电梯之电气系统的电磁兼容性研究探讨-杭州远方光电信息股份有限公司

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电梯之电气系统的电磁兼容性研究探讨

2020-08-21478

 

在电梯控制柜和门系统中存在大量的电子电器元件,这些设备中特别是变频器、开关电源会产生大量的谐波和电磁辐射,这样就会影响到电梯控制系统的正常运行。产生的电磁干扰一方面会污染电网影响空间环境,另一方面也会导致电梯出现运行故障,甚至是造成安全事故。所以对电梯电气系统的电磁兼容性进行有效的研究已经得到相关部门的重视,相关的标准也进行了陆续的发布。本文将从电梯电气系统电磁兼容性的测试出发,结合相关的理论对电梯电磁兼容设计的方法及原则进行探讨,为电梯电气系统的电磁兼容性设计及测试提供一些参考意见。


电梯是一种机电产品,与普通的电器产品一样,在正常工作的时候通过电流的传导发射、谐波发射以及电磁波发射的方式对附近的电器设备产生一定的干扰。而电梯在运行的过程当中会使用大量的电流,特别是在大部分电梯采用了变频控制系统,变频器、电动机等通过电磁波发射、电源谐波发射的干扰信号比较强,对周围电器元件产生的影响会比较大。

1 电磁兼容定义

电磁兼容的定义是,设备或者是系统在工作环境中能够正常的运行,并且不会对周围的环境产生或允许电磁干扰的能力。

(1)主要指的是电磁干扰的强度,系统或者是设备的电子电器,产品在正常运行过程当中,会产生不超过规定值的电磁干扰。

(2)主要指的是电磁抗干扰的强度,设备或者是系统在能够抵抗工作环境或者是同一电气环境下其他电子电器产品产生的电磁干扰,能够有效的保证电子电器产品的正常运行,并且留有一定的安全余量。

2 电梯电磁兼容相关标准、规范

随着电子科技技术的不断发展,其在电梯动力装置中得到了广泛的应用,比如可以控制的硅直流拖动系统、交流调压拖动系统、交流变频拖动系统等,其,在有效地完成电能形式的转换、功率传送的同时,还可以有效的防止非正弦波的产生,主要是通过使用电源线或者是电磁辐射的形式进行传播,这样就会造成电网电压不出现畸形,还会对附近的电器电子产品产生一定的干扰。现代的电梯电气系统普遍应用了计算机控制和微电子技术,同传统的机电控制系统相比更容易受到电磁的干扰。所以限制电子电气设备通过电源或者是电磁辐射的干扰以及提升自身防御外界电磁干扰的能力已经成为电梯产品中一项非常重要的要求。

电梯在制造与安装的过程当中,相关的规范首先提出了“电磁兼容性应符合EN12015和EN12016的要求。”虽然这只是推存性的要求,但是这也说明了电梯相关部门已经开始重视电梯电磁兼容性的研究,另一方面还可以看出国标的发展趋势。此外在《电磁兼容性型式试验细则》(征求意见稿)中也详细规定了电梯自动扶梯和自动人行道电磁兼容性实验的实验场地与环境,相关样品的要求,相关型号覆盖说明,测试项目,兼容性测试方法,标准评价等。而在《GB/T 24808-2009电磁兼容电梯、自动扶梯和自动人行道的产品系列标准抗扰度》和《GB/T 24807-2009电磁兼容电梯、自动扶梯和人行道的产品系列标准发射》中也对电梯电磁兼容性的测试提出了推荐性的规定要求,在此不再赘述。

3 电梯电磁兼容解决对策

3.1 设计开发采取措施

在对电梯电气控制系统进行设计的时候,应该加强对电梯电磁兼容性的考虑,任何一个设计工作人员都应该加强对电气控制系统、子系统与周围环境之间的产生的电磁干扰,根据实际的情况采用合理的方式进行防御,这样可以有效地减少电梯电气系统电磁辐射干扰的发射。从实际情况上看,有80%的电磁干扰必须在电梯电气控制系统设计与开发的过程中进行解决,不然等到电气控制系统建设完成之后,还需要花费更多的精力去解决电磁干扰的问题。在对电梯电气控制系统进行设计的时候,系统的布置是非常重要的,所以,电力线路的布置会影响到电梯电气控制系统的兼容性。在电梯电气控制系统中,变频器是主要的干扰来源,其整流桥对电网来讲是非线性的负载,它所产生的谐波会对同一个电网中的其他电子产品产生一定的谐波干扰,影响电梯电气控制系统的正常运行。

电梯变频器使用的是脉宽调制技术,并且使用了绝缘栅双极型晶体管,这样的晶体管在工作的过程当中会产生高次谐波群,这样就会导致电磁干扰的问题加重。当外召串行通讯线路从变频器输入输出干线的时候,会出现信号失真的情况,这样就会导致外召无法正常使用。所以在对电器电路线路进行布置的时候,应该将通信线路远离干线,使这两者之间存在一定的距离,这样可以有效的保证通信信号不失真。主控制板属于集成电路板,在电梯电气控制系统当中,主控制板属于低压敏感器件,很容易受到电磁的干扰。在对控制系统进行布置的时候,应该加强对主控制板的考虑,使其尽量远离变频器,减少或者是避免变频器产生的高次谐波群影响到主控制板上电器元件的运行情况。

3.2 有效的屏蔽

屏蔽主要指的是对两个空间区域内进行金属的隔离,有效的控制,电场、磁场、电磁波由一个区域影响到另外一个区域。屏蔽体主要来自外部的干扰电磁波与内部电磁波都起着吸收能量、反射能量的作用,电梯在控制柜设计的时候经常会使用分体式设计方式,将干扰源(变频器)与敏感电气部件分开进行设置,这样可以达到防御电磁干扰的情况,使用一体式的设计方式也经常会使用金属隔板的方式将各个部件进行分开,但是,屏蔽并不能起到良好的作用,屏蔽层表面的开孔、不合理的电路线路走向与使用不好的屏蔽材料等都可能使电梯电气元件的屏蔽效果失效,不合理的接地方式也可能导致电路线路的屏蔽效果降低,甚至是增加电磁干扰。

4 结语

综上所述,在提高电磁兼容性的过程中,一方面有效地降低了公共电网对临近空间产生的电磁污染,另一方面有效的提高了电梯电气控制系统自身的抗干扰能力,降低了电梯出现故障的几率,实现了电气系统的更好运行。

来源:《电子技术与软件工程》


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