电梯故障分析
摘要：在对电梯的检验中，常碰到电气控制系统故障问题，本文对故障原因进行了分析，保证电梯安全可靠运行。
关键词：电梯;故障;检测;安全
1 故障现象和故障代码
故障现象：电梯首次呼梯信号有效，但层门、轿门关门后自动重新开门，再做呼梯动作时，呼梯信号无效，电梯投有任何反应，处于开门停梯状态。到机房控制柜查看，控制板上显示的故障代码为TCD34，对照故障代码释义，TCD34为电压不足。即，故障的直接原因是电梯没有驱动电压或驱动电压不足而无法启动。以下简述电梯系统结构原理图，作为分析故障的依据。
2 电梯系统结构分析
电梯系统结构(如图1所示)主要由八大部分组成，具体如下：
(l)主回路：由三相整流器、逆变器、滤波电路、电流检测、曳引机厦负载组成。
在桥式整流器上加的大容量电容器和RC滤波回路，用来滤波，稳定直流电压。在运行接触器10T上并有电阻RSH，其作用是在电梯投入运行前，使滤波电容有个预充电，避免当10T接通电梯投入运行时因电容器瞬间大电流充电产生冲击，从而保护整流器和滤波电容。
(2)主微机：主要功能是负责机房控制柜与轿厢之间串行 通信，以取得轿厢的开关信号、呼叫信号，与厅站进行串行通信，以取得厅外召唤信号，以及进行开关门控制、运行控制、故障检测和记录等。
(3)副微机：主要功能是根据主微机的运行指令，负责数字选层器的运算、速度指令生成、矢量控制，进行故障检测和记录，负责信号器工作。
(4)电流指令回路：根据副微机矢量控制演算结果，发出三相交流电流指令。
(5)电流控制回路：通过将电流指令回路中三相交流电流指令与感应电动机电流反馈信号比较，发出逆变器输出电压指令，比较各种反馈信号，决定指令是否生成。
(6)PWM脉宽调制控制电路：产生与逆变器输出三相电压指令对应的基极触发信号。
(7)基极驱动电路：根据PWM信号，驱动主回路中逆变器内的大功率晶体管，使晶体管导通。
(8)负荷检测装置：检测轿厢负荷并输送负载信号给副微机，以进行启动力矩补偿，使电梯运行平稳。
3 故障原因分析
故障代码TCD34表示电潭电压过低，无法满足驱动电梯启动所需的电功率。根据电气原理图进行分析判断，引起电压供应不足的原因有两大可能：一是电压检测系统或电路故障引起误动作;二是主电源线路故障引起电压过低或无电压。具体以QC七大手法中的特性要因围进行初步分析，其结果如围2所示。
图1 电梯系统结构图
图2出现故障代码TCD34原因分析
3.1 电压检测系统故障
电梯启动前的电压检测过程：主接触器10T接通，外部电压经过桥式整流器转变成直流电，由过电压检测回路和过电流检测回路进行检测，若电压和电流没超过系统设定值，则将
检测信号输送给电流控制板，电流控制板还将副微机送过来的指令信号与其他信号进行比较，然后通过PWM脉宽调制信号送到基极驱动电路板。另外，基极驱动电路板还有过电压、过电流、欠电压及制动回路检测等功能，检测信号送回电流控制回路进行处理后再送人刮微机进行处理分析，无异常后由主微机发出电梯运行指令。
因此，电压检测系统中出现故障的可能性有以下几种：①电压、电流检测系统线路故障;②基极驱动系统故障;③电路通信线路故障;④PWM脉宽调制控制电路故障;⑤电梯主微
机故障。
3.2 主电源故障
主电源电压传输路径：三相电源通过空气开关进入桥式整流器整流成直流电，通过运行接触器10T来接通电梯驱动、运行电路，再利用大容量电容器和滤波电路进行滤波和稳定整流后的电压。另外，出于保护目的，在运行接触器10T线路中并联一个预充电电阻RSH，避免整流桥和滤波电路在10T接通瞬间受到大电流的冲击。直流电从运行接触器出来后到逆变器，由基极驱动电路系统驱动逆变器晶体管导通，然后到达电梯的曳引电机，再由主微机根据外部的信号(轿厢内、外的呼梯信号或者其他信号)发出相应的指令给曳引机。若曳引机接收到指令后可以驱动电梯，即把运行信号通过旋转编码器反馈回主、副微机进行运行检测和记录。所以，引起故障的原因可能有：①三相电源进电故障;②FFB空气开关故障;③桥式整流器故障;④运行接触器10T故障;⑤预充电电阻RSH故障;⑥驱动电路系统故障(即驱动轿厢端电路低电或失电);⑦主微机没有或无法接收到轿厢内、外发出的运行信号。
4 实际检查的初步结果
4.1 分析步骤
以特性要因图为分析工具，确立初步分析步骤， 根据解头故障的一般方法：由容易检查的、较简单的因素到不易检查的、较复杂的因素。所以，首先可以从主电源故障部分人手进行分析(主电源引起故障的6个可疑因素中，有5个因素都可以直接在控制柜用万用表或其他电表测量是否存在故障)。具体分析步骤如下：
(1)用万用表测量三榴电源进电电压，相间电压都在380V±7%范围内，进电无故障;
(2) FFB空气开关进电端与出电端电压无异常， 疑点排脒;
(3)比对桥式整流器的主要整流参数，测量整流桥的输出电压，实测值在参数值规定范围内，即整流桥无故障;
(4)以手动方式检测运行接触器的触点在接触器吸合时是
否接通，检测结果无异常;
(5)预充电电阻RSH，在运行接触器处于打开状态时，测量电阻两端电压，整流桥输出端(即电阻输入端)为电压值正常范围(230V)，而整流桥的滤波电路端(电阻输出端)电压仅为4V，电阻的压降明显有异常(RSH电阻规格为100Ω/100 w).再仔细目测发现，电阻颜色与无异常电阻的颜色明显有差异，拆卸下来检测证实该电阻已经开路。
4.2 相同故障现象及故障代码重现
更换预充电电阻后，故障代码消失，电梯可正常运行，且监测电梯连续运行十几次并无异常发生。然而，电梯正常运行了大概1d后，客户端叉反映电梯出现相同的故障现象，而到现场检查发现，故障代码还是TCD34。故障现象一样，故障代码也一致，第一反应就是检查RSH电阻，检查结果证实了猜想：电阻开路。所以,引起TCD34的源头不是预充电电阻RSH本身，而是另有隐患。
5 分析造成预充电电阻RSH开路的原因
在电梯系统结构中有说明，RSH电阻是桥式整流器和滤波电路的保护器件，其保护作用是在主接触器10T吸舍前给滤波电路中的电容预先充电，避免在主接触器吸合瞬间接通高 电压，产生浪涌电流给整流桥、滤波电路厦主接触器触点，并由此产生破坏性冲击而损坏整流电路和主接触器。所以，造成RSH电阻开路的直接原因是电路中电流过大。以下以系统结构图为依据，利用特性要因图来分析造成RSH电阻开路的原因(见图3)。
图3造成RSH电阻开路的原因分析
由图3可看出，造成预充电电阻RSH开路的可能性有两大方面：负载短路故障和主接触器及其控制回路故障。
5.1负载短路故障
整流后的电流经过RSH电阻后，直接回到整流桥负极形成一回路，电流值=整流桥输出电压÷预充电电阻RSH的阻值= 230÷100Ω= 2.3 A。RSH电阻所承受的电功率为：P=I2×2.32× 100= 529W，足可以将额定功率100W的电阻烧坏。由图3可知，这部分有2个可能性：
(1)逆变器晶体管组短路，晶体管的集电极和发射极发生击穿现象，导致电流过大，从而烧坏电阻。
(2)回馈制动回路晶体管的集电极和发射极发生击穿现象，从而烧坏RSH电阻。
5.2主接触器10T及其控制回路故障
根据逆变器的工作原理了解到，逆变器在刚启动时所需要的电流量是比较大的，若刚开始启动的这部分电流投经过10T而全部由RSH电阻来接通，则瞬间的大电流会将电阻烧毁。所以，这部分的分析有4个可疑因素：
(1) 10T线圈烧毁损坏，导致主接触器开路。
(2)主接触器融点故障，包括主触点烧坏以及接触不良，刚启动时电流全部从RSH电阻通过。
(3)主接触嚣10T主触点由于某种原因，导致机械动作延时，从而在刚启动时电流全部从RSH电阻通过。
(4)与主接触器电流流出端相连的电路板以厦电路出现故障，导致主电源电路开路。
6逐步检查理论分析结果
依检查程度由简单到复杂、容易到困难的顺序逐一排查。而由负载短路造成的3个可疑因素，均可甩万用表来做静态检查，以证实元器件是否有故障。分别用电阻档、电容档测量滤波电容的电阻值和电容量，均为正常范围值;用电阻档测量逆变器晶体管和回馈制动回路晶体管备概间正反向电阻值，也属正常范围。故负载短路的疑点可排除。
再检查主接触器及其控制回路。首先，检查触点机械状态，线圈及其相连的电路、电路板和接线状况，均无发现异常。实践检查到这个步骤，可疑点只剩下故障出现率可能会变化的主接触器触点接触不良及机械动作延时，而这2个疑点用静态检测法很难进行检查，只能考虑用动态检查法，即在通电状态下进行检查。其方{去如下：在主接触器电流流出端每个触点串接一只白炽灯(额定电压为220 V)，以灯光来判断触点的动作情况。另外，顶充电电阻RSH也用一只白炽灯来代替(为了防止异常情况发生而使电路电流过大，在白炽灯后再串联一个额定电压为IA的熔断器)，用来观察主接触器动作时RSH电阻电路的情况。
确认串接白炽灯后的电路接线投问题后，合上电源开关，没有出现故障代码，控制板上显示一切正常，而为了保险起见，先以检修方式进行试运行，确认没问题。随即换成正常状态来进行验证。前5次没出现任何问题，到了第六次运行出现了一个不易被发现的异常，即主接触器刚启动时，与触点串接的其中1只白炽灯比其他2只提前大约零点几秒亮.而此时电梯运行还没出现异常状况。待继续运行3次后，另一状况也出现了：主接触器刚动作时，代替RSH电阻的白炽灯也闪烁起来，并且与触点串接的白炽灯有2只亮度明显比另一只的亮度低，与此同时控制板上出现了TCD34的故障代码。由此判断，故障根源是主接触器触点接触不良，导致预充电电阻承受过高电能而烧坏。
更换主接触器10T以及换上新电阻RSH.监测电梯运行1d，没有任何异常发生，随后客户端也没反映过类似故障。
7总结
电梯故障处理的前提是，熟悉电梯系统以及电气原理图，了解各个分支系统的功能及联系，而只有这样，才能根据故障特性来判断哪个系统出现异常.有目的、有根据地进行分析.以由简单到复杂、容易到困难的顺序来逐步排除疑点，逐渐缩小疑点范围，从而准确地找到故障的根源。
参考文献
[1] 何乔治.电梯故障与排除[M].北京.机械工业出版社.2002.
[2] 林渭勋.现代电力电子技术[M]. 北京. 机械工业出版社.2006.
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