电梯电磁制动器控制回路分析

知识点：电磁制动器

制动器作为电梯的关键安全部件，正确合理的制动器控制回路设计，直接关系到电梯的安全性能。本文以一种电磁制动器控制回路为例，结合电磁制动器的特性以及GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》对制动器的相关要求，对制动器控制回路进行简要的分析和探讨。

1 电磁制动器特性分析

由图1，该制动器的电压采用DC110V，属于直流励磁。对于直流电磁制动器的特性，从以下三个方面进行简要阐述。

1.1工作状态

直流电磁制动器属于恒磁势型，正常工作时不产生感应电动势。通过制动器线圈的电流由线圈两端的电压和线圈电阻决定，一旦电压和电阻确定，通过线圈中的电流也就不变。

1.2 动作状态

电磁制动器吸力的基本公式为：

 。(1)

根据磁路欧姆定律和磁通与电磁感应强度的关系：

     

 ，  (2)

                 

 。 (3)

将式（2）、式（3）代入式（1）得出：

                      

。  (4)

式中：F-制动器吸力，N；

B-磁感应强度，T；

S-气隙截面积，m²；

  Φ-气隙磁通，Wb；

N-线圈匝数；

I-线圈电流，A；

l-气隙长度，m；

μ-磁导率，H/m。

根据式（4）知，由于线圈电流（I）不变，制动器吸力（F)与气隙长度（l）的平方成反比。在制动器铁芯动作过程中，气隙长度逐渐减小，制动器吸力逐渐增大；当制动器完全打开后，气隙长度最小，制动器吸力最大。

1.3 释放状态

由于电磁制动器线圈为感性负载，当线圈中的电流发生变化时，在线圈中将产生感应电动势。感应电动势为：

               

           (5)

式中：e_{L -}感应电动势，V；

  L-线圈电感，H。

由式（5）知，电磁制动器在断电瞬间，由于线圈中电流的变化率di/dt很大，在制动器线圈中产生一个很大的感应反电动势。

2 国家标准对制动器的要求及分析

2.1 国家标准对制动器的要求

GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》第12.4.2.3.1规定：切断制动器电流，至少应用两个独立的电气装置来实现，不论这些装置与用来切断电梯驱动主机电流的电气装置是否为一体。

当电梯停止时，如果其中一个接触器的主触点未打开，最迟到下一次运行方向改变时，应防止电梯再运行。

2.2对国家标准的分析

根据GB7588-2003的要求，制动器控制回路的设计是否合理，应从以下两个方面进行分析：

2.2.1切断制动器电流的电气装置的数量不应少于2个。判定方法：在制动器控制回路中，无论电梯的停止状态是由正常运行停止还是由检修运行停止，只有同时可靠释放的电气装置，才能作为切断制动器电流的电气装置。

2.2.2切断制动器电流的电气装置间的逻辑关系。任意两个电气装置之间应是独立的，不存在相互控制关系，且电气装置之间不能由同一个信号控制。

3 图1制动器控制回路实例分析

3.1制动器采用DC110V直流电源励磁。

只要线圈两端的电压和线圈的电阻不变，线圈中通过的电流也不变化。假设制动器铁芯发生卡阻，制动器无法打开，也不会造成线圈中的电流发生变化，避免因电流过大导致线圈过热而损坏。

3.2 抱闸强激接触器KLZ主触点(1,2)并联抱闸电阻RZ1。

由式（4）知，制动器在刚接通电源时，气隙长度最大，制动器吸力最小。为了使制动器克服制动弹簧的压力，使制动器快速可靠的打开，需要提供大的电流。此时，KLZ的主触点（1,2）闭合短接抱闸电阻RZ1，使回路中的电流最大，制动器吸力增大。当制动器完全打开后，制动器吸力最大。为了降低制动器线圈的温度，防止线圈过热造成绝缘性能降低而损坏线圈。制动器打开后，经过一定时间延时，KLZ断开，抱闸电阻RZ1串联在制动器控制回路中，线圈两端的电压降低，线圈中的电流也相应减小，制动器吸力减小到使制动器维持在打开状态，起到延长线圈使用寿命的作用。

KLZ主触点（1,2）并联电容C1。KLZ主触点（1,2）在断开时，由于电流不能突变，会在触点上形成电弧，造成触点粘连或损坏。并联电容后，因电容两端电压不能突变，使触点两端的电压也不能突变，因此在触点上就不会产生电弧，起到保护触点的作用。

3.3 制动器线圈YBK并联续流电阻RZ2和续流二极管UR3。

由式（5）知，制动器在断电瞬间，因线圈电流的变化，在制动器线圈中产生一个很大的感应反电动势。这个电动势会在KMB触点上产生电弧，可能造成触电粘连或损坏，降低触点的使用寿命。同时，因电流的瞬间冲击，造成制动器闭合时产生不必要的噪音。制动器线圈YBK并联续流电阻RZ2和续流二极管UR3，构成一个续流回路，降低制动器线圈在断电瞬间，因电流变化产生的感应反电动势；同时，延长制动器闭合时间，减小制动器瞬间冲击产生的噪音。

3.4 控制回路中串联运行接触器KMY、门锁继电器KAD、抱闸接触器KMB触点。

根据上文2.2.1的分析，制动器控制回路中含有KMY、KAD、KMB 3个电气装置，但当电梯由检修运行停止时，KAD一直处于吸合状态，并未释放，所以判定KAD不能作为切断制动器电流的电气装置，制动器控制回路中只有KMY、KMB 2个电气装置符合要求。设计者将KAD设计在制动器控制回路中，意为防止电梯门在未完全闭合的情况下，制动器打开造成电梯开门运行。

KMY、KMB接触器的控制信号分别由110和120提供，2个接触器相互独立，不存在相互控制关系，也并不是由同一个信号控制。所以，该制动器控制回路的设计符合国家标准的相关要求。

控制回路中设置两副KMB触点，一是增加了控制回路的安全可靠性，二是当电梯处于停止状态时，使制动器线圈完全脱离电源。

4 结语

通过以上分析和探讨，该电梯制造厂家很好的根据电磁制动器的特性和国家标准的相关要求，对制动器控制回路进行了充分合理的设计，确保了电梯的安全运行，同时延长了制动器的工作寿命。

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