关键词:
电磁学
货运高铁
高空核爆电磁脉冲
电场环境
屏蔽作用
摘要:
为提升复杂电磁环境下货运高铁车厢内部电磁敏感设备的安全性,以高空核爆电磁脉冲(high-altitude electromagnetic pulse, HEMP)为激励源,使用场路耦合的方法对货运高铁车厢内含有直流-直流(direct current to direct current, DC/DC)转换器的电源机箱内部PCB的电场强度及感应电流进行分析。首先,在电磁仿真软件中建立货运高铁电场环境仿真模型;其次,将机箱放置于车厢内部不同位置,使用HEMP从上部和侧面2个方向对车厢进行辐照,采用有限积分法(FIT)预测HEMP辐照下车厢内部的电场分布并计算机箱内部感应电场强度;然后,使用法兰同轴装置法分析在30~300 MHz内机箱铝合金材质的屏蔽效能;最后,利用场路耦合的方法得到机箱内部PCB电路板的电场强度以及感应电流。结果表明:电场峰值为50 kV/m的HEMP,在距离核爆点水平距离30 km处侧面辐照车厢时,车厢中间靠近车窗位置的电场强度较大;3A21铝含量机箱可有效抑制电场干扰;机箱内部PCB电路板上感应电流峰值为1.9 mA,符合GB 17625.1—2022标准要求;机箱内部PCB电路板上电场强度峰值为270 V/m时,PCB电路工作正常,没有偏离规定的指标值,符合GJB 151B—2013标准中RS103电场辐射敏感度要求。研究结果可为HEMP辐照条件下高铁货物运输电的磁防护提供依据。