變頻電梯電磁干擾及消除方法

—變頻電梯電磁干擾及消除方法由于變頻調(diào)速具有回路簡潔、功率因素高、節(jié)約能源、起動平穩(wěn)、調(diào)速范圍寬等長處，所以使變壓變頻電梯得到了快速發(fā)展。變頻電梯在客貨電梯中占有極其重要的地位，給人們的生活、工作帶來許多便利。但電梯變頻線路和系統(tǒng)掌握線路的電磁干擾及危害性人們尚不了解，電磁干擾尚未得到廣泛的重視，英阿馬島之戰(zhàn)中，英國謝非爾德號導(dǎo)彈驅(qū)逐艦，由于雷達(dá)與通信網(wǎng)絡(luò)互相干擾，不能同時工作，恰遇阿根廷的飛魚導(dǎo)彈來襲，造成艦毀人亡的慘劇。20XX年西北航空公司1架飛機(jī)上，因乘客運(yùn)用調(diào)頻收音機(jī)，使飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)故障，導(dǎo)航系統(tǒng)的指示發(fā)生偏離10度以上。差一點(diǎn)釀成重大悲劇。在民兵I導(dǎo)彈飛行試驗中，空中運(yùn)行時發(fā)生爆炸。后經(jīng)反復(fù)實驗證明，彈頭和絕緣單體之間發(fā)生靜電放電，干擾脈沖破壞計算機(jī)正常工作，發(fā)生導(dǎo)彈炸毀事故。從以上事故不難看出，電磁干擾具有很大的危害性。國家在GB7588-20XX《電梯制造與安裝安全標(biāo)準(zhǔn)》，首次提出電磁兼容性要符合EN120XX和ENl20XX中相關(guān)要求，外表上看是對電磁兼容性提出的要求，事實上就是對裝備的抗電磁干擾力量提出相應(yīng)要求。本文就電磁干擾對電梯掌握系統(tǒng)和變頻系統(tǒng)的影響，及如何解決進(jìn)行分析探討。1電磁干擾何謂電磁干擾GJB／72—85《電磁干擾和電磁兼容性名詞術(shù)語》中定義為“任何可能引起裝置、裝備或系統(tǒng)性能降低，或者對有生命或無生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象，被稱為電磁干擾”。因此，對電梯變頻系統(tǒng)及電梯掌握系統(tǒng)在生產(chǎn)、設(shè)計、安裝質(zhì)量要求，應(yīng)具有較強(qiáng)的抗電磁干擾力量和較小的電磁干擾性。GB7588—20XX《電梯制造與安裝安全標(biāo)準(zhǔn)》，首次提出電磁兼容性要符合EN120XX和EN120XX中相關(guān)要求，并對電梯的設(shè)計、制造、安裝中的電磁兼容性好壞、抗電磁干擾強(qiáng)弱及電磁干擾的大小，現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)要求更嚴(yán)，質(zhì)量要求更高。2電磁干擾的來源、分類及特點(diǎn)2.1電磁干擾來源電梯變頻器大多運(yùn)行在電磁環(huán)境中．同時作為電力電子裝備，它們內(nèi)部由電子元器件、微處理芯片等組成，最簡單受到外界的電磁干擾；其次是電梯變頻器中的輸入部分產(chǎn)生的高次諧波和電梯變頻器中逆變電路輸出電壓產(chǎn)生的高次諧波，此類諧波會使輸入的電壓波形和電流波形發(fā)生畸變而引發(fā)電磁干擾；輸入和輸出側(cè)的電壓、電流含有豐富的高次諧波，成為干擾源，除對變頻器本身的干擾外，對其它電子裝備也存在較強(qiáng)的有害干擾。在電子線路中，電梯變頻器作為電磁干擾源，同時也是電磁干擾的接受體，同樣也會受到其他電子裝備產(chǎn)生的電磁干擾，如常見的電磁干擾主要來源于電梯制動器線圈與磁芯吸合或釋放；接觸器、繼電器及電氣線路中電容、線圈工作過程中，掌握電路及其它電路中產(chǎn)生的電磁干擾。2.2電磁干擾分類電磁干擾如按干擾類型分類，常見的有脈沖干擾和平滑干擾；若按干擾時間分類，又分為連續(xù)干擾、間歇干擾、瞬變干擾等。在變頻電梯中最常見的電磁干擾是脈沖干擾、平滑干擾、連續(xù)干擾、瞬變干擾。脈沖干擾——當(dāng)電磁干擾通過諧振回路時，在回路中產(chǎn)生衰減振蕩，其峰值比平均值大3～4倍以上，而干擾振蕩在下一個干擾脈沖到來之前早已消逝，且互不交迭，具有這種電磁干擾的為脈沖干擾。平滑干擾——當(dāng)電磁干擾通過諧振回路時，所產(chǎn)生的衰減震蕩尚未消逝。下一個干擾脈沖信號已經(jīng)到來，各干擾脈沖交迭在一起，稱為平滑干擾。連續(xù)干擾是指電磁干擾長時間、持續(xù)不斷的產(chǎn)生干擾；間歇干擾是指電磁干擾時間短，且斷斷續(xù)續(xù)的；瞬變干擾是指電磁干擾時間較短，但有周期性的特點(diǎn)。電磁連續(xù)干擾和瞬變干擾在電梯變頻系統(tǒng)和掌握系統(tǒng)比擬常見，其危害性也相當(dāng)大。2.3電磁干擾的形式及特點(diǎn)受到電磁干擾，常見的主要為直接干擾和噪聲干擾。直接干擾是對一般電子線路、掌握線路、變頻裝置的干擾，主要影響電梯變頻器、掌握系統(tǒng)的參數(shù)和穩(wěn)定性，參數(shù)的轉(zhuǎn)變和穩(wěn)定性變異，其危害性非常大，往往會使電梯稀里糊涂的停梯及不明原因的故障，給電梯運(yùn)行安全帶來嚴(yán)峻隱患。此類干擾較常見，主要為電磁脈沖干擾或瞬變干擾。有人說電磁干擾的產(chǎn)生也就是噪聲的產(chǎn)生，此種說法非?，F(xiàn)實，電磁干擾除對變頻電梯的變頻系統(tǒng)及掌握系統(tǒng)產(chǎn)生直接干擾外，電磁干擾也會產(chǎn)生噪聲干擾。電梯運(yùn)行中電磁干擾產(chǎn)生的噪聲，是最常見而且是最簡單發(fā)現(xiàn)的。通常電梯變頻器運(yùn)行在一個可能存在著較高電磁干擾的電磁生產(chǎn)環(huán)境中，此時它即是噪聲放射源，可能又是噪聲接受器。所以，變頻器和其它電子裝備應(yīng)具備較強(qiáng)的抗干擾力量，才能保證其主要參數(shù)不會轉(zhuǎn)變，系統(tǒng)性能不會降低，保證掌握系統(tǒng)的安全運(yùn)行。電磁干擾產(chǎn)生的噪聲常見的有3種形式，即電磁噪聲、自然噪聲、無線電噪聲。在電梯檢驗中常常會發(fā)現(xiàn)，有些變頻電梯的掌握柜內(nèi)，會顯現(xiàn)一種連綿不斷“吱…吱…”的高頻噪聲，其頻率一般在20XX～6000Hz之間或更高，這就是在電梯逆變電路中產(chǎn)生或掌握電路中寄生電流產(chǎn)生的電磁干擾噪聲。在逆變電源輸出線路中，電機(jī)電纜和電機(jī)內(nèi)部存在一個無形的寄生電容，變頻器通過這個寄生電容產(chǎn)生一個高頻脈沖噪聲電流，此時變頻器成為一個噪聲源。消退干擾，消退噪聲，只是一種理想，目前尚無法肯定消退，只能通過一些技術(shù)手段，使電磁干擾減小，電磁干擾噪聲降低。從前面噪聲來源分析，由于有些噪聲電流之源是變頻器，因此，這個噪聲電流肯定要流回變頻器，否則噪聲電流將會嚴(yán)峻干擾電梯電源電路和掌握電路。這些干擾主要是脈沖干擾、連續(xù)干擾，這類干擾如不消退，其危害性非常大，電梯運(yùn)行會顯現(xiàn)上述擔(dān)心全現(xiàn)象或故障。在電梯檢驗工作中常會發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)早期變頻拖動電梯，其電動機(jī)電源線未增設(shè)屏蔽套線，線路中噪聲電流無法通過屏蔽線和PE（接地愛護(hù)下同）聯(lián)結(jié)點(diǎn)有效返回，而誘發(fā)電磁干擾噪聲。更有甚之，有部分變頻器聯(lián)結(jié)線、輸出電源線都未加裝屏蔽線，電磁干擾增大，也是電梯機(jī)房內(nèi)電磁噪聲增加的主要原因。3電磁干擾的消退方法及措施3.1電磁干擾的消退方法電梯掌握系統(tǒng)及變頻器系統(tǒng)要求有較強(qiáng)的抗干擾力量和較小的干擾性，首先要了解電磁干擾3個根本組成要素一電磁干擾源、耦合途徑、敏感元件。在3個根本要素中，缺少任何1個要素都不會發(fā)生電磁干擾，然而，在正常電磁生產(chǎn)環(huán)境中，任何1個要素都不行能會缺少，由于電梯變頻器、電子線路、掌握線路的設(shè)計、制造、安裝均已定型，裝備、產(chǎn)品的抗干擾性和內(nèi)在質(zhì)量都已無法轉(zhuǎn)變。假如要解決電磁干擾問題，日常工作中僅能對電磁干擾源、耦合途徑實行相應(yīng)措施，降低或削減電磁干擾。抗電磁干擾常用的技術(shù)方法有屏蔽、接地、濾波、搭線、隔離、合理布線等。通過對電磁干擾源、耦合途徑實行上述技術(shù)措施，可有效削減或消退電磁干擾。在屏蔽技術(shù)中常用的有靜電屏蔽、交變電磁場屏蔽、低頻磁場屏蔽、高頻磁場屏蔽。在電梯設(shè)計、安裝中采納最多的是磁場屏蔽技術(shù)。接地方法常用的有信號接地、裝備接地、安全接地等。信號接地有多種，如懸浮接地（裝備懸浮、電路懸浮接地）單點(diǎn)接地（并聯(lián)單點(diǎn)接地、改進(jìn)并聯(lián)接地）混合接地（電源接地、信號接地）等。裝備接地有單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地（裝備多點(diǎn)接地、單元電路多點(diǎn)接地，射頻部分需要多點(diǎn)接地）。安全接地有裝備安全愛護(hù)接地、接零愛護(hù)接地、防雷安全接地。在電梯安裝中，最常采納的是信號接地（單點(diǎn)、混合接地）裝備接地（單點(diǎn)、多點(diǎn)接地）安全接地（裝備安全愛護(hù)接地、接零愛護(hù)接地）。防雷接地在電梯安裝中一般多不采納，要求在房屋建設(shè)中考慮愛護(hù)性防雷接地。提高電磁兼容性常實行的措施，是空間別離和時間分隔?？臻g別離是指掌握空間輻射干擾的最有效方法，加大空間距離，例如電梯掌握柜內(nèi)的掌握系統(tǒng)和變頻系統(tǒng)進(jìn)行分層布置，并在層層之間加大空間距離。時間分隔是利用有用信號在干擾信號停止放射時間內(nèi)進(jìn)行傳輸（一般是不易采納其它方法掌握時，可以采納此方法）的技術(shù)措施，首先對有用信號和干擾信號顯現(xiàn)時間進(jìn)行確定，然后采納時間回避掌握，利用有用信號在干擾信號停止放射時間內(nèi)進(jìn)行傳輸，利用時間差回避干擾。這種方法在電梯變頻系統(tǒng)和掌握系統(tǒng)一般不用。3.2消退電磁干擾常采納的措施（1）利用屏蔽技術(shù)削減電磁干擾。為有效的抑制電磁波的輻射和傳導(dǎo)及高次諧波引發(fā)的噪聲電流，在用變頻器驅(qū)動的電梯電動機(jī)電纜必需采納屏蔽電纜，屏蔽層的電導(dǎo)至少為每相導(dǎo)線芯的電導(dǎo)線的1／10，且屏蔽層應(yīng)牢靠接地。掌握電纜最好運(yùn)用屏蔽電纜；模擬信號的傳輸線應(yīng)運(yùn)用雙屏蔽的雙絞線；不同的模擬信號線應(yīng)當(dāng)獨(dú)立走線，有各自的屏蔽層。以削減線間的耦合，不要把不同的模擬信號置于同一公共返回線內(nèi)；低壓數(shù)字信號線最好運(yùn)用雙屏蔽的雙絞線，也可以運(yùn)用單屏蔽的雙絞線。模擬信號和數(shù)字信號的傳輸電纜，應(yīng)當(dāng)分別屏蔽和走線。（2）利用接地技術(shù)消退電磁干擾。要確保電梯掌握柜中的全部裝備接地良好，應(yīng)運(yùn)用短而粗的接地線．聯(lián)結(jié)到電源進(jìn)線接地點(diǎn)（PE）或接地母排上。特別重要的是，聯(lián)結(jié)到變頻器的任何電子掌握裝備都要與其共地，共地時也應(yīng)運(yùn)用短和粗的導(dǎo)線。同時電機(jī)電纜的地線應(yīng)直接接地或聯(lián)結(jié)到變頻器的接地端子（PE）。上述接地電阻值應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。（3）利用布線技術(shù)改善電磁干擾。電動機(jī)電纜應(yīng)獨(dú)立于其它電纜走線，同時應(yīng)防止電機(jī)電纜與其它電纜長距離平行走線，以削減變頻器輸出電壓快速改變而產(chǎn)生的電磁干擾；假如掌握電纜和電源電纜交叉時，應(yīng)盡可能使它們按90°角交叉，同時必需用適宜的線夾將電機(jī)電纜和掌握電纜的屏蔽層固定到安裝板上。（4）利用濾波技術(shù)降低電磁干擾。利用進(jìn)線電抗器用于降低由變頻器產(chǎn)生的諧波，同時也可用于增加電源阻抗，并幫忙汲取附近裝備投入工作時產(chǎn)生的浪涌電壓和主電源的尖峰電壓。進(jìn)線電抗器串接在電源和變頻器功率輸入端之間。當(dāng)對主電源電網(wǎng)的情況不了解時，最好加進(jìn)線電抗器。在上述電路中還可以運(yùn)用低通頻濾波器（FIR下同），F(xiàn)IR濾波器應(yīng)串接在進(jìn)線電抗器和變頻器之間。對噪聲敏感的環(huán)境中運(yùn)行的電梯變頻器，采納FIR濾波器可以有效減小來自變頻器傳導(dǎo)中的輻射干擾。4結(jié)束語通過前面講述，提高對電磁干擾的認(rèn)識，了解電磁干擾的危害性，有利于變頻調(diào)速電梯的安全運(yùn)行，采納電纜線屏蔽、牢靠接地、低通濾頻器及變頻器高頻脈沖噪聲電流回流及合理布線等技術(shù)措施和手段，對解