由於輸電線路產生的工頻磁場具有一定的方向性,將起重機吊臂與輸電線路平行擺放時,耦合作用*強,騷擾*為明顯,因此本文均在該情況下進行分析計算。計算過程中,吊臂中心與220kV輸電線路*外側導線的水平距離為6.5m.信號線纜緊鄰油缸安放於安裝架上,位於油缸與輸電線路中間,如所示。根據吊臂內總線係統接線圖及CAN總線驅動芯片的參數,將吊臂內信號線纜的電氣結構簡化,建立線纜終端的等效電路模型,如所示。其中,發送端CANH與+5V電源之間的等效電阻瘡=87.5aCANL與地線之間的等效電阻尻=112.5卩;接收端CANH與CANL之間的等效輸入電阻hi和足I均為5000a,匹配電阻死hl=120a,24V蓄電池等效內阻兄=0.2a,CAN總線驅動芯片的等效負載電阻圮=5本文計算中模擬了2種常用線纜的情況:一種是無屏蔽的普通4芯線纜,下文中簡稱為I型線纜;另一種是實際使用的雙層屏蔽線纜,下文中簡稱為型線纜。2種線纜的結構如所示。
其中,I型線纜總半徑為8mm,導線半徑為1.5mm,表麵絕緣層厚度為1mm,外絕緣層厚度為1.5mm.型線纜型號為Cavotec6x0.5mm2+C2x2x0.34mm2,具體尺寸由實際測量得到,總直徑為9.9mm,內屏蔽層直徑為4.4mm,外層線纜直徑為1.4mm,內層線纜直徑為1.51mm,導體半徑由截麵積計算得到,外層導體半徑為0.40mm,內層導體半徑為0.33mm.內外層屏蔽層材料均為鋁。
2結果及分析2.1計算結果2.1.1CAN總線耦合騷擾電壓對於常用的非屏蔽普通線纜,采用有限元法分別計算得到I型線纜的電感、電容、電阻參數矩陣,進而計算得到I型線纜CAN總線與地線之間耦合的騷擾電壓沿線纜分布情況。由於騷擾電壓幅值很小,CANH上的騷擾電壓為4.8x108V,CANL上的騷擾電壓為1.7x108V,因此可以忽略不計。
研究的頻率較低,可以近似認為達到完全屏蔽效果,內外層芯線不存在直接耦合。本文主要研究內層CAN總線耦合的騷擾情況,計算內層CAN總線線纜的參數。同理,采用有限元法進行計算得到型線纜的電感、電容、電阻參數矩陣,進而計算得到型線纜CAN總線與地線之間耦合的騷擾電壓沿線纜分布情況。由於騷擾電壓幅值很小,CANH上的騷擾電壓為4.7x10―9V,CANL上的騷擾電壓為3.6x109V,因此可以忽略不計。
2.1.2吊(diao)臂(bi)外(wai)殼(ke)電(dian)位(wei)重(zhong)新(xin)分(fen)布(bu)在(zai)汽(qi)車(che)起(qi)重(zhong)機(ji)進(jin)行(xing)吊(diao)重(zhong)作(zuo)業(ye)時(shi),支(zhi)撐(cheng)腿(tui)將(jiang)車(che)身(shen)外(wai)殼(ke)接(jie)地(di),而(er)吊(diao)臂(bi)外(wai)殼(ke)頂(ding)端(duan)則(ze)可(ke)能(neng)通(tong)過(guo)重(zhong)物(wu)的(de)金(jin)屬(shu)外(wai)殼(ke)接(jie)地(di),則(ze)汽(qi)車(che)起(qi)重(zhong)機(ji)外(wai)殼(ke)與(yu)底(di)盤(pan)、大da地di之zhi間jian就jiu構gou成cheng了le一yi個ge回hui路lu。在zai外wai界jie工gong頻pin磁ci場chang作zuo用yong下xia,該gai回hui路lu中zhong由you於yu電dian磁ci感gan應ying作zuo用yong產chan生sheng感gan應ying電dian動dong勢shi,導dao致zhi汽qi車che起qi重zhong機ji外wai殼ke的de電dian位wei分fen布bu發fa生sheng改gai變bian。
雖然構成外殼的不鏽鋼材料電導率很大,但由於其長度長,且截麵積小,其阻抗比車身各部分外殼之間的接觸電阻、吊(diao)物(wu)用(yong)鋼(gang)繩(sheng)的(de)電(dian)阻(zu)等(deng)回(hui)路(lu)中(zhong)的(de)其(qi)他(ta)阻(zu)抗(kang)大(da),因(yin)此(ci)吊(diao)臂(bi)外(wai)殼(ke)會(hui)存(cun)在(zai)較(jiao)明(ming)顯(xian)的(de)分(fen)壓(ya)作(zuo)用(yong),導(dao)致(zhi)吊(diao)臂(bi)外(wai)殼(ke)兩(liang)端(duan)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)一(yi)定(ding)的(de)電(dian)位(wei)差(cha),進(jin)而(er)導(dao)致(zhi)在(zai)吊(diao)臂(bi)外(wai)殼(ke)底(di)端(duan)及(ji)車(che)身(shen)外(wai)殼(ke)處(chu)接(jie)地(di)的(de)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)(如力矩限製器主機等)與在吊臂頂端工作的在該處接地的電子設備(如風速儀等)的地電位不同;若直接將2者的信號引入CAN總線網絡,則可能會導致CAN總zong線xian網wang絡luo信xin號hao發fa生sheng電dian平ping紊wen亂luan。在zai吊diao臂bi伸shen長chang過guo程cheng中zhong,由you於yu吊diao臂bi伸shen縮suo速su度du較jiao慢man,對dui於yu工gong頻pin磁ci場chang,其qi伸shen縮suo過guo程cheng中zhong切qie割ge磁ci感gan線xian產chan生sheng的de感gan應ying電dian動dong勢shi遠yuan小xiao於yu磁ci場chang強qiang度du變bian化hua產chan生sheng的de感gan應ying電dian動dong勢shi,因yin此ci可ke以yi忽hu略lve。
簡單認為吊臂外殼與地之間形成的回路中的感應電動勢完全由磁場強度變化產生。因此同樣可以采用Rachidi模型對上述情況進行仿真分析。
仿真過程中,將吊臂外殼等效為傳輸線,考慮吊臂仰角為30°、吊臂伸長至*長64mshideqingkuang。jiashezhichengtuijizhongwujinshuwaikejunlianghaojiedi,caiyongjingxiangfafenxidadiduihuiluzukangcanshudeyingxiang。youyudiaobiyudadibingbupingxing,yincidiaobiwaikedezukangcanshubingbushijunyunfenbu。jisuanguochengzhong,yandiaobifangxiangmei0.2mhuafenweiyixiaoduan,fenbiejisuanmeixiaoduandezukangcanshu,ranhouqiujiegaifenbucanshudianlu。diaobiwaikeduididianweidefenbuqingkuangrusuoshi。cishi,diaobiwaikedingduanhediduanzhijiandedianyawei1.5856V,基本與CAN總線的差分有效信號電平相同,可能會影響到CAN總線網絡的正常工作。因此,與CAN總線直接耦合的電磁騷擾相比,該方式引起的騷擾更為嚴重。
2.2電磁騷擾影響因素分析2.2.1吊臂長度的影響將吊臂伸長不同長度時其外殼對地電位分布情況進行對比,結果如表1所示。
吊臂長度不僅會影響耦合回路麵積,進而影響感應電動勢的大小;還hai會hui影ying響xiang吊diao臂bi外wai殼ke阻zu抗kang及ji其qi分fen壓ya情qing況kuang,進jin而er影ying響xiang吊diao臂bi外wai殼ke的de電dian位wei分fen布bu情qing況kuang。由you於yu輸shu電dian線xian路lu產chan生sheng的de工gong頻pin磁ci場chang並bing不bu是shi均jun勻yun磁ci場chang,回hui路lu中zhong吊diao臂bi長chang度du/m電位/Vdianweichadiaobididuandiaobidingduanzhongdeganyingdiandongshidaxiaoyuhuilumianjibingbushijiandandezhengxiangguanguanxi,yincidiaobiwaikeduididianweiyudiaobichangduzhijiandeguanxiyejiaoweifuza。youbiao1可知,隨著每節吊臂伸出,吊臂外殼兩端的電位差不斷增大。
2.2.2吊臂仰角的影響將吊臂具有不同仰角時其外殼對地電位分布情況進行對比,如表2所示。吊臂長度取64m.由表2可知,當吊臂仰角較大時,吊臂外殼兩端的電位差較小。吊臂仰角不同會導致通過回路的磁通以及吊臂在橫向、縱(zong)向(xiang)上(shang)的(de)長(chang)度(du)不(bu)同(tong)。由(you)於(yu)磁(ci)場(chang)本(ben)身(shen)具(ju)有(you)較(jiao)強(qiang)的(de)不(bu)均(jun)勻(yun)性(xing),且(qie)回(hui)路(lu)麵(mian)積(ji)並(bing)不(bu)隨(sui)著(zhe)吊(diao)臂(bi)仰(yang)角(jiao)發(fa)生(sheng)單(dan)調(tiao)變(bian)化(hua),因(yin)此(ci)通(tong)過(guo)回(hui)路(lu)的(de)磁(ci)通(tong)與(yu)吊(diao)臂(bi)仰(yang)角(jiao)之(zhi)間(jian)的(de)關(guan)係(xi)較(jiao)為(wei)複(fu)雜(za)。從(cong)另(ling)一(yi)個(ge)角(jiao)度(du)來(lai)看(kan),當(dang)吊(diao)臂(bi)仰(yang)角(jiao)變(bian)大(da)時(shi),吊(diao)臂(bi)在(zai)與(yu)輸(shu)電(dian)線(xian)路(lu)平(ping)行(xing)的(de)縱(zong)向(xiang)上(shang)的(de)長(chang)度(du)會(hui)減(jian)小(xiao),2者之間的耦合關係也會相對減弱,進而導致吊臂外殼兩端的電位差隨著吊臂仰角的增大而減小。
2.2.3吊臂與線路之間的水平距離的影響改變吊臂與線路之間的水平距離,對比分析吊臂外殼對地電位分布情況,如表3所示。吊臂長度取64m,仰角取30°。
由表3可ke知zhi,吊diao臂bi外wai殼ke兩liang端duan的de電dian位wei差cha隨sui著zhe吊diao臂bi與yu線xian路lu之zhi間jian水shui平ping距ju離li的de增zeng大da而er減jian小xiao。隨sui著zhe吊diao臂bi與yu輸shu電dian線xian路lu之zhi間jian水shui平ping距ju離li的de增zeng大da,輸shu電dian線xian路lu產chan生sheng的de工gong頻pin磁ci場chang磁ci感gan應ying強qiang度du減jian小xiao,因yin此ci其qi在zai吊diao臂bi外wai殼ke與yu大da地di構gou成cheng的de回hui路lu內nei產chan生sheng的de感gan應ying電dian動dong勢shi也ye隨sui之zhi減jian小xiao,導dao致zhi吊diao臂bi外wai殼ke兩liang端duan的de電dian位wei差cha減jian小xiao。基ji於yuCAN總線網絡的工作電平,為了保證汽車起重機在220kV同塔雙回線路附近作業時,CAN總線網絡能夠正常工作,應使其與輸電線路*外相導線保持20m的水平距離。
2.2.4qitayinsudeyingxiangyouyushudianxianluchanshengdegongpincichangjuyoujiaoweimingxiandefangxiangxing,diaobibaifangdefangxianghuixianzhuyingxiangdaodiaobiwaikedeganyingdiandongshi,jineryingxiangdaodiaobiwaikeliangduandedianweicha。
若輸電線路無限長,則沿輸電線路方向的工頻磁場磁感應強度為0;若將吊臂垂直於輸電線路擺放,則通過吊臂外殼與地形成的回路的磁通必然為0;此時吊臂外殼不會產生感應電動勢,吊臂外殼兩端不會有電位差。
接jie地di方fang式shi也ye是shi主zhu要yao的de影ying響xiang因yin素su之zhi一yi。若ruo接jie地di方fang式shi從cong上shang述shu情qing況kuang中zhong的de兩liang點dian接jie地di變bian為wei單dan點dian接jie地di或huo不bu接jie地di,則ze在zai工gong頻pin磁ci場chang中zhong,吊diao臂bi外wai殼ke與yu大da地di之zhi間jian無wu法fa直zhi接jie構gou成cheng回hui路lu,吊diao臂bi外wai殼ke兩liang端duan不bu會hui產chan生sheng較jiao明ming顯xian的de電dian位wei表biao2不同吊臂仰角時吊臂外殼對地電位Table2Potentialoftheboomshell吊臂仰角/(°)電位/V電位差吊臂底端吊臂頂端表3不同水平距離時吊臂外殼對地電位Table3Potentialoftheboomshell距離/m電位/Vdianweichadiaobididuandiaobidingduancha。ciwai,ruodiaobidibuhediaobidingduandeshebeidouzaitongyidianchujiedi,erbushifenbiejiedi,zediaobiwaikeshangchanshengdedianweichabuhuiyingxiangdaotamendezhengchanggongzuo。
yinci,zaishijicaozuozhong,zaicheshendipandezhichengtuidimianjidiaogoubiaomianshangtumojueyuanqiyekeyibimiandiaobiwaikeyudadixingchenghuilu,jinerbimiangaidiancisaorao。ciwai,tongguoyouhuadiaobishanganzhuangdedianzixitongdejiedifangshiyekeyiguibizhezhongfangshidediancisaorao。
3結論汽車起重機在220kV同塔雙回線路附近工作時,由吊臂內的CAN總線網絡直接耦合的電磁騷擾可以忽略,而由吊臂外殼電位重新分布引起的電磁騷擾是對車載電子係統的主要騷擾方式。
吊臂長度、仰角、方向及與輸電線路的水平距離等參數對吊臂外殼兩端的電位差具有顯著影響。為保證汽車起重機在220kV同塔雙回線路附近能夠正常工作,應使其與輸電線路*外相導線保持20m的水平距離。
zaicheshendipandezhichengtuidimianjidiaogoubiaomiantumojueyuanqi,huozheyouhuachezaidianzixitongdejiedifangshi,keyibimiandiaobiwaikeyudadigouchengdehuilusuozaochengdediancisaorao。
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