封星技术及其在永磁同步曳引机上的应用

刘键

（哈尔滨市机电类特种设备监督检测研究院，哈尔滨 150036）

封星技术及其在永磁同步曳引机上的应用

刘键

（哈尔滨市机电类特种设备监督检测研究院，哈尔滨 150036）

针对永磁同步曳引机器设备体积小、易于控制以及节能等特点，对封星技术在永磁同步曳引电机上的应用进行深入的分析论述，充分发挥封星技术在永磁同步曳引机上的应用作用，做好机械装置的驱动，通过频率变化调整齿轮速度，提高机械设备的利用率，逐步扩大永磁同步电机的应用范围。

封星技术；设计原理；同步电机

为了更好地发挥永磁同步曳引机体积小、节能和易操作的优势，提升封星技术在永磁同步曳引机上的利用效率，笔者从以下几点简要介绍了封星技术基本含义和具体应用，希望提升设备的利用率、消除齿轮减速影响。

1　封星技术的基本含义

1.1封星技术设计原理

为了提升永磁同步曳引机的工作效率，增进对永磁同步曳引机封星制动过程的了解，笔者将永磁同步曳引机封星设计原理图列示如下：

永磁同步曳引机封星设计的典型原理图Fig.Typical schematic of permanent magnet synchronous traction machine star sealing design

由上图看以看出，当永磁同步曳引机停止作业时，KMB、KMY、KMC三个触点断开，由这三个触点控制的KAY线圈和永磁同步电动机失电，而KAY常闭主触点发生闭合，永磁同步电动机三相绕组线短接，形成电机内部的三相绕组线独立电气回路，这就是我们所说的封星。当电梯正常启动，以上三个触点得电闭合后，永磁同步电机得以运转，KAY线圈得电自锁，常闭主触点断开，这样就能够防止电动机相间短路。我们可以将封星技术简要概括如下：永磁同步电机失电后，会利用常闭主触点接触器实现永磁同步电机电枢三相绕组线短接，并在电机内部形成独立电气回路。

而在曳引机运行过程中，因正常或不正常原因失电导致的停转，此时制动器又不能将电梯制停，电梯原速度不变且失去驱动转矩、在轿厢和曳引电梯对中不平衡力的作用下，一定会导致电梯飞车或溜车事故的发生。电梯带动永磁同步电机旋转，进而使电机内三相绕组线切割永磁体，磁场因感应发生电动势。封星接触器完成三相绕组线短接，进而形成独立电气回路。封星技术就是在永磁体磁场作用下，通过电枢绕组回路电流带动下发生的共同旋转；反力矩作用转子永磁体上，想要将转子永磁体和定子电枢组同时停止运转，这就是制动转矩。因此，永磁同步曳引机封星技术的作用就是保证曳引机溜车或飞车时，保证电梯制动作用的发挥，进而达到对电梯飞车或是溜车速度的控制，提升电梯运行过程中的安全性。

1.2封星制动条件

从永磁同步曳引机的封星制动原理中可知，封星制动需要在三个条件下才能够完成：首先，电梯主机所采用的一定是永磁同步电机并且要设置封星技术。其次，电梯主机产生正常或是非正常失电。最后，因电梯机械制动失效或是制动力不足导致了电梯飞车、溜车。

2　永磁同步曳引机封星制动溜车过程和速度

2.1永磁同步曳引机封星制动溜车过程

永磁同步曳引机满足封星制动条件后，就会在电梯初始速度和静止状态下发生溜车现象。永磁同步曳引机失电后，将会导致电梯由静止状态进入溜车，溜车发生的一瞬，曳引机制动力为零或是制动力较小，电梯轿厢以加速度上升或下落，而当曳引机产生初始速度后就会产生曳引机绕组制动电流，进而产生封星制动电磁制动力。电梯运行速度越快，曳引机制动电流越大，封星制动电磁制动力也会更大，而当电梯加速度逐渐减小时，其力量就会逐渐达到平衡状态，曳引机加速度为零，曳引机速度也会达到某种稳定状态。

一旦电梯轿厢以某初始速度下降时，如遇曳引机突然失电，曳引机就会在曳引机绕组短路时，产生短路电流，这种短路电流所产生的电磁制动力矩就能够维持电流的稳定性。总地来说，永磁同步曳引机封星制动就是电梯溜车的加速变化过程，采用封星制动后就是以稳定速度发生溜车冲顶或是蹲底。

2.2永磁同步曳引机封星制动溜车速度

通过永磁同步曳引机封星制动溜车过程及原理可知，仅仅依靠封星制动的永磁同步曳引机并不能完全制停电梯，在轿厢对重和封星制动电磁制动力不平衡力相互平衡的时候，电梯才能够维持稳定的上升或下降的速度，电梯轿厢以这样的速度冲顶或是蹲底，直接关系着电梯的安全性及稳定性。据《电梯制造与安装安全规范》相关规定了解到，一旦溜车速度达到缓冲器设计的安全范围，电梯就是符合国家安全规定，达到安全质量标准。

据永磁同步曳引机电磁参数特点可以发现，电梯额定负荷达到封星制动稳定溜车速度：我们可以假设在电梯溜车较为稳定，没有发生蹲底或是冲顶，这一过程就会造成对空气阻力和绳轮摩擦的忽略。

3　电梯永磁同步曳引电机的驱动系统

永磁同步曳引机一般采用的是无齿轮曳引方式，它极大地凸显出了永磁同步电机大功率、低转速等优点，曳引电机驱动系统功能齐全、结构紧凑，这种驱动系统集各种先进技术设备为一体，该电机驱动系统集合了曳引轮、曳引电机、光电编码器和电磁制动器等多种设备优点为一身，其具有应用简单、便于安装等特点。尤其是在曳引电机电梯机房的开发中，永磁同步电机的安装极大地节省了机房建造成本，提高了建筑物的美观性。

4　永磁同步电机在电梯开发应用中的安全性和可靠性

据我国永磁同步曳引机相关技术标准可知，将永磁同步电机应用于电梯生产、设计中，有利于提升系统的安全性及可靠性。一旦遇到电梯曳引机上行溜车故障或是制动失灵，能达到最佳的保护作用。而当系统检测到电梯上行或下行超速信号，就应当采取及时的应对措施，切断系统控制器的供电回路，实施电动机电枢绕组短接。

永磁同步电机能够利用电枢组直流电实现电梯负载零速停车，更好地满足电机机械制动需求，进一步实现电梯零速停车。通过这种方法能够有效防止抱闸失灵引发的溜车故障，不断提升系统的安全性及可靠性。

我们要做好永磁同步电机在电梯设计、生产中的应用开发，充分发挥永磁同步曳引机的作用，提升电梯的安全性及可靠性。永磁同步曳引机有以下几个优点：第一，结构简单紧凑且易于维护。第二，环境噪音无油脂污染和噪音污染低，提升电力功率，其环保效果较为理想。第三，机械设备使用更加经济、节能，机械传动效率较高，其性价比较高。第四，与异步电机驱动系统比较而言，更好地发挥曳引机上的硬机械特性、停车自闭、快速性以及低速性等方面的优势。第五，永磁同步曳引机具有耗电少、易于维护、寿命长、调速精度、低速性能、快速响应等特点，同时，它还能够帮助我们构建电梯驱动模型。

5　结语

我们要做好永磁同步曳引机封星技术的应用研究，充分发挥永磁同步曳引机经济适用、简单易行的特点，提高电梯的安全性及可靠性，保证电梯使用者的人身及财产安全，营造稳定良好的社会环境。

［1］ 韦笃取.永磁同步电动机控制系统混沌行为分析及抑制和镇定［D］.广州：华南理工大学，2011.

［3］ 陆克山，于松义.浅析稀土永磁同步电动机在机械采油系统中的应用［C］//2010江苏省“能源计量与节能减排”论坛论文集，2010.

Star sealing technology and application on permanent magnet synchronous traction machine

LIUJian
（Harbin Electrical and Mechanical Special Equipment Supervision and TestingInstitute，Harbin 150036，China）

This paper discussed the application of star sealing technology in permanent magnet synchronous traction machine according to its characteristics of small volume，easy control and energy-saving，gave full play of the application of seal sealing technology in permanent magnet synchronous machine and complete the drive of mechanical devices，so as to improve the utilization of mechanical devices and gradually expand the scope of application of permanent magnet synchronous motor through adjusting the gear speed.

Star sealingtechnology；Design principle；Synchronous machine

TU857

A

1674-8646（2016）17-0026-02

2016-07-15

刘键（1983-），男，黑龙江哈尔滨人，学士，工程师，从事特种设备监督检测研究。