電梯電子裝置的電磁兼容環境適應性測試分析（一）

引言

 JI DIAN XIN XI 

“出門**步、回家*后一程”，電梯已然成為與人們生活密切相關的必備交通工具。截至2021年底，國內電梯保有量達879.98萬臺，且以每年10%的速度在增長?！皵盗看?、頻率高、人員廣”是電梯典型的三大特點，其生產、使用過程中的**性不容忽視，因此，近年來，政府嚴格加強電梯質量**監督工作，以抓好“電梯**”這根生命線。

目前，電梯的控制技術不斷發展革新，由*初的繼電器控制逐步發展為PLC控制、單片機控制，再到現在普遍應用的一體化微機控制，加上智能傳感器及智能檢測設備的使用，讓電梯控制裝置的體積越來越小，控制柜越來越整潔簡化，智能化程度及可靠性不斷提高，當然其抗電磁干擾的能力也相對變弱。

為了保證電梯的運行控制**及控制**度，對大量使用集成電路進行控制的電梯，考慮電梯投入運行使用的自然環境及電磁兼容問題顯得尤為重要，應對復雜、惡劣的使用環境，應不斷加強電梯控制系統、電子裝置的環境適應性及電磁兼容技術方面的深入研究。

電梯電磁兼容基礎

 JI DIAN XIN XI 

EMI（Electro Magnetic Interference）指電磁干擾度，即電氣產品在正常運行下，不向外發射超過標準給定限值的電磁干擾。

EMS（Electro Magnetic Susceptibility）指電磁敏感度，也叫電磁抗干擾度，指電磁能量造成性能下降的容易程度，即電氣產品應具有抵抗給定電磁干擾的能力，并且保留一定的抗干擾度余量。

EMC（Electro Magnetic Compatibility）指電磁兼容性，意指設備或系統在電磁環境中能正常工作且不對環境中任何事物構成不能承受的電磁干擾的能力，如圖1所示。

對電梯產品進行電磁兼容性能的研究就是為了測試電梯產品的電磁干擾的發射強度和抵抗外界干擾的能力強弱。

電磁兼容是一個近幾年迅速發展起來的新興綜合類學科，其根源在于研究電磁波，當然要想深入研究電磁兼容，研究者必須具備電學、電磁學、數學、微波技術、無線傳輸、通信學、材料學、控制理論、機械制造與工藝、生物學、社會科學、測量與計量技術等眾多學科的學習與研究能力，才能盡可能**地認識和分析電磁兼容問題。

電梯的電磁兼容現象在電梯投入使用后的各種場合都會發生，主要有：

（1）電梯運行中不能正常平層或平層位置不準確；

（2）電梯運行過程中經常出現非正常斷電；

（3）電梯轎廂設置的驅動門機不能正常實現轎門的開啟和關閉或關門不到位就報故障電梯不運行等現象；

（4）電梯層站位置的召喚呼梯系統、轎廂內的選層系統控制紊亂，導致電梯無法正常響應乘客的電梯使用需求或電梯不能正確停在乘客目的樓層位置；

（5）電梯系統中設置有眾多**保護裝置和**電路等，**保護電路異常失效；

（6）內置的自動應急救援系統失靈，無法實現自動正常的應急救援或電梯不能停在正確的平層位置；

（7）緊急救援通話系統無法接通或通話質量不清晰，導致救援不及時；

（8）電梯安裝后對其他樓宇控制系統產生干擾，導致其發生非正常故障。

根據研究，電梯的電磁兼容部件主要分布在機房、井道、電梯轎廂位置，如：

（1）電梯的控制柜、控制屏、緊急和測試操作屏裝置，其設置有變頻器、控制器、電子器件、電氣元件等；

（2）驅動主機，其設置有永磁同步電動機、交流異步電動機、電磁制動器、故障監測開關、旋轉編碼器等；

（3）主開關；

（4）位于電梯層站處的呼梯按鈕、樓層指示器等；

（5）電梯轎廂的門控裝置，主要有門電機、門控制器、門保護裝置等；

（6）轎廂按鈕、指示器、操作盒、顯示屏、物聯網終端等；

（7）動力電線及控制電線，包括電源線、隨行電纜、附屬電纜等；

（8）位置感應器、紅外感應裝置等；

（9）照明系統；

（10）空調、通風系統；

（11）光幕、**觸板裝置。

電梯電磁干擾的危害主要體現在兩方面：一是對電梯使用人員的人身傷害，長時間處在電磁輻射環境內會對身體健康造成一定影響；二是對電梯設備本體**及運行性能造成影響，使電梯不能準確響應使用者的需求，自身發出的控制信號也無法及時正確地去執行，電梯開關門異常、制動器帶閘運行、接觸器吸合異常、不能保證停層準確度和保持精度，經常性出現故障困人現象，造成電梯使用人員恐慌。受到電磁干擾的電梯故障頻發，多表現為偶發性故障，且部分會在一定時間間隔后自動恢復正常運行，維保人員缺乏此方面的技術力量，也就無法找到問題根源，浪費人力、物力、財力資源。

當然，電梯作為一種機電設備，不可避免地會對周圍環境中的設備、電子產品造成電磁干擾，這就需要在設計階段著重考慮其使用環境，進行相應的電磁兼容設計。

隨著產品技術的發展及人們需求的提高，為了保證控制、通信的正常，部分設計會考慮以增加發射功率的方式保證無線通信的信噪比，進而會造成更大的電磁污染危害。

我國電磁兼容研究的正式開展*早起始于20世紀60年代，20世紀80年代初電磁兼容技術才開始發展。在電梯領域，直到*近十幾年，國內業界才逐漸意識到電磁兼容技術的重要性。

電磁兼容的標準主要分為基礎應用類標準、通用類標準、產品類標準和專用產品標準。基礎應用類標準主要規定了符合電磁兼容的*基本要求和規則，適用于所有涉及電磁兼容的設備、產品，但是不對具體的發射閾值和抗擾度進行規定，是電磁兼容標準的基礎；通用類標準則給出特定環境下*低要求和測試程序方法。各類標準組成一個金字塔結構，自上而下數量越來越多，要求越來越細，也更加具體。

據統計，現行電磁兼容方面的國家標準數量有187項、行業標準85項、地方標準4項，涉及醫藥衛生、環保、健康和**、計量、機械制造、能源、電氣工程、車輛工程、航空航天、工業機器人、建筑材料等各個行業領域。

目前，電梯專用的電磁兼容相關法規標準有^[1-3]：《電梯型式試驗規則》（TSG T7007—2022）（2022年7月1日實施）；GB/T 7588—2020系列標準及《自動扶梯和自動人行道的制造與安裝**規范》（GB 16899—2011）對電梯的電磁兼容性方面有推薦性要求；《電梯、自動扶梯和自動人行道的電磁兼容 發射》（GB/T 24807—2021）（2022年7月1日實施）和《電梯、自動扶梯和自動人行道的電磁兼容 抗擾度》（GB/T 24808—2022）（2022年10月1日實施），兩項標準均經過一次修訂。

按照電梯**技術規范的要求，要對電梯含有電子元件的**電路和可編程電子**相關系統的外殼端口、信號和控制線端口、直流電源輸入/輸出端口、交流電源輸入/輸出端口、可編程系統啟用后的實現等進行電磁兼容抗擾度測試，且均應達到性能標準D級的要求，也就是其按照設計連續運行，除了非因故障進入**模式，不允許有任何性能降低和功能損失。

電梯電磁兼容三要素分析

 JI DIAN XIN XI 

在應用大量電子裝置的電梯控制系統中，形成電磁干擾的三個基本要素是釋放電磁干擾的騷擾源、對騷擾源比較敏感的敏感設備以及在騷擾源和敏感設備之間建立的傳導和輻射通道，相對關系如圖2所示。在考慮電梯系統的電磁兼容問題時，只要采取措施確定、削弱、降低、破壞三要素其中任一要素的作用就可以克服電磁干擾。

環境中能夠稱為騷擾源的因素有很多，按照騷擾來源分類，主要有自然騷擾和人為騷擾。FM廣播、藍牙、Wi-Fi、移動通信等無線通信設備，微波爐、電磁爐、無線感應充電等工業設備的人為干擾源，甚至雷電、靜電、宇宙噪聲等自然干擾源都可以稱為騷擾源。在電梯系統組成部分中，其自身也有產生干擾的騷擾源存在，比如電動機、電磁制動器、變壓器、開關電源、變頻控制器、接觸器、繼電器、控制板中的電容電感等容性和感性元件等，都會產生電磁干擾。

耦合路徑也就是系統中傳遞干擾的通路或媒介，按照傳播途徑主要分為兩種：導體傳播的傳導騷擾、空間傳播的輻射騷擾，如圖3所示。傳導騷擾要求在騷擾源與敏感設備間有完整的電路連接，即有金屬導體作為媒質，在較低的頻段內，電磁騷擾主要是通過傳導的方式影響周圍的設備；在高頻段因為線纜的集膚效應，線損增大，騷擾的影響減小。輻射騷擾是通過周圍媒介射頻能量以電磁波的形式向周圍發射，這種方式一般是通過設備外殼或連接線向外發射，可在真空中進行。

在電梯系統中安裝使用的電子元器件都有可能成為被騷擾的潛在目標對象。當然，每一個潛在的敏感設備器件只有當前述的騷擾源發出的騷擾真正超過其敏感閾值且對騷擾做出反應，才能稱作受到了騷擾。

值得一提的是，許多器件、設備、分系統或系統可以既是電磁騷擾源又是敏感設備。