電動叉車電磁兼容性試驗(yàn)研究

鄭穎龍

摘 要：工業(yè)車輛的CE認(rèn)證對于電磁兼容性有嚴(yán)格的要求，對于叉車來說，必須要符合EN12895：2000的要求。文章以電動叉車為例，介紹如何根據(jù)EN12895：2000的要求進(jìn)行電磁兼容性試驗(yàn)及如何簡化試驗(yàn)過程節(jié)省費(fèi)用；并對不符合電磁兼容性要求部分提出了相應(yīng)的整改方案，為叉車電磁兼容性試驗(yàn)提供了一種較合理的參考方法。

關(guān)鍵詞：電動叉車；電磁兼容性試驗(yàn)；光電信號轉(zhuǎn)換；屏蔽

中圖分類號：TM89 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）08-00100-02

隨著各種電子設(shè)備在工業(yè)車輛運(yùn)行領(lǐng)域內(nèi)使用的增加，工業(yè)車輛的電磁兼容性也越來越引起大家的重視。對于工業(yè)車輛的電磁兼容性，不僅要求車輛對于外部電磁場及靜電放電要有足夠的抗擾度，還要求車輛本身產(chǎn)生的電磁輻射不能超過一定的要求。電動叉車電磁兼容性試驗(yàn)是驗(yàn)證電動叉車是否符合電磁兼容性要求的測試，通過該試驗(yàn)可以很好地檢查電動叉車在電磁兼容性上是否存在不足之處，以便針對這些不足采取相應(yīng)的措施進(jìn)行改進(jìn)，使叉車的電磁兼容性能更好地符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及法律法規(guī)的要求。

1 電動叉車電磁兼容性試驗(yàn)

工業(yè)車輛中叉車按照動力源主要分為電動叉車和內(nèi)燃叉車，電動叉車涉及的電氣設(shè)備要比內(nèi)燃叉車多，所以電磁兼容方面需要注意的事項(xiàng)也就更多。本文就以電動叉車為例介紹如何進(jìn)行電磁兼容性試驗(yàn)及如何采取相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1.1 電磁兼容性試驗(yàn)前準(zhǔn)備

通常來說，同一系列叉車都會有多種型號，試驗(yàn)時(shí)選取電磁兼容性最差的車型進(jìn)行測試以覆蓋整個(gè)系列。 以某系列電動叉車為例，該系列叉車包括了E16C，E16P，E20P三種車型，其中E16C電磁兼容性最差，所以我們選取E16C作為該系列的代表進(jìn)行電磁兼容性試驗(yàn)。

確定好車型之后，還需要確定隨車安裝的電氣設(shè)備。正常情況下，電動叉車進(jìn)行電磁兼容性試驗(yàn)需要裝配的電氣設(shè)備主要有照明燈、雨刮、空調(diào)或者暖氣、閃爍警示燈和其他工作燈等。需要特別測試的電氣設(shè)備，也可一并安裝到試驗(yàn)車上進(jìn)行測試。

1.2 電磁兼容性試驗(yàn)-輻射發(fā)射

輻射發(fā)射試驗(yàn)需要測試天線水平和垂直兩種情況下工業(yè)車輛左右兩側(cè)的輻射強(qiáng)度。測試需要針對四種情況進(jìn)行，檢查工業(yè)車輛在這四種情況下對外發(fā)射的電磁輻射是否超過標(biāo)準(zhǔn)的要求，具體如下：

①行駛電機(jī)為最大轉(zhuǎn)速的60%～80%之間運(yùn)行時(shí)；

②泵電機(jī)為最大轉(zhuǎn)速的60%～80%之間運(yùn)行時(shí)；

③轉(zhuǎn)向電機(jī)以最大速度（脈沖控制的按照脈沖控制情況）持續(xù)運(yùn)行時(shí)；

④輔助電氣設(shè)備正常工作時(shí)（短時(shí)工作的電氣設(shè)備，如喇叭等除外）。

為了節(jié)省時(shí)間和費(fèi)用，可以采用組合方式，將四種情況同時(shí)進(jìn)行測試。當(dāng)然，四種情況一起測試實(shí)際上提高了對叉車電磁兼容性的要求。

仍以某系列的E16C電動叉車為例，輻射發(fā)射試驗(yàn)過程中的叉車準(zhǔn)備及參數(shù)設(shè)置如下：

①測試時(shí)將叉車支起，驅(qū)動輪可以自由轉(zhuǎn)動，叉車速度調(diào)整為10 km/h（60%的最大速度）。

②調(diào)節(jié)泵電機(jī)轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/min（60%的最大轉(zhuǎn)速）。

③轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為液壓驅(qū)動，無需進(jìn)行測試。

④開通所有的電氣設(shè)備（中式照明/旋轉(zhuǎn)警示燈/暖氣/雨刮）

測試過程中，難免會出現(xiàn)電磁輻射超標(biāo)的情況；這時(shí)就需要根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的措施。一般來說，出現(xiàn)電磁輻射超標(biāo)基本都是在低頻段30～75 MHz之間，且輻射超標(biāo)的正常都是驅(qū)動電機(jī)或者是油泵電機(jī)。針對這種情況，可以采取如下的幾種措施進(jìn)行改進(jìn)：

①對電機(jī)電纜增加屏蔽線或者磁環(huán)；

②減小電機(jī)電纜的長度；

③加強(qiáng)護(hù)頂架和車架的金屬連接。

該系列E16C車測試過程也出現(xiàn)了的電磁輻射超標(biāo)的情況，我們采用第一和第三種方法進(jìn)行改進(jìn)。以天線水平時(shí)叉車右側(cè)電磁輻射強(qiáng)度的變化為例，改進(jìn)前后的結(jié)果，如圖1（a）和圖1（b）所示。

改進(jìn)前，輻射值落在在臨界線上，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。改進(jìn)后的結(jié)果遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)線，完全符合標(biāo)準(zhǔn)。由此可見，我們采取的改進(jìn)措施還是非常有效果的。

前面提到的三種整改方法，第一種最簡單有效的，而且成本不會很高。第二種不適用于電纜走線和長度已經(jīng)固定的情況。第三種需要在機(jī)械設(shè)計(jì)上進(jìn)行改進(jìn)，操作上有一定難度。具體采取哪種措施，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析并選擇。

1.3 電磁兼容性試驗(yàn)-抗電磁輻射干擾性

工業(yè)車輛電磁兼容性試驗(yàn)除了驗(yàn)證輻射發(fā)射的強(qiáng)度是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求之外，還需要驗(yàn)證工業(yè)車輛是否可以抵抗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定強(qiáng)度的外界電磁輻射。抗電磁輻射干擾性試驗(yàn)和輻射發(fā)射測試條件類似，只是天線的距離由輻射發(fā)射的10 m變?yōu)? m，且測試的項(xiàng)目也比輻射發(fā)射多一項(xiàng)，具體如下：

①工業(yè)車輛處于準(zhǔn)備運(yùn)行但速度為0的情況下，行駛系統(tǒng)的抗電磁干擾性。

②工業(yè)車輛為10%～30%最大行駛速度情況下，行駛系統(tǒng)的抗電磁干擾性。

③電機(jī)驅(qū)動的的載荷裝卸系統(tǒng)，在20%～40%最大電機(jī)轉(zhuǎn)速情況下，裝卸系統(tǒng)的抗電磁干擾性。

④電機(jī)驅(qū)動的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在20%～40%最大電機(jī)轉(zhuǎn)速情況下，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的抗電磁干擾性。

⑤其他輔助電氣系統(tǒng)的抗電磁干擾性。

同輻射發(fā)射試驗(yàn)一樣，為了節(jié)省時(shí)間和費(fèi)用，也可以在組合的工況下測試工業(yè)車輛的抗電磁輻射干擾性。另外，為了減少不確定因素的影響，我們提高了場強(qiáng)強(qiáng)度，一般在場強(qiáng)為 36 V/M的情況下進(jìn)行抗電磁輻射干擾性測試。這樣就預(yù)留了足夠的余量，保證叉車的抗電磁輻射干擾性一定可以滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

同樣的以某系列的E16C電動叉車為例，進(jìn)行抗電磁輻射干擾性試驗(yàn)時(shí)，我們將五種工況分成兩個(gè)組合，一種是1、3、4、5四種工況同時(shí)進(jìn)行，一種是2、3、4、5四種工況同時(shí)進(jìn)行。為了更好地跟蹤測試過程中車輛是否出現(xiàn)異常情況，我們制作了一套用于時(shí)時(shí)監(jiān)測車輛信息的光電信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，如圖2所示。通過該系統(tǒng)并配合叉車診斷軟件，就可以很好的監(jiān)測試驗(yàn)過程中車輛是否有異常。測試時(shí)的系統(tǒng)連接，如圖3所示。

就E16C車的抗輻射干擾性測試來說，測試過程中并未出現(xiàn)異常的情況，該車可以符合標(biāo)準(zhǔn)要求。但在平常的測試中，難免會遇到車輛抗干擾性無法達(dá)到要求，出現(xiàn)異常的情況，比如速度出現(xiàn)波動且超出允許范圍，個(gè)別繼電器工作異常等。針對這些問題，一般可以采取如下的措施：

①對異常部件，增加抗干擾磁環(huán)。

②將易受干擾的電氣部件放在金屬箱體中。

④選用經(jīng)過驗(yàn)證，抗干擾等級較高的電氣部件。

第一種方法在平常的試驗(yàn)中經(jīng)常用到，最簡單有效。第二種方法需要考慮成本和空間的問題。第三種方法建議最好在設(shè)計(jì)初期就考慮。具體采用哪種方法，需要工程師根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行合理選擇。

1.4 電磁兼容性試驗(yàn)—靜電放電

靜電放電測試屬于抗擾度測試的一部分，測試內(nèi)容包括接觸放電和空氣放電。接觸放電主要是針對容易接觸到的金屬部件進(jìn)行的放電測試，如電門開關(guān)、扶手和腳蹬等。空氣放電主要是針對容易接觸到的塑料和橡膠部件，如儀表盤、各種燈開關(guān)和操作手柄等。

仍以某系列的E16C車為例，按照標(biāo)準(zhǔn)要求，需要對叉車進(jìn)行4 kV的接觸放電和8 kV的空氣放電測試。為了保留安全裕量，我們按照6 kV的要求來進(jìn)行接觸放電測試，空氣放電保持 8 kV。測試是否通過的判斷標(biāo)準(zhǔn)是測試過程中叉車是否有危險(xiǎn)性的異常動作，是否產(chǎn)生了無法自動恢復(fù)的故障或者失效。如果有的話，則試驗(yàn)未通過。暫時(shí)性的功能失效，但在重新啟動之后又恢復(fù)正常的，仍可以判斷為符合要求。

2 結(jié) 語

電氣部件的布置，線束的走向，大電流電纜的長度，護(hù)頂架和車架的連接等都會對整車的電磁兼容性產(chǎn)生重要的影響。電磁兼容性試驗(yàn)只是提供了一種驗(yàn)證的方法，對于車輛的電磁兼容，更重要的還是要在設(shè)計(jì)的初期就予以足夠的重視。積累日常工作及試驗(yàn)中的經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)過程中充分考慮電磁兼容的影響，合理布置電氣部件和線束，這樣才能更好地開發(fā)出符合電磁兼容性要求的工業(yè)車輛。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB/T 30031-2013，工業(yè)車輛 電磁兼容性[S].

[2] prEN 12895：2013 E Industrial Truck-Electromagnetic compatibility

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