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電動(dòng)叉車電磁兼容性試驗(yàn)研究

2016-05-30 05:41:54鄭穎龍
關(guān)鍵詞:電動(dòng)叉車屏蔽

鄭穎龍

摘 要:工業(yè)車輛的CE認(rèn)證對(duì)于電磁兼容性有嚴(yán)格的要求,對(duì)于叉車來說,必須要符合EN12895:2000的要求。文章以電動(dòng)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(jiǎn)化試驗(yàn)過程節(jié)省費(fèi)用;并對(duì)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(dòng)叉車;電磁兼容性試驗(yàn);光電信號(hào)轉(zhuǎn)換;屏蔽

中圖分類號(hào):TM89 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):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(duì)于工業(yè)車輛的電磁兼容性,不僅要求車輛對(duì)于外部電磁場(chǎng)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(dòng)叉車電磁兼容性試驗(yàn)是驗(yàn)證電動(dòng)叉車是否符合電磁兼容性要求的測(cè)試,通過該試驗(yàn)可以很好地檢查電動(dòng)叉車在電磁兼容性上是否存在不足之處,以便針對(duì)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(dòng)叉車電磁兼容性試驗(yàn)

工業(yè)車輛中叉車按照動(dòng)力源主要分為電動(dòng)叉車和內(nèi)燃叉車,電動(dòng)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(dòng)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(huì)有多種型號(hào),試驗(yàn)時(shí)選取電磁兼容性最差的車型進(jìn)行測(cè)試以覆蓋整個(gè)系列。 以某系列電動(dòng)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(dòng)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(cè)試的電氣設(shè)備,也可一并安裝到試驗(yàn)車上進(jìn)行測(cè)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(cè)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(cè)試需要針對(duì)四種情況進(jìn)行,檢查工業(yè)車輛在這四種情況下對(duì)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(cè)試。當(dāng)然,四種情況一起測(cè)試實(shí)際上提高了對(duì)叉車電磁兼容性的要求。

仍以某系列的E16C電動(dòng)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(cè)試時(shí)將叉車支起,驅(qū)動(dòng)輪可以自由轉(zhuǎn)動(dòng),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(dòng),無(wú)需進(jìn)行測(cè)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(cè)試過程中,難免會(huì)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(dòng)電機(jī)或者是油泵電機(jī)。針對(duì)這種情況,可以采取如下的幾種措施進(jìn)行改進(jìn):

①對(duì)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(zhǎng)度;

③加強(qiáng)護(hù)頂架和車架的金屬連接。

該系列E16C車測(cè)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(jiǎn)單有效的,而且成本不會(huì)很高。第二種不適用于電纜走線和長(zhǎng)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(cè)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(cè)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(dòng)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(dòng)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(cè)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(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度,一般在場(chǎng)強(qiáng)為 36 V/M的情況下進(jìn)行抗電磁輻射干擾性測(cè)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(dòng)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(cè)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(cè)車輛信息的光電信號(hào)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(cè)試驗(yàn)過程中車輛是否有異常。測(cè)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(cè)試來說,測(cè)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(cè)試中,難免會(huì)遇到車輛抗干擾性無(wú)法達(dá)到要求,出現(xiàn)異常的情況,比如速度出現(xiàn)波動(dòng)且超出允許范圍,個(gè)別繼電器工作異常等。針對(duì)這些問題,一般可以采取如下的措施:

①對(duì)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(jí)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(jiǎn)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(cè)試屬于抗擾度測(cè)試的一部分,測(cè)試內(nèi)容包括接觸放電和空氣放電。接觸放電主要是針對(duì)容易接觸到的金屬部件進(jìn)行的放電測(cè)試,如電門開關(guān)、扶手和腳蹬等。空氣放電主要是針對(duì)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(duì)叉車進(jìn)行4 kV的接觸放電和8 kV的空氣放電測(cè)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(cè)試,空氣放電保持 8 kV。測(cè)試是否通過的判斷標(biāo)準(zhǔn)是測(cè)試過程中叉車是否有危險(xiǎn)性的異常動(dòng)作,是否產(chǎn)生了無(wú)法自動(dòng)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(dòng)之后又恢復(fù)正常的,仍可以判斷為符合要求。

2 結(jié) 語(yǔ)

電氣部件的布置,線束的走向,大電流電纜的長(zhǎng)度,護(hù)頂架和車架的連接等都會(huì)對(duì)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(duì)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

[S].

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