船用电梯的电磁兼容问题浅析

付乐乐

摘  要：船用电梯是固定在船舶上供人员使用的提升设备，主要用于游船、货船、石油钻井平台、科考船等。伴随各种船舶自动化、智能化程度的不断提高，船用电梯的电磁环境变得越来越复杂。船用电梯的电磁环境复杂，对设备的电磁兼容性能要求高，在设计开发阶段采取措施，提高设备的电磁兼容性能，是十分必要的，可减少设备的开发成本。

关键词：船用电梯  电磁兼容  成本  设计

中图分类号：U664    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）07（c）-0029-02

电梯作为一种常用的人员、物品提升设备，被越来越广泛地安装在各类型的船舶上。船用电梯自身所产生的电磁干扰，如果不及时得到控制和解决，那么所产生的电磁辐射将直接或间接地影响到船舶上正常运行的其他电子设备的性能，轻者可影响设备运行精度，重者导致设备各项性能发生错乱。那么，要解决好船用电梯上电梯的安全电路、控制信号电路等电子电路免受电磁辐射干扰的影响就变得势在必行。

因此，对于如何解决船用电梯设备对船舶设备干扰和提高船用电梯设备的抗干扰能力，也就是船用电梯的电磁兼容问题，成为船用电梯的一项新指标。

1  船用电梯的电磁环境及干扰分析

1.1 电磁兼容相关概念

电磁兼容（EMC）的定义为：设备或系统在工作环境中能够正常工作（简称EMS），并且对工作环境不产生、不允许电磁干扰的能力（简称EMI）。

EMI（Electromagnetic Interference），是指电磁干扰度，系统或设备的电子、电气产品在正常工作状态时，其不产生超过规定值的电磁干扰。

EMS（Electromagnetic Susceptibility），是指电磁抗干扰度，设备或系统能够抵抗工作环境或者同一电气环境中其他电子或电气设备对其电子或者电子产品干扰，保证其电子或电子产品正常工作，并且留有一定安全余量。

1.2 船用电梯电磁干扰分类

从电磁兼容的概念可以得出，船用电梯的电磁兼容涉及两方面，一是不被外部的电磁环境干扰，能够正常工作;二是船梯本身产生电磁干扰。

外部的电磁干扰主要分为舱室外部和舱室内部。

舱室外部干扰：主要有无线电波、雷电和静电干扰3种。船舶顶部安装大量无线电收发天线，包括卫星天线、雷达天线和VHF天线。这些天线将会在周围形成多个电磁辐射场，并通过辐射、绕射等各种方式对舱室内运行中的设备进行不断干扰。雷电则会通过感应和耦合的方式对设备线路产生高电压和电流，致使敏感元件进行误动作甚至直接损坏元件。静电放电干扰，则是由于放电时间极短（1～2ns），所以瞬间电流可达到10A，产生的电流脉冲和电磁场会导致设备工作异常甚至损坏。

舱室内部干扰：舱室内部由于放置有大功率发电机、电动机、集成电路控制器等各种设备以及大量开关性元件。其中，电动机、发电机等感性负载不仅在工作中会产生交变电磁辐射外，在断开时仍会对电源产生强烈的反向过电压传导干扰影响（见图1）。因此，这种电磁干扰不但具有浪涌性质，而且具有相当的谐波，可能引起电气、电子控制系统的错误，甚至导致部分电气电子器件的损坏。

电梯自身干扰：船用电梯自身各系统之间的相互干扰。

2  解决船用电梯电磁干扰的途径与时机

2.1 解决电磁干扰途径

电磁干扰的形成主要由电磁干扰源、耦合途径或传播通道、敏感设备3个基本要素构成，如图2所示。

提高船用电梯梯的电磁兼容性水平，一方面是减小电梯电气系统的电磁发射，另一方面提高电梯电气系统的对外部电磁干扰的抵抗能力。

船用电梯的电气系统的主要电磁干扰源有：变频器、隔离变压器、交流接触器等。电梯电气系统的主要电磁敏感器件有：主控制板、召唤系统、门机控制器、光幕、旋转编码器等。减少船用电梯系统的自身产生的电磁干扰，可采用电磁屏蔽技术，切断电磁波的传播;采取合理布线、接地等措施减少电磁耦合途径;针对敏感设备则采取屏蔽、接地、元器件保护等措施进行保护。

对外部的电气设备的产生的电磁干扰，可通过电磁屏蔽技术，从船梯的电气设备的选材、结构设计等方面入手，合理设计船梯的电梯设备的外壳，减少外部的电磁波的传入，在电气设备内部可采用滤波技术，采用滤波器等仪器，去除由外部电磁干扰引起的干扰信号。

2.2  处理时机与成本关系

因电磁兼容问题的可预见性，越早发现问题并采取相应的措施，成本就越低，而且效果越好。图3为在产品生产的各个阶段电磁兼容整改措施与成本的关系。

由图3知，电磁兼容可采取的解决措施在设计开发阶段最为丰富，一旦进入生产之后的环节，可采取的措施逐渐减少。在费用方面，在设计开发过程的费用也是最少的，一旦进入生产环节，用于电磁兼容整改的费用直线上升。由此可见，尽早解决一个产品或一个系统的电磁兼容问题已是势在必行的了。

因此，能在初始的设计阶段，将电磁兼容理念融入进去，通过電磁兼容测试和工程师的对应设计，将是非常必要和最高效的做法。

船用电梯的产品周期包括的设计、制造、安装、运行管理等环节，电磁兼容问题伴随着船用电梯的整个产品周期。因此，电磁兼容问题应尽早解决。

3  结语

船用电梯使用的电磁环境复杂，电磁兼容问题在船用电梯寿命周期的一直存在，因此在设计开发阶段，采取合理的电磁兼容设计，减小甚至消除周围的干扰辐射是十分必要的。

参考文献

[1] 喻菁，李晶，张崎，等.舰船电磁环境特性研究[J].舰船科学技术，2007（6）：98-100.

[2] 李明阳，李桂平，代清友.电梯产品电磁兼容性研究[J].机电信息，2012（6）：45-47.