浅谈起重机电气系统的抗干扰保护

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【摘 要】本文基于笔者实践，首先分析了起重机电气系统出现干扰的原因，并从变频器、布线以及PLC系统三方面的抗干扰保护，探讨了起重机电气系统的抗干扰保护措施。

【关键词】起重机电气系统；抗干扰保护；措施

由于起重机电气系统在进行正常运转的时候，可能会经受电磁干扰，且各种起重机具有不相同的运用场所、安装、设计，电气系统可能经受不同的干扰，所以应运用不同的抗干扰手段保证其顺利运转。

一、起重机电气系统出现干扰的原因分析

通常而言，对于起重机电气系统的干扰，其为电气系统自身有着干扰源，导致一些电磁干扰现象。首先，运用变频器产生的一些干扰现象。在起重机工作的时候，逆变及整流电路构成用以升降、平移的变频器主回路，针对电网而言，组成电网电路的电子器件即为非线性负载。 如果非线性电路内，增设了正弦波电压，于电路内会产生非正弦波电流，在非正弦电流于电网阻抗上面产生压降的时候，它的波形变为非正弦波。其次，电机开关相当频繁，产生干扰现象。在起重机电机经常发生通断现象的时候，在线路内，会有大电流的冲击产生，致使由供电网内得到的冲击性功率发生迅速变动，致使它的电压产生波动，最后导致浪涌噪声干扰的发生。最后，进行安装的时候，系统可能有布线方式的失误，造成干扰现象。在起重机电气施工的时候，要是未搞清传输信号的特性，由于线缆全合一起走线，导致干扰现象的产生。

二、起重机电气系统的抗干扰保护

1．变频器的抗干扰保护

对于变频控制，由于设计控制容易、运行精度较高、调速范围较宽、系统可靠稳定等许多优势，多数起重机对其进行应用，然而变频器出现干扰现象也不同。由于变频器自身即为大干扰源，变频器本身造成的电磁干扰对动力以及控制回路产生的影响能由下列几方面实施抑制。

对于动力回路的抗干扰保护，能于变频器的输入端以及输出端合理地加设电抗器。于电源进线和变频器输入侧间，进行电抗器的串联，工厂进行供电时，能对电流高次谐波进行抑制，使电源浪涌针对变频器的冲击变少，使三相电源的不平衡性得以改善，确保输入电源功率因数的增加。于变频器输出侧与电机间，进行输出电抗器的串联，对电机连接电缆的容性充电电流以及电机绕组的电压上升率进行约束，使变频器功率元件发生动作出现的冲击与干扰减少。

针对控制回路的抗干扰保护，安装变频器的时候，要对控制回路采用合理的抗干扰手段。经常运用下面方法：进行布线时，弱电与强电相分离，还保持某距离。为了防止变频器动力线平行于信号线，要进行分散布线；通过接地端子单独接地的措施能让控制回路干扰问题得以解决。接地的时候，要确保接地完好，接地线越短越好；控制回路线运用屏蔽线，同时屏蔽和接地应一起运用，才能产生完好的屏蔽效果。对于屏蔽电缆导线的屏蔽外皮自身，其限制不了外界带来的干扰，为使屏蔽层作用能充分发挥，对干扰进行抑制，运用接地方法，保证电缆屏蔽层的感应电荷引到接地系统内。屏蔽层通常运用单端接地，就是按照接地点接近电路输入端屏蔽线远端屏蔽层悬空这一原则。在信号输入端，要是有较高的共模噪声电压，此电压能对信号线和屏蔽层之间的分布电容进行充电。要是信号系统远端接地，通常于共模噪声流过屏蔽层之后才入地，此时在信号线之上，会有大的噪声电流感生出。所以为了合理抑制共模噪声，往往在信号输入端的屏蔽电缆的屏蔽层之上进行接地点放置。屏蔽层要是不接地，由于它的表面积大于一般导线，耦合电容变大，出现的耦合也变大，和无屏蔽电缆时相比，此时出现的电场耦合更大。两控制线相绞也可合理抑制差模干扰信号。由于二相邻绞距内，因为电磁感应出现的干扰电动势方向相反，一旦绞距变小，那么抑制差模干扰信号的效果会更好。

2．布线的抗干扰保护

（1）分开布线。通常而言，小信号线路一般为电压小于24V，用到模拟及数字电路或检测等电路内；但是噪声线路一般为大功率晶体管、接触器、供电线路或者电动机等这些传输线路。如果把全部的线缆均合一起，但未了解传输信号的相关特性，能于不同信号间，产生互相干扰的这类现象。进行工程施工的时候，针对线路的分布，应进行分开布线。同时，针对动力、控制、信号通讯等这些线路，要遵循单独布线的原则，相互间也要维持某距离，保证互相间未受影响。

（2）线路距离。现场布线的时候， 要是条件允许，尽可能缩减线缆长度。在节省线缆材料使用度的同时，还减少了电磁辐射里程，减少损耗，对传输信号是有益的。对于起重机的主梁、小车上线槽或者电线管的线路布置这方面，进行选择时，应该遵循保持最近原则，确保线路能发挥出最优的功能。

（3）线缆保护。针对线缆实施保护，主要保证起重机的线缆在运用时，受不到外界影响。

3．PLC系统的抗干扰保护

在起重机控制系统内，PLC单元较易经受外界电磁的干扰。其中PLC的进线电源以及输入输出信号线为外部对PLC进行干扰的主要途径。

（1）对于PLC电源的抗干扰保护，由于PLC易受外界产生的干扰，因此进行电气系统设计的时候，应把PLC单独设计线路，和被控系统的动力线的有关控制部分得以分开。

（2）对于输入以及输出信号的抗干扰保护，如下措施能抑制PLC输入以及输出信号传输线带来的干扰。开关量信号不容易受到外界干扰，能使用一般单根导线进行传输；由于数字脉冲信号频率比较大，传输时，容易受到外界的干扰，能使用屏蔽电缆进行传输；外界的许多干扰信号均能迭加于连续改变的模拟信号之上，产生干扰，所以模拟量信号应使用屏蔽电缆或者带防护的双绞线。模拟量信号要是离PLC比较远，要运用0-10mA 或者4-20mA的电流传输手段，不能运用容易受到干扰的电压信号传输。针对功率比较高的开关量输入以及输出线，尽量和模拟量输入以及输出线相分离；同时，PLC的输入以及输出线应和动力线分离，至少保持距离达到20cm，尽可能降低动力线和信号线平行布线的长度，还不可把不同类信号的输入以及输出线放置到同根多芯电缆中；在PLC输入线比较长的时候，要是运用交流输入模块，虽然没有输入信号也会由于感应电动势干扰，导致误动作。于PLC输入信号端子以及公共点M端子二端进行电阻的并联、选用直流输入模块，能减少异常感应电动势。于PLC的输出端，为了防止交流感性负载当切断电源的时候，出现感应电动势，要于交流回路侧进行阻容吸收电路的并联，电容耐压应比电源的峰值电压高；针对输入以及输出信号处于300m之上的长距离场所中，能通过中间继电器进行转换信号，也能用远程I/O控制。于测控系统内通过继电器线圈进行动作信号的接收，还要用触点传输信号，防止每个电路间（弱电和强电间）发生直接接触，将干扰传输途径隔断；针对电磁干扰、设备对外干扰，合理接地可以对其实施有效抑制。在PLC接地的过程中，应重点考虑下面的问题：PLC需要运用专门的接地极；运用屏蔽电缆用以PLC输入以及输出信号线时，它的屏蔽层要用一点接地手段，还能是距PLC近的一侧接地，那端不接地；在PLC系统离比较远的一些站时，要运用串联一点接地方式。通过绝缘电缆将每分散PLC接地级连接，再进行接地线的一点连接。

三、总结

为避免起重机电气系统在电磁环境内受到电磁干扰，可以采取抑制干扰源，衰减、切断电磁干扰的干扰通道，这样还能提升装置以及系统的抗干扰性，以达到最终抑制电磁干扰的目的和起重机电气系统的抗干扰保护目的。

参考文献：

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