電梯控制柜用低沖擊變壓器的分析與設(shè)計(jì)

梁信迪

摘 要： 電梯控制柜內(nèi)存在大量的電氣元件，而控制柜內(nèi)變壓器的作用是將電網(wǎng)電路中的電能轉(zhuǎn)換為電梯控制柜內(nèi)各負(fù)載用的多組電壓。隨著對(duì)電梯安全性能的要求越來越高，低沖擊變壓器對(duì)電梯控制柜系統(tǒng)的保護(hù)起到關(guān)鍵的作用。本文主要講解低沖擊變壓器的應(yīng)用和設(shè)計(jì)思路。

關(guān)鍵詞： 電梯；變壓器；勵(lì)磁沖擊電流；低沖擊

1前言

電梯一般是指服務(wù)于建筑物內(nèi)（外）若干特定的樓層，其轎廂運(yùn)行在至少兩列垂直于水平面或鉛垂線傾斜角小于15°的剛性軌道運(yùn)行的永久運(yùn)輸設(shè)備。而電梯控制柜是把各種電子器件和電氣元件安裝在一個(gè)有安全防護(hù)作用的柜形結(jié)構(gòu)內(nèi)的電控裝置。電梯用控制變壓器的作用是將電網(wǎng)電路中的電能轉(zhuǎn)換為電梯控制柜內(nèi)各負(fù)載用的多組電壓，一般位于控制柜電路的最前端，主要供電梯電機(jī)驅(qū)動(dòng)回路、抱閘回路、開門機(jī)回路、安全回路、安全照明回路等控制回路用電。隨著對(duì)電梯安全性能的要求越來越高，電梯控制變壓器勵(lì)磁沖擊電流對(duì)控制柜的影響也受到開發(fā)人員的重視。使用低沖擊的控制變壓器，對(duì)電梯的安全運(yùn)行有很重要的作用。

2電梯勵(lì)磁沖擊電流特點(diǎn)分析

2.1電梯控制變壓器勵(lì)磁沖擊電流的產(chǎn)生和特點(diǎn)

沖擊電流是指當(dāng)控制柜的輸入端斷路器閉合時(shí)，位于控制柜電路最前端的變壓器有可能產(chǎn)生很大電流，然后很快返回到正常的空載電流值。在交流電路中，變壓器的磁通總是落后電壓90°相位角，因此當(dāng)合閘時(shí)如果交流電壓是最大值，此時(shí)磁通為0，鐵芯的磁通一開始就處于穩(wěn)態(tài)，變壓器不會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁沖擊電流；如果合閘時(shí)交流電壓為0相位角時(shí)，磁通達(dá)到最大，此時(shí)如果鐵芯有剩磁，則鐵芯為會(huì)處于嚴(yán)重飽和狀態(tài)。因?yàn)榇呕匦缘脑?，鐵芯越飽和，勵(lì)磁電抗越小，產(chǎn)生的勵(lì)磁沖擊電流則越大。由于受到斷路器閉合時(shí)正弦交流電壓的瞬間值、鐵芯的剩磁值、變壓器繞組的空心電感的影響，勵(lì)磁沖擊電流有可能達(dá)到額定輸入電流的幾十倍深知上百倍，有可能會(huì)影響到控制柜里面的其他電器元件的運(yùn)行，對(duì)電梯的安全運(yùn)作造成不良隱患。雖然現(xiàn)在大部分控制柜會(huì)在變壓器的輸入端加入電流保險(xiǎn)絲進(jìn)行保護(hù)，不過過高的勵(lì)磁沖擊電流有可能導(dǎo)致保險(xiǎn)絲燒毀，加入保險(xiǎn)絲已經(jīng)不能滿足電梯控制柜低沖擊的要求。

2.2勵(lì)磁沖擊電流對(duì)電梯運(yùn)行的影響

一般情況下，控制變壓器在開發(fā)時(shí)會(huì)根據(jù)國標(biāo)的要求制定型式試驗(yàn)的條件。而目前我國并沒有針對(duì)電梯行業(yè)把勵(lì)磁沖擊電流測(cè)試列入到國標(biāo)里面。雖然國標(biāo)沒有對(duì)電梯控制變壓器的勵(lì)磁沖擊電流做要求，但是其對(duì)電梯運(yùn)行的影響，一些正規(guī)的廠家會(huì)對(duì)控制變壓器的型式試驗(yàn)加入勵(lì)磁沖擊電流的要求。過高的勵(lì)磁沖擊電流有可能導(dǎo)致控制變壓器一次側(cè)的空氣開關(guān)或者繼電器脫扣，使控制柜脫離電網(wǎng)，停止運(yùn)行。為避免這種情況，有的廠家會(huì)選用額定電流較高的空氣開關(guān)，這樣卻會(huì)令到空氣開關(guān)不能起到保護(hù)作用，不符合電梯安全保護(hù)的要求。變壓器輸入端的保險(xiǎn)絲一般是根據(jù)控制柜的額定電流選取的，高勵(lì)磁沖擊電流有可能會(huì)燒毀電流保險(xiǎn)絲，需要頻繁更換。勵(lì)磁沖擊電流含有很大的高次諧波分了，其變化曲線為尖頂波，對(duì)變頻器和電梯控制模塊的電子元件有較大的沖擊，影響其壽命，嚴(yán)重的甚至?xí)斐墒?，使整個(gè)控制柜的控制模塊停止運(yùn)作，危險(xiǎn)較大。使用低沖擊變壓器對(duì)保護(hù)電梯控制系統(tǒng)起到關(guān)鍵的作用。

2.3控制變壓器勵(lì)磁沖擊電流試驗(yàn)

在實(shí)際使用中，一些正規(guī)的廠家會(huì)對(duì)控制變壓器加入勵(lì)磁沖擊電流的試驗(yàn)要求。將時(shí)間繼電器或者空氣開關(guān)串聯(lián)到變壓器的一次側(cè)，通斷開關(guān)，利用示波器測(cè)試出勵(lì)磁沖擊電流。因?yàn)閯?lì)磁沖擊電流并不是一個(gè)固定的數(shù)值，主要的影響因素有合閘瞬間輸入電壓的相位以及變壓器鐵芯的剩磁情況，所以在實(shí)際測(cè)試中，會(huì)有不同的數(shù)值出現(xiàn)。一般情況下，會(huì)收集15～25組數(shù)據(jù)，取絕對(duì)值最大的數(shù)據(jù)作為測(cè)試的結(jié)果。廠家可根據(jù)測(cè)試的結(jié)果選擇電梯控制柜的空氣開關(guān)或者繼電器，確保電梯的持續(xù)運(yùn)行。

3電梯低沖擊變壓器的設(shè)計(jì)

3.1變壓器鐵芯的選取和設(shè)計(jì)

因?yàn)橛绊憚?lì)磁沖擊電流的因素包括鐵芯的剩磁，因此變壓器鐵芯的選取和設(shè)計(jì)是低沖擊的關(guān)鍵點(diǎn)之一。選用鐵損低、磁感應(yīng)強(qiáng)度高的優(yōu)質(zhì)鐵芯，例如D41、D42、D43、D301等。另外電梯控制柜中常見的是EI型變壓器，可通過將標(biāo)準(zhǔn)的EI鐵芯左右窗口進(jìn)行少量裁切，增大窗口填充系數(shù)，降低鐵芯的單位磁通，升高變壓器的磁飽和點(diǎn)，從而達(dá)到降低變壓器初級(jí)勵(lì)磁沖擊電流值。

3.2變壓器繞組的設(shè)計(jì)

變壓器繞組的空心電感也是影響勵(lì)磁沖擊電流的因素。在實(shí)際生產(chǎn)中，變壓器繞組一般是采用先繞初級(jí)再繞次級(jí)的繞線方式的。我們可以嘗試將原先輸入后輸出的繞線方式改為先輸出后輸入的層式繞線方式，能夠有效降低漏磁，在線圈的底層采用加強(qiáng)絕緣工藝確保繞線方式變更后的絕緣保證。還可以增加繞組的幅向尺寸，降低繞組的電阻，達(dá)到降低繞組空心電感，有效降低變壓器勵(lì)磁沖擊電流的目的。

4結(jié)束語

電梯能夠在我們?nèi)粘Ｉ钪袔砭薮蟮谋憷Ｕ想娞莸陌踩\(yùn)行是所有電梯廠家的重要關(guān)注點(diǎn)。低沖擊變壓器能夠有效降低合閘時(shí)產(chǎn)生的勵(lì)磁沖擊電流，保護(hù)電梯控制柜的控制回路系統(tǒng)。在越來越注重電梯安全的大環(huán)境下，低沖擊將會(huì)成為電梯設(shè)計(jì)者的考慮事項(xiàng)之一，也是電梯控制變壓器的設(shè)計(jì)方向。

參考文獻(xiàn)

[1]尹克寧.變壓器設(shè)計(jì)原理[M].北京：中國電力出版社，2003.

[2]李國嬌.變壓器勵(lì)磁涌流產(chǎn)生機(jī)理及抑制措施探討[J].黑龍江科技信息，2016，（10）：12.

[3]盧正飛.淺析變壓器和應(yīng)涌流對(duì)繼電保護(hù)的影響[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2012，（12）：79-80.

[4]孟少凱，尚貴林.電梯技術(shù)與工程實(shí)務(wù)[M].宇航出版社，2012.

[5]姚志松，姚磊.變壓器節(jié)能方法與技術(shù)改造應(yīng)用實(shí)例[M].北京：中國電力出版社，2009：14-120.