400-810-1218加入收藏夹|设为主页|广告服务|网币|登录|注册
当前位置:首页 >> 技术频道 >> EMI/EMC技术

电磁兼容在电力机车布线中的设计

来源:网络 作者:李华祥 发布时间:2009-12-29 16:37:00 发表评论

摘要:要电磁兼容性对于整个机车布线的设计已成为一个重要的问题,简单介绍了电磁兼容的基本原理,并就电力机车布线中的电磁兼容性原则进行了探讨和阐述。

关键词:电磁兼容屏蔽干扰抑制

EMC  ( Electromagnetic Compatibility)即电磁兼容,电磁兼容就是研究电磁干扰的一门技术,GB/ T4365-1995《电磁兼容术语》对“电磁兼容性”定义如下:
“设备或系统在其电磁环境中能正常工作目_不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力”。换句话说,就是它不会因为周边的电磁环境而导致性能降低、功能丧失或损坏,也不会对周边环境产生过量的电磁能量,以致影响周边设备的正常工作。
    在电力机车中,大量装有大功率电气设备与低功率微型控制器及其他电气装置,并目_微机网络也已成为机车控制的一个重要组成部分,这类装置更易受电
磁干扰的影响,因此电磁兼容性对于机车相关的仪器仪表以及整个机车的设计已成为一个关键性的问题。在电力机车的布线中,不同电压等级的电缆产生的电
场效应,可能成为干扰源。为了抑制电磁干扰,提高整个机车布线的稳定性,在机车布线设计中就要考虑电磁兼容的问题,使其危害减到最小。了解机车布线
中的电磁兼容情况、分类,并提出相应的设计原则,是本文讨论的目的。
1 EMC的基本原理
    从EMC的定义中可以看出包含了3个含义:电磁干扰(EM I)、电磁敏感度( EMS)和电磁环境,因此可以说电磁干扰有3要素:干扰源、藕合途径、敏感(接收)装置,3个要素缺一不可,少一个就构不成电磁兼容问题,它们之问的关系如图1所示。

的位置。对于一个具体的产品,藕合途径往往既是EMI信号的藕合途径,又是EM S信号的藕合途径。所以藕合途径对于解决电磁兼容问题有着很重要的意义。
2电力机车布线中的EMC设计原则
    在电力机车布线中,藕合机制多为非传导藕合,非传导藕合有3种方式:电场、磁场和混合模式(电场、磁场共同作用)。从机车布线的实际情况来看,抑
制电场藕合最有效的是尽可能降低导线问的分布电容和屏蔽两种方法。降低分布电容最有效的方法是拉大导线问的距离、缩短导线的长度或者在导体下增加一
块接地平面来减小导线问的分布电容。抑制磁场藕合的最有效方法是减小回路问的互感和加屏蔽。减小回路问的互感最有效的方法是拉大导线问距,缩短导线
长度,使导线尽可能接近地平面和使磁场方向相互垂直。抑制混合模式(电场、磁场共同作用)的最有效方法是屏蔽和良好的接地。
    从以上的分析中可以看出解决电磁干扰的一些方法,依照此方法,总结出下面的电力机车布线中应遵循的EM C设计原则。
    (1)电缆分类
    在电力机车布线电缆敷设时,所有的电缆均先按电磁兼容性电缆类别进行分类,‘常用的电磁兼容性电缆类别按其电缆负荷进行划分,可以将其大致分为3
类,如表1表示。
    ( 2)电缆分离
    在电力机车布线设计中,不同类别的电缆应尽可能分开布置。电缆或电缆集束问的距离理论上取决于功率、频率分量、平行敷设距离和抗干扰性。在实际
使用中,不同电缆类别的电缆在空气中的最小距离根据表2进行选择。
表2规定的最小距离可能不适用于不同电磁兼容性类别电缆交义的情况,在这种情况下,电缆问应垂直相交。 当无法获得不同类别电缆之问的最小距离时,通过金属套管、金属隔离薄板、总体屏蔽等方式进行分禺。 ( 3)回流导体 电路中的馈电电缆和回流电缆应尽可能地靠在一起布置,尤其是在电源电缆发射干扰和敏感信号的情况下。因此应在可用和可行的情况下使用绞合电缆或绞合缆芯。这种方法不仅可以减少电磁兼容性问题,还能减少电气噪声。 ( 4)导电结构的使用 电缆的安装应尽可能地靠近车辆的导电结构(金属车体、金属电缆导管、金属套管等通过导电方式与车体连接的部分),最大限度地利用从金属表面反射的反向电场来消除电缆产生的电场。 ( 5)屏蔽与接地 表1类别3的电缆应进行屏蔽。以提高抗干扰性。在预期电磁干扰很强烈的情况下,所有类别的电缆均应屏蔽。 屏蔽接地时,应在尽可能大的面积上进行(即低感应连接)。如有其他可行的解决方案,不应将屏蔽连接至单根电线,并通过连接器的针脚接地。 一般来说,电缆屏蔽网应尽可能频繁接地,至少应在两端接地。 应草拟接地策略(或接地规划),确保由于屏蔽网接地点之问电压差产生的过高补偿电流或回流电流不流经屏蔽网。 ( 6>数据总线线路 不同的数据总线线路可能途经一个通用的插头式连接器。这样数据总线的线芯应分配至插头式连接器的各个针脚,并确保不同数据总线线路之问实现最大限度的分离。这也有利于插头罩壳内的空问利用。 数据总线线路的中断意味着屏蔽打开,并在信号对称中引起不平衡。因此设备到设备之问的数据总线线路的接线应无中断,即应尽可能避免使用接线端了和插头。 3直流机车布线中的EMC设计 在国内的既有直流机车设计中,也要考虑EM C设计,以SS}}机车为例,机车的设备布置是两侧走廊布置方式,要求机车主电路、辅助电路和控制电路的电线电缆在原则上分开布线。布线设计要求如下: (1)控制用导线位于车体两侧车顶上的布线槽内; ( 2)牵引电机线位于中问走廊地板下方; ( 3)辅助电路导线位于左侧走廊下部; ( 4)导线走线槽采用PVC线槽; ( 5)行车安全设备及传感器、电了标签的导线位于右侧走廊下部。 ( 6)电气设备的金属外壳要可靠接地,接地线要尽可能得短。 但在实际的实施过程中,由于设计过程是先设备设计后布线设计,布线为设备服务,并目_没有很明确的功能分隔原则,这就导致在实际布线中设计原则难以贯彻实施,会出现控制线和主、辅线共槽布线的情况,进入司机室的线从地板下部进入,辅助电路线和控制电路线共槽布置,使机车的预布线很难实现,尤其是机车的主、辅控制布线,只能在车上布线,整个机车并没有完全按布线原则布线,EMC设计效果差。 4交流机车布线的EMC设计方法 交流机车技术是在近年来消化、吸收国外机车技术上发展起来的,在近年来的机车设计中,随着网络在机车上的应用,电磁兼容问题得到重视,EM C设计考虑充分。以HX,}2型电力机车为例,在设计中布线设计遵循一个从顶向下、模块设计的原则,先布线设计,按功能分隔,设计出各个设备的布线接口,规定其主、辅、控制各线的接口,各设备再按此原则进行设计。HX,}2型机车的设备布置采用中问走廊的布置方式,要求机车的主电路、辅助电路和控制电路的电线、电缆一定是分开布线。原则如下: (1控制用导线、行车安全设备线和电台线采用预布线型式,车下预布好后吊装上车即可,导线位于车体两侧顶上的布线槽内,布线槽采用铝制线槽,各线槽问用编织线互连,线槽就近多点接地; ( 2}牵引电机线和辅助电路导线位于中问走廊地板下方,也采用预布线型式,车下预布好后吊装上车即可。辅助电路导线与牵引电机线重合时,尽量远离牵引电机线,并目_采用金属保护管进行电场屏蔽防护; ( 3)各设备(包括电气屏柜、机车顶盖、各风机外壳、各插座外壳)的金属外壳就近接地,所有的金属外壳都要通过编织线就近接地,接地线安装时一定要涂上电接触油脂,保证良好接地,并目_接地线尽可能得短。 ( 4)灯线与控制线分开布置,位于顶盖下方。 ( 5)进入司机室的控制线走预布线,从车体左侧顶上进入司机室。进入司机室的辅助电路线从中问走廊地板下方进入司机室。 在HX,}2机车的实际布线中,严格按照以上原则执行,不同电压等级的线在线槽中按规定分开布置,隔开一定的距离,需要的地方加金属保护管防护。同一线束的儿个屏蔽线通过桥接方式连接,再接到插头、插座的相同点位,使屏蔽连续,并在过渡端了排处将其屏蔽层通过接地端了接到大面积的安装底板上,插座外壳就近通过安装处的接地座连到车体。整个布线设计预布线效果好,功能分隔清晰,接地布局合理,EMC设计效果非‘常好。 5结论和建议 通过两种不同机车的EM C设计可以看出,严格遵循EM C设计原则,先将所有电缆进行分类,在实际布线中将不同类别的电缆尽可能分开布置,达不到最小分开距离的采取金属套管、金属薄板和屏蔽等方式进行分离,使用绞合电缆和绞合缆芯,安装时尽可能靠近机车的导电结构,使用金属线槽,屏蔽多点接地,接地线尽可能得短,接地在尽可能大的面积上进行,遵此EMC设计原则设计出的布线,将EM C藕合途径中的电场作用和磁场作用减小到最小,阻碍了电磁干扰产生的途径,EM C设计效果良好。 EM C重在设计,在布线设计中从设计的开始就把EMC纳入设计任务书,仔细预测可能发生的各种EMC问题,采用从顶向下的设计方法,模块设计原则,预布线方式,先布线设计,按功能分隔出各个设备的布线接口,在实际的施工设计中严格执行EM C设计原则,这是EM C设计成功的前提。

0
顶一下
0
踩一下

发表评论

请自觉遵守互联网相关政策法规,作者管理后台可以删除恶意评论、广告和违禁词语。