电梯电子装置的电磁兼容环境适应性测试分析（一）

引言

 JI DIAN XIN XI 

“出门**步、回家*后一程”，电梯已然成为与人们生活密切相关的必备交通工具。截至2021年底，国内电梯保有量达879.98万台，且以每年10%的速度在增长。“数量大、频率高、人员广”是电梯典型的三大特点，其生产、使用过程中的**性不容忽视，因此，近年来，政府严格加强电梯质量**监督工作，以抓好“电梯**”这根生命线。

目前，电梯的控制技术不断发展革新，由*初的继电器控制逐步发展为PLC控制、单片机控制，再到现在普遍应用的一体化微机控制，加上智能传感器及智能检测设备的使用，让电梯控制装置的体积越来越小，控制柜越来越整洁简化，智能化程度及可靠性不断提高，当然其抗电磁干扰的能力也相对变弱。

为了保证电梯的运行控制**及控制**度，对大量使用集成电路进行控制的电梯，考虑电梯投入运行使用的自然环境及电磁兼容问题显得尤为重要，应对复杂、恶劣的使用环境，应不断加强电梯控制系统、电子装置的环境适应性及电磁兼容技术方面的深入研究。

电梯电磁兼容基础

 JI DIAN XIN XI 

EMI（Electro Magnetic Interference）指电磁干扰度，即电气产品在正常运行下，不向外发射超过标准给定限值的电磁干扰。

EMS（Electro Magnetic Susceptibility）指电磁敏感度，也叫电磁抗干扰度，指电磁能量造成性能下降的容易程度，即电气产品应具有抵抗给定电磁干扰的能力，并且保留一定的抗干扰度余量。

EMC（Electro Magnetic Compatibility）指电磁兼容性，意指设备或系统在电磁环境中能正常工作且不对环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力，如图1所示。

对电梯产品进行电磁兼容性能的研究就是为了测试电梯产品的电磁干扰的发射强度和抵抗外界干扰的能力强弱。

电磁兼容是一个近几年迅速发展起来的新兴综合类学科，其根源在于研究电磁波，当然要想深入研究电磁兼容，研究者必须具备电学、电磁学、数学、微波技术、无线传输、通信学、材料学、控制理论、机械制造与工艺、生物学、社会科学、测量与计量技术等众多学科的学习与研究能力，才能尽可能**地认识和分析电磁兼容问题。

电梯的电磁兼容现象在电梯投入使用后的各种场合都会发生，主要有：

（1）电梯运行中不能正常平层或平层位置不准确；

（2）电梯运行过程中经常出现非正常断电；

（3）电梯轿厢设置的驱动门机不能正常实现轿门的开启和关闭或关门不到位就报故障电梯不运行等现象；

（4）电梯层站位置的召唤呼梯系统、轿厢内的选层系统控制紊乱，导致电梯无法正常响应乘客的电梯使用需求或电梯不能正确停在乘客目的楼层位置；

（5）电梯系统中设置有众多**保护装置和**电路等，**保护电路异常失效；

（6）内置的自动应急救援系统失灵，无法实现自动正常的应急救援或电梯不能停在正确的平层位置；

（7）紧急救援通话系统无法接通或通话质量不清晰，导致救援不及时；

（8）电梯安装后对其他楼宇控制系统产生干扰，导致其发生非正常故障。

根据研究，电梯的电磁兼容部件主要分布在机房、井道、电梯轿厢位置，如：

（1）电梯的控制柜、控制屏、紧急和测试操作屏装置，其设置有变频器、控制器、电子器件、电气元件等；

（2）驱动主机，其设置有永磁同步电动机、交流异步电动机、电磁制动器、故障监测开关、旋转编码器等；

（3）主开关；

（4）位于电梯层站处的呼梯按钮、楼层指示器等；

（5）电梯轿厢的门控装置，主要有门电机、门控制器、门保护装置等；

（6）轿厢按钮、指示器、操作盒、显示屏、物联网终端等；

（7）动力电线及控制电线，包括电源线、随行电缆、附属电缆等；

（8）位置感应器、红外感应装置等；

（9）照明系统；

（10）空调、通风系统；

（11）光幕、**触板装置。

电梯电磁干扰的危害主要体现在两方面：一是对电梯使用人员的人身伤害，长时间处在电磁辐射环境内会对身体健康造成一定影响；二是对电梯设备本体**及运行性能造成影响，使电梯不能准确响应使用者的需求，自身发出的控制信号也无法及时正确地去执行，电梯开关门异常、制动器带闸运行、接触器吸合异常、不能保证停层准确度和保持精度，经常性出现故障困人现象，造成电梯使用人员恐慌。受到电磁干扰的电梯故障频发，多表现为偶发性故障，且部分会在一定时间间隔后自动恢复正常运行，维保人员缺乏此方面的技术力量，也就无法找到问题根源，浪费人力、物力、财力资源。

当然，电梯作为一种机电设备，不可避免地会对周围环境中的设备、电子产品造成电磁干扰，这就需要在设计阶段着重考虑其使用环境，进行相应的电磁兼容设计。

随着产品技术的发展及人们需求的提高，为了保证控制、通信的正常，部分设计会考虑以增加发射功率的方式保证无线通信的信噪比，进而会造成更大的电磁污染危害。

我国电磁兼容研究的正式开展*早起始于20世纪60年代，20世纪80年代初电磁兼容技术才开始发展。在电梯领域，直到*近十几年，国内业界才逐渐意识到电磁兼容技术的重要性。

电磁兼容的标准主要分为基础应用类标准、通用类标准、产品类标准和专用产品标准。基础应用类标准主要规定了符合电磁兼容的*基本要求和规则，适用于所有涉及电磁兼容的设备、产品，但是不对具体的发射阈值和抗扰度进行规定，是电磁兼容标准的基础；通用类标准则给出特定环境下*低要求和测试程序方法。各类标准组成一个金字塔结构，自上而下数量越来越多，要求越来越细，也更加具体。

据统计，现行电磁兼容方面的国家标准数量有187项、行业标准85项、地方标准4项，涉及医药卫生、环保、健康和**、计量、机械制造、能源、电气工程、车辆工程、航空航天、工业机器人、建筑材料等各个行业领域。

目前，电梯专用的电磁兼容相关法规标准有^[1-3]：《电梯型式试验规则》（TSG T7007—2022）（2022年7月1日实施）；GB/T 7588—2020系列标准及《自动扶梯和自动人行道的制造与安装**规范》（GB 16899—2011）对电梯的电磁兼容性方面有推荐性要求；《电梯、自动扶梯和自动人行道的电磁兼容 发射》（GB/T 24807—2021）（2022年7月1日实施）和《电梯、自动扶梯和自动人行道的电磁兼容 抗扰度》（GB/T 24808—2022）（2022年10月1日实施），两项标准均经过一次修订。

按照电梯**技术规范的要求，要对电梯含有电子元件的**电路和可编程电子**相关系统的外壳端口、信号和控制线端口、直流电源输入/输出端口、交流电源输入/输出端口、可编程系统启用后的实现等进行电磁兼容抗扰度测试，且均应达到性能标准D级的要求，也就是其按照设计连续运行，除了非因故障进入**模式，不允许有任何性能降低和功能损失。

电梯电磁兼容三要素分析

 JI DIAN XIN XI 

在应用大量电子装置的电梯控制系统中，形成电磁干扰的三个基本要素是释放电磁干扰的骚扰源、对骚扰源比较敏感的敏感设备以及在骚扰源和敏感设备之间建立的传导和辐射通道，相对关系如图2所示。在考虑电梯系统的电磁兼容问题时，只要采取措施确定、削弱、降低、破坏三要素其中任一要素的作用就可以克服电磁干扰。

环境中能够称为骚扰源的因素有很多，按照骚扰来源分类，主要有自然骚扰和人为骚扰。FM广播、蓝牙、Wi-Fi、移动通信等无线通信设备，微波炉、电磁炉、无线感应充电等工业设备的人为干扰源，甚至雷电、静电、宇宙噪声等自然干扰源都可以称为骚扰源。在电梯系统组成部分中，其自身也有产生干扰的骚扰源存在，比如电动机、电磁制动器、变压器、开关电源、变频控制器、接触器、继电器、控制板中的电容电感等容性和感性元件等，都会产生电磁干扰。

耦合路径也就是系统中传递干扰的通路或媒介，按照传播途径主要分为两种：导体传播的传导骚扰、空间传播的辐射骚扰，如图3所示。传导骚扰要求在骚扰源与敏感设备间有完整的电路连接，即有金属导体作为媒质，在较低的频段内，电磁骚扰主要是通过传导的方式影响周围的设备；在高频段因为线缆的集肤效应，线损增大，骚扰的影响减小。辐射骚扰是通过周围媒介射频能量以电磁波的形式向周围发射，这种方式一般是通过设备外壳或连接线向外发射，可在真空中进行。

在电梯系统中安装使用的电子元器件都有可能成为被骚扰的潜在目标对象。当然，每一个潜在的敏感设备器件只有当前述的骚扰源发出的骚扰真正超过其敏感阈值且对骚扰做出反应，才能称作受到了骚扰。

值得一提的是，许多器件、设备、分系统或系统可以既是电磁骚扰源又是敏感设备。