電磁兼容性在船舶電氣設(shè)備中的探討

摘 要：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展尤其是電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使得現(xiàn)代船舶設(shè)備朝著電子化、智能化和集成化的方向不斷發(fā)展。但是由于船舶本身的空間相對狹小，電氣設(shè)備之間會(huì)產(chǎn)生相互的電磁干擾，這樣不僅會(huì)影響電氣設(shè)備的使用而且還會(huì)對船舶產(chǎn)生不良影響，采取措施做好船舶電氣設(shè)備的電磁兼容性是當(dāng)前研究和關(guān)注的重點(diǎn)?；诖?，文章對船舶電氣設(shè)備的電磁兼容性進(jìn)行了探討，以期為船舶電氣設(shè)備的使用和設(shè)計(jì)提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：船舶；電氣設(shè)備；電磁兼容性

隨著新技術(shù)、新工藝和新材料的不斷出現(xiàn)，船舶制造業(yè)隨之不斷發(fā)展，加上當(dāng)前船舶使用功能的不斷優(yōu)化和發(fā)展，當(dāng)前的船舶設(shè)備功能越來越復(fù)雜、種類越來越豐富，這種情況下，船舶電氣設(shè)備的電磁兼容性工作面臨著巨大的挑戰(zhàn)。完善船舶電氣設(shè)備的電磁兼容性不僅能夠保證電氣設(shè)備的使用效能，而且還能夠提高船舶的整體性能。

1 船舶電氣設(shè)備電磁干擾產(chǎn)生的原因和危害

電氣設(shè)備的兼容性是指在一定的空間范圍內(nèi)，在一定的時(shí)間間隔內(nèi)各種電氣設(shè)備同時(shí)運(yùn)作的時(shí)候，既能夠保證自身的功能實(shí)現(xiàn)，又不會(huì)對其他設(shè)備的功能和使用產(chǎn)生影響，設(shè)備的抗電磁干擾能力和電磁噪聲的產(chǎn)生能力是電磁兼容性的兩個(gè)重要方面。船舶電氣設(shè)備電磁干擾的產(chǎn)生主要是因?yàn)榇暗目臻g相對狹小，而船舶所使用的電氣設(shè)備種類又十分繁雜，類型多樣、復(fù)雜的電氣設(shè)備全部都布置、安置在狹窄、緊湊的空間內(nèi)，在設(shè)備的啟動(dòng)、停止和運(yùn)行過程中都會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。電磁干擾會(huì)對電氣設(shè)備的運(yùn)行、船舶的性能等產(chǎn)生極為不利的影響。電磁干擾能夠產(chǎn)生電信號(hào)模糊、畸變和差錯(cuò)，引起設(shè)施設(shè)備的信息錯(cuò)誤和丟失。首先，電磁干擾會(huì)降低電氣設(shè)備系統(tǒng)的性能指標(biāo)。電磁干擾會(huì)造成船舶語音系統(tǒng)出現(xiàn)失真、畸變等問題，影響雷達(dá)顯示和電視、傳真等圖像顯示系統(tǒng)，讓人無法對船舶的相關(guān)情況進(jìn)行及時(shí)、正確的判斷和掌握。其次，電磁干擾會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備出現(xiàn)誤動(dòng)作，產(chǎn)生誤爆和誤燃。雷達(dá)、遙感設(shè)備接收到較強(qiáng)的電磁干擾之后，會(huì)導(dǎo)致定線天線出現(xiàn)錯(cuò)誤動(dòng)作、錯(cuò)誤指向等，如果船舶內(nèi)存有易燃易爆物品，較強(qiáng)的電磁場會(huì)引起金屬電弧火花的出現(xiàn)，導(dǎo)致易燃易爆物品的誤燃和誤爆。最后，電磁干擾還有可能會(huì)出現(xiàn)電磁輻射、電磁暴露和電磁泄密等問題，這樣對于執(zhí)行隱蔽任務(wù)的船舶會(huì)產(chǎn)生極為不利的影響。

2 船舶電氣設(shè)備電磁干擾抑制對策和措施

2.1 屏蔽措施

屏蔽措施就是運(yùn)用金屬對兩電氣設(shè)備的區(qū)域之間進(jìn)行隔離，通過控制電磁場對另一個(gè)區(qū)域的電磁感應(yīng)和輻射來降低、減弱電磁干擾的產(chǎn)生。屏蔽體本身能夠?qū)ν獠康母蓴_源和內(nèi)部的電磁波進(jìn)行吸收、反射和抵消，因此能夠在電磁干擾降低和減弱過程中發(fā)揮積極的作用，但是需要注意的是，良好的接地是屏蔽體作用和效能發(fā)揮的重要前提條件，沒有良好的接地，屏蔽體無法起到屏蔽作用。在實(shí)際應(yīng)用過程中，電磁屏蔽技術(shù)和措施主要有兩種，一種是屏蔽電磁干擾源，一種是屏蔽被電磁干擾的電氣設(shè)備。不論是哪一種手段，都能夠在船舶電氣設(shè)備電磁干擾性能降低方面發(fā)揮重要作用。船舶電氣設(shè)備的信號(hào)輸入環(huán)節(jié)具有距離長、電磁場耦合干擾大的特點(diǎn)，屏蔽技術(shù)的應(yīng)用能夠在降低電磁干擾方面發(fā)揮重要作用[1]。

2.2 接地措施

接地措施是通過低電阻或者是低阻抗的導(dǎo)體將兩個(gè)電氣設(shè)備的金屬面同時(shí)與地進(jìn)行連接，接地措施降低電磁干擾的主要原理是通過射頻干擾電流對地通路去耦等來隔斷電磁感染的傳輸?shù)摹Ａ己玫慕拥丶夹g(shù)和措施不僅能夠保證船舶電氣設(shè)備和相關(guān)人員的安全，而且還能夠在降低、消除電磁干擾方面發(fā)揮積極的作用。首先，良好的接地系統(tǒng)能夠?qū)⒋半姎庠O(shè)備系統(tǒng)的公共阻抗產(chǎn)生的傳導(dǎo)造成電壓降到最小。其次，良好的接地系統(tǒng)能夠在高頻電流的空間內(nèi)確保較低的共模電壓，降低電氣設(shè)備信號(hào)輻射噪聲。另外，接地技術(shù)的應(yīng)用還能夠有效的降低電氣設(shè)備回路差模干擾電壓，還能夠避免因電位差造成的電流回路，減少電磁傳導(dǎo)干擾。在船舶電氣設(shè)備電磁兼容性接地技術(shù)中，主要是應(yīng)用多點(diǎn)信號(hào)接地系統(tǒng)，這主要是通過高于10MHz的阻抗對數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行采集和處理，高頻電路、高速數(shù)字脈沖電路等是其中主要的接地結(jié)構(gòu)[2]，這同時(shí)也是船舶電磁兼容性設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。

2.3 濾波措施

濾波措施主要用于電氣設(shè)備在電磁傳導(dǎo)過程中產(chǎn)生的電磁干擾。根據(jù)濾波器在電氣設(shè)備中的安裝位置和在其中發(fā)揮的作用，常用的濾波措施主要有信號(hào)濾波、電源去耦濾波、諧波濾波和EMI濾波等[1]。其中EMI濾波是船舶電氣設(shè)備電磁干擾降低的最常用方式。通常情況下，EMI濾波器是通過電抗器的串聯(lián)和電容器的并聯(lián)組成的，對電氣設(shè)備傳導(dǎo)耦合過程中產(chǎn)生的噪聲降低起到十分明顯的作用。船舶電氣設(shè)備電磁兼容性設(shè)計(jì)在選用EMI濾波器的時(shí)候，要對濾波器的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的考慮和設(shè)計(jì)，尤其是要對濾波輸入、濾波輸出等進(jìn)行考慮，并且還要對串聯(lián)的電抗器和并聯(lián)的電容器運(yùn)行所需要的工作電壓和額定電流等進(jìn)行確定。在使用EMI濾波器的時(shí)候，要對濾波器的相關(guān)性能和特性進(jìn)行充分的了解，并且按照相關(guān)的使用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行使用，不然不僅不會(huì)降低電磁干擾，而且還可能導(dǎo)致新干擾的出現(xiàn)。

3 結(jié)束語

隨著電子科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，船舶電氣設(shè)備的應(yīng)用也在不斷的更新和推進(jìn)。電磁兼容性設(shè)計(jì)是否科學(xué)不僅影響到電氣設(shè)備本身的運(yùn)行，而且會(huì)對船舶的效能發(fā)揮起到十分重要的影響。加強(qiáng)船舶電氣設(shè)備電磁兼容性的研究，對船舶電氣設(shè)備的使用和船舶的安全航行等都具有十分積極的意義，文章對屏蔽技術(shù)、濾波技術(shù)和接地技術(shù)進(jìn)行了簡單的分析，在實(shí)際設(shè)計(jì)和應(yīng)用過程中，要根據(jù)船舶電氣設(shè)備的安裝和使用實(shí)際選擇合適的技術(shù)，優(yōu)化船舶電氣設(shè)備的電磁兼容，為船舶的安全航行提供可靠的保障。

參考文獻(xiàn)

[1]葉萍，許明華.提高船舶電氣設(shè)備電磁兼容性的探討[J].南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（3）：30-34.

[2]余運(yùn)江，何宇林，臧曙.船舶電氣設(shè)備電磁兼容性探析[J].廣東造船，2010（3）：24-26+23.

[3]劉驍 .船舶電氣設(shè)備電磁兼容性探析[J].裝備制造技術(shù)，2015（10）：187-188+193.

作者簡介：王成（1982-），男，遼寧大連人，中遠(yuǎn)船務(wù)工程集團(tuán)有限公司技術(shù)中心工程師，碩士研究生，研究方向：船舶電氣設(shè)計(jì)。