Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств. Малков Н.А - 19 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

3. ГРОЗОЗАЩИТА
Грозовой разряд (молния) представляет собой разновидность искрового разряда в электрическом поле атмосферы при
длине искры в несколько километров. Причиной возникновения молний является образование большого объемного электри-
ческого заряда. Обычным источником молний являются грозовые тучи, несущие в себе скопление положительных и отрица-
тельных электрических зарядов в верхней и нижней частях облака и образующие вокруг этого облака большие электриче-
ские поля. Хотя и возможны другие причины.
Образование объемных зарядов различной полярности в облаке связано с конденсацией вследствие охлаждения и воз-
никновении при этом положительных и отрицательных ионов и последующее разделение заряженных капелек под воздейст-
вием тепловых воздушных потоков.
Когда градиент потенциала в какой-либо точке облака достигает критического для изоляционных свойств воздуха зна-
чения, в этом месте начинает зарождаться молния. Так как в облаке, как правило, образуется несколько изолированных друг
от друга скоплений одноименных зарядов, то большинство грозовых разрядов представляет собой серию отдельных импуль-
сов.
Очень упрощенно грозовое электрическое поле можно представить в виде статического поля и поля излучения (в свою
очередь, состоящую из индукционной и радиационной составляющих).
При изменении расстояния статическая составляющая изменяется обратно пропорционально кубу расстояния, а состав-
ляющие поля излучения – обратно квадрату расстояния (индукционная) и линейно – обратно расстоянию (радиационная).
Поэтому при расстоянии до молнии ближе 20…30 км преобладает статическая составляющая, а при больших расстояниях
(100 км и более) – в основном поле излучения.
Мерой защиты служит исключение влияния статического заряда. Это достаточно просто сделать, учитывая достаточно медленный
характер нарастания уровня напряженности электрического поля (50…300 м ⋅ с). Для этого достаточно поставить резистор для стекания
токов параллельно входу приемника или еще лучше дроссель. Причем величину индуктивности дросселя необходимо выбирать мини-
мально возможной (для обеспечения стекания статистически наведенных токов, имеющих максимальную скорость нарастания), но доста-
точную для прохождения контролируемых сигналов.
Поле излучения в наиболее простом случае можно представить в виде короткого импульса тока, в общем случае имею-
щего колебательный характер, то есть короткого радиоимпульса. За счет малой длительности такого импульса (30…150 м ⋅
с), спектр такого излучения очень широк, а в пределе, если рассматривать его как дельта-функцию, имеет вообще бесконеч-
но широкий равномерный энергетический спектр.
Помимо грозовых импульсов в реальных условиях эксплуатации электронного оборудования в его цепях могут возник-
нуть различные виды электрических перегрузок, создаваемые электромагнитными импульсами искусственного происхожде-
ния (за счет излучения радиопередающих устройств, высоковольтных линий передачи, сетей электрифицированных желез-
ных дорог и тому подобное), а также за счет внутренних переходных процессов в оборудовании при ее функционировании
(например, при переключениях индуктивных нагрузок) и электростатических разрядов ЭСР.
3.1. ЗАЩИТА ОБОРУДОВАНИЯ ОТ ГРОЗЫ
Рассмотрим основные причины выхода оборудования из строя во время грозы.
1. Образование статического электричества на кабелях и аппаратуре в результате влияния неподвижных зарядов, накоп-
ленных в грозовом облаке.
Наиболее подвержены влиянию статических зарядов воздушные линии. Причем значительный заряд может также нака-
пливаться в сухую погоду зимой и летом во время так называемых «песчаных метелей».
Основной метод защиты – обеспечение отвода статического электричества с помощью заземления экрана и (или) про-
водящей траверсы и установки на обоих концах кабеля разрядников. Здесь на первое место выходит правильность выполне-
ния заземления и надежность разрядников, к которым предъявляются высокие требования по отводу значительного тока.
2. Наведение в кабельной системе импульсов высокого напряжения, которые возникают в результате воздействия мощного электри-
ческого поля, порожденного грозовыми разрядами.
Если применяемая линия высокого напряжения (ЛВН) не экранирована, в результате воздействия мощной электромаг-
нитной волны на каждом шаге скрутки наводится небольшое напряжение, в пределах нескольких милливольт. Если ЛВН
изготовлена идеально и площадь контуров одинакова, суммарная наведенная ЭДС близка к нулю. Реально же шаг скрутки
далеко не одинаков, поэтому полной взаимной компенсации элементарных ЭДС не происходит, и чем длиннее кабель, тем
выше может быть напряжение между проводниками одной пары в результате электромагнитного импульса, создаваемого
молнией. Это напряжение может до-стигать нескольких сотен вольт.
Основной метод защиты – экранирование, установка на концах кабеля устройств защиты выравнивающих потенциалы,
при которых максимальное напряжение между любыми двумя проводами в кабеле не превышает 7...10 В. Потенциал, пре-
вышающий сотни вольт относительно земли, снижает разрядник.
3. Броски напряжения питающей сети. Это довольно часто встречающаяся причина выхода из строя оборудования «це-
ликом». В сети 220 В нередко происходят броски напряжения до нескольких тысяч вольт. Причины тому – срабатывание
предохранителей на подстанции, разряд молнии, помеха от других мощных потребителей энергии.

Страницы