文档介绍：高速动车的电磁兼容
布线线槽电磁兼容
之
班级:电子101
姓名:梁嘉诚
学号:1011002006
引言:
高速动车组是集高压、变频、网络通信、计算机控制于一体的复杂设备。其内部电子、电气设备布局非常紧密,导致高速动车组线槽内电缆敷设密度急剧增加,由此导致的电磁干扰问题频频出现。由于车载电缆是高效的电磁波接收和辐射天线,也是干扰传导的良好通道,绝大多数设备电磁兼容问题的电缆造成的。在高速动车运营过程中,大部分的故障均是由于传感器采集的信号在传输过程中被电磁干扰污染,京广线在2012年的统计的115次故障中,多数是因为传感器传输的信号因电磁干扰导致的。
一、线槽用不同材质的电磁特性和材质选择
高速动车组线槽有金属和非金属两类,常见的金属线槽材料为钢质和铝质,非金属线槽材料为塑料材质。金属线槽的EMC特性比金属的好。塑料材质的线槽不具备电磁屏蔽的性能,起不到电磁防护的作用。铝质线槽的直流阻抗比相同的尺寸的钢质线槽低,但是如果需要对低频磁场信号进行屏蔽的话,由于钢的导磁率比铝质的要高,其传输阻抗会相对较低,因此钢质的线槽比铝质的线槽的屏蔽效果要好。但是钢质的质量比铝质线槽的大很多,采用钢质线槽无疑增加了整车的质量,给整车的设计造成不便。综合考虑电磁特性、价格、质量等因素,高速动车组线槽选用铝材质。
二、线槽屏蔽和开孔设计
屏蔽是一项既昂贵又难以实现的设计决定。屏蔽的实质就是将关键的电路用一个屏蔽体包围起来。使耦合到这个电路的电磁场通过反射和吸收被衰减。屏蔽设计的好坏由屏蔽效能来评价,屏蔽体的屏蔽效能可表示为:
其中T为穿过屏蔽板的净传输系数;γ为入射阻抗与金属层阻抗之比;t 为屏蔽体的厚度;α为金属内沿垂直方向的衰减常数, ; 为真空磁导率; 为材料磁导率; 为电荷面密度;f 为频率。
从屏蔽效能的公式中可以得出屏蔽体的材料和厚度对屏蔽效能起着决定性的作用。选择屏蔽材料时,通常选择磁导率较大的材料,以保证屏蔽体具备良好的屏蔽衰减系数。其次要合理的选择屏蔽体的厚度,对近场屏蔽来说,屏蔽体的厚度在一定的范围内越厚则屏蔽效能越高,高频时,由于趋肤效应,得到一定屏蔽效果所需屏蔽体的厚度减小。
三、线槽接地设计
线槽接地的目的是为线槽表面感应电流提供电流流过的低阻抗路径,释放线槽壳上积攒的静电和高频干扰电流,减小接地区域之间流通电流的威胁和电位差。采用接地和搭接的措施保持相连接的所有线槽都具有相同的电位。线槽所起的屏蔽效果并不是铝合金线槽本身对电场、磁场的吸收,而是在于线槽的接地,接地将线槽外侧的感应电荷引入大地,这样就不会有感应电场的存在。高速动车组的相对零电位基准是列车车体。高速动车组的车载设备接地就是将设备的接地线合理的链接到列车的车体上。
四、采用电磁兼容设计的高速动车组布线 线槽
高速动车组内电缆既包括电机电缆、变压器电缆等极易产生干扰的电缆,又包括信号线、数据线、音频电缆和视频传输电缆等容易遭受干扰的电缆。这极大的增加了各种电缆间的电磁干扰。对线槽进行合理的电磁兼容设计,以达到减弱线缆间相互干扰的目的。图1~图3为采用上述技术进行的动车组车用典型线槽的设计。
MVB:多功能车辆总线是一种主要用于(但也并非专用于)对有互操作性和互换性要求的互连设备之间的串行数据通信总线。
WTB绞线式列车总线