起重机电磁兼容性综述

该文为关于起重机方面开题报告范文,与起重机电磁兼容性综述相关论文综述范文，可作为文献综述专业起重机论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。免费下载教你怎么写起重机及电磁及干扰方面的优秀学术论文范文。

【摘 要 】随着起重机技术的发展,其电磁兼容性越来越受到重视,本文在介绍起重机电磁兼容性基本概念和重要性的基础上,对我国起重机电磁兼容性的研究现状进行分析,指出了起重机中常见的电磁干扰源及其产生原因,最后给出了抗电磁干扰措施在起重机上的应用,为起重机电磁兼容性设计和测试提供依据和参考.

【关 键 词 】起重机,电磁兼容性,电磁干扰

Abstract：With the development of technology on crane,the EMC of crane is paid more and more attention.Firstly,the basic concepts and importance of EMC of crane is introduced.Then,the research status on EMC of crane in our country is analysed,and the mon electromagic interference sources and their causes in crane are pointed out.Finally,the measures of preventing electromagic interference of crane are proposed,which can provide the basis and the reference for the EMC design and test of crane.

Keywords：Crane,EMC,Electromagic Interference

1.起重机电磁兼容性简介

电磁兼容性（EMC）的含义并非指电与磁之间的兼容,在《电工术语电磁兼容》（GB/T 4365-2003）中对电磁兼容性的定义为“设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力”.可见,EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备或系统在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值,即电磁发射（EMI）,另一方面是指设备或系统对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度,即电磁敏感度（EMS）[1].因此,起重机的电磁兼容性即指在运行过程中起重机上各种电子、电气设备的正常工作不会影响到其他电子电器设备的正常工作,并且在受到其他电子电器设备影响时,也能正常工作,同时整个起重机既具有抵抗外来的干扰的能力,又不会向环境及环境中的其他设备施放超过允许范围的干扰.

在起重机电磁兼容性的概念中,最重要定义包括干扰水平、干扰限值、抗扰度水平和抗扰度限值四个.在实际情况中,这四个参数都是一些变量.干扰水平是指用特定方法测得的由某一电磁干扰源发出的电磁干扰的强弱,在起重机中某些干扰源可能只在特定的频率下会发射出强干扰,而其他频率干扰很低.干扰限值是指允许电磁干扰源发出的最大干扰水平,对于起重机的不同使用环境,允许的最大干扰水平往往不同.抗扰度水平是指将电磁干扰施加于被干扰设备时,被干扰设备仍能正常工作时所承受的最大电磁干扰水平,在起重机中某些被干扰设备会对特定频率的电磁干扰十分敏感,而对于其他频率则表现出良好的抗干扰能力.抗扰度限值是指被干扰设备所应具有的最小抗扰度水平,对于不同类型起重机,其允许的最小抗扰度数值不同[2].

过去,电磁兼容性只在军事领域得到较为充分的研究,在其他民用通用电子设备领域,对电磁兼容性的研究并不严谨.但随着电子技术的高速发展,现代数字电子设备的频率越来越高,其电磁兼容性问题也变得越来越重要.许多国家开始意识到通用电子设备电磁兼容性的问题,开始进行相关技术的研究和测试,并颁布了一系列的标准和法令,规定只有满足要求的设备才可以销售和使用.如89/336/EEC指令在1989年由欧共体颁布,其中明确规定自1996年1月1日起,投放在欧洲市场的所有电子、电器产品必须通过EMC检测.在2004年欧盟又将89/336/EEC指令修订为2004/108/EC指令,以进一步提高欧洲市场的电器和电子产品准入要求[3].

在我国,电磁兼容性理论和相关研究起步较晚,直到上世纪八十年代初才系统地组织研究并制订了国家级和行业级的电磁兼容性标准和规范.其中第一部较完整的行业标准为航空工业部1981年颁布的HB 5662-81《飞机设备电磁兼容性要求和测试方法》.目前已制定了100多个和电磁兼容性要求相关的国家标准和军用标准.但是在大型机械领域,电磁兼容性的研究一直相对滞后.近年来,随着包括起重机在内的大型机械产品因电磁兼容问题导致的事故和故障频发,国内在相关研究和标准针对性不足的问题越来越突出,电磁兼容技术已成为制约行业发展的技术瓶颈.针对这一现象,相关部门和研究机构已加快相关研究,包括国家重点基础研究发展计划（973）项目“工程机械电气系统电磁兼容关键技术研究”等在内的一些列课题已对大型机械产品的电磁兼容性问题展开了针对性的研究.

2.起重机电磁兼容性研究现状

我国起重机行业对电磁兼容性的研究尚处于起步阶段.

2.1 相关标准规定

作为机电类特种设备三大类之一的电梯,早在2009年已经颁布了GB/T 24808-2009《电磁兼容电梯、自动扶梯和自动人行道的产品系列标准抗扰度》,其中规定了将要永久地安装在建筑物中的电梯、自动扶梯和自动人行道的装置抗扰度性能标准和试验强度,包括与其电磁兼容环境相关的基本安全要求.而与起重机直接有关的电磁兼容性相关标准目前还没有.

在作为直接指导和规范特种设备制造、安装、检测和检验的相关安全技术规范（TSG）中并没有直接涉及到电磁兼容性的条款.在GB/T 3811-2008《起重机设计规范》中也未直接涉及电磁兼容性的设计要求. 在与起重机相关的标准中,涉及到电磁兼容性的内容较少.其中在GB 6067-2010《起重机械安全规程》和GB 5226.2-2002《机械安全机械电气设备第32部分：起重机械技术条件》中做出了相同的规定：“电气设备不应产生高于其预定使用场合相适的电磁骚扰等级.此外,电气设备还应具有足够的抗电磁骚扰能力,使其在预期环境中能正常工作.”但是标准中并未对起重机的电磁兼容性的具体要求做详细规定.

在某些应用于起重机中的装置的产品标准中,如GB 12602-2009《起重机械超载保护装置》中,规定了该类型产品的抗干扰性,规定了使用交流电源的装置应具有抗干扰措施,并且用两个列表的方式给出了该类型装置应通过的浪涌抗扰度试验要求.但其中的要求来源于通用的电子产品要求,并没有针对起重机的特殊性进行规定.

工程机械领域的首个电磁兼容标准GB/T 28554-2012《工业机械电气设备内带供电单元的建设机械电磁兼容要求》中系统的规定了移动式起重机、混凝土泵车、环卫车等采用内带供电单元形式的工程机械电磁兼容性性能评价所必需的技术要求,以及满足标准的试验方法和准则.该标准的实施,标志着一直以来工程机械产品出口认证时电磁兼容测试全部依靠欧美标准的状况被打破.但该标准的要求和规定仅适用于移动式起重机,对于数量上占大多数的桥式、门式、塔式和门座等类型的起重机仅能作为参考依据.

由此可见,我国到目前为止仍然没有专门的针对起重机的电磁兼容国家标准.

2.2 起重机电磁兼容现象分析

虽然目前在国内,还没有相关机构对起重机电磁兼容性进行系统性的研究,但由于设备电磁兼容性的重要性已越来越凸显,已有相关学者和技术人员对起重机的电磁兼容性进行了一定研究.

在文献[4]中对变频起重机电磁兼容问题进行了定性的分析,指出了在起重机上可能存在的干扰源,介绍了在变频起重机中应通过减少系统的谐波电流,降低系统谐波的干扰强度,尽量少用低电平器件,应采用有效的接地和屏蔽措施等方法进行电磁兼容性问题的优化.

在文献[5]中以QE（25+25）t绝缘加料桥式起重机为分析对象,考虑其使用环境电解铝车间的特殊性,定性的分析了配电电网三相电压不平衡、变频器谐波、整流设备（下转封三）（上接第200页）和环境强磁场等对变频控制系统电磁兼容性的影响.对提高控制系统电磁兼容性的措施进行了分析,通过对起重机采用加装直流电抗器,配置输出滤波器,改善电机接地方式等措施,使起重机变频系统恢复正常运行.

在文献[6]中以某垃圾电厂的12.5t抓斗起重机为分析对象,针对该起重机在静载试验中出现的溜钩事故,从垃圾电厂的恶劣使用环境和厂区原有监控设备、生产控制设备的互相干扰等角度对事故的发生原因进行分析.通过对起重机采取线路隔离,变频器输入输出端设置滤波器,调整载波频率,屏蔽干扰源和改进接地方式等措施进行改造,保证了该起重机的正常工作.

在文献[7]中介绍了变频调速干扰产生的原因及其传播的途径,分别介绍了变频器工作时产生的高次谐波对起重机上电源、变压器、电机、保护电器、开关设备、控制系统和测量装置等的干扰,以及外界干扰对变频器工作的影响.最后文中从隔离、滤波、屏蔽、接地和安装等角度分析和给出了变频起重机中抑制自身干扰和抗干扰的措施.

在文献[8]中针对起重机电气系统中常用电气元件引起的干扰和受到的外界干扰问题,分析了起重机在电气设计、安装和调试过程中产生干扰的具体原因.最后文中具体分析和给出了起重机中布线、变频器、PLC系统等的抗干扰保护的具体措施.

从以上研究成果中可以看到,目前研究人员只是定性的给出了起重机骚扰源的特性,却并没有对起重机的骚扰源特性进行定量的分析.在改进措施中,也只是依据电子设备通用的电磁兼容性改进方法对起重机采取了相应的措施,但并没有对这些措施进行定量的分析.同时在相关的文献中,并没有对起重机电磁兼容性具体指标的分析和规定.

由此可见,目前我国对起重机电磁兼容性尚未形成系统性的定量研究.

3.起重机的电磁干扰源

根据设备和系统电气控制系统干扰源的组成[9]和起重机电控系统的特殊性可知,起重机的干扰源主要来自内部和外部,按照干扰源的类型主要分为变频器高次谐波干扰源、触点放电干扰源、感性负载瞬变干扰源、静电干扰源、电磁耦合干扰源和其他特殊干扰源.

变频器高次谐波干扰源：变频器的整流电路中采用大电容作为滤波器,在变频器工作时,其输入端的整流电路的阻抗不是一个定值,其阻抗随着外加电压的变化而变化,因此导致输入变频器的电压波形基本为正弦波性,而输入电流为脉冲式的充电电流,其中含有丰富的谐波.这种高次谐波通过线路传导和辐射两种方式会对起重机的电动机、变压器、线路、电容器、继电器以及线路等产生较大的危害.

触点放电干扰源：在起重机电控系统中分布有各种触点,比如继电器触点、接触器触点、线路开关触点、电机电刷触点等.这些触点的作用是通断电流,在触点打开瞬间和闭合瞬间都会产生不同程度的火花放电现象和高频振荡现象.虽然这种放电现象具有的能量较小,但放电瞬间的密集能量也可能会对控制系统产生破坏.这类火花放电和高频振荡会对系统产生辐射干扰,同时可能通过电源线或信号线对其他电路产生传导干扰.

感性负载瞬变干扰源：在某些类型起重机的控制系统中会存在感性负载,如制动单元的感性电阻、电抗器和电磁阀等,这类元件的线圈在开路瞬间,会产生一种瞬变脉冲.这种脉冲不但具有浪涌性质,而且具有丰富的谐波.这类宽频幅、大能量的瞬变干扰源会引起PLC等电子控制系统的逻辑错误,也会导致敏感器件的损坏.

静电干扰源：在起重机运行过程中,大小车车轮与轨道的摩擦、钢丝绳与滑轮的摩擦、轴承与轴的摩擦、起重机机体与空气的摩擦、操作人员衣服与坐垫之间的摩擦等都可能会形成静电干扰源.通常来说,静电的电量都很小,但是其电压往往比较高.静电电压会产生静电放电,放电电流必然会形成传导干扰,而放电火花又可能形成辐射干扰. 电磁耦合干扰源：在起重机控制系统中

该文为关于起重机方面开题报告范文,与起重机电磁兼容性综述相关论文综述范文，可作为文献综述专业起重机论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。免费下载教你怎么写起重机及电磁及干扰方面的优秀学术论文范文。

其他特殊干扰源：在起重机系统中可能存在的其他特殊干扰源主要包括：使用遥控设备时的无线电遥控信号,起重机上照明灯电击瞬间产生的射频噪声,采用发电机供电时发电机组抛负载瞬变干扰,外部大功率设备的强磁场的互感耦合,外部高电压通过绝缘漏电产生的干扰等.

4.起重机抗电磁干扰措施

起重机工作在一个复杂的电磁环境中,不仅起重机上有各类电子电气设备,起重机外也有可能产生较强的电磁干扰.由于起重机电磁干扰途径的多样性和机上设备电磁敏感度的差异性,决定了必须首先分析起重机上各种电磁干扰源的特性和技术参数,并且确定各自的干扰路径和耦合方式,最后再根据具体情况采取有效的设计改进方案.通常来说,完全消除电磁干扰是不可能的,起重机电磁兼容性设计的改进通常可以从屏蔽、滤波和接地三个角度采取措施[10].

4.1 屏蔽

通过屏蔽能有效抑制通过空间传播的电磁干扰.采用屏蔽的措施后不仅可以限制设备内部的辐射电磁越出区域,又可防止外部的辐射电磁进入设备内部.具体来说,就是用屏蔽体将起重机中的元器件、电子装置、变频器、变压器、电缆或整个控制柜等可能的干扰源包围起来,防止其干扰电磁场向外扩散或受到外界电磁场影响.在屏蔽设计还同时包括合理的结构设计,比如设备槽体之间的连接缝隙、电缆进出线的孔等都可能造成电磁波的泄露,影响到整机的电磁兼容性安全.

4.2 滤波

滤波可以将各种信号按照频率特性分类并控制他们的方向,采用滤波技术无论对于抑制干扰源和消除干扰耦合,或是对于增强接受设备的抗干扰能力都是有利的措施[11].对于起重机上使用的变频器需要在其输入和输出端都采用滤波措施,一般在输入端可以外接交流电抗器或安装谐波滤波器,在输出端设置滤波器.线路中的重要电子设备,也可以在其电源线上设置电源噪声滤波器,以减小传导干扰.

4.3 接地

在起重机上,接地包括保护接地、工作接地和EMC接地三类,正确的接地既可以抑制外部电磁干扰对装置的影响,又可以抑制装置向外发出的干扰.按照相关安全技术规范的要求,起重机上所有电气设备正常不带电的金属外壳应有可靠的接地连接,这种保护接地可以在金属外壳上形成一个大的屏蔽罩,能有效减少射频干扰.EMC接地在起重机上主要是指电缆的屏蔽层接地、变压器铁芯及其金属隔离层和穿线金属管槽等的接地.

5.结束语

目前,国内起重机行业已越来越重视起重机电磁兼容性,但大部分起重机整机制造企业和起重机上电子电气装置生产厂家尚不具备电磁兼容测试设备和方法,对起重机电磁兼容性的研究绝大部分仍停留在定性的阶段.为了更好的保障起重机使用安全性,减少电磁干扰带来的危害,推动起重机行业的技术进步,应该加大对起重机电磁兼容性的定量研究和测试方法研究.在此基础上应加快起重机电磁兼容性相关法规规范的制定,测试手段的应用和改进措施的研究.