个发电机，最终电动机内部的线圈进行切割磁场的运用，从而使得线路中产生感应电动势，进而引起感应电流，该电流的产生会在电动机的永久磁场下产生电磁力矩，由于该力矩直接会作用于转子中的永久磁铁，那么就会形成制动力矩，进而产生磁生电、电生磁的状况，以此来保证电梯中的曳引机不会受到平衡力的作用便加速旋转，最终为电梯运行不超速提供保障[3]。

在电梯运行过程中，如图二所示，封星后的电梯曳引机封星力矩与转速的关系图。

图2：电梯曳引机封星力矩与转速的关系示意图

由上图我们可以得出，在电梯曳引机进行封星动作后，所形成的力矩会在某个速度点达到最高峰值，当到的这个峰值后，力矩会随着速度的增大而减少，最终形成较为稳定的区域。如果曳引机在电梯高速运行的状况下，已经进入到非稳定区域，那么预示着封星失败，因为此时电梯并不能够得到足够的力矩。

由上述内容我们还能得出，在曳引机随着电流增大而转速也相应增大的过程中，并不是会进行无限增加动作，而是最终会逐渐趋于较为稳定的数值，当电梯产生溜车故障时，通常情况下可以认定为其不平衡转矩是一个定制，当电梯曳引机中产生封星短路电流时，其不平衡转矩与制动力相互平衡，此时电梯的加速度为零，那么，曳引机也会以稳定的速度进行溜车，在电梯溜车过程中，电梯设备中的永磁同步电动机就相当于一台发电机，在电梯溜车过程中会直接产生电动势，我们称为Ec，当进行封星动作后短接线圈产生的电流成为Ic，此时将电梯设备中曳引机的额定电流成为In，将曳引机进行负载运行时产生的电压称为U0，曳引机进行空载运行时的反电势为E0，电梯此时的运行速度为Vn.由上述文章内容饿哦们可以得知电梯曳引机的反电势与转速成正比关系，即E∝v（1）。由（1）式得无齿轮永磁同步曳引机的稳定转速vc=EcVn/E0（2）。经过复杂推导得：Ec≈UN-U0（3）。由式（2）、式（3）得vc≈（UN-U0）Vn/E0（4）[4]。现有一台电梯重量为1000Kg，此电梯正常运行的额定速度为每秒1.75米，额定电压为三百二十伏，电梯在空载时的电压为二百九十伏，空载时的运行反动势为288伏，则根据以上公式我们可以得出，电梯在进行封星制动后，溜车速度为每秒0.18米，大概为电梯额定速度的百分之十。由此可见，在进行封星制动后，无齿轮曳引机电梯的溜车速度较低，不同的重量会导致电梯速度不同，也会导致封星速度不同，但是整体而言区别较大。

综上所述，静止状态下的电梯与低转速状态下进行封星处理时，静止状态下电梯抱闸失效会直接导致曳引机在不平衡力的作用下，速度逐渐增大。当速度越来越大时，电梯内曳引机进行旋转时受到的阻力也在慢慢变大，最终阻力会与电梯的不平衡负载相等，此时的曳引机会匀速运行。因此，进行封星作业时，如果电梯处于低速运行的状态，那么，进行封星后也不会产生较大的电流。

4.结语

综上所述，在永磁同步曳引机类型的电梯中，为了保证电梯的运行安全，提高电梯运行的稳定性，会对其使用封星技术，以确保电梯在发生运行故障时使电梯受到平衡力的作用而保持稳定，为人们的生命财产安全提供保障的同时，减少了电梯运行维护工作，提升了电梯运行的本质安全性。

参考文献：

[1]辛懋，吴大将，刘志鲲，等.电梯用盘式永磁同步无齿轮曳引机的研制[J].微特电机，2016（5）：29-31.

[2]刘键.封星技术及其在永磁同步曳引机上的应用[J].黑龙江科学，2016（17）：26-27.

[3]黄珺.永磁同步无齿轮曳引机在电梯稳定性中的应用研究[J].中国设备工程，2017（14）：215-216.

[4]丁辰.永磁同步曳引机在电梯检验中所遇到的诸多问题分析[J].科技与企业，2015（22）：190-190.