船用電梯的電磁兼容問題淺析

付樂樂

摘? 要：船用電梯是固定在船舶上供人員使用的提升設(shè)備，主要用于游船、貨船、石油鉆井平臺、科考船等。伴隨各種船舶自動化、智能化程度的不斷提高，船用電梯的電磁環(huán)境變得越來越復(fù)雜。船用電梯的電磁環(huán)境復(fù)雜，對設(shè)備的電磁兼容性能要求高，在設(shè)計(jì)開發(fā)階段采取措施，提高設(shè)備的電磁兼容性能，是十分必要的，可減少設(shè)備的開發(fā)成本。

關(guān)鍵詞：船用電梯? 電磁兼容? 成本? 設(shè)計(jì)

中圖分類號：U664 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）07（c）-0029-02

電梯作為一種常用的人員、物品提升設(shè)備，被越來越廣泛地安裝在各類型的船舶上。船用電梯自身所產(chǎn)生的電磁干擾，如果不及時得到控制和解決，那么所產(chǎn)生的電磁輻射將直接或間接地影響到船舶上正常運(yùn)行的其他電子設(shè)備的性能，輕者可影響設(shè)備運(yùn)行精度，重者導(dǎo)致設(shè)備各項(xiàng)性能發(fā)生錯亂。那么，要解決好船用電梯上電梯的安全電路、控制信號電路等電子電路免受電磁輻射干擾的影響就變得勢在必行。

因此，對于如何解決船用電梯設(shè)備對船舶設(shè)備干擾和提高船用電梯設(shè)備的抗干擾能力，也就是船用電梯的電磁兼容問題，成為船用電梯的一項(xiàng)新指標(biāo)。

1? 船用電梯的電磁環(huán)境及干擾分析

1.1 電磁兼容相關(guān)概念

電磁兼容（EMC）的定義為：設(shè)備或系統(tǒng)在工作環(huán)境中能夠正常工作（簡稱EMS），并且對工作環(huán)境不產(chǎn)生、不允許電磁干擾的能力（簡稱EMI）。

EMI（Electromagnetic Interference），是指電磁干擾度，系統(tǒng)或設(shè)備的電子、電氣產(chǎn)品在正常工作狀態(tài)時，其不產(chǎn)生超過規(guī)定值的電磁干擾。

EMS（Electromagnetic Susceptibility），是指電磁抗干擾度，設(shè)備或系統(tǒng)能夠抵抗工作環(huán)境或者同一電氣環(huán)境中其他電子或電氣設(shè)備對其電子或者電子產(chǎn)品干擾，保證其電子或電子產(chǎn)品正常工作，并且留有一定安全余量。

1.2 船用電梯電磁干擾分類

從電磁兼容的概念可以得出，船用電梯的電磁兼容涉及兩方面，一是不被外部的電磁環(huán)境干擾，能夠正常工作;二是船梯本身產(chǎn)生電磁干擾。

外部的電磁干擾主要分為艙室外部和艙室內(nèi)部。

艙室外部干擾：主要有無線電波、雷電和靜電干擾3種。船舶頂部安裝大量無線電收發(fā)天線，包括衛(wèi)星天線、雷達(dá)天線和VHF天線。這些天線將會在周圍形成多個電磁輻射場，并通過輻射、繞射等各種方式對艙室內(nèi)運(yùn)行中的設(shè)備進(jìn)行不斷干擾。雷電則會通過感應(yīng)和耦合的方式對設(shè)備線路產(chǎn)生高電壓和電流，致使敏感元件進(jìn)行誤動作甚至直接損壞元件。靜電放電干擾，則是由于放電時間極短（1～2ns），所以瞬間電流可達(dá)到10A，產(chǎn)生的電流脈沖和電磁場會導(dǎo)致設(shè)備工作異常甚至損壞。

艙室內(nèi)部干擾：艙室內(nèi)部由于放置有大功率發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、集成電路控制器等各種設(shè)備以及大量開關(guān)性元件。其中，電動機(jī)、發(fā)電機(jī)等感性負(fù)載不僅在工作中會產(chǎn)生交變電磁輻射外，在斷開時仍會對電源產(chǎn)生強(qiáng)烈的反向過電壓傳導(dǎo)干擾影響（見圖1）。因此，這種電磁干擾不但具有浪涌性質(zhì)，而且具有相當(dāng)?shù)闹C波，可能引起電氣、電子控制系統(tǒng)的錯誤，甚至導(dǎo)致部分電氣電子器件的損壞。

電梯自身干擾：船用電梯自身各系統(tǒng)之間的相互干擾。

2? 解決船用電梯電磁干擾的途徑與時機(jī)

2.1 解決電磁干擾途徑

電磁干擾的形成主要由電磁干擾源、耦合途徑或傳播通道、敏感設(shè)備3個基本要素構(gòu)成，如圖2所示。

提高船用電梯梯的電磁兼容性水平，一方面是減小電梯電氣系統(tǒng)的電磁發(fā)射，另一方面提高電梯電氣系統(tǒng)的對外部電磁干擾的抵抗能力。

船用電梯的電氣系統(tǒng)的主要電磁干擾源有：變頻器、隔離變壓器、交流接觸器等。電梯電氣系統(tǒng)的主要電磁敏感器件有：主控制板、召喚系統(tǒng)、門機(jī)控制器、光幕、旋轉(zhuǎn)編碼器等。減少船用電梯系統(tǒng)的自身產(chǎn)生的電磁干擾，可采用電磁屏蔽技術(shù)，切斷電磁波的傳播;采取合理布線、接地等措施減少電磁耦合途徑;針對敏感設(shè)備則采取屏蔽、接地、元器件保護(hù)等措施進(jìn)行保護(hù)。

對外部的電氣設(shè)備的產(chǎn)生的電磁干擾，可通過電磁屏蔽技術(shù)，從船梯的電氣設(shè)備的選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面入手，合理設(shè)計(jì)船梯的電梯設(shè)備的外殼，減少外部的電磁波的傳入，在電氣設(shè)備內(nèi)部可采用濾波技術(shù)，采用濾波器等儀器，去除由外部電磁干擾引起的干擾信號。

2.2? 處理時機(jī)與成本關(guān)系

因電磁兼容問題的可預(yù)見性，越早發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)的措施，成本就越低，而且效果越好。圖3為在產(chǎn)品生產(chǎn)的各個階段電磁兼容整改措施與成本的關(guān)系。

由圖3知，電磁兼容可采取的解決措施在設(shè)計(jì)開發(fā)階段最為豐富，一旦進(jìn)入生產(chǎn)之后的環(huán)節(jié)，可采取的措施逐漸減少。在費(fèi)用方面，在設(shè)計(jì)開發(fā)過程的費(fèi)用也是最少的，一旦進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節(jié)，用于電磁兼容整改的費(fèi)用直線上升。由此可見，盡早解決一個產(chǎn)品或一個系統(tǒng)的電磁兼容問題已是勢在必行的了。

因此，能在初始的設(shè)計(jì)階段，將電磁兼容理念融入進(jìn)去，通過電磁兼容測試和工程師的對應(yīng)設(shè)計(jì)，將是非常必要和最高效的做法。

船用電梯的產(chǎn)品周期包括的設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行管理等環(huán)節(jié)，電磁兼容問題伴隨著船用電梯的整個產(chǎn)品周期。因此，電磁兼容問題應(yīng)盡早解決。

3? 結(jié)語

船用電梯使用的電磁環(huán)境復(fù)雜，電磁兼容問題在船用電梯壽命周期的一直存在，因此在設(shè)計(jì)開發(fā)階段，采取合理的電磁兼容設(shè)計(jì)，減小甚至消除周圍的干擾輻射是十分必要的。

參考文獻(xiàn)

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