電梯檢驗中電磁干擾的分析及預防措施（2）

摘要：

電梯是由大量的電力電子元件組成的，所以電磁干擾對電梯的安全運行有非常嚴重的影響，本文介紹了電梯所受到的電磁干擾，以及相關的電磁干擾的預防措施，并對這些措施進行了驗證。

1.引言

隨著社會經濟的發展，涌現出大量的高層建筑，作為高層建筑物內提供主要運輸的電梯，也得到了迅猛的發展。隨著人們安全意思的逐步加強，電梯的安全運行也成為社會所關注的重點。作為電梯的核心的控制系統，是最容易受到電磁干擾的部分，所以必須要對電梯采取措施以消除其受到的電磁干擾，確保電梯的安全運行。

電梯的控制系統通常是采用變頻器等電力電子器件，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上升和下降的，這些具有陡變沿的脈沖信號會產生很強的電磁干擾。電力電子裝置的高頻化和在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，而且會產生難以抑制的寬帶電磁干擾，對電網和環境造成嚴重的電梯污染，甚至會威脅到其本身及至與其相關的其他電子設備的正常工作。

2.電梯控制系統中的電磁干擾

當前的電梯系統通常都是采用調壓調頻控制，具有運行性能好、節約能源，調速性能好的優點。伴隨著各新技術的發展，集成度越來越高，特別是一體機等技術的普及，使電梯控制系統更容易受到干擾，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整流電路轉換成直流電流，然后通過逆變電路，把整流后的直流電逆變為頻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，變頻器以斷續的脈沖方式從電網吸收連續的正統波能量。這種脈沖電流在電網阻抗上形成了脈動的壓降疊加在工頻電壓上，造成了電網電壓產生畸變。對于同一供電系統的其他用電設備，特別是對電梯的控制系統來說是很強的干擾源。

（2）浪涌干擾。當有感應電或是雷電進入到電梯系統，或者與電梯共用電源系統的其他大型設備的接通和斷開瞬間，都有可能在電梯的電源系統中形成浪涌干擾。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，對電梯的控制系統有著極大的威脅，會使電梯的控制系統出現錯誤，甚至造成事故的發生。

（3）射頻性質的電磁干擾。變頻器的輸出部分通過高速晶體管開關來產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生很強的電磁干擾。

（4）泄漏電流干擾。系統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。

往往單純采用屏蔽不能提供完整的電磁干擾防護，因為設備或系統上的電纜是最有效的干擾接收與發射天線。許多設備單臺做電磁兼容實驗時都沒有問題，但當兩臺設備連接起來以后，就不滿足電磁兼容的要求了，這就是電纜起來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線或電源線傳播的路徑，與屏蔽共同構成完美的電磁干擾防護，無論是抵制干擾源、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。

（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，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的控制部件（PLC或PC）系統的接地，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

筆者在本文詳細闡述了電梯控制系統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。