陳玉杰 許迪斐

摘要：隨著我國高層建筑的數(shù)量越來越多，電梯就成為了這些高層建筑中必備的交通工具，其運行的安全性是人們在使用電梯的過程中關(guān)注的焦點。電梯的安全運行靠的是由一系列的安全機械部件及其相應(yīng)的電氣安全開關(guān)實現(xiàn)的。當(dāng)電梯發(fā)生各種意外情況時能保證機快速反應(yīng)實現(xiàn)機械電氣聯(lián)動安全保護。而電氣方面保護主要是由電梯的安全回路來保障。經(jīng)調(diào)查表明電梯發(fā)生的故障中50%以上發(fā)生在安全回路上。所以其重要性一直備受關(guān)注。

關(guān)鍵詞：電梯；安全回路；電壓負(fù)反饋

0 引言

安全回路是電梯控制系統(tǒng)中最簡單也是最重要的回路之一。一般的電梯安全回路通常由一個繼電器串接一系列安全保護元件（開關(guān)或觸點等）組成，包括斷相、錯相保護，電機過載熱保護，安全鉗觸點，限速器觸點，限速器斷繩觸點，安全窗觸點，緩沖器觸點，轎頂、底坑和機房的停止開關(guān)等等；有的電梯還將轎門和廳門的連鎖觸點也一并接入安全回路。這些開關(guān)和觸點中只要有一個斷開，安全繼電器即失電釋放，其常開觸點就斷開電梯的控制回路，從而使電梯立即停止運行?，F(xiàn)在還有很多一部分電梯，安全回路中不用繼電器，直接將各安全開關(guān)和觸點串聯(lián)起來接入控制板，在控制板上有安全電路的指示燈來指示安全電路的通斷情況。由于在電梯的電氣故障中，很大一部分是出自安全回路，下面就安全回路的連接特點進(jìn)行分析，同時說明查找故障的一般方式。詳細(xì)闡述安全回路各元件組成、功能和電路的分析方法。

1 電梯安全回路特點

電梯用得最多最常見的一種安全回路（如圖1）。從圖可以看出安全回路是由各種安全開關(guān)串聯(lián)組成的。其中包括靜態(tài)開關(guān)組和動態(tài)開關(guān)組。靜態(tài)開關(guān)組與動態(tài)開關(guān)組也是串聯(lián)的，由同一個供電電源進(jìn)行供電。其中靜態(tài)開關(guān)組主要包括各種檢測開關(guān)如：上下極限開關(guān)，機房急停開關(guān)，限速器開關(guān)，底坑急停開關(guān)，轎頂急停開關(guān)，轎廂急停開關(guān)；這類開關(guān)在正常的使用過程中是閉合的。只有當(dāng)緊急情況下此類開關(guān)才動作以保障轎廂內(nèi)人員安全。而動態(tài)開關(guān)組包括：轎門鎖開關(guān)，廳門鎖開關(guān)。此類開關(guān)在正常運行時既要頻繁通斷又要在緊急情況時能及時斷開保證安全。而在安全回路的末端是驅(qū)動電梯的運行接觸器。保證此接觸器動作的可靠性至關(guān)重要。

2 安全回路的分析

第一，電梯靜態(tài)開關(guān)組廣泛分布于從機房到井道到底坑甚至還有轎廂，整個回路較長；再加上動態(tài)回路，和樓層高度的增加。一個完整的電梯安全回路往往有幾十或者上百甚至幾百米的長度。

眾所周知，電流流經(jīng)傳輸導(dǎo)線時會產(chǎn)生電壓降，而傳輸導(dǎo)線上的電壓降常常被忽視。如果回路需要經(jīng)過150米導(dǎo)線向運行接觸器供電，接觸器所需電流為1A。按照"線徑電流對照表"，一般選擇0.75mm2線徑的導(dǎo)線

但是，根據(jù)導(dǎo)線截面積設(shè)計式 S=IL/（54.4U） （式中S-導(dǎo)線設(shè)計的截面積。I導(dǎo)線通過的最大電流。U-導(dǎo)線允許的壓降。L導(dǎo)線長度）可以知道，長度150m、線徑0.75mm2的導(dǎo)線上流過4A電流時，會產(chǎn)生4.90V的電壓降這意味著從電源輸出的DC48V電壓到達(dá)導(dǎo)線末端的運行接觸器時只有DC43.09V。再加上溫度因素，冬天導(dǎo)線的電阻率也會隨著溫度的下降導(dǎo)致線路總回路電阻增大，回路末端的壓降更明顯。（圖1）所示為國外研究機構(gòu)對直徑1mm2的導(dǎo)線線長與壓降關(guān)系曲線）這對于普通接觸器來說這是無法承受的。

第二，電梯的安全回路開關(guān)有一部分是動態(tài)開關(guān)組，開關(guān)經(jīng)常閉合和斷開。觸點非常容易氧化打火花。尤其這類動態(tài)開關(guān)都在轎廳門聯(lián)動的門機械組件上。而廳轎門聯(lián)動在開關(guān)接觸到位時動作會放慢速度，而開關(guān)接觸得越慢其開關(guān)打火花的程度就越厲害。所以使用時間越長動態(tài)開關(guān)的觸點的電阻越大。導(dǎo)致總安全回路的總電阻會進(jìn)一步增大。以上因素造成實際測量的安全回路末端電壓只有DC39-40V。

根據(jù)低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備國標(biāo)GB14048.1-2006中，第4.5.1節(jié)所規(guī)定：控制電源電壓值不應(yīng)小于額定控制電源電壓的85%，那么接觸器最小吸合電壓不低于額定電壓的0.85倍，接觸器在低于此值的情況下工作將無法吸合造成故障。

上述這些因素產(chǎn)生的電壓降都能造成電梯故障，存在較大的安全隱患?；谠撾娞莅踩芈酚猩鲜鎏攸c。為提高運行接觸器動作的可靠性，廠家一般都使用安全繼電器作為運行接觸器輔助觸點?；蛘咴黾影踩芈返木€徑解決上述問題。

3 安全回路典型故障分析

這里以電梯停止不能運行為例，進(jìn)行分析。

分析：因為電梯不運行跟很多因素有關(guān)，當(dāng)然因為安全回路的可能最多，故首先要檢查安全回路的狀態(tài)。因安全回路最后是接到控制板上，所以可以通過觀察控制板上的/ES燈來看出安全回路是否有電，燈滅（正常狀態(tài)）可以排除安全回路的問題，燈亮則認(rèn)為是安全回路斷開所致。出現(xiàn)后一種情況，則需要找到具體是哪個開關(guān)出現(xiàn)異常，此時由于ERO（緊急運行開關(guān)）可以短接部分井道開關(guān)回路，所以不妨通過打機房檢修（ERO）來，當(dāng)機房檢修（ERO）打到檢修位置時控制板燈熄滅，說明被ERO短接的部分電路出現(xiàn)故障，就可以將故障范圍縮小，從而利用分析電路的辦法來確定具體的故障的位置，最終解決。如控制板燈在打ERO后還是點亮，說明故障在ERO短接的線路以外，從而縮小范圍可以得到排除。

進(jìn)一步：當(dāng)然很多情況出現(xiàn)安全回路燈滅（正常），而電梯仍然不運行，很多情況是門鎖回路造成，就需要進(jìn)一步對門回路分析檢查，圖1紅色框線部分是門鎖回路電路：

其中DS1、DS2…是各廳門的開關(guān)，GS是轎門開關(guān)，通過串接各個開關(guān)，將門回路接回/DW端口，此時可用同樣的方法觀察燈的狀態(tài)判斷是否是門鎖回路斷開，如果回路斷開，可以用萬用表檢查各門開關(guān)的狀態(tài)，從而最終確定故障所在。

這里判斷門開關(guān)故障還有一些小的技巧，可以幫助迅速鎖定故障，即出現(xiàn)門鎖回路不通電時應(yīng)：

（1）首先重點懷疑電梯停止層的門鎖是否故障。

（2）詢問是否有三角鑰匙打開過層門，在廳外用三角鑰匙重新開關(guān)一下廳門。

（3）如果不是以上兩個問題則可以在控制柜分別短接廳門鎖和廳門鎖，分出是廳門部分還是轎門部分故障，如是廳門部分故障，確保檢修狀態(tài)下，短接廳門鎖回路，以檢修速度運行電梯，逐層檢查每道廳門聯(lián)鎖接觸情況。需要注意的是，在修復(fù)門鎖回路故障后，一定要先取掉門鎖短接線，方能將電梯恢復(fù)到快車狀態(tài)。

（4）在需要用萬用表逐點查找故障的情況下，可以考慮采用折半查找法，即先從中間測量，這樣可以判斷是前半還是后半問題，然后繼續(xù)下去對存在問題的部分繼續(xù)折半查找，這樣可以大大縮短查找時間。

4 安全回路改進(jìn)的設(shè)想

據(jù)實際維修統(tǒng)計，電梯安全回路的故障（包括門鎖回路）故障占電梯故障的大部分，每次出現(xiàn)故障都需要維修人員按照以上方法查看電梯電路圖，使用萬用表檢測故障點。因為安全回路串聯(lián)開關(guān)多，所以每次檢修都需要花費很多時間和精力來處理相同類型的問題，個人想法是能不能對安全回路進(jìn)行改進(jìn)，讓每次維修時故障更容易查找。以下是我對安全回路改進(jìn)的一些設(shè)想。

首先，可以考慮在電梯上使用很多串行板卡（如OTIS RS5板卡），把板卡編上序號，同時在板卡上設(shè)置不同的DIP開關(guān)來標(biāo)識各自獨立的地址。然后在需要連接安全回路的地方分別安裝串行板卡，將安裝開關(guān)進(jìn)線接入到附近的串行板卡編了號的端口上，最后通過串行線把電梯每個部分的每個串行板接入機房微機端口中，通過微機的程序讀取每個板卡的每個端子的信號，然后采用軟件的方式做邏輯運算。用邏輯運算的結(jié)果來使能電梯運行，這樣如果電梯在某個安全條件斷開情況下，就能通過微機迅速找到故障點的位置，對安全回路的檢修縮短了時間。同時如果在成本允許的情況下，還可以在機房安裝人機界面，實現(xiàn)電梯故障診斷的智能化。

綜合上述，安全回路采用電壓負(fù)反饋的閉環(huán)控制方式時，安全回路末端電壓穩(wěn)定運行接觸器的額定電壓值，減少了總電阻對安全回路的影響，大大提高了安全回路工作穩(wěn)定性。

使用引入電壓負(fù)反饋作為安全回路的電梯廠家，可以在不增加安全回路線徑的情況下既保證電梯的安全運行，又節(jié)省了成本很值得推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]邱關(guān)源《電路》高等教育出版社（第四版）

[2]董平《電子電路原理》機械工業(yè)出版社

[3]國標(biāo)《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》GB14048.1-2006

[4]姚融融，等.電梯原理及邏輯排故[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版，2005.