電梯檢驗(yàn)中電磁干擾的分析及預(yù)防措施（2）

摘要：

電梯是由大量的電力電子元件組成的，所以電磁干擾對(duì)電梯的安全運(yùn)行有非常嚴(yán)重的影響，本文介紹了電梯所受到的電磁干擾，以及相關(guān)的電磁干擾的預(yù)防措施，并對(duì)這些措施進(jìn)行了驗(yàn)證。

1.引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，涌現(xiàn)出大量的高層建筑，作為高層建筑物內(nèi)提供主要運(yùn)輸?shù)碾娞?，也得到了迅猛的發(fā)展。隨著人們安全意思的逐步加強(qiáng)，電梯的安全運(yùn)行也成為社會(huì)所關(guān)注的重點(diǎn)。作為電梯的核心的控制系統(tǒng)，是最容易受到電磁干擾的部分，所以必須要對(duì)電梯采取措施以消除其受到的電磁干擾，確保電梯的安全運(yùn)行。

電梯的控制系統(tǒng)通常是采用變頻器等電力電子器件，尤其是高頻開關(guān)器件的應(yīng)用，這些電力電子裝置在工作時(shí)，因?yàn)槠潆妷汉碗娏鞯牟ㄐ味际窃诜浅６痰臅r(shí)間內(nèi)上升和下降的，這些具有陡變沿的脈沖信號(hào)會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾。電力電子裝置的高頻化和在容量化不僅導(dǎo)致器件所承受的的電應(yīng)力的增加和開關(guān)損耗的增加，而且會(huì)產(chǎn)生難以抑制的寬帶電磁干擾，對(duì)電網(wǎng)和環(huán)境造成嚴(yán)重的電梯污染，甚至?xí){到其本身及至與其相關(guān)的其他電子設(shè)備的正常工作。

2.電梯控制系統(tǒng)中的電磁干擾

當(dāng)前的電梯系統(tǒng)通常都是采用調(diào)壓調(diào)頻控制，具有運(yùn)行性能好、節(jié)約能源，調(diào)速性能好的優(yōu)點(diǎn)。伴隨著各新技術(shù)的發(fā)展，集成度越來(lái)越高，特別是一體機(jī)等技術(shù)的普及，使電梯控制系統(tǒng)更容易受到干擾，通常有以下4種情況的電磁干擾：

（1）工頻諧波干擾。變頻器的功能是將工頻電流通過(guò)整流電路轉(zhuǎn)換成直流電流，然后通過(guò)逆變電路，把整流后的直流電逆變?yōu)轭l率和電壓可變的交流電。由于變頻器中大量使用了三極管、智能模塊等電力電子器件，變頻器以斷續(xù)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(dòng)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(duì)于同一供電系統(tǒng)的其他用電設(shè)備，特別是對(duì)電梯的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是很強(qiáng)的干擾源。

（2）浪涌干擾。當(dāng)有感應(yīng)電或是雷電進(jìn)入到電梯系統(tǒng)，或者與電梯共用電源系統(tǒng)的其他大型設(shè)備的接通和斷開瞬間，都有可能在電梯的電源系統(tǒng)中形成浪涌干擾。這是一種能量比較大的干擾，具有較高的幅度和較陡的電壓上升速率。這種高能量的浪涌干擾，對(duì)電梯的控制系統(tǒng)有著極大的威脅，會(huì)使電梯的控制系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤，甚至造成事故的發(fā)生。

（3）射頻性質(zhì)的電磁干擾。變頻器的輸出部分通過(guò)高速晶體管開關(guān)來(lái)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(hào)會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾。

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

3.抑制電磁干擾的措施

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

（1）設(shè)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(guò)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(dòng)機(jī)之間安裝輸出交流電抗器，抑制變頻器輸出的諧波電流。

往往單純采用屏蔽不能提供完整的電磁干擾防護(hù)，因?yàn)樵O(shè)備或系統(tǒng)上的電纜是最有效的干擾接收與發(fā)射天線。許多設(shè)備單臺(tái)做電磁兼容實(shí)驗(yàn)時(shí)都沒(méi)有問(wèn)題，但當(dāng)兩臺(tái)設(shè)備連接起來(lái)以后，就不滿足電磁兼容的要求了，這就是電纜起來(lái)了接收和輻射天線的作用。唯一的措施就是加濾波器，切斷電磁干擾沿信號(hào)線或電源線傳播的路徑，與屏蔽共同構(gòu)成完美的電磁干擾防護(hù)，無(wú)論是抵制干擾源、消除耦合或提高接收電路的抵抗能力，都可以采用濾波技術(shù)。

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

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

（3）做接地防護(hù)。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(duì)電梯控制系統(tǒng)的控制部件（PLC或PC）系統(tǒng)的接地，實(shí)際上是為各處理部件而建立的等電位點(diǎn)，通常被稱為信號(hào)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(shè)備發(fā)生絕緣損壞、搭殼等故障時(shí)，提供一個(gè)阻抗較小的故障回路，要切斷故障電源還必須靠自動(dòng)切斷裝置。一般是利用電路的短路保護(hù)裝置，即熔斷器或自動(dòng)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(xì)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(duì)這些電磁干擾的預(yù)防措施，并且通過(guò)實(shí)踐證明，這些措施是非常有效的。