岸邊集裝箱起重機屏蔽電纜接線方式改進

俞 洋 謝加兵

上海振華重工(集團)股份有限公司長興分公司

1 引言

在岸邊集裝箱起重機(以下簡稱岸橋)電氣系統(tǒng)中，所用的電纜類別繁多，且型號和用途的差異較大，如通訊電纜、控制電纜、動力電纜、還有高壓電纜等。其中通訊電纜和動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，從而對電纜傳輸信號起到屏蔽作用[1]。但在施工過程中會因屏蔽電纜接線方式的錯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方式來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程中會產(chǎn)生大功率諧波，會對其他電器設(shè)備或電氣系統(tǒng)產(chǎn)生強電磁干擾；二是岸橋大功率電機的頻繁啟停(起升機構(gòu)電機、小車機構(gòu)電機、俯仰機構(gòu)電機、大車機構(gòu)電機)會導(dǎo)致線路中出現(xiàn)大電流的沖擊[2]，造成電路系統(tǒng)的電磁干擾；三是岸橋布線時未對通訊電纜、控制電纜、動力電纜分開布線，沒有區(qū)分各類電纜的傳輸特性，混合布線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，電磁干擾會造成電控系統(tǒng)紊亂使得程序不能正常運行，出現(xiàn)指令錯誤或延時等現(xiàn)象，造成岸橋故障，影響岸橋的正常運轉(zhuǎn)，從而降低了岸橋的作業(yè)效率，同時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

屏蔽布線系統(tǒng)源于歐洲，它是在普通非屏蔽布線系統(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的電磁干擾，保證信號傳輸?shù)耐暾浴ｋ姶鸥蓴_(EMI)主要來自低頻干擾，如岸橋的變壓器、各機構(gòu)馬達、投光燈等大功率設(shè)備或元件在通電運行的過程中產(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)生的磁場屏蔽在電纜內(nèi)部，同時動力電纜的屏蔽還可以起到接地保護的作用。因為動力電纜通過的電流比較大,大電流的周圍又會產(chǎn)生磁場，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行，所以在動力電纜加屏蔽層接地來把這種電磁場屏蔽在電纜內(nèi)部。岸橋動力電纜中的屏蔽也可以起到一定的接地保護作用，如果動力電纜絕緣層及電纜線芯發(fā)生破損，泄漏出來的故障電流可以通過動力電纜的屏蔽層流入接地網(wǎng)，起到安全保護的作用。

4 岸橋屏蔽電纜的接線方式

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

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，通過接地端頭將金屬軟管和接地排連接。控制屏端的接地點用接地線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，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。

通訊電纜的屏蔽一般情況下只在一端接地，另一端的屏蔽線應(yīng)懸空，且該接地點必須在控制屏側(cè)。選擇屏蔽電纜一端接地，另一端懸空，是因為通訊電纜傳輸?shù)囊话銥榈皖l信號，當信號線傳輸距離比較遠的時候，由于兩端的接地電阻不同或PEN線有電流，可能會導(dǎo)致兩個接地點電位不同，此時如果兩端接地，屏蔽層就有電流形成，對信號形成干擾。

在開剝電纜屏蔽層時，應(yīng)在接近屏蔽接地點處進行。如控制屏內(nèi)部配備了屏蔽排，在屏蔽排處剝開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(見圖1)。電纜屏蔽層在壓裝時要分步均勻，電纜護套開剝處離屏蔽排邊緣不宜超過5 mm。在接線端子附近，將電纜的屏蔽層切斷，電纜開剝處使用膠帶做好絕緣保護。

1.電纜 2.屏蔽線 3.屏蔽排 4.絕緣保護的位置圖1 通訊電纜屏蔽接地

屏蔽電纜在過渡的中間接線箱接線時，屏蔽線應(yīng)直接在接線端子上對接，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需要用套管封閉起來，壓裝專用銅接頭，清除掉屏蔽層所有毛刺，防止屏蔽層意外故障接地。

在岸橋采用西門子電控系統(tǒng)時，對于數(shù)字量設(shè)備，如起升電機脈沖編碼器、俯仰電機脈沖編碼器、小車電機脈沖編碼器、大車電機脈沖編碼器，還有三大機構(gòu)卷筒位移編碼器的屏蔽層均要求兩端可靠接地，這在西門子的技術(shù)手冊中已有明確要求。編碼器端的屏蔽電纜在剝線時，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行扭合，再選用專用銅接頭壓接到編碼器的接地端子，屏蔽線需要用套管封閉起來，防止屏蔽線與電源或信號線意外接觸短路。

4.2 岸橋動力屏蔽電纜的接法

岸橋上的動力屏蔽電纜是指連接交流驅(qū)動器和各主要機構(gòu)變頻電機帶有屏蔽線的動力電纜，主要包含起升動力電機、俯仰動力電機、小車動力電機，岸橋變頻動力電纜屏蔽層要求在電機和驅(qū)動柜兩端接地。

岸橋動力屏蔽電纜在驅(qū)動柜內(nèi)接線時，在屏蔽排處剝開一段電纜絕緣層，用屏蔽夾或鋼扎帶將電纜的屏蔽層緊密地壓在屏蔽排上，電纜護套開剝處離屏蔽排邊緣不宜超過5 mm，電纜開剝口用膠帶做好絕緣保護。安裝時屏蔽夾的半圓開口要與電纜直徑匹配，確保半圓開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。

岸橋動力屏蔽電纜在電機端采用電纜槽進線方式時，將動力屏蔽電纜剝?nèi)ヒ恍《?，長度控制在4～5 cm，電纜開剝口使用膠帶做好絕緣保護。固定電纜時，用金屬鋼扎帶把屏蔽層緊固壓靠在電纜槽的扎線條上，確保屏蔽層要電纜扎線條可靠接觸，電纜之間要保持5～8 mm間距(見圖2)。

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

當電纜直接通過填料函進入電機時，在電機端的屏蔽電纜一般都采用屏蔽金屬填料函接線，在接線時要將動力電纜的屏蔽層向夾緊件回撥成傘狀，屏蔽層在填料函螺帽內(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

岸橋電控系統(tǒng)抗干擾抑制和研究是一個比較復(fù)雜的過程，文章僅通過對岸橋屏蔽電纜采用正確接線方式來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)計過程中，采用更加優(yōu)質(zhì)的抗干擾材料以及更佳的布線工藝方案，在安裝的過程中對各個施工環(huán)節(jié)進行嚴格要求，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行的穩(wěn)定性。