电梯系统中的电磁干扰及抗干扰措施

电梯系统中的电磁干扰及抗干扰措施

罗菊萍王诚薛伟

(巨人通力电梯有限公司浙江省湖州市313009)

摘要：近年来，我国高层建筑物越来越多，电梯的应用范围也越来越广。作为高层建筑物中的交通工具，电梯不仅能够为高层建筑居民的日常出行提供了便利，从某种程度上讲还能够推动我国国民经济的发展。当前，由于电磁干扰对电梯控制系统的干扰，我国经常出现电梯事故，严重危害到我国广大人民群众的人身安全，必须要重视电磁干扰问题。

关键词：电梯；电磁干扰；抗干扰

引言：

要想有效地应对电磁干扰，在电梯控制系统的开发与应用中，要注重电磁兼容性的设计。这里只对系统内传输电磁干扰的通路或媒介即耦合途径进行分析，以尽可能地切断形成电磁干扰的基本要素之一，来达到防控电磁干扰的目的。各种干扰源与敏感设备间的耦合途径有传导、共阻抗、感应、辐射以及它们的组合等几种形式。

1梯系统中的电磁干扰

现在使用的电梯系统大多采用调频控制，具有运行性能好、节约电能的特点。但变频器的使用常受到各种电磁干扰，归纳起来可分为4种情况。

(1)浪涌干扰。当有雷电(感应雷)侵入电梯系统，或者与电梯共用的电源系统中其他大设备的接通和断开瞬间，都有可能在电梯的电源系统中形成浪涌干扰(参见GB／T17626．5标准)。这是一种能量比较大的干扰，具有较高的幅度和较陡的电压上升速率。面对这种高能量浪涌干扰，电梯的控制系统有可能会出错。

(2)工频谐波干扰。就电梯变频器的结构来讲，工频电流从变频器出发经过整流器转变为直流，然后在逆变器的作用下由直流的形式转变为交流的形式。由于变频器中所采用的电力电子元件都属于非线性的电子元件，因此，变频器是以脉冲的断续方式从电网中获取能量的。变频器这种吸取能量的方式导致脉冲电流的存在。脉冲电流的存在，会导致脉动的压降并作用于工频电压之上，从而导致电网电网出现畸变现象。而工频谐波是脉动电流以及发生畸变的电压的一个组成部分。这是影响电梯控制系统的一个很强的电磁干扰源；

(3)射频性质的电磁干扰。变频器的输出部分通过高速晶体管开关来产生一系列宽度不同和极性一定的PWM矩形电压波(占空比按正弦规律分布的系列矩形波，由于电动机定子绕组的电感性质，使得定子电流十分接近于正弦波)，这种具有陡峭沿边的脉冲信号会产生很强的电磁干扰。除了频率较低的调制信号及其谐波成分与调制频率有关外，其高频成分还能向空间辐射，通过线间感应对周围线路产生电磁感应，严重时也会引起电梯控制系统的误动作。

(4)泄漏电流干扰。由于变频器输出动力线分布电容以及大地分布电容的存在，导致对地面的泄漏电流能够沿着接地线进入到变频器以及位于外部的设备之中。对地泄漏电流的进入会干扰到剩余电流继电器以及断路器的正常工作。由于变频器输出动力线分布电容的存在，从而使泄漏电流能够通过变频器。泄漏电流的通过很容易导致变频器出现跳闸现象；

2梯控制系统抗电磁干扰的措施

电梯控制系统抗电磁干扰的措施，主要有以下四种：

（1）做好直流接地、防雷接地以及安全接地工作。

①直流地。直流地是针对电梯计算机(PLC或微型机)系统的接地，实际上是为计算机各处理装置而建立的等电位点(面)，又称信号地或逻辑地。目的是消除或抑制耦合性干扰。电梯设备根据自身结构的层次性，直流地常设置为星状，在10kHz一3MHz中运用较好，能满足一般电梯计算机系统的需要。当直流地采用悬浮形式时，直流地系统对大地的电阻要大于lMQ。

②安全地。对电梯设备来说，安全保护接地同工作中性线是分开的，即电梯的低压配电属于TN-S系统。对于一般垂直曳引式电梯，如果电梯机房至楼房底层低压配电室这段距离未给出专用接地线，只给出三相四线(即接地线和电源中性线公用，为PEN线)，进入机房时各自分开，即电梯的低压配电系统属于TN-C-S系统。采用TN-C-S系统时，从低压配电室到机房的中性线截面必须不小于10平方毫米。另外，为提高安全可靠性，电梯的一些部位应做重复接地，并尽量实施等电位联结，做到意外带电的部件与机房接地端之间的电阻值不大于0．5Ω。设备安全接地之间的要求：控制线和控制装置的接地应与动力线和电机的接地分开。前者接到控制装置安装盘的金属外壳，后者接到地线。变频器的接地要使用专用接地线。应注意无论哪种装置的接地线，都要尽可能缩短且连接牢固。

③防雷地。国际电工委员会标准IEC1021-1990指出电梯轨道是可以构成雷电流通路的金属装置。对裸露在建筑物外侧的观光电梯必须具备相应的防雷措施，统一于建筑物保护范围之内考虑，按建筑防雷的要求做好防雷保护接地。另外还有交流工作接地，即供电系统中电源中性点的直接接地，其作用是保证三相对地电压的稳定。交流工作接地按照电力供电要求进行。

（2）尽可能地排除设备之间的相互干扰。设备之间的干扰类型主要是电磁噪声产生的干扰。要预防电磁噪声产生的干扰主要可以采取以下方面的措施：

①对位于电梯控制系统变频器周围的全部接触器以及继电器进行相关吸收装置的安装。吸收装置的安装位置是接触器以及继电器的控制线圈，安装目的是为了预防冲击电压。

②RC吸收器是最常使用的一种吸收装置；在电梯控制系统模拟信号输出设备的输出端进行小电容的并联。

（3）进行滤波器以及电抗器的设置。进行这两种设备的设置主要是为了排除高次谐波产生的电磁干扰。这种排除电磁干扰的解决方法可适用于第二个案例。具体来说，主要要做好以下两方面的工作：

①在位于电梯变频器附近的输出以及输入端分别进行滤波器的安装。在输入端进行滤波器的安装，主要是为了防止通过电源产生的高次谐波电压。输入端滤波器的安装能够实现高次谐波电压的最小化，从而减少电磁干扰对电梯控制系统的影响。在输出端进行滤波器的安装，主要是为了防止通过变频器产生的高次谐波电压。输出端滤波器的安装能够实现高次谐波的最小化，尽可能地减少电磁干扰对电梯控制系统的影响。

②安装输入交流电抗器与输出交流电抗器。输入交流电抗器的安装位置为输入端滤波器设备与电源设备之间，其目的是为了应对由变频器输入的谐波电流。输出交流电抗器的安装位置为输出端滤波器设备与电动机设备之间，其目的是为了应对由变频器输出的谐波电流。

（4）做好各种类型连接导线的处理工作。做好各种类型连接导线的处理工作主要是为了应对由电磁噪声所产生的电磁干扰。具体来说，主要应做好以下两方面的工作：

①电机的动力线缆要单独放人金属管内，且金属管通过金属机架接地，起屏蔽干扰的作用。动力线要尽量缩短，一般情况下不超过50m，大功率电梯也不能超过100m。使用4芯电缆的动力线时，其地线两端分别接变频器的PE端与电机的接地端。

②电梯系统的信号线要使用双绞屏蔽线，各路信号线分别各自绞合，绞合节距小于15cm；信号线长度小于20m，且尽量缩短；信号线与动力线及外部设备的控制线分开成束，各自屏蔽，屏蔽层良好接地；信号线与动力线、控制线尽可能避免平行布线；信号线最好与动力线相距20cm以上，相交时应成直角。

结束语：

在当今的生产技术条件下，电梯控制系统的设计、制造、安装的过程当中电磁兼容性，抗电磁干扰能力及降低电磁干扰的过程控制，应成为电梯设计中的一部分，使电梯控制系统符合GB7588-2003标准的要求，是确保后期电梯安全运行的重要的因素。电梯控制系统的电磁兼容性提高，电磁干扰的减少，减少电梯的故障率，确保电梯安全平稳的工作。

参考文献：

[1]夏文春.信息技术在电梯控制系统中的应用[J].中国新通信.2018(07)

[2]刘寰.基于单片机的电梯控制系统的设计[J].数字技术与应用.2017(06)

[3]刘灿灿.单片机在电梯控制系统中的应用与分析[J].数码世界.2016(09)