武 瀟 穆 彤 王 璇 天津市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院

隨著科技的進(jìn)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(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)取代模擬控制技術(shù)。這就出現(xiàn)了以PLC、單片機(jī)、微機(jī)等技術(shù)來控制電梯的系統(tǒng)，以及用變頻器作為電梯動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式的新技術(shù)，它們具有可靠性高、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。

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(duì)控制系統(tǒng)本身抗干擾的要求也進(jìn)一步提高，為了進(jìn)一步提高對(duì)電機(jī)的控制精度及對(duì)安全信號(hào)、電梯運(yùn)行各種參數(shù)和控制信號(hào)準(zhǔn)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(yùn)行，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)電梯控制系統(tǒng)可靠性加強(qiáng)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(shè)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(dá)到“兼容”。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的內(nèi)、外電磁兼容性，從技術(shù)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(shè)備的抗干擾能力，削弱不希望的響應(yīng)，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(gè)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(duì)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(gè)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(qiáng)度；

C——干擾源通過某途徑到達(dá)受干擾處的耦合因素；

I——受干擾電路的抗干擾性能。

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

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(hào)的設(shè)備和部件主要有變頻器，開關(guān)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(huì)產(chǎn)生干擾信號(hào)，只要是感性和容性電子元件，在其能量變化時(shí)，都會(huì)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(guān)電源中功率轉(zhuǎn)換電路的高頻開關(guān)器件在工作中反復(fù)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(dòng)機(jī)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(gè)電子部件、元器件都可能成為被干擾的對(duì)象。但是只有當(dāng)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(yīng)其干擾信號(hào)的時(shí)候，才能算得上受到了干擾。對(duì)敏感元件的抗干擾的分析要從這兩個(gè)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(hào)線路，控制線路等導(dǎo)體來傳播。2）當(dāng)接地方式采用不當(dāng)，干擾信號(hào)通過流進(jìn)公共阻抗對(duì)敏感元件進(jìn)行干擾。3）空間中的干擾輻射，在空間中以波的形式對(duì)敏感元件進(jìn)行干擾，分為遠(yuǎn)場和近場，遠(yuǎn)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(duì)電磁干擾的產(chǎn)生、傳播以及敏感元件進(jìn)行改善，增強(qiáng)整個(gè)控制系統(tǒng)的抗干擾能力。目前變頻器和開關(guān)電源的生產(chǎn)技術(shù)，都會(huì)考慮到電磁兼容，比如這些設(shè)備的外殼接地，還有采用金屬外殼屏蔽開關(guān)器件的等。

合格的電子產(chǎn)品都會(huì)經(jīng)過電磁兼容測試，在容許的范圍內(nèi)視為合格。對(duì)電梯控制系統(tǒng)抗干擾的改善，要以各個(gè)電子部件達(dá)到電磁兼容要求的標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)該有明顯的空間分割，如果沒有條件，可以設(shè)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(hào)以最短路徑從接地端引出，從而降低對(duì)空間上部的部件干擾。

決定了各個(gè)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(jī)的電纜要盡量短而粗，模擬信號(hào)的電纜和數(shù)字信號(hào)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(dǎo)線之間的電感和分布電容，進(jìn)而減少不同信號(hào)間的干擾。數(shù)字和模擬要分開，最后匯總在一個(gè)公共點(diǎn)上。數(shù)字信號(hào)的的電纜要遠(yuǎn)離大電流模擬信號(hào)電纜和電源電纜，與接地線靠近。

3.2 屏蔽和隔離

對(duì)于變頻器和開關(guān)電源，它們的外殼大都采用了金屬屏蔽，可以重復(fù)利用屏蔽的原理，進(jìn)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(gè)公共地上，可以保證各個(gè)區(qū)域內(nèi)的部件不影響其他器件。

3.3 信號(hào)的濾波

對(duì)于敏感的數(shù)字信號(hào)，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(hào)的準(zhǔn)確性。對(duì)于模擬信號(hào)，不干凈的電網(wǎng)輸出的電源本身就是一個(gè)噪聲源，電源的進(jìn)線盒輸出線更容易拾取現(xiàn)場中的各種干擾信號(hào)。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(shù)手段解決電梯控制系統(tǒng)中存在的電磁干擾，繼而達(dá)到電磁兼容。在當(dāng)今的生產(chǎn)技術(shù)條件下，電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、安裝的過程當(dāng)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(yīng)成為電梯設(shè)計(jì)中的一部分，使電梯控制系統(tǒng)符合GB7588-2003標(biāo)準(zhǔn)的要求，是確保后期電梯安全運(yùn)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。