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，船用電梯的電磁環境變得越來越復雜。船用電梯的電磁環境復雜，對設備的電磁兼容性能要求高，在設計開發階段采取措施，提高設備的電磁兼容性能，是十分必要的，可減少設備的開發成本。

關鍵詞：船用電梯? 電磁兼容? 成本? 設計

中圖分類號：U664 ? ?文獻標識碼：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。船用電梯自身所產生的電磁干擾，如果不及時得到控制和解決，那么所產生的電磁輻射將直接或間接地影響到船舶上正常運行的其他電子設備的性能，輕者可影響設備運行精度，重者導致設備各項性能發生錯亂。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備對船舶設備干擾和提高船用電梯設備的抗干擾能力，也就是船用電梯的電磁兼容問題，成為船用電梯的一項新指標。

1? 船用電梯的電磁環境及干擾分析

1.1 電磁兼容相關概念

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

EMI（Electromagnetic Interference），是指電磁干擾度，系統或設備的電子、電氣產品在正常工作狀態時，其不產生超過規定值的電磁干擾。

EMS（Electromagnetic Susceptibility），是指電磁抗干擾度，設備或系統能夠抵抗工作環境或者同一電氣環境中其他電子或電氣設備對其電子或者電子產品干擾，保證其電子或電子產品正常工作，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境干擾，能夠正常工作;二是船梯本身產生電磁干擾。

外部的電磁干擾主要分為艙室外部和艙室內部。

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天線，包括衛星天線、雷達天線和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運行中的設備進行不斷干擾。雷電則會通過感應和耦合的方式對設備線路產生高電壓和電流，致使敏感元件進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），所以瞬間電流可達到10A，產生的電流脈沖和電磁場會導致設備工作異常甚至損壞。

艙室內部干擾：艙室內部由于放置有大功率發電機、電動機、集成電路控制器等各種設備以及大量開關性元件。其中，電動機、發電機等感性負載不僅在工作中會產生交變電磁輻射外，在斷開時仍會對電源產生強烈的反向過電壓傳導干擾影響（見圖1）。因此，這種電磁干擾不但具有浪涌性質，而且具有相當的諧波，可能引起電氣、電子控制系統的錯誤，甚至導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之間的相互干擾。

2? 解決船用電梯電磁干擾的途徑與時機

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、敏感設備3個基本要素構成，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的電磁發射，另一方面提高電梯電氣系統的對外部電磁干擾的抵抗能力。

船用電梯的電氣系統的主要電磁干擾源有：變頻器、隔離變壓器、交流接觸器等。電梯電氣系統的主要電磁敏感器件有：主控制板、召喚系統、門機控制器、光幕、旋轉編碼器等。減少船用電梯系統的自身產生的電磁干擾，可采用電磁屏蔽技術，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;針對敏感設備則采取屏蔽、接地、元器件保護等措施進行保護。

對外部的電氣設備的產生的電磁干擾，可通過電磁屏蔽技術，從船梯的電氣設備的選材、結構設計等方面入手，合理設計船梯的電梯設備的外殼，減少外部的電磁波的傳入，在電氣設備內部可采用濾波技術，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? 處理時機與成本關系

因電磁兼容問題的可預見性，越早發現問題并采取相應的措施，成本就越低，而且效果越好。圖3為在產品生產的各個階段電磁兼容整改措施與成本的關系。

由圖3知，電磁兼容可采取的解決措施在設計開發階段最為豐富，一旦進入生產之后的環節，可采取的措施逐漸減少。在費用方面，在設計開發過程的費用也是最少的，一旦進入生產環節，用于電磁兼容整改的費用直線上升。由此可見，盡早解決一個產品或一個系統的電磁兼容問題已是勢在必行的了。

因此，能在初始的設計階段，將電磁兼容理念融入進去，通過電磁兼容測試和工程師的對應設計，將是非常必要和最高效的做法。

船用電梯的產品周期包括的設計、制造、安裝、運行管理等環節，電磁兼容問題伴隨著船用電梯的整個產品周期。因此，電磁兼容問題應盡早解決。

3? 結語

船用電梯使用的電磁環境復雜，電磁兼容問題在船用電梯壽命周期的一直存在，因此在設計開發階段，采取合理的電磁兼容設計，減小甚至消除周圍的干擾輻射是十分必要的。

參考文獻

[1] 喻菁，李晶，張崎，等.艦船電磁環境特性研究[J].艦船科學技術，2007（6）：98-100.

[2] 李明陽，李桂平，代清友.電梯產品電磁兼容性研究[J].機電信息，2012（6）：45-47.