Лекция 13

6.3. Защита от энергетических воздействий

6.3.1. Обобщенное защитное устройство

При решении задач защиты выделяют источник, приемник энергии и защитное устройство, которое уменьшает до допустимых уровней поток энергии к приемнику.

В общем случае защитное устройство (ЗУ) обладает способностями: отражать, поглощать, быть прозрачным по отношению к потоку энергии. Пусть из общего потока энергии W⁺, поступающего к ЗУ (рис.6.7), часть W_α поглощается, часть W^- отражается и часть W^~ проходит сквозь ЗУ. Тогда ЗУ можно охарактеризовать следующими энергетическими коэффициентами: коэффициентом поглощения , коэффициентом отражения , коэффициентом передачи . Очевидно, что выполняется равенство ρ + α + τ =1. Если α = 1, то ЗУ поглощает всю энергию, поступающих от источника, при ρ = 1 ЗУ обладает 100 %-й отражающей способностью, а равенство τ = 1 означает абсолютную прозрачность ЗУ: энергия проходит через устройство без потерь.

Рисунок 6.7. Энергетический баланс защитного устройства

В соответствии с изложенным можно выделить следующие принципы защиты:

1) принцип, при котором ρ → 1; защита осуществляется за счет отражательной способности ЗУ;

2) принцип, при котором α → 1; защита осуществляется за счет поглощательной способности ЗУ;

3) принцип, при котором τ → 1; защита осуществляется с учетом свойств прозрачности ЗУ.

На практике принципы обычно комбинируют, получая различные методы защиты. Наибольшее распространение получили методы защиты изоляцией и поглощением.

Методы изоляции используют тогда, когда источник и приемник энергии являющийся одновременно объектом защиты, располагаются с разных сторон от ЗУ. В основе этих методов лежит уменьшение прозрачности среды между источником и приемником, т.е. выполнение условия τ → 0. При этом можно выделить два основных метода изоляции: метод, при котором уменьшается прозрачность среды достигается за счет поглощения энергии ЗУ [т.е. условие τ → 0 обеспечивается условием α → 1 (рис.6.8, а)], и метод, при котором уменьшение прозрачности среды достигается за счет высокой отражательной способности ЗУ [т.е. условие τ → 0 обеспечивается условием ρ → 1 (рис.6.8, б)].

Рисунок 6.8. Методы изоляции при расположении источника и приемника с разных сторон от ЗУ:

а – энергия поглощается; б – энергия отражается

В основе методов поглощения лежит принцип увеличения потока энергии, прошедшего в ЗУ, т.е. достижение условия υ → 1. Принципиально можно различать как бы два вида поглощения энергии ЗУ: поглощение энергии самим ЗУ за счет ее отбора от источника в той или иной форме, в том числе в виде необратимых потерь (характеризуется коэффициентом α, рис.6.9, а), и поглощение энергии в связи с большой прозрачностью ЗУ (характеризуется коэффициентом τ, рис.6.9, б). Так как при υ → 1 коэффициент ρ → 0, то методы поглощения используют для уменьшения отраженного потока энергии; при этом источник и приемник энергии обычно находятся с одной стороны от ЗУ.

Рисунок 6.9. Методы поглощения при расположении источника и приемника с одной стороны от ЗУ:

а – энергия отбирается; б – энергия пропускается

При рассмотрении колебаний наряду с коэффициентом α часто используют коэффициент потерь η, который характеризует количество энергии, рассеянной ЗУ:

,

где W_s и ε_s - средние за период колебаний T соответственно мощность потерь и рассеянная за то же время энергия; ω - круговая частота, ω = 2π/T; ε - энергия, запасенная системой.

В большинстве случаев качественная оценка степени реализации целей может осуществляться двуми способами:

1) определяет коэффициент защиты k_w в виде отношения:

;

2)определяют коэффициент защиты в виде отношения:

Эффективность защиты, дБ,

.