论文总字数：22591字

摘 要

动力电缆在低频段的电磁屏蔽性能对船舶的电磁兼容性具有重要影响。本次设计旨在制作一个低频段（50Hz~800Hz）动力电缆电磁屏蔽性能测试装置，通过相关仪器测量计算电缆屏蔽系数以及相应的电缆转移阻抗并对结果进行相关分析。本文首先基于国家给定工频条件下通信电缆理想屏蔽系数测量标准GB 5441.9-1985基本确定了部分相关参数以及测量原理；然后通过相关措施对国家标准测试系统部分装置进行改进，并由此确立更为切实可行的测量模型；最后通过计算确定装置的搭接的数学基础数据并通过文献相关数据测算试验结果的准确性。计算结果表明，在改进方案下，动力电缆铠装层的屏蔽系数以及相应转移阻抗能够较为准确的进行测量。试验结果表明，本次装置的设计能够有效的测量出动力电缆金属屏蔽层屏蔽系数以及转移阻抗，与实际工作时的数据基本吻合。最后通过验证可知，屏蔽系数和转移阻抗的试验结果较为准确，电缆的屏蔽性能也较好。结果表明，通过动力电缆屏蔽层接地方案，可以有效的抑制低频（50Hz~800Hz）频率对电缆的电磁干扰能力，使得船舶或者其他系统的动力电缆能够在一个安全的电磁环境中工作。

关键词：电磁兼容，低频，屏蔽系数，转移阻抗

Abstract

The electromagnetic shielding performance of power cables at low frequencies has an important influence on the electromagnetic compatibility of ships. This design aims to make a low frequency (50Hz ~ 800Hz) power cable electromagnetic shielding performance testing device, through the relevant instrument measurement and calculation of the cable shielding factor and the corresponding cable transfer impedance and the results of correlation analysis. In this paper, firstly, based on the National Standard for Measuring the Ideal Shielding Coefficient of Communication Cables under the given power frequency conditions, GB 5441.9-1985 has basically determined some relevant parameters and measurement principles; then, relevant measures are taken to improve some of the devices of the national standard test system, thereby establishing more It is a practical measurement model; finally, the mathematical basic data of the lap of the device is determined through calculation and the accuracy of the test result is calculated through the relevant data of the literature. The calculation results show that under the improved scheme, the shielding coefficient of the armored layer of the power cable and the corresponding transfer impedance can be measured more accurately. The test results show that the design of this device can effectively measure the shielding coefficient and the transfer impedance of the metal shield of the power cable, which is basically consistent with the actual work data. Finally, through verification, it can be seen that the test results of the shielding factor and the transfer impedance are more accurate, and the shielding performance of the cable is also better. The results show that the power cable shielding grounding scheme can effectively suppress the low-frequency (50Hz ~ 800Hz) frequency electromagnetic interference ability of the cable, making the power cable of the ship or other system work in a safe electromagnetic environment.

KEY WORDS:EMC, low frequency, shielding factor, transfer impedance

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 选题的背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 屏蔽系数 2

1.2.2 转移阻抗 3

1.3 本文主要研究内容 3

第二章 屏蔽电缆理论基础 5

2.1 屏蔽系数理论基础 5

2.1.1 屏蔽系数的数学模型 5

2.1.2 屏蔽系数的测量装置 6

2.2 转移阻抗理论基础 7

2.2.1 屏蔽电缆的屏蔽效能 7

2.2.2 屏蔽电缆的转移阻抗研究 9

2.3 本章小结 11

第三章 屏蔽电缆性能装置设计 12

3.1 屏蔽线缆性能装置方案设计 12

3.1.1 屏蔽系数测量装置方案设计 12

3.1.2 转移阻抗测量装置方案设计 13

3.2 屏蔽线缆性能装置结构设计 13

3.3 本章小结 16

第四章 屏蔽电缆性能测算试验及性能分析 18

4.1 屏蔽电缆性能测算试验 18

4.1.1 测算试验预备 18

4.1.2 试验测算 19

4.2 屏蔽电缆性能分析 21

4.2.1 屏蔽电缆性能测试 21

4.2.2 屏蔽电缆性能分析 23

4.3 本章小结 25

第五章 结论 27

致谢 28

参考文献 29

绪论

选题的背景和意义

当今社会，电气设备对船舶自动化所起到的作用日益突出。船舶自动化有利于船舶业的发展，但同时其电磁相关问题也愈来愈引起人们的关注。船舶上如雷达、发电机、电动机等各式各样的电子设备在作业时会产生大量的高频电磁波。各种电子设备的处理如若不当，电子设备便会成为潜在的干扰源，不止影响其他电子设备的正常作业，还会影响船舶工作者的身心健康。更甚者，整个船只的安全得不到保障。与此同时，某些在单独放置时不会产生电磁污染的物体，也会在特定条件下成为干扰源。譬如船体金属物和磁场相互作用会产生大量辐射，从而成为干扰源。金属物和发射各种不同信号的天线通过相互接触从而碰撞生成火花，继而变成干扰源。发射天线近旁的长短不一的钢索避免不了与其感应产生杂乱信号，不只是对数据的传输造成某些不利影响，也会因此而变成潜在的干扰源；船舶上某些位置的绝缘性能不达标时，和周围的钢索相互接触，不免产生火花，继而成为干扰源。船舶上各式各样的半导体材料在高能电磁场作用下也会成为干扰源等等。目前，大家普遍接受了电磁污染是一种污染^[1]。

尽量避免上述各种不良影响的发生和持续。控制和防治船舶上不同电子电气设备之间的电磁危害，最终实现船舶电气的平稳运行以及船舶上船员的人身安全就显得尤为重要。对于电磁兼容的研究由此便显得尤为重要。电磁兼容（Electromagnetic Compatibility，EMC）是指一个电子系统在预定的电磁环境下正常工作和不对电磁环境产生污染的能力^[2]。电磁环境是由两部分组成，即传导能量和辐射能量。所以电磁兼容便有连个方面的研究，即敏感性和发射。敏感性指的是一个电路系统对于不需要的噪声能量响应的能力。发射的控制目的在于相处其他设备的干扰。故在一个电磁兼容系统环境中，控制发射是最恰途径。减少辐射和辐射电纳的最好方法是使用屏蔽。屏蔽层是高度导电的外壳，几乎总是由金属制成。理想情况下，它将完全封闭并封闭磁性执行器或传感器，而不会干扰其操作。其中对于船舶电磁兼容研究是一个重要领域^[3]。

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