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1、机房温度对电梯电子元器件的影响综述I栏~fdm目,m责,r蝙,7.柰机房温度对电梯电子元器件的影TheElevatorMachi~leRoomil08}￡{{.{r◇《=)ntheEleconicElements响ofLifts电梯作为与人民生活密切相关的特种设备,在夏季高温天气里容易出现各种各样的异常与故障,给广大用户的生活带来了种种不便.作为与电梯接触较多的人群,我们电梯检验员对此深有体会.在检验现场,经常会遇到电梯因故障而不能运行,住户不得不步行上十几层楼甚至几十层楼的情况,其辛苦可想而知.而电梯维保单位和维保人
2、员对此也是叫苦不迭——坏了修,修了又坏,辛苦劳累不说,还常常遭到用户的抱怨和投诉.而究其原因,大多数是因为电梯的电气系统出现了问题——主板元件损坏,变频器保护等等.而这些问题,大多与机房温度过高致使各种电子元器件无法正常工作有关.1电梯机房内电子元器件的温度特性对于有机房电梯,电梯曳引机和控制柜都安装在机房内.可以说,电梯的"心脏"和"大脑"都位于机房内.机房的环境,尤其是机房的温度,关系着电梯能否正常运行.通常电梯曳引机用电动机的绝缘等级为F级,在正常情况下机房的温度不会影响其正常工作;接触器,继电器以及安全回路使用
3、的安全触点(开关)等部件的工作温度范围较大,受机房温度的影响也极小;而受温度影响最大的部件是电子元器件,尤其是对温度十分敏感的半导体元器件.我们知道,电子元器件只有在一定的温度范围内才能持续地正常工作,这个温度范围称为许用温度范围.而一旦电子元器件的实际温度超出此范围,将不能正常工作,甚至会导致失效和损毁.电子元器件的实际温度与其周围的环境温度密切相关,当环境温度较高时,电刘祺,安徽省特种设备检测院44ChinaElevatorVol22No13Jul2011◆刘祺子元器件的性能,如实际功率的允许值,工作的可靠性都会降
4、低.通常根据电子元器件的许用温度范围将元件划分为各种等级.例如,通常将半导体器件(晶体管和集成电路)划分为为3个等级:军品级为一55℃～+125℃,工业品级为40℃～+85℃,民用品级为0℃～+75℃.这样划分主要是根据对器件的可靠性要求,同时也兼顾器件的成本.对于同一型号的器件而言,军品级的生产成本是民用品级的几倍甚至几十倍.在实际的产品中,为了控制成本,通常是选用能够满足要求的最低等级,这就要求对电子元器件工作时的环境温度予以控制.举例来说,在家用电器中,使用民用品级的器牛没有任何问题,因为室内温度通常不会超过35
5、℃.但:在高温车间中,民用品级的器件就无法满足要求了.通常而言,电梯使用的电子元器件在机房正常的环境温度内(即5℃～40℃的范围内)能够可靠工作.然而在实际情况中,有很多电梯的机房温度并:不能满足上述规定.尤其是在夏季,很多电梯机房的温度远远高于40℃.当机房的温度超过规定值时,就很难保证电子元器件能否可靠地工作了.2机房温度对电梯电子元器件影响的理论分析下面,笔者就机房温度对电梯电子元器件的影响进行进一步的分析.首先,我们最需要关注的就是电梯的'.大脑"——控制柜内的电梯控制系统.在使用继电器和接触器控制电梯的时代,
6、机房的温度几乎对电梯的正常运行没有任何影响,因为继电器和接触器对温度不敏感.除非发生火灾,否则机房内可能达到的温度远远不足以使继电器和接触器发生故障和失效.而现代电梯大多数是采用主控制板(MCU)来进行控制的,主控制板又是由许多电子元器件所组成的,这其中有很多元器件对环境温度和散热条件要求很高,例如微处理器,功率晶体管等半导体器件以及电解电容器等元件.当环境温度与元器件温升之和达到或超过元器件的最高使用温度后,电子元器件将无法可靠地工作,各种故障和问题也将随之而来.随着集成度,工作频率和功率的提高,集成电路和晶体管自身
7、的温升在不断提高,对散热条件的要求也不断提高,从自然冷却到强制风冷,甚至需要采用水冷.但是在我们日常检验中看到的主控板上,大多数集成电路和晶体管没有使用散热片,只是依靠控制柜上的轴流风扇对整个主控板进行风冷.这样的散热方式,可能在机房温度不超过40~C时是有效的.问题是在炎热的夏季,在一个没有空调,通风不良的机房内,环境温度超过40~C是十分正常的,甚至某些机房的温度能够达到50℃以上.在这种温度下,风冷的效果可想而知,而由元器件温度过高引起各种各样的电梯故障也就不足为奇了.在电梯的电力拖动系统中,变频器是一个重要的部
8、件,而其中的功率模块(IGBT模块)既是核心器件,又是容易因为过热而发生故障(保护)的器件.IGBT模块本身具有完善的过电压,过电流和过热保护功能.但是,IGBT模块的自我保护也意味着变频器停止工作,电梯停止运行.另一方面,即使模块本身正常工作,但是变频器的控制板因温度过高而不能正常工作,也会使变频器发生故障.现有变频器内功率模块
