電梯控制系統(tǒng)電磁兼容的改善方法

武 瀟 穆 彤 王 璇 天津市特種設備監(jiān)督檢驗技術研究院

隨著科技的進步，電梯的變化和發(fā)展也是十分迅速的。在電梯的控制方面，早期的電梯中是以繼電器控制為主的控制系統(tǒng)。接著出現(xiàn)了交流調(diào)速取代直流調(diào)速和計算機數(shù)字控制技術取代模擬控制技術。這就出現(xiàn)了以PLC、單片機、微機等技術來控制電梯的系統(tǒng)，以及用變頻器作為電梯動力驅(qū)動方式的新技術，它們具有可靠性高、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。

但是由于電梯控制系統(tǒng)的集成度越來越高，體積越來越小，對控制系統(tǒng)本身抗干擾的要求也進一步提高，為了進一步提高對電機的控制精度及對安全信號、電梯運行各種參數(shù)和控制信號準確的判斷，電梯控制系統(tǒng)的電磁兼容問題就顯得越來越重要。為了使電梯安全可靠地運行，應進一步加強電梯控制系統(tǒng)可靠性加強電梯控制系統(tǒng)電磁兼容的研究。

1 電磁兼容

電磁兼容(EMC,Electro Magnetic Compatibility)一般指電氣及電子設備在共同的電磁環(huán)境中能執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)，正常工作而互不干擾，達到“兼容”。為了實現(xiàn)系統(tǒng)的內(nèi)、外電磁兼容性，從技術上就是要分析電磁干擾三要素：抑制干擾源，減少不希望的發(fā)射；消除或減弱干擾耦合；增加敏感設備的抗干擾能力，削弱不希望的響應，如接地、屏蔽、濾波限幅等。

在電梯系統(tǒng)中,形成電磁干擾必須具備三個基本條件，把這些因素稱為電磁干擾的三要素，它們是能夠發(fā)出電磁干擾的干擾源。有對干擾源敏感的接收元件，有把能量從干擾源耦合到接收單元上的通道。

一個電子電路受干擾的程度可用下式描述：

S=WC/I

式中：S——電子線路受干擾的程度；

W——干擾源的強度；

C——干擾源通過某途徑到達受干擾處的耦合因素；

I——受干擾電路的抗干擾性能。

在面對電梯控制系統(tǒng)電磁兼容問題時，只要能減少或者消除這個公式中任何一個因素，就可以克服電磁干擾。電梯EMC的設計和各種措施就是為了破壞這三個條件中的任意一點。

2 電梯控制系統(tǒng)中的三要素分析

2.1 電梯控制系統(tǒng)中的干擾源

在電梯控制系統(tǒng)中，能夠產(chǎn)生干擾信號的設備和部件主要有變頻器，開關電源，變壓器。還有系統(tǒng)中的繼電器和接觸器。二極管元件也會產(chǎn)生干擾信號，只要是感性和容性電子元件，在其能量變化時，都會有部分能量以波的形式向外發(fā)射，這就是電磁干擾。

變頻器和開關電源中功率轉(zhuǎn)換電路的高頻開關器件在工作中反復通斷能形成大脈沖電流，可以產(chǎn)生大的電磁干擾。類似變壓器和電動機等感性元件，也可以在工作中產(chǎn)生電磁輻射。

2.2 電梯控制系統(tǒng)中的敏感元件

在控制系統(tǒng)中，每個電子部件、元器件都可能成為被干擾的對象。但是只有當干擾源所發(fā)出的干擾超過敏感元件所能容許的范圍并且能響應其干擾信號的時候，才能算得上受到了干擾。對敏感元件的抗干擾的分析要從這兩個方面來分析。

2.3 電梯控制系統(tǒng)中干擾傳遞方式

電磁干擾的傳遞方式是多種的，要改善EMC，就要了解干擾的傳遞方式。從干擾源耦合到敏感元件上的方式大體上可以分為三種：1）通過電源線路、信號線路，控制線路等導體來傳播。2）當接地方式采用不當，干擾信號通過流進公共阻抗對敏感元件進行干擾。3）空間中的干擾輻射，在空間中以波的形式對敏感元件進行干擾，分為遠場和近場，遠場是以磁輻射為主的干擾，近場是由分布電容以及感性元件的互感存在而產(chǎn)生的干擾。

這幾種干擾的傳遞方式在電梯的控制系統(tǒng)中普遍存在，解決電梯控制系統(tǒng)的EMC就要切斷這些傳播途徑。

3 電梯控制系統(tǒng)電磁兼容改善

要改善電梯控制系統(tǒng)電磁兼容的性能，就是針對電磁干擾的產(chǎn)生、傳播以及敏感元件進行改善，增強整個控制系統(tǒng)的抗干擾能力。目前變頻器和開關電源的生產(chǎn)技術，都會考慮到電磁兼容，比如這些設備的外殼接地，還有采用金屬外殼屏蔽開關器件的等。

合格的電子產(chǎn)品都會經(jīng)過電磁兼容測試，在容許的范圍內(nèi)視為合格。對電梯控制系統(tǒng)抗干擾的改善，要以各個電子部件達到電磁兼容要求的標準為前提，再通過各種措施來完善其功能。

3.1 合理的利用空間

電梯控制系統(tǒng)中的變頻器控制板以及各種元件都是安裝在控制柜內(nèi)的，要將高頻部件放置在控制柜的下端，低頻器件放置在控制柜上端，兩部分區(qū)域應該有明顯的空間分割，如果沒有條件，可以設置金屬隔板并接地。將高頻部件放置在控制柜空間下部，可以使干擾信號以最短路徑從接地端引出，從而降低對空間上部的部件干擾。

決定了各個部件在控制柜中的位置，就要考慮各元件之間的連線和走線問題了。從變頻器連接到電機的電纜要盡量短而粗，模擬信號的電纜和數(shù)字信號的電纜要分配線束，分別集中引線。這些措施主要是為了減少導線之間的電感和分布電容，進而減少不同信號間的干擾。數(shù)字和模擬要分開，最后匯總在一個公共點上。數(shù)字信號的的電纜要遠離大電流模擬信號電纜和電源電纜，與接地線靠近。

3.2 屏蔽和隔離

對于變頻器和開關電源，它們的外殼大都采用了金屬屏蔽，可以重復利用屏蔽的原理，進一步將電磁場限制在一定的范圍之內(nèi)。前邊提到的空間上的分區(qū)后，利用金屬板將這些范圍明顯的區(qū)別開來，所有的分割金屬板接在同一個公共地上，可以保證各個區(qū)域內(nèi)的部件不影響其他器件。

3.3 信號的濾波

對于敏感的數(shù)字信號，有條件的情況下要在數(shù)字電纜加上磁環(huán)，可以大大的保證數(shù)字信號的準確性。對于模擬信號，不干凈的電網(wǎng)輸出的電源本身就是一個噪聲源，電源的進線盒輸出線更容易拾取現(xiàn)場中的各種干擾信號。所以在這些電纜的入口端和出口端，加上不同規(guī)格的濾波器，可以有效地抑制干擾的產(chǎn)生。

4 結(jié)束語

本文從電磁干擾的產(chǎn)生，到采用一定的技術手段解決電梯控制系統(tǒng)中存在的電磁干擾，繼而達到電磁兼容。在當今的生產(chǎn)技術條件下，電梯控制系統(tǒng)的設計、制造、安裝的過程當中電磁兼容性，抗電磁干擾能力及降低電磁干擾的過程控制，應成為電梯設計中的一部分，使電梯控制系統(tǒng)符合GB7588-2003標準的要求，是確保后期電梯安全運行的重要的因素。電梯控制系統(tǒng)的電磁兼容性提高，電磁干擾的減少，減少電梯的故障率，確保電梯安全平穩(wěn)的工作。