電梯製動器溫度與製動力的影響因素分析

鄧 林 吳曉軍內江市特種設備監督檢驗所 內江 641000摘 要：鑒於國家標準和特種設備安全技術規範TSG T7001—2009《電梯監督檢驗和定期檢驗規則- 曳引與強製驅動電梯》對電梯製動器機械部件的安全要求, 本文對電梯製動器在各種溫度下的電阻率、提(ti)拉(la)力(li)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)。推(tui)導(dao)出(chu)了(le)提(ti)拉(la)力(li)與(yu)電(dian)阻(zu)率(lv)的(de)實(shi)時(shi)變(bian)化(hua)關(guan)係(xi)
，計(ji)算(suan)出(chu)了(le)提(ti)拉(la)力(li)在(zai)實(shi)際(ji)情(qing)況(kuang)下(xia)的(de)損(sun)失(shi)。為(wei)電(dian)梯(ti)使(shi)用(yong)單(dan)位(wei)及(ji)時(shi)對(dui)電(dian)梯(ti)機(ji)房(fang)采(cai)取(qu)降(jiang)溫(wen)措(cuo)施(shi)
，保(bao)障(zhang)在(zai)用(yong)電(dian)梯(ti)安(an)全(quan)平(ping)穩(wen)運(yun)行(xing)提(ti)供(gong)理(li)論(lun)指(zhi)導(dao)。

關鍵詞：電梯製動器
；電阻率
；提拉力；電梯機房

中圖分類號：U463.51 文獻標識碼：A 文章編號：1001-0785（2020）09-0051-04

0 引言經大量事故案例分析，電梯發生人身傷亡
、財產損失的主要原因之一要歸咎於製動器出現故障或者製動器自身存在設計缺陷，從而致使電梯在運行過程中發生溜車
、衝頂、蹾底，更有甚者造成剪切和擠壓等事故。因此，電梯能否安全平穩運行與製動器的各種工作狀況有著緊密的聯係。

製動器的工作頻次極高，是確保電梯安全運輸的主要構成要件，切斷曳引主機電源後製動器閘瓦下閘並緊密貼合在製動輪（盤）上shang使shi曳ye引yin機ji製zhi動dong停ting轉zhuan，且qie轎jiao廂xiang停ting止zhi運yun送song。製zhi動dong器qi內nei部bu結jie構gou中zhong，電dian磁ci鐵tie是shi其qi重zhong要yao組zu成cheng部bu件jian，原yuan理li是shi通tong過guo通tong電dian螺luo旋xuan線xian圈quan產chan生sheng的de磁ci場chang拖tuo動dong處chu於yu磁ci場chang中zhong的de鐵tie芯xin，促cu使shi鐵tie芯xin向xiang外wai部bu機ji構gou產chan生sheng力li的de作zuo用yong。基ji於yu製zhi動dong器qi通tong電dian線xian圈quan在zai溫wen度du升sheng高gao時shi，其qi內nei部bu電dian阻zu等deng參can數shu也ye會hui隨sui之zhi變bian化hua的de物wu理li性xing能neng。本ben文wen就jiu製zhi動dong器qi提ti拉la力li與yu溫wen度du的de關guan係xi進jin行xing探tan討tao，分fen析xi兩liang者zhe對dui電dian梯ti製zhi動dong器qi製zhi動dong性xing能neng的de影ying響xiang。

1 製動器機械部件的安全要求新檢規TSG T7001—2009 附錄A 中第8.10 項要求[1]：轎廂空載以正常運行速度上行，切斷電動機與製動器供電，轎廂應當被可靠製停，並且無明顯變形和損壞。

當dang中zhong斷duan電dian梯ti主zhu開kai關guan電dian源yuan供gong電dian或huo者zhe控kong製zhi電dian路lu時shi，製zhi動dong器qi均jun能neng滿man足zu有you足zu夠gou的de製zhi動dong力li矩ju保bao持chi轎jiao廂xiang處chu於yu非fei移yi動dong狀zhuang態tai。因yin而er，使shi轎jiao廂xiang處chu於yu非fei工gong作zuo狀zhuang態tai的de關guan鍵jian性xing因yin素su是shi製zhi動dong器qi的de製zhi動dong力li矩ju，其qi用yong意yi是shi確que保bao電dian梯ti行xing駛shi過guo程cheng中zhong其qi製zhi停ting必bi須xu符fu合he國guo家jia相xiang關guan標biao準zhun要yao求qiu的de減jian速su度du。GB/T 24478—2009中第4.2.2.2 條約定[2]：曳引機的額定製動力矩應按GB7588—2003 中12.4.2.1 與曳引機用戶商定，或為額定轉矩折算到製動輪（盤）上的力矩的2.5 倍。

GB7588—2003 中第12.4.2.1 條約定[3]：所suo有you參can與yu向xiang製zhi動dong輪lun或huo盤pan施shi加jia製zhi動dong力li的de製zhi動dong器qi機ji械xie部bu件jian應ying分fen兩liang組zu裝zhuang設she。若ruo一yi組zu部bu件jian不bu起qi作zuo用yong，應ying仍reng有you足zu夠gou的de製zhi動dong力li使shi載zai有you額e定ding載zai荷he以yi額e定ding速su度du下xia行xing的de轎jiao廂xiang減jian速su下xia行xing。電dian磁ci線xian圈quan的de鐵tie芯xin被bei視shi為wei機ji械xie部bu件jian，而er線xian圈quan則ze不bu是shi。同tong時shi，第di12.4.2.4 條規定[3]：裝有手動緊急操作裝置的電梯驅動主機，應能用手鬆開製動器並需要以一持續力保持鬆開狀態。

2 提拉力公式分析對常見的直流電磁製動器其提拉力公式[4] 為

由於Um 為電磁鐵的勵磁安匝數，即Um=IN，以上公式 [5] 可化為

式中：dGσ/dσ 為電磁鐵氣隙磁導率
，由於電磁鐵的結構不變
，故該值為常數。由式（2）可知，直流電磁製動器的提拉力與通電電流的平方成正比關係。

3 線圈電阻隨溫度變化趨勢對於長度L 與橫截麵積S 固定的電磁線圈而言，其電阻值R 與線圈導線的電阻率ρ 呈正相關，即

在夏季高溫時，經測量，電梯機房內室溫可達40℃，此時頻繁動作的製動器線圈外部表麵溫度最高可達90℃
，根據線圈電阻率公式

式中：ρ 0 為在0℃時的電阻率
，α 為電阻溫度係數

，t 為實時溫度。以銅、鋁材質製成的線圈，在此時的電阻率列於表1。

電阻率變化趨勢見表2 和圖1。

圖1 電阻率隨溫度變化趨勢圖

由圖1 電阻率隨溫度變化趨勢圖分析可知，材質為銅

、鋁的製動器線圈電阻在以上溫度範圍內隨溫度的大小呈正相關。例如：對於普通的單線圈雙頂杆的電梯製動器，經測量其銅質線圈電阻值在30℃時約為100 vΩ，由式（3）
、式（4）可知

則在90℃時其電阻值為122.8 Ω，此數據與實際測量數據相吻合。

4 線圈提拉力隨溫度變化趨勢對於工作電壓為DC 110 V 的de電dian梯ti製zhi動dong器qi，在zai動dong作zuo時shi先xian由you強qiang激ji電dian路lu對dui其qi供gong電dian，通tong過guo通tong電dian螺luo旋xuan線xian圈quan產chan生sheng的de磁ci場chang拖tuo動dong處chu於yu磁ci場chang中zhong的de鐵tie芯xin
，促cu使shi鐵tie芯xin向xiang外wai部bu機ji構gou產chan生sheng力li的de作zuo用yong，進jin而er使shi鐵tie芯xin提ti起qi製zhi動dong臂bi。此ci時shi的de電dian壓ya值zhi為wei110 V
，電流為額定電流。出於節能的目的，隨後將強激電路切換為保持電路，此時提供給製動器的電壓約為額定電壓的50%~60%，經數據分析，隨著製動器供電電流減小的同時，線圈提供給製動器的提拉力也隨之呈現下降趨勢。

在提供給製動器的電壓趨於不變時，由U=IR 分析可知，I ∝ 1/R ，結合式（2）和式（4）推導可得

進一步簡化可得

式中：Ft 為指溫度為t 時，對應的提拉力
，且此時製動器線圈電流為It。由此可見，無論供電的電路是強激電路或保持電路
，製動器的提拉力均會隨溫度的升高而呈現逐漸減小的態勢。本文以提拉力為3 000 N 且保持電壓為強激電壓的60% 為例進行計算（如表3 和圖2所示）。

依據圖2 分析可知，當溫度為90℃時，在保持電壓的作用下，製動器線圈的提拉力為122.75 N，此值僅是溫度為30℃時提拉力的68.2%。若以30℃的溫度為基準，在各種溫度條件下
，電梯製動器的提拉力損失量如表4 和圖3 所示。

圖2 提拉力隨溫度變化趨勢圖

結合圖3 提(ti)拉(la)力(li)的(de)損(sun)失(shi)百(bai)分(fen)比(bi)分(fen)析(xi)可(ke)得(de)出(chu)結(jie)論(lun)，隨(sui)著(zhe)製(zhi)動(dong)器(qi)線(xian)圈(quan)溫(wen)度(du)的(de)上(shang)升(sheng)，製(zhi)動(dong)器(qi)的(de)提(ti)拉(la)力(li)損(sun)失(shi)量(liang)也(ye)隨(sui)之(zhi)逐(zhu)漸(jian)增(zeng)大(da)，進(jin)而(er)表(biao)明(ming)此(ci)時(shi)電(dian)梯(ti)製(zhi)動(dong)器(qi)的(de)工(gong)作(zuo)工(gong)況(kuang)愈(yu)加(jia)惡(e)劣(lie)。

5 製動器溫度過高對電梯運行的影響分析diantijifangdejiangwencuoshiguojiaxiangguanbiaozhunjiguifanbingweizuochuqiangzhixingguiding
，juduoniandediantijianyanjingyan，dabufendiantijifangneibingweicaiquanzhuangkongtiaodengjiangwencuoshi。xiajijifangwenduzai40℃時，電梯製動器表麵溫度最高可達90℃，然ran而er對dui於yu設she置zhi在zai室shi外wai的de無wu機ji房fang觀guan光guang電dian梯ti
，由you於yu井jing道dao的de封feng閉bi性xing，其qi通tong風feng狀zhuang況kuang更geng加jia惡e劣lie，加jia之zhi夏xia季ji烈lie日ri長chang時shi間jian直zhi射she。針zhen對dui該gai類lei情qing形xing無wu機ji房fang電dian梯ti的de現xian場chang溫wen度du測ce量liang，製zhi動dong器qi表biao麵mian溫wen度du超chao過guo90℃的情形也並不鮮見。

圖3 提拉力損失百分比

在額定電壓工況下，根據電梯曳引機的工作原理、載荷持續率以及周期運轉情況，在製動器表麵溫度達到熱穩定性工況時，測量製動線圈的溫升狀況。其測量方法以GB 755—2008 中第8.6.2 條的電阻法測量和計算[6]。當采用的絕緣等級為B 級時，製動線圈的溫升不允許大於80 K；而當采用的絕緣等級為F 級時，製動線圈的溫升不允許大於105 K。

當製動器電磁鐵的釋放電路斷路時，電梯須在無任何延遲的情況下可靠停止。其製停響應時間須小於或等於0.5 s，以免致使電梯出現溜車或倒拉等情形。針對部分曳引機製動器兼作轎廂上超保護的製停元件，該響應時間須滿足GB 7588—2003 中9.10.1 條的約定。

鑒jian於yu製zhi動dong線xian圈quan材cai質zhi的de自zi有you特te質zhi，針zhen對dui廣guang泛fan采cai取qu銅tong製zhi或huo者zhe鋁lv製zhi線xian圈quan的de製zhi動dong器qi該gai線xian圈quan的de內nei阻zu
，均jun隨sui溫wen度du的de升sheng高gao而er逐zhu步bu增zeng大da，且qie增zeng大da幅fu度du同tong溫wen度du的de平ping方fang呈cheng現xian反fan比bi例li趨qu勢shi。

製(zhi)動(dong)線(xian)圈(quan)內(nei)阻(zu)的(de)增(zeng)大(da)促(cu)使(shi)製(zhi)動(dong)器(qi)溫(wen)度(du)升(sheng)高(gao)
，而(er)溫(wen)度(du)的(de)上(shang)升(sheng)又(you)反(fan)過(guo)來(lai)促(cu)使(shi)內(nei)阻(zu)的(de)增(zeng)加(jia)，該(gai)兩(liang)因(yin)素(su)的(de)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)進(jin)而(er)導(dao)致(zhi)線(xian)圈(quan)的(de)溫(wen)度(du)狀(zhuang)況(kuang)愈(yu)加(jia)惡(e)劣(lie)。

對dui於yu部bu分fen未wei配pei置zhi具ju有you製zhi動dong器qi提ti起qi監jian測ce效xiao能neng，或huo釋shi放fang監jian測ce效xiao能neng的de電dian梯ti，當dang電dian梯ti處chu在zai運yun送song工gong況kuang時shi，製zhi動dong電dian路lu由you強qiang激ji電dian路lu變bian換huan為wei保bao持chi電dian路lu
，使shi得de其qi電dian流liu值zhi約yue為wei強qiang激ji電dian路lu的de50% ～ 60%

，製動器的提拉力不足以抵消製動彈簧的推力，從而致使製動器閘瓦無法完全釋放
，進而造成電梯帶閘運行情形的發生。

6 結論根據GB/T 10058—2009《電梯技術條件》的規定：機房中的環境溫度應保持在5℃～ 40℃之間[7]。機房中存在較多發熱部件
，譬如能耗電阻箱
、控製櫃、曳引驅動主機、製動器製動線圈等等，但出於設計原因
，部分電梯機房內並未設置空調、排氣扇等降溫、通(tong)風(feng)措(cuo)施(shi)。夏(xia)季(ji)來(lai)臨(lin)時(shi)，建(jian)議(yi)電(dian)梯(ti)使(shi)用(yong)單(dan)位(wei)及(ji)維(wei)護(hu)保(bao)養(yang)單(dan)位(wei)應(ying)時(shi)常(chang)關(guan)注(zhu)電(dian)梯(ti)相(xiang)關(guan)部(bu)件(jian)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)況(kuang)，及(ji)時(shi)采(cai)取(qu)降(jiang)溫(wen)措(cuo)施(shi)，以(yi)保(bao)障(zhang)在(zai)用(yong)電(dian)梯(ti)安(an)全(quan)平(ping)穩(wen)運(yun)行(xing)。

參考文獻[1] TSG T7001—2009 電梯監督檢驗和定期檢驗規則- 曳引與強製驅動電梯[S].[2] GB/T 24478—2009 電梯曳引機[S].[3] GB 7588—2003 電梯製造與安裝安全規範[S].[4] 王淑紅，肖旭亮
，熊光煜. 直流恒力電磁鐵特性[J]. 機械工程學報，2008(2)：244—247.[5] 錢家驪. 電磁鐵吸力公式的討論[J]. 電工技術
，2001(1)：59，60.[6] GB 755—2008 旋轉電機定額和性能[S].[7] GB/T 10058-2009 電梯技術條件[S].