永磁同步曳引機在電梯檢驗中所遇到的諸多問題

關恒英

摘 要：本文從機械特性和電器特性兩個方面對無齒永磁同步曳引機在實際應用中存在的種種問題進行了分析，并對與此相關的檢驗內容提出了自己的看法。

關鍵詞：永磁同步曳引機；曳引力；鋼絲繩；制動器；上行超速保護

在無齒永磁同步曳引機的結構組成中，主要是以轉子結構為基礎的，并且其中包含了永磁同步電動機以及曳引輪及制動系統兩個組成部分，上世紀90年代，無齒永磁同步曳引機最早出現在人們的視野中，將其應用在電梯上，能夠產生十分理想的效果，不但能夠有效的節省能源，還具有較小的體積，在運行的過程中保持平穩性，并且不需要加以維護，在當前的市場發展中具有十分廣泛的發展空間，在電梯中的應用隨著時間的推移，其使用比例呈現出不斷增長的趨勢，所以只有嚴格的對電梯進行檢驗，才能保證使用狀態的安全性，這是當前應該注意的一個問題，下面筆者就對這一問題展開詳細的論述。

1 永磁同步曳引機曳引力問題

影響曳引力的主要因素有以下幾點。首先是轎廂以及對重重量之間的平衡系數關系；其次是曳引輪的繩槽形狀以及曳引輪所使用材料的當量摩擦系數；第三是在曳引輪上的曳引繩包角。在電梯使用的過程中，主要采用的永磁同步曳引機在最開始的動力是為了將曳引機以及電動機的功率進一步降低，這樣就能夠實現無機房或者是小機房的電梯。永磁同步曳引機的應用減少了齒輪減速這一結構，電機軸能夠直接對曳引輪進行驅動，并且電機產生的轉矩與曳引機轉矩是相互一致的，如果輸出的扭矩變低，那么就只能應用直徑較小的曳引輪。在這一設計中，表面上能夠減少機房的使用，并且滿足井道空間的要求，同時也能進一步降低成本，但是在實際應用的過程中，根據相關的規定，鋼絲繩股數使用的數量與曳引輪、滑輪或卷筒的節圓直徑還有懸掛繩公稱直徑二者之間的比例是不相關的，都不能低于40這一數值。所以如果曳引輪的直徑減少了，那么就無法達到曳引力的規定，為了能夠有效對這一問題進行預防，一般情況下，廠家采用的主要方式是幾種方式相結合的辦法，也就是將V型槽、復繞大包角、鋼絲繩根數、平衡系數有效的結合，但是又因為生產廠家并不是直接與用戶進行聯系，一旦出現問題以后，在維修方面就會變得十分困難，隨便調整包角大小以及鋼絲繩根數，以為能夠對特殊井道以及舊電梯的曳引機進行更換，但是就會造成實際曳引力出現不足的現象，甚至在極端的情況下，還會造成無法帶動鋼絲繩進行升降的現象，并且這一現象將會愈發突出。

在相關規定中，提出了在額定荷載的前提下，應該確保平層不出現打滑的現象，但是這并沒有提出極端工況情況的出現，并且在部分規程中，只是要求了對大面積轎廂面積問題進行曳引靜載的相關檢查，卻并未提出要檢查符合載重量以及轎廂面積的電梯，因此筆者認為應該對這一問題加以進一步的完善，在相關規程中應該重點提出對與曳引力相關的現場檢測標準以及實驗方法。

2 永磁同步曳引機曳引鋼絲繩壽命問題

正如前文中所敘述的一樣，在對曳引輪的直徑進行設計的過程中，一般情況下采用的都是V型槽，這樣能夠對摩擦系數進一步增大，很多生產廠家為了保證產品的質量，所采用的方式都是將表面硬度提高，選擇質量更好的曳引輪材質，雖然具有一定的變化，但是這一變化并不是十分明顯的，所以不足以滿足曳引鋼絲繩在質量方面的要求，因為對曳引鋼絲繩的要求更高，針對這一情況，相關規程中又對曳引輪的直徑提出了要求，不能低于8mm，在設計的過程中，V型槽會對鋼絲繩表層的鋼絲強度造成一定的影響，使強度出現降低的情況，進而造成鋼絲繩受到嚴重的磨損，在現象進行安裝的過程中，選用的繞繩比例為2：1，這一比例能夠通過更多的輪子，但是卻會產生很多其他方面的問題，例如因為裝配的不合理造成出現較大的偏角或者是沒有注意到放繩而造成鋼絲繩的扭曲，進而出現了內應力，上述的這些情況最終影響到鋼絲繩的使用壽命，所以需要經常對鋼絲繩進行更換，造成不必要的麻煩，久而久之，對于相關檢測單位以及房產業主來說都是一筆不小的開支，針對這一情況的出現，就需要進一步完善電梯曳引機的發展，并且將其體現在相關檢驗規程中，這樣才能真正的起到降低故障，促進安全性進一步提升的目的。

3 永磁同步曳引機制動器的響應時間問題

因為在永磁同步曳引機應用的過程中，并沒有齒輪減速機構，所以電動機失電以后，曳引機就會出現不平衡的現象，無法得到正常的使用。這就導致了對永磁同步曳引機曳引輪軸施加的制動力矩要遠大于老式蝸輪蝸桿曳引機或行星齒輪曳引機對曳引輪軸施加的制動力矩。小部分廠家對此的解決方案是采用盤式制動器，這類制動器的響應時間較短，一旦失電就可以通過內部的多個摩擦面立即達到額定制動力矩，但絕大部分廠家卻仍采用與老式蝸輪蝸桿曳引機相同的鼓式制動器，這類制動器失電后至達到額定制動力矩前，響應時間和制動過程要較前者漫長得多。而這一時間段內也恰好是轎廂與對重間存在不平衡力矩造成的加速度使電梯不受控速度成幾何級增長之時。因此對永磁同步曳引機制動器的響應時間，理應存在國家標準的相關指標和電梯檢驗規程的相關檢驗項目。

4 永磁同步曳引機上行超速保護的有效性問題

目前市場上銷售的永磁同步曳引機，除雙制動器設計外，均未采用蝸輪蝸桿曳引機或行星齒輪曳引機附加的專用上行超速保護裝置（雙向限速器-安全鉗或夾繩器）。對此永磁同步曳引機生產廠家的解釋是：（1）抱閘直接作用于曳引輪。（2）制動器雙路獨立控制，符合存在“冗余度”的要求。（3）永磁同步曳引機設置專用封星接觸器，在曳引機超速的時候切斷變頻器至曳引機間的回路，將永磁同步曳引機三相短接。利用永磁同步曳引機在超速時的發電原理，在永磁同步電機內部產生反向制動磁場。但筆者的看法是對于制動器是雙路獨立控制而言，只能降低因兩組機械部件同時失效而造成事故的概率，一旦制動器同時失效，上行超速保護亦即失效，否則現在生產的蝸輪蝸桿曳引機或行星齒輪曳引機也同樣采用制動器雙路獨立控制，又何必附加的專用上行超速保護裝置畫蛇添足。對于專用封星接觸器而言，電梯空載上行時，如制動器失效，由于加速度驟增，速度會在瞬間達到很高，產生極大的發電電流。如果專用封星接觸器容量不足以承受如此大的尖峰電流，觸點會燒蝕斷開，無法起到短接U、V、W三相電流的制動作用，導致上行超速保護失效。

結束語

當然，盡管筆者提出了涉及永磁同步曳引機標準及檢驗的有爭議問題，但卻絕非是否認其技術本身。事實上永磁同步曳引機代表著曳引機新的技術和發展潮流，隨著國家節能環保力度的加大，相關標準的不斷完善，生產工藝和技術水平的不斷提高，永磁同步曳引機必將得到了更加廣泛的應用。在中高速電梯市場逐步取代傳統蝸輪蝸桿曳引機也必將成為不可逆轉的大勢所趨。

參考文獻

[1]劉勇，張冠.電梯控制系統在檢驗時的常見問題及對策[J].科學中國人，2015（35）.

[2]祁守杰.永磁同步電梯的檢驗方法及電機性能研究[J].中國新技術新產品，2015（16）.

[3]楊凱杰.電梯控制系統在檢驗中的問題探究[J].科技與企業，2015（16）.