電梯檢驗中電磁干擾的分析及預防措施

摘要：

隨著電梯的不斷應用，其安全性能也成為社會所關注的焦點，而作為影響電梯安全性能因素之一的電磁干擾，是—個不可忽視的問題，本文詳細闡述了電梯所受到的電磁干擾以及預防對策。

1.引言

電梯作為高層建筑物里的垂直交通運輸工具，其安全性能直接影響到電梯乘客、電梯維修和保養(yǎng)人員的生命安全，以及承載電梯的建筑物的質(zhì)量和使用壽命等。影響電梯安全性能的因素很多，電磁干擾就是其中之一，所以必須要對電梯所處的工作環(huán)境、電氣控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)等進行電磁兼容性處理。

當前主流電梯的調(diào)整系統(tǒng)一般是采用由電力電子器件組成的變頻器來實現(xiàn)的，尤其是高頻開關器件的應用，這些電力電子裝置在工作時，因為其電壓和電流的波形都是在非常短的時間內(nèi)上升和下降的，這些具有陡變沿的脈沖信號會產(chǎn)生很強的電磁干擾。電力電子裝置的高頻化和容量化不僅導致器件所承受的的電應力的增加和開關損耗的增加，而且產(chǎn)生難以抑制的寬帶電磁干擾，對電網(wǎng)和環(huán)境造成嚴重的電梯污染，甚至威脅到其本身乃至與其相關的其他電子設備的正常工作。因此，這了保證電梯能夠安全可靠的運行，必須要對電梯所存在的電磁干擾源進行預防及抑制。

2.電梯中存在的電磁干擾

一般說來電磁干擾源分為兩大類：自然干擾源與和人為干擾源。

自然干擾源主要來源于大氣層的天電噪聲、地球外層空間的宇宙噪聲。他們既是地球電磁環(huán)境的基本要素組成部分，同時又是對無線電通訊和空間技術(shù)造成干擾的干擾源。自然噪聲會對人造衛(wèi)星和宇宙飛船的運行產(chǎn)生干擾，也會對彈道導彈運載火箭的發(fā)射產(chǎn)生干擾。

人為干擾源是有機電或其他人工裝置產(chǎn)生電磁能量干擾，其中一部分是專門用來發(fā)射電磁能量的裝置，如廣播、電視、通信、雷達和導航等無線電設備，稱為有意發(fā)射干擾源。另一部分是在完成自身功能的同時附帶產(chǎn)生電磁能量的發(fā)射，如交通車輛、架空輸電線、照明器具、電動機械、家用電器以及工業(yè)、醫(yī)用射頻設備等等，因此這部分又成為無意發(fā)射干擾源。當前電梯控制系統(tǒng)的干擾源一般都為人為干擾源。

當前的電梯控制一般都是利用PLC變頻器來實現(xiàn)的調(diào)壓調(diào)頻控制，具有調(diào)速性能好、運行穩(wěn)定、節(jié)約能源等優(yōu)點。但是這也給電梯的安全運行提出了新的課題一電磁兼容。綜合電梯的各方面，歸納起來一般有以下4種情況的電磁干擾：

（1）諧波干擾。變頻器的功能是將工頻電流通過整流電路轉(zhuǎn)換成直流電流，然后通過逆變電路，把整流后的直流電逆變?yōu)轭l率和電壓可調(diào)的交流電。由于變頻器中大量使用了二極管、三極管、智能模塊等電力電子器件，變頻器以離散的脈沖方式從電網(wǎng)吸收連續(xù)的正統(tǒng)波能量。這種脈沖電流在電網(wǎng)阻抗上形成了脈動的壓降疊加在工頻電壓上，造成了電網(wǎng)電壓產(chǎn)生畸變。對于同一供電系統(tǒng)的其他用電設備，特別是對電梯的控制系統(tǒng)來說是很強的干擾源。

（2）射頻性質(zhì)的電磁干擾。變頻器的輸出部分通過高速晶體管開關來產(chǎn)生一系列寬度不同和極性一定的PWM矩形電壓波，這種具有陡峭邊沿的脈沖信號會產(chǎn)生很強的電磁干擾。

（3）漏電流干擾。系統(tǒng)中變頻器的輸出動力線與大地之間的分布電容，使對地泄漏電流通過接地線流入變頻器與外部設備，可使剩余電流斷路器、剩余電流繼電器產(chǎn)生誤動作。變頻器輸出動力線之間的分布電容，使得高頻泄漏電流通過，可使變頻器外接熱繼電器誤動作，變頻器過流跳閘。

3.抑制電磁干擾的措施

預防和抑制電磁干擾的措施主要有三項：即屏蔽、濾波和接地。按抑制電磁干擾工作的類型，可把預防措施總結(jié)為以下三個方面：

（1）設置濾波器與電抗器。主要是抑制高次諧波干擾，在靠近變頻器的輸入端和輸出端分別安裝濾波器，輸入濾波器能最大限度地減少電源產(chǎn)生的高次諧波電壓；輸出濾波器則能最大限度地減少變頻器產(chǎn)生的高次諧波電壓。

在電源與輸入濾波器之間安裝輸入交流電抗器，能限制電源電壓突變與操作過電壓而引起的電流沖擊，抑制變頻器輸入電網(wǎng)的諧波電流。在輸出濾波器與電動機之間安裝輸出交流電抗器，抑制變頻器輸出的諧波電流。

（2）處理好各類連接導線。主要是抑制電磁噪聲干擾。電機的動力線纜要單獨放入金屬管內(nèi)，且金屬管通過金屬機架接地，起屏蔽干擾的作用。動力線要盡量短，通常情況下不要超過50m，大功率電梯也不能超過lOOm。使用4芯電纜的動力線時，其地線兩端分別接變頻器的PE端與電動機的接地端。

電梯系統(tǒng)的信號線要使用帶屏蔽層的雙絞線，各路信號分別各自絞合，絞合節(jié)距不大于15cm；信號線長度不應大于20m，且盡量縮短；信號線與動力線及外部設備的控制線分開成束，各自屏蔽，屏蔽層良好接地，信號線與動力線、控制線不要平行布置，并且信號線與動力線的距離最好不小于20cm以上，相交時應成直角。

（3）做接地防護。該接地主要包括直流地、安全地與防雷地。直流地的作用是抑制電磁噪聲干擾，安全地的作用是抑制泄漏電流干擾。

直流地是針對電梯控制系統(tǒng)的控制部件（PLC或PC）系統(tǒng)的接地，實際上是為各處理部件而建立的等電位點，通常被稱為信號地或邏輯地，目的是消除或掏耦合性干擾。

PE線只是在電氣設備發(fā)生絕緣損壞、搭殼等故障時，提供一個阻抗較小的故障回路，要切斷故障電源還必須靠自動切斷裝置。一般是利用電路的短路保護裝置，即熔斷器或自動空氣斷路器，在故障電流的作用下切斷故障電源。

4.總結(jié)

筆者在本文詳細闡述了電梯控制系統(tǒng)可能受到的電磁干擾的各類，以及對這些電磁干擾的預防措施，并且通過實踐證明，這些措施是非常有效的。