叉車類產(chǎn)品的電磁兼容性

國家工程機械質量監(jiān)督檢驗中心叉車室 孫昌元　張正杰　陳寶強

　　一、問題的提出
　　伴隨中國的改革開放，中國的叉車生產(chǎn)廠與世界叉車廠的交流增多，叉車的制造技術水平亦不斷提高，尤其中國的叉車出口能力逐年加強，加入WTO后全球經(jīng)濟一體化的步伐也加快了，為了保護自己的貿(mào)易市場，歐盟、美國等大的貿(mào)易經(jīng)濟體系將貿(mào)易壁壘逐漸更換為技術壁壘，歐盟的CE安全認證、美國的UL認證等均屬于技術壁壘。在CE認證要求中，出臺了89/36/EEC電磁兼容指令，對進入歐盟市場的機電產(chǎn)品的電磁兼容性提出了法律要求。出口歐盟市場的叉車屬于自我認證產(chǎn)品，認證模式遵從B+C模式，即產(chǎn)品的“EC型式檢驗十企業(yè)一致性聲明”，但不管是哪一種模式，產(chǎn)品都必須滿足相關的歐盟指令。89/336/EEC及其修定版是產(chǎn)品電磁兼容的指令。如何提高我國叉車類產(chǎn)品的電磁兼容性，是整個叉車行業(yè)面臨的一個重要課題。
　　二、現(xiàn)狀
　　國外的發(fā)展及狀況
　　在西方發(fā)達國19世紀，隨著通訊的發(fā)展就開始了對電磁現(xiàn)象的認識及研究，即開始了電磁兼容騷擾的研究。早在一九三四年國際電工委員會就成立了無線電干擾特別委員會簡稱CISPR，專門研究無線電干擾問題，制定有關標準，旨在保護廣播接收效果。當初只有少數(shù)國家如比利時、法國、荷蘭和英國等參加該委員會。隨著電磁現(xiàn)象認識的深入，對電磁騷擾的危害認識也更清楚，首先在軍工、電訊領域，為了能讓各種設備不互相干擾影響，同時盡量不受自然氣候（如雷電現(xiàn)象）的影響而展開對電磁兼容研究。電子產(chǎn)品的普及，使人們的生活周圍充滿了電磁干擾現(xiàn)象，為了能讓人們健康地生活，設備正常運轉，逐漸將軍事、通訊領域的電磁兼容研究成果測試方法轉移到民用領域。1989年歐洲共同體委員會頒發(fā)的89/336/EEC指令明確規(guī)定，自1996年1月1日起，所有電子、電器產(chǎn)品須經(jīng)過EMC性能的認證，否則將禁止其在歐共體市埸銷售。此舉在世界范圍內引起較大反響，EMC已成為影響國際貿(mào)易的一項重要指標。國際電工委員會IEC有兩個專們從事電磁兼容標準化工作的技術委員會：一個就是CISPR成立于1934年；另一個是電磁兼容委員會TC77，成立于1981年。CISPR最初關心的主要是廣播接收頻段的無線電騷擾問題，之后在EMC標準化工作方面進行了不懈的努力，CISPR共有七個分技術委員會。CISPR已基本將通常的工業(yè)和民用產(chǎn)品的EMC均考慮在其標準中。CISPR還起草了通用射頻騷擾限額值國際標準草案，這樣對那些新開發(fā)的以及暫時還不能與現(xiàn)有CISPR產(chǎn)品標準相對應的產(chǎn)品，都可以用射頻騷擾限額值來加以限制。幾年前CISPR將其工作頻率范圍擴展為DC-400GHz，目前實際工作范圍為9KHz—18GHz，以前的CISPR標準主要涉及無線電干擾限額值及其測量方法，近年來在抗擾度方面加強了研究，并已制定了一些標準。TC77最初主要關心低壓電網(wǎng)系統(tǒng)的EMC問題（9KHz以下頻段），后來將其工作范圍擴大到整個EMC所涉及的頻率范圍及產(chǎn)品。目前CISPR已制定有CISPR22（1997）《信息技術設備的無線電騷擾特性的測量方法及限值》等14個標準；TC77也已制定了25個IEC標準，其中IEC61000-4系列標準是目前國際上比較完整和系統(tǒng)的抗擾度基礎標準。
　　在二十世紀七、八十年代，電動叉車的運行、起升、轉向控制器以及儀表等使用了電子產(chǎn)品，即容易受到工作環(huán)境中電磁干擾的影響，同時其中的電子產(chǎn)品發(fā)射的電磁騷擾又影響到周圍的環(huán)境，隨著電磁兼容指令的頒布實施，電磁兼容設計的成熟技術很快就運用在叉車電器產(chǎn)品的設計中，因此在這方面應該說是很成熟的。
　　2．國內現(xiàn)狀
　　我國的EMC測試及標準化工作始于六十年代，當時國內的一些院所建立了相對簡陋的試驗室，開展無線電干擾（騷擾）測試研究，同時參考前蘇聯(lián)和歐美國家標準制定我們國家自已的EMC標準和技術條件，直到1986年成立了全國無線電干擾標準化委員會后，我國才開始有組織、系統(tǒng)地對應CISPR/IEC開展國內EMC標準化工作。目前我國已制定了六十多項EMC國家標準，其中基礎標準為GB4365-1995電磁兼容術語；GB/T6113-1995無線電干擾和抗擾度測量設備規(guī)范。
　　中國在電子技術方面與西方發(fā)達國家相比，具有一定的差距，我國有關部門直到二十世紀九十年代才系統(tǒng)地進行電磁兼容現(xiàn)象的研究，整個技術領域相對落后，中國的叉車生產(chǎn)企業(yè)直至現(xiàn)在，在整個產(chǎn)品的制造過程中，也僅有個別企業(yè)做了電磁兼容試驗，企業(yè)還沒有主動在設計階段關注產(chǎn)品的電磁兼容性。
　　三、電磁兼容的基本概念
　　1．基本電磁騷擾：是指任何可能引起裝置、設備或系統(tǒng)性能降低，或者對有生命或無生命物質產(chǎn)品損害作用的電磁現(xiàn)象。
　　2．電磁干擾：是指電磁騷擾引起的設備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。
　　3．電磁騷擾的危害程度：① 災難性的；② 非常危險性的；③ 中等危險的嚴重的使人煩惱的。
　　4．電磁兼容、電磁兼容性（EMC：Electromagnetic Compatibility）：對于設備或系統(tǒng)的性能指標來說，稱為“電磁兼容性”，而作為一門學科來說，稱為“電磁兼容”。
　　電磁兼容是研究在有限的空間、時間和頻譜資源等條件下，各種用電設備（廣義的還包括生物體）可以共存，并不致引起降級的一門科學。
　　電磁兼容性是指設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境下能正常工作，并且不對該環(huán)境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。電磁兼容性和我們所熟悉的安全性一樣，是產(chǎn)品質量最重要的指標之一。安全性涉及人身和財產(chǎn)，而電磁兼容性則涉及人身和環(huán)境保護。在我們的日常生活中經(jīng)常會遇到這樣一些情況：在我們正常收聽廣播或收看電視節(jié)目的時候如果戶外有汽車駛過，很容易造成收聽或收看質量下降；還有當我們在家玩電子游戲機時，常常造成鄰居家電視機的某些頻道無法正常收看；同樣鄰居家在播放錄象時，我們自家電視機也能在某些頻道收看。這樣的例子足以說明：在我們日常生活的空間確實存在著另外一種環(huán)境污染——電磁污染。可以這樣說，凡有電、有開關的設備均會產(chǎn)生電磁干擾。
　　電磁兼容性有三方面的含義：
　?、匐姶怒h(huán)境應是給定或可預期的；
　　②設備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)不應產(chǎn)生超過標準或規(guī)范所規(guī)定的電磁騷擾發(fā)射（EMI）限值的要求。
　?、墼O備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)應滿足標準或規(guī)范所規(guī)定的電磁敏感性（EMS）限值或抗干擾度（Immunity）限值的要求。
　　四、叉車類產(chǎn)品電磁兼容關心的問題
　　1．叉車類產(chǎn)品的零部件：目前電動類叉車產(chǎn)品的電控基本以進口產(chǎn)品為主，或進口零件國內組裝，因為中國沒有相應的電磁兼容性方面的要求，在中國市場上的電控產(chǎn)品能否滿足電磁兼容性的需要仍為未知數(shù)。電機產(chǎn)品、接插件、繼電器、EPS部件、DC/DC變換器、儀器儀表、各類開關等零部件很少做過電磁兼容性試驗，一些進口件或外資企業(yè)的產(chǎn)品除企業(yè)提供的CE聲明外很難見到CE證書或報告。
　　2．零部件的布置：零部件的布置對整機的電磁兼容性影響很大，即使零部件完全符合電磁兼容性的要求，進行布線后，由于導線的天線效應，仍可能導致叉車整車的電磁兼容性不符合要求。
　　3．電纜的天線效應：電纜可以等效為電偶極子發(fā)射/接收天線，電纜屏蔽層上流過的騷擾電流能在電纜內導體上感應出騷擾電壓。因此，進行良好的電纜布設及屏蔽處理將提高整機的電磁兼容性。
　　五、叉車類產(chǎn)品的電磁兼容設計
　　電磁兼容設計的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：①問題解決法；② 規(guī)范法；③ 系統(tǒng)法。目前叉車類產(chǎn)品只能用問題解決法。即通過對叉車樣機進行電磁兼容性測試，根據(jù)測試結果，對部分電路進行調整，以保證整機的電磁兼容性。
　　一般而言，電磁兼容的實現(xiàn)，要從分析形成電磁干擾后果的基本要求出發(fā)。形成電磁干擾后果必須要其備三個要求：
　?、匐姶膨}擾源；
　?、隈詈贤緩絺鬏旊姶膨}擾的通路或媒介；
　?、勖舾性O備。
　　為了實現(xiàn)產(chǎn)品的電磁兼容性，必須從以上三個基本要求出發(fā)，運用技術和組織兩方面措施。所謂技術措施，就是從分析電磁騷擾源、耦合途徑和敏感設備著手，采取有效的技術手段，抑制騷擾源，清除或減弱騷擾的耦合，降低敏感設備對騷擾的影響或增加電磁敏感性電平；為了對人為騷擾進行限制，并驗證所采用的技術措施的有效性，還必須采取組織措施，制訂和遵循一套完整的標準和規(guī)范，進行合理的頻譜分配，控制與管理頻譜的使用，依據(jù)頻率、工作時間、天線方向性等規(guī)定工作方式，分析電磁環(huán)境并選擇布置地域，進行電磁兼容性管理。
　　我們應看到，對于電磁兼容指令這樣的技術壁壘，一方面能起到在一定時期內限制不達標產(chǎn)品進入其市場，另一方面也會促進技術落后方奮直追。因此對于技術壁壘，我們作為落后方不應一味的抱怨，而應該對現(xiàn)有的產(chǎn)品進行試驗→積累經(jīng)驗→建立設計模式→主動進行新產(chǎn)品的電磁兼容設計→進而要求在中國市場的叉車類產(chǎn)品滿足國際相關標準或中國的相關標準的要求。
　　綜上所述，只是本人對叉車類產(chǎn)品電磁兼容性的粗淺認識，希望引起叉車生產(chǎn)企業(yè)的重視，提高產(chǎn)品的電磁兼容性，在世界市場上占據(jù)有利位置，同時也為國內的使用者創(chuàng)造出優(yōu)良的環(huán)境。