电梯控制系统电磁兼容的改善方法

武 潇 穆 彤 王 璇 天津市特种设备监督检验技术研究院

随着科技的进步，电梯的变化和发展也是十分迅速的。在电梯的控制方面，早期的电梯中是以继电器控制为主的控制系统。接着出现了交流调速取代直流调速和计算机数字控制技术取代模拟控制技术。这就出现了以PLC、单片机、微机等技术来控制电梯的系统，以及用变频器作为电梯动力驱动方式的新技术，它们具有可靠性高、体积小、结构紧凑等优点。

但是由于电梯控制系统的集成度越来越高，体积越来越小，对控制系统本身抗干扰的要求也进一步提高，为了进一步提高对电机的控制精度及对安全信号、电梯运行各种参数和控制信号准确的判断，电梯控制系统的电磁兼容问题就显得越来越重要。为了使电梯安全可靠地运行，应进一步加强电梯控制系统可靠性加强电梯控制系统电磁兼容的研究。

1 电磁兼容

电磁兼容(EMC,Electro Magnetic Compatibility)一般指电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态，正常工作而互不干扰，达到“兼容”。为了实现系统的内、外电磁兼容性，从技术上就是要分析电磁干扰三要素：抑制干扰源，减少不希望的发射；消除或减弱干扰耦合；增加敏感设备的抗干扰能力，削弱不希望的响应，如接地、屏蔽、滤波限幅等。

在电梯系统中,形成电磁干扰必须具备三个基本条件，把这些因素称为电磁干扰的三要素，它们是能够发出电磁干扰的干扰源。有对干扰源敏感的接收元件，有把能量从干扰源耦合到接收单元上的通道。

一个电子电路受干扰的程度可用下式描述：

S=WC/I

式中：S——电子线路受干扰的程度；

W——干扰源的强度；

C——干扰源通过某途径到达受干扰处的耦合因素；

I——受干扰电路的抗干扰性能。

在面对电梯控制系统电磁兼容问题时，只要能减少或者消除这个公式中任何一个因素，就可以克服电磁干扰。电梯EMC的设计和各种措施就是为了破坏这三个条件中的任意一点。

2 电梯控制系统中的三要素分析

2.1 电梯控制系统中的干扰源

在电梯控制系统中，能够产生干扰信号的设备和部件主要有变频器，开关电源，变压器。还有系统中的继电器和接触器。二极管元件也会产生干扰信号，只要是感性和容性电子元件，在其能量变化时，都会有部分能量以波的形式向外发射，这就是电磁干扰。

变频器和开关电源中功率转换电路的高频开关器件在工作中反复通断能形成大脉冲电流，可以产生大的电磁干扰。类似变压器和电动机等感性元件，也可以在工作中产生电磁辐射。

2.2 电梯控制系统中的敏感元件

在控制系统中，每个电子部件、元器件都可能成为被干扰的对象。但是只有当干扰源所发出的干扰超过敏感元件所能容许的范围并且能响应其干扰信号的时候，才能算得上受到了干扰。对敏感元件的抗干扰的分析要从这两个方面来分析。

2.3 电梯控制系统中干扰传递方式

电磁干扰的传递方式是多种的，要改善EMC，就要了解干扰的传递方式。从干扰源耦合到敏感元件上的方式大体上可以分为三种：1）通过电源线路、信号线路，控制线路等导体来传播。2）当接地方式采用不当，干扰信号通过流进公共阻抗对敏感元件进行干扰。3）空间中的干扰辐射，在空间中以波的形式对敏感元件进行干扰，分为远场和近场，远场是以磁辐射为主的干扰，近场是由分布电容以及感性元件的互感存在而产生的干扰。

这几种干扰的传递方式在电梯的控制系统中普遍存在，解决电梯控制系统的EMC就要切断这些传播途径。

3 电梯控制系统电磁兼容改善

要改善电梯控制系统电磁兼容的性能，就是针对电磁干扰的产生、传播以及敏感元件进行改善，增强整个控制系统的抗干扰能力。目前变频器和开关电源的生产技术，都会考虑到电磁兼容，比如这些设备的外壳接地，还有采用金属外壳屏蔽开关器件的等。

合格的电子产品都会经过电磁兼容测试，在容许的范围内视为合格。对电梯控制系统抗干扰的改善，要以各个电子部件达到电磁兼容要求的标准为前提，再通过各种措施来完善其功能。

3.1 合理的利用空间

电梯控制系统中的变频器控制板以及各种元件都是安装在控制柜内的，要将高频部件放置在控制柜的下端，低频器件放置在控制柜上端，两部分区域应该有明显的空间分割，如果没有条件，可以设置金属隔板并接地。将高频部件放置在控制柜空间下部，可以使干扰信号以最短路径从接地端引出，从而降低对空间上部的部件干扰。

决定了各个部件在控制柜中的位置，就要考虑各元件之间的连线和走线问题了。从变频器连接到电机的电缆要尽量短而粗，模拟信号的电缆和数字信号的电缆要分配线束，分别集中引线。这些措施主要是为了减少导线之间的电感和分布电容，进而减少不同信号间的干扰。数字和模拟要分开，最后汇总在一个公共点上。数字信号的的电缆要远离大电流模拟信号电缆和电源电缆，与接地线靠近。

3.2 屏蔽和隔离

对于变频器和开关电源，它们的外壳大都采用了金属屏蔽，可以重复利用屏蔽的原理，进一步将电磁场限制在一定的范围之内。前边提到的空间上的分区后，利用金属板将这些范围明显的区别开来，所有的分割金属板接在同一个公共地上，可以保证各个区域内的部件不影响其他器件。

3.3 信号的滤波

对于敏感的数字信号，有条件的情况下要在数字电缆加上磁环，可以大大的保证数字信号的准确性。对于模拟信号，不干净的电网输出的电源本身就是一个噪声源，电源的进线盒输出线更容易拾取现场中的各种干扰信号。所以在这些电缆的入口端和出口端，加上不同规格的滤波器，可以有效地抑制干扰的产生。

4 结束语

本文从电磁干扰的产生，到采用一定的技术手段解决电梯控制系统中存在的电磁干扰，继而达到电磁兼容。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。