俞 洋 謝加兵

上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司長(zhǎng)興分公司

1 引言

在岸邊集裝箱起重機(jī)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)岸橋)電氣系統(tǒng)中，所用的電纜類(lèi)別繁多，且型號(hào)和用途的差異較大，如通訊電纜、控制電纜、動(dòng)力電纜、還有高壓電纜等。其中通訊電纜和動(dòng)力電纜多為屏蔽電纜，屏蔽作為電磁兼容控制的一種重要手段，可以有效地抑制電磁干擾。屏蔽層接地后，使干擾電流經(jīng)屏蔽層短路入地，從而對(duì)電纜傳輸信號(hào)起到屏蔽作用[1]。但在施工過(guò)程中會(huì)因屏蔽電纜接線(xiàn)方式的錯(cuò)誤而影響抑制電磁干擾的效果，從而造成岸橋電控系統(tǒng)的故障?；谀壳鞍稑虻亩喾N電控系統(tǒng)，采用正確的屏蔽接線(xiàn)方式來(lái)抑制和減少電磁干擾至關(guān)重要。

2 電磁干擾的產(chǎn)生及危害

2.1電磁干擾產(chǎn)生的主要原因

電磁干擾產(chǎn)生的原因很多，與自身有關(guān)或與外界有關(guān)，岸橋電氣系統(tǒng)產(chǎn)生電磁干擾的主要原因有以下幾方面。一是岸橋電氣系統(tǒng)采用交流變頻技術(shù)，而變頻器在整流和逆變的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大功率諧波，會(huì)對(duì)其他電器設(shè)備或電氣系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)電磁干擾；二是岸橋大功率電機(jī)的頻繁啟停(起升機(jī)構(gòu)電機(jī)、小車(chē)機(jī)構(gòu)電機(jī)、俯仰機(jī)構(gòu)電機(jī)、大車(chē)機(jī)構(gòu)電機(jī))會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)路中出現(xiàn)大電流的沖擊[2]，造成電路系統(tǒng)的電磁干擾；三是岸橋布線(xiàn)時(shí)未對(duì)通訊電纜、控制電纜、動(dòng)力電纜分開(kāi)布線(xiàn)，沒(méi)有區(qū)分各類(lèi)電纜的傳輸特性，混合布線(xiàn)造成不同電纜之間出現(xiàn)相互干擾。

2.2 電磁干擾造成的危害

在岸橋電氣系統(tǒng)中，電磁干擾會(huì)造成電控系統(tǒng)紊亂使得程序不能正常運(yùn)行，出現(xiàn)指令錯(cuò)誤或延時(shí)等現(xiàn)象，造成岸橋故障，影響岸橋的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而降低了岸橋的作業(yè)效率，同時(shí)也存在一定的安全隱患。

3 岸橋屏蔽電纜的原理及作用

3.1 屏蔽的原理

屏蔽布線(xiàn)系統(tǒng)源于歐洲，它是在普通非屏蔽布線(xiàn)系統(tǒng)的外面加上金屬屏蔽層，利用金屬屏蔽層的反射、吸收及趨膚效應(yīng)防止電磁干擾及電磁輻射。屏蔽系統(tǒng)綜合利用了雙絞線(xiàn)的平衡原理及屏蔽層的屏蔽作用，因而具有非常好的電磁兼容(EMC)特性，使用范圍非常廣泛。

3.2 屏蔽電纜的作用

岸橋通訊電纜中屏蔽層的主要作用是屏蔽外來(lái)的電磁干擾，保證信號(hào)傳輸?shù)耐暾?。電磁干擾(EMI)主要來(lái)自低頻干擾，如岸橋的變壓器、各機(jī)構(gòu)馬達(dá)、投光燈等大功率設(shè)備或元件在通電運(yùn)行的過(guò)程中產(chǎn)生的電磁干擾，傳輸電纜與電力電纜之間通電后相互感應(yīng)而產(chǎn)生的耦合干擾，以及岸橋上其他電源線(xiàn)路產(chǎn)生的漏電現(xiàn)象等。通常情況下，選擇帶有編織層的屏蔽通訊電纜是抵抗電磁干擾的有效手段。

岸橋動(dòng)力電纜中屏蔽層的主要作用是將電纜內(nèi)部產(chǎn)生的磁場(chǎng)屏蔽在電纜內(nèi)部，同時(shí)動(dòng)力電纜的屏蔽還可以起到接地保護(hù)的作用。因?yàn)閯?dòng)力電纜通過(guò)的電流比較大,大電流的周?chē)謺?huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，為了不讓這些電磁干擾影響電氣系統(tǒng)及電氣元件的正常運(yùn)行，所以在動(dòng)力電纜加屏蔽層接地來(lái)把這種電磁場(chǎng)屏蔽在電纜內(nèi)部。岸橋動(dòng)力電纜中的屏蔽也可以起到一定的接地保護(hù)作用，如果動(dòng)力電纜絕緣層及電纜線(xiàn)芯發(fā)生破損，泄漏出來(lái)的故障電流可以通過(guò)動(dòng)力電纜的屏蔽層流入接地網(wǎng)，起到安全保護(hù)的作用。

4 岸橋屏蔽電纜的接線(xiàn)方式

屏蔽電纜接線(xiàn)的常見(jiàn)方式是接地，但不同的接地方式會(huì)起到不同的效果，使用何種接地方式，取決于電控系統(tǒng)、電纜長(zhǎng)度、傳輸信號(hào)的頻率，以及電路對(duì)電磁干擾的敏感度。

4.1 通訊屏蔽電纜的接法

目前岸橋的所有通訊電纜都要求增加屏蔽層軟管，且軟管的兩端要求可靠接地，通過(guò)接地端頭將金屬軟管和接地排連接?？刂破炼说慕拥攸c(diǎn)用接地線(xiàn)一般為綠色或黃綠色連接，在軟管螺旋口用螺絲緊固接地線(xiàn)，另一端壓接在接地銅牌上，確保可靠接地。電氣設(shè)備一端的接地線(xiàn)可以就近與接地螺母、電纜托架或電纜槽的固定螺絲連接，確保軟管兩端接地。通訊電纜軟管的應(yīng)用能夠更好地隔離外界電磁干擾，給通訊電纜增加了雙層屏蔽保護(hù)。

通訊電纜的屏蔽一般情況下只在一端接地，另一端的屏蔽線(xiàn)應(yīng)懸空，且該接地點(diǎn)必須在控制屏側(cè)。選擇屏蔽電纜一端接地，另一端懸空，是因?yàn)橥ㄓ嶋娎|傳輸?shù)囊话銥榈皖l信號(hào)，當(dāng)信號(hào)線(xiàn)傳輸距離比較遠(yuǎn)的時(shí)候，由于兩端的接地電阻不同或PEN線(xiàn)有電流，可能會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)接地點(diǎn)電位不同，此時(shí)如果兩端接地，屏蔽層就有電流形成，對(duì)信號(hào)形成干擾。

在開(kāi)剝電纜屏蔽層時(shí)，應(yīng)在接近屏蔽接地點(diǎn)處進(jìn)行。如控制屏內(nèi)部配備了屏蔽排，在屏蔽排處剝開(kāi)一段屏蔽電纜絕緣層，用屏蔽夾或鋼扎帶將電纜的屏蔽層可靠地壓在屏蔽排上(見(jiàn)圖1)。電纜屏蔽層在壓裝時(shí)要分步均勻，電纜護(hù)套開(kāi)剝處離屏蔽排邊緣不宜超過(guò)5 mm。在接線(xiàn)端子附近，將電纜的屏蔽層切斷，電纜開(kāi)剝處使用膠帶做好絕緣保護(hù)。

1.電纜 2.屏蔽線(xiàn) 3.屏蔽排 4.絕緣保護(hù)的位置圖1 通訊電纜屏蔽接地

屏蔽電纜在過(guò)渡的中間接線(xiàn)箱接線(xiàn)時(shí)，屏蔽線(xiàn)應(yīng)直接在接線(xiàn)端子上對(duì)接，不允許任何形式的間接接地或故障接地。接在端子上的屏蔽線(xiàn)需要用套管封閉起來(lái)，壓裝專(zhuān)用銅接頭，清除掉屏蔽層所有毛刺，防止屏蔽層意外故障接地。

在岸橋采用西門(mén)子電控系統(tǒng)時(shí)，對(duì)于數(shù)字量設(shè)備，如起升電機(jī)脈沖編碼器、俯仰電機(jī)脈沖編碼器、小車(chē)電機(jī)脈沖編碼器、大車(chē)電機(jī)脈沖編碼器，還有三大機(jī)構(gòu)卷筒位移編碼器的屏蔽層均要求兩端可靠接地，這在西門(mén)子的技術(shù)手冊(cè)中已有明確要求。編碼器端的屏蔽電纜在剝線(xiàn)時(shí)，要完整地將電纜屏蔽層從電纜剝出，然后將分散的屏蔽層進(jìn)行扭合，再選用專(zhuān)用銅接頭壓接到編碼器的接地端子，屏蔽線(xiàn)需要用套管封閉起來(lái)，防止屏蔽線(xiàn)與電源或信號(hào)線(xiàn)意外接觸短路。

4.2 岸橋動(dòng)力屏蔽電纜的接法

岸橋上的動(dòng)力屏蔽電纜是指連接交流驅(qū)動(dòng)器和各主要機(jī)構(gòu)變頻電機(jī)帶有屏蔽線(xiàn)的動(dòng)力電纜，主要包含起升動(dòng)力電機(jī)、俯仰動(dòng)力電機(jī)、小車(chē)動(dòng)力電機(jī)，岸橋變頻動(dòng)力電纜屏蔽層要求在電機(jī)和驅(qū)動(dòng)柜兩端接地。

岸橋動(dòng)力屏蔽電纜在驅(qū)動(dòng)柜內(nèi)接線(xiàn)時(shí)，在屏蔽排處剝開(kāi)一段電纜絕緣層，用屏蔽夾或鋼扎帶將電纜的屏蔽層緊密地壓在屏蔽排上，電纜護(hù)套開(kāi)剝處離屏蔽排邊緣不宜超過(guò)5 mm，電纜開(kāi)剝口用膠帶做好絕緣保護(hù)。安裝時(shí)屏蔽夾的半圓開(kāi)口要與電纜直徑匹配，確保半圓開(kāi)口能夠全部包裹電纜屏蔽層，從而確保屏蔽層與屏蔽排可靠接觸。

岸橋動(dòng)力屏蔽電纜在電機(jī)端采用電纜槽進(jìn)線(xiàn)方式時(shí)，將動(dòng)力屏蔽電纜剝?nèi)ヒ恍《?，長(zhǎng)度控制在4～5 cm，電纜開(kāi)剝口使用膠帶做好絕緣保護(hù)。固定電纜時(shí)，用金屬鋼扎帶把屏蔽層緊固壓靠在電纜槽的扎線(xiàn)條上，確保屏蔽層要電纜扎線(xiàn)條可靠接觸，電纜之間要保持5～8 mm間距(見(jiàn)圖2)。

1.電纜 2.屏蔽線(xiàn) 3.屏蔽排 4.絕緣保護(hù)的位置圖2 動(dòng)力電纜屏蔽在電纜槽內(nèi)接地

當(dāng)電纜直接通過(guò)填料函進(jìn)入電機(jī)時(shí)，在電機(jī)端的屏蔽電纜一般都采用屏蔽金屬填料函接線(xiàn)，在接線(xiàn)時(shí)要將動(dòng)力電纜的屏蔽層向夾緊件回?fù)艹蓚銧?，屏蔽層在填料函螺帽?nèi)均勻分布，確保屏蔽層與夾緊件可靠壓緊后再旋緊填料函螺帽。

5 結(jié)語(yǔ)

岸橋電控系統(tǒng)抗干擾抑制和研究是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程，文章僅通過(guò)對(duì)岸橋屏蔽電纜采用正確接線(xiàn)方式來(lái)抑制和減少電磁干擾。隨著技術(shù)的發(fā)展，在岸橋抗干擾的設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用更加優(yōu)質(zhì)的抗干擾材料以及更佳的布線(xiàn)工藝方案，在安裝的過(guò)程中對(duì)各個(gè)施工環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格要求，都可以有效地抑制和減少電磁干擾，從而更大程度地提升岸橋運(yùn)行的穩(wěn)定性。