朱彥剛

摘 要：我國船舶系統(tǒng)在信息技術(shù)的支撐下，運行水平有了很大的提升，使得與船舶相關(guān)的電氣設(shè)備增多，當電氣設(shè)備在運行時，會產(chǎn)生較為復(fù)雜的電磁環(huán)境，其電磁性較強，對傳播信號的影響極大?；诖?，本文主要分析了發(fā)射干擾的原因和抑制原理，并提出船舶電磁抑制和接地處理的具體措施，以期提升船舶電氣系統(tǒng)的運行效率。

關(guān)鍵詞：船舶電氣；電磁；抑制；接地

1分析設(shè)備發(fā)射干擾產(chǎn)生的原因

1.1傳導(dǎo)發(fā)射干擾產(chǎn)生的原因

傳導(dǎo)發(fā)射按照產(chǎn)生發(fā)射的機理分為諧波發(fā)射和射頻發(fā)射。諧波發(fā)射是指交流電的諧波成分的發(fā)射，其產(chǎn)生的主要原因是設(shè)備的非線性導(dǎo)致的工作電壓、電流的畸變；射頻發(fā)射是更高頻率的騷擾成分，這些騷擾成分主要來自于開關(guān)電源的頻繁切換以及數(shù)字電路高低電平的轉(zhuǎn)換、感性負載的切換等。另外，供電電源線也可能感應(yīng)外部空間的輻射干擾而產(chǎn)生射頻傳導(dǎo)干擾。

1.2輻射發(fā)射干擾產(chǎn)生的原因

電氣電子產(chǎn)品產(chǎn)生輻射發(fā)射的兩個必要條件是驅(qū)動源和輻射發(fā)射天線。驅(qū)動源包括系統(tǒng)內(nèi)各個電路正常工作時產(chǎn)生的有用信號源和由于產(chǎn)品中存在的未知信息（包括線路之間的寄生電感、寄生電容等）在等效天線中感應(yīng)寄生的干擾信號；輻射發(fā)射天線主要包括產(chǎn)品電路板上環(huán)路等效天線和單極等效天線（或?qū)ΨQ偶極子天線）。滿足以上兩個必要條件后，產(chǎn)品在工作時就會向空間環(huán)境輻射信號。

2 兼容技術(shù)的主要研究方向及其應(yīng)用原理

2.1抑制干擾源的影響

抑制干擾源對敏感電路、元件和設(shè)備實現(xiàn)了電磁兼容，確保敏感設(shè)備穩(wěn)定運行，是電磁兼容技術(shù)的一個重要研究方向。其中，最常見的有效手段是通過設(shè)置濾波電路或組件抑制干擾源的傳播，根據(jù)干擾源的電磁特性實現(xiàn)對特定幅值電磁波的過濾攔截或者將其在濾波過程中消耗吸收，從而形成對濾波電路下游電路的有效保護。

2.2阻斷電磁干擾的傳播路徑和弱化電磁干擾

電磁兼容技術(shù)的另一個研究思路是研發(fā)和利用屏蔽材料，構(gòu)建起對電力系統(tǒng)的設(shè)備、線路或裝置的密閉保護空間，從而通過屏蔽材料吸收干擾源的磁力線，將電磁干擾隔離在空間內(nèi)部或外部。一方面阻止外部電磁干擾源對屏障內(nèi)設(shè)備和裝置的干擾，另一方面可以防止屏蔽裝置內(nèi)部的高頻率、大功率和高電壓設(shè)備的運行成為電力系統(tǒng)干擾源。

2.3優(yōu)化電子電力設(shè)備的電磁環(huán)境

通過合理布置電力系統(tǒng)中的設(shè)備和線路，能夠降低發(fā)生電磁干擾的概率，有效優(yōu)化電子電力設(shè)備的電磁環(huán)境。首先通過分析所有設(shè)備、線路和裝置的電磁干擾與電磁耐受性能特征，將易于發(fā)生相互干擾的線路和設(shè)備盡量分開，并且對重點干擾源采取電磁屏蔽措施，防止不同設(shè)備之間發(fā)生電磁耦合和感應(yīng)。其次是在線路設(shè)計中需要針對脈沖功率大、高頻導(dǎo)線以及敏感線路進行屏蔽或隔離，利用電路隔離元件把敏感電路隔離和保護起來。但是，在選擇和使用隔離電氣元件時要注意避免元件本身成為新的干擾源，在滿足電磁兼容要求的前提下盡量選擇小功率的元件。

3船舶電磁干擾抑制和電氣接地

3.1電纜選型

信號電纜一般指承載各種采樣信號的電纜。信號電路是船舶中較容易受干擾的線路，其選型要謹慎：（1）選用對絞電纜用于信號傳輸和儀表線路；（2）對于長距離輸送且沿電纜路徑存在較復(fù)雜的電磁輻射環(huán)境的線路需考慮帶有屏蔽；（3）用于CAN總線和RS-485等類似接口的較長距離傳輸?shù)木€路，建議選用帶有內(nèi)外屏蔽的信號電纜；（4）敏感度高的重要安保信號線路，例如安保系統(tǒng)的測量線路，建議選用帶有內(nèi)外屏蔽的信號電纜。

控制電纜是一種承載被人為放大的信號電流的電纜，其電流用以控制其它執(zhí)行元件。控制電纜是船舶上最容易受電磁輻射干擾的電纜，而由于控制電路的敏感程度低于信號電路，所以設(shè)計過程中往往掉以輕心。對于部分敏感的控制電路或長距離傳輸信號的電纜，需謹慎考慮屏蔽，必要時更換為對絞屏蔽電纜是較好的解決方案。

網(wǎng)線的選型，各控制站間的通訊網(wǎng)絡(luò)，考慮到信號傳輸路徑較長，電磁環(huán)境復(fù)雜，信號傳輸也更重要，建議選用帶屏蔽的網(wǎng)線。

3.2電纜的敷設(shè)

施工人員需要在敷設(shè)過程中注意以下幾點：（1）將高壓電纜與低壓電纜進行分開敷設(shè)，分別敷設(shè)于相應(yīng)的電纜托架上；（2）如果電纜帶有屏蔽信號，施工人員可以將信號電纜與電力電纜、照明電纜進行同束敷設(shè)，如果電纜不帶有屏蔽信號，施工人員需要將信號電纜與電力電纜、照明電纜進行分開敷設(shè)，并將距離控制在50mm以上；（3）將本質(zhì)安全電纜和非本質(zhì)安全電纜分開敷設(shè)，如果兩者敷設(shè)于同一個電纜托架上，需要將距離控制在50mm以上。

3.3濾波處理

濾波處理的主要目的是通過濾波處理，為騷擾信號提供合適的電流回路從而減少流過等效電阻的電流。由于電路系統(tǒng)中任何部分的騷擾信號都可能通過耦合的方式對輸入電源線產(chǎn)生影響，因此在產(chǎn)品電路的各個設(shè)計模塊中都應(yīng)加入濾波處理。目前實驗室有記錄的傳導(dǎo)發(fā)射超標的整改措施都是選擇更換合適的電源濾波器。

3.4屏蔽抑制

屏蔽抑制方式主要用于抑制輻射干擾，該技術(shù)主要通過屏蔽體的而應(yīng)用，實現(xiàn)干擾信號的阻隔或者衰減。第一，確保屏蔽體表面可以連續(xù)導(dǎo)電；第二，導(dǎo)體不可以直接穿透屏蔽體。只有滿足上述兩個條件，才可以保障電磁波的有效吸收與反射，實現(xiàn)電磁干擾的衰減。

3.5隔離措施

（1）變壓器直接耦合，用于高低壓電網(wǎng)間或大型電動機的變壓器應(yīng)選用隔離型式，也即要求制造廠在繞組間加一層可靠接地的屏蔽，從而克服了普通變壓器繞組間寄生電容較大的缺點，可以提高對高頻噪聲的抑制能力；

（2）光電耦合隔離是可以通過光回路將輸入和輸出線路完全隔離，可以有效抑制尖峰脈沖的干擾。

（3）通過信號隔離器輸入或輸出，對于少量受干擾信號線路，可以通過增加信號隔離器解決問題。信號隔離器配套不困難，通常封裝設(shè)計較好，尺寸不大，也易于安裝。

3.6合理選擇接地方式

通常來說，鋼質(zhì)船舶電氣設(shè)備與電纜的接地主要包括保護接地、屏蔽接地以及工作接地這三種接地方式。施工人員需要根據(jù)船舶的實際狀況及接地需求，選擇合理的接地方式，保障船舶電氣接地的有效性。

（1）保護接地，保護接地可以有效保障工作人員的人身安全，避免電磁干擾及火花放電。在鋼質(zhì)船舶中，除了雙重絕緣或者工作電壓低于50V的電氣設(shè)備，所有船舶電氣設(shè)備及電纜都需要采取保護接地措施，從整體上保障電氣設(shè)備的穩(wěn)定運行。

（2）工作接地，屏蔽抑制方式需要滿足兩種條件，但是從實踐角度而言，這種條件僅可以在實驗室中滿足，船舶實際運行過程難以做到。因此，在實際船舶電磁干擾抑制中，技術(shù)人員需要將工作接地和屏蔽抑制方式配合應(yīng)用，通過屏蔽接地方式的應(yīng)用，提高電磁干擾信號的屏蔽效果。具體而言，技術(shù)人員需要將電纜的屏蔽層接地，將屏蔽層的外側(cè)電荷傳輸?shù)酱蟮刂?，消除屏蔽體的外側(cè)電場，營造良好的信號傳輸環(huán)境。就目前的船舶運行現(xiàn)狀而言，不同的電氣設(shè)備與電纜，需要采用不同的接地方式。就單層屏蔽電纜而言，技術(shù)人員需要采取單端接地方式，將靠近電源的一側(cè)接地，避免電位差的形成，從而實現(xiàn)電磁干擾電流的有效控制，該接地方式主要應(yīng)用于低頻電路中；就兩個以上的屏蔽層電纜而言，技術(shù)人員需要將外層兩端接地，避免電感性干擾源的產(chǎn)生，并將內(nèi)層一端接地，避免電容性干擾源導(dǎo)致電磁干擾，該接地方式主要應(yīng)用于高頻電路中；就空余的電纜多余芯線，技術(shù)人員需要將其兩端接地，當電磁場感應(yīng)進入到多余芯線時，可以呈現(xiàn)出短路狀態(tài)，有效避免了電磁干擾的產(chǎn)生。

結(jié)語：綜上所述，隨著船舶電氣設(shè)備應(yīng)用的覆蓋率越來越高，對船舶電氣的穩(wěn)定性和信號可靠性提出了更高的要求，有關(guān)技術(shù)人員要不斷探尋影響電氣運行的干擾因素，并對其做出有效措施，以此確保船舶電氣系統(tǒng)運行的安全。

參考文獻：

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