Сеть it

Непосредственное соединение между активными проводниками и заземленными частями отсутствует. Открытые проводящие части электрической установки заземляются.

Такие сети обладают самыми высокими электро- и пожаробезопасностью по сравнению со всеми рассмотренными вариантами. К тому же сети IT отличаются высокой бесперебойностью электроснабжения потребителей. Электромагнитные возмущения в IT сетях также малы. Применение таких сетей оправдано в особых случаях, например, в медицинских учреждениях.

Нейтральная точка питающего трансформатора 6(10)/0,4 кВ такой сети изолирована от земли или заземлена через значительное сопротивление (сотни Ом 13 несколько кОм). Защитный проводник в таких сетях отделен от нейтрального. ЭБ при однофазном замыкании на корпус в этих сетях наиболее высокая из всех рассмотренных. Это связано с малой величиной тока однофазного замыкания (единицы ампер). При таком токе замыкания напряжение прикосновения крайне невелико и отсутствует необходимость немедленного отключения возникшего повреждения. Кроме того, в сети IT безопасность может быть улучшена за счет применения УЗО. Пожаробезопасность сетей IT самая высокая в сравнении с сетями TN-С, TN-S, TN-С-S, ТТ. Это объясняется наименьшей величиной тока однофазного замыкания (единицы ампер) и малой вероятностью возгорания. Сети IT отличаются высокой бесперебойностью электроснабжения потребителей. Возникновение однофазного замыкания не требует немедленного отключения. При возникновении однофазного замыкания на землю в сети IT напряжение на неповрежденных фазах увеличивается в 1,73 раза. В сети IT с изолированной нейтралью (без резистивного заземления) возможно возникновение дуговых перенапряжений высокой кратности. Электромагнитные возмущения в сетях IT невелики, поскольку ток однофазного замыкания мал и не создает значительных падений напряжения на защитном проводнике. Повреждения оборудования при возникновении однофазного замыкания в сетях IT очень малы. Для эксплуатации сети IT необходим квалифицированный персонал, способный быстро находить и устранять возникшее замыкание. Для определения поврежденного присоединения необходимо специальное устройство (в западных странах применяется генератор тока с частотой, отличной от промышленной, включаемый в нейтраль). Сети IT имеют ограничение на расширение сети, так как новые присоединения увеличивают ток однофазного замыкания.

16. Возможные источники возгарания в изделиях приборной техники

Требования пожарной безопасности к электротехнической продукции, изложены в ГОСТ 12.1.004-91 "ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования", в котором в части таких требований установлено, что вероятность возникновения пожара от электрического или другого единичного технологического изделия или оборудования при их разработке и изготовлении не должна превышать значения 10^-6 в год.

Повышение температуры (перегрев) электронных компонентов вследствие длительной работы, короткие замыкания в цепях питания, искровые и дуговые разряды. Описанные выше явления являются следствием: увеличения переходного сопротивления,

17. Основные характеристики пожарной опасности материалов, используемых в изделиях приборной техники

1. 18. Нормативные требования по пожаробезопасности электронных изделий

2. Электронное изделие должно быть сконструировано и изготовлено таким образом, чтобы оно не представляло пожарной опасности в нормальных условиях эксплуатации и при аварийных режимах.

3. Применяемые в конструкции электронных изделий материалы, элементы, блоки, узлы должны обеспечивать вероятность возникновения пожара в каждом изделии не более в год. Вероятность возникновения пожара в электронном изделии определяется на основании данных о наработке на отказ, указанных в технической документации, справочных данных, характеризующих пожарную опасность комплектующих изделий, или полученных в результате испытаний в пожароопасных аварийных режимах.

4. Вероятность возникновения пожара в электронном изделии определяется только при постановке изделия на производство или при обосновании схемно-конструктивных решений.

5. При нормальной и аварийной работе электронных изделий ни один из элементов конструкции не должен иметь температуру выше допустимых значений, установленных ГОСТ 12.2.006.

7. 

10. 

11. Для элементов, узлов и блоков дБ указаны вероятностные данные их отказа при выполнении защитных функций. Числовые значения дБ приведены в ТУ на ЭУ. При нормальной и аварийной работе ЭУ ни один из элементов не должен иметь температуру выше допустимых значений по ГОСТ 12.2.006-87.

12. Элементы ЭУ, нагревающиеся до опасных температур, дБ защищены от перегрева термовыключателями, термореле и др. Цепи питания должны иметь защиту от токов перегрузки и кз.(плавкие предохранители.) Для ограничения распространения горения должны применяться противопожарные кожухи. Детали из немет мат-в, используемых в качестве наружных частей, частей, удерживающих токопроводники, дБ теплостойкими. Соединительные детали мд токовед частями ЭИ, выполненные из изоляц- х материалов, дБ стойкими к образованию токопроводящих мостиков. Ограничиваются предельно допустимые значения мощности рассеяния комплектующих элементов, вход в цепь авар режима при условии несрабатывания защиты. Жгуты монтажных проводов дБ стойкими к воспламенению и распространению горения при воздействии стандартного игольчатого пламени.

13. 19. Основные конструкторские решения по обеспечению пожаробезопасности изделий приборной техники.

14. 

17. 

19. 20. Учет особенностей эксплуатации при выборе мер обеспечения пожарной безопасности изделия.

20. Требования пожарной безопасности к электроустановкам:

21. 1. Монтаж и эксплуатацию электроустановок и электротехнических изделий необходимо осуществлять в соответствии с требованиями нормативных документов по пожарной безопасности (в том числе Правил устройства электроустановок (ПУЭ), Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПЭЭП), Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей (ПТБ)).

22. 2. Электроустановки и бытовые электроприборы в помещениях, в которых по окончании рабочего времени отсутствует дежурный персонал, должны быть обесточены. Под напряжением должны оставаться дежурное освещение, установки пожаротушения и противопожарного водоснабжения. пожарная и охранно-пожарная сигнализация. Другие электроустановки и электротехнические изделия могут оставаться под напряжением, если это обусловлено их функциональным назначением и (или) предусмотрено требованиями инструкции по эксплуатации.

23. 3. Не допускается прокладка и эксплуатация воздушных линий электропередачи (в том числе временных и проложенных кабелем) над горючими кровлями, навесами, а также открытыми складами горючих веществ, материалов и изделий.

24. 4. При эксплуатации электрических сетей зданий и сооружений с периодичностью не реже одного раза в три года должен проводиться замер сопротивления изоляции токоведущих частей силового .и осветительного оборудования, результаты замеры оформляются соответствующим актом (протоколом).

25. 5. Светильники общего пользования жилых домов должны подвергаться периодическому осмотру и очистке от пыли не реже 2-х раз в год;

26. 6. Выключатель электроэнергии чердачных и подвальных помещений должен располагаться за их пределами.

27. 7. Объемные самосветящиеся знаки пожарной безопасности с автономным питанием и от электросети, используемые на путях эвакуации (в том числе световые указатели "Эвакуационный выход", "Дверь эвакуационного выхода"), должны постоянно находиться в исправном состоянии.

28. При эксплуатации действующих электроустановок запрещается:

29. - использовать приемники электрической энергии (электроприемники) в условиях, не соответствующих требованиям инструкций предприятий-изготовителей или имеющие неисправности, которые в соответствии с инструкцией по эксплуатации могут привести к пожару, а также эксплуатировать электропровода и кабели с поврежденной или потерявшей защитные свойства изоляцией;

30. - пользоваться поврежденными розетками, рубильниками, другими электроустановочными изделиями;

31. - соединять жилы проводов скруткой;

32. - обертывать электролампы бумагой. тканью и другими горючими материалами, а также эксплуатировать светильники со снятыми колпаками (рассеивателями), предусмотренными конструкцией светильника;

33. - эксплуатировать электронагревательные приборы при отсутствии или неисправности терморегуляторов, предусмотренных конструкцией;

34. - оставлять без присмотра включенные в электросеть электроустановки и электротехнические изделия, если это не обусловлено их функциональным назначением и (или) предусмотрено требованиями инструкций по эксплуатации;

35. - применять нестандартные (самодельные) электронагревательные приборы, использовать некалиброванные плавкие вставки или другие самодельные аппараты защиты от перегрузки и короткого замыкания;

36. - располагать светильники на расстоянии менее 0,5м от горючих конструкций и материалов;

37. - устраивать кладовки и мастерские в помещениях распределительных устройств и щитов;

38. - размещать (складировать) у электрощитов. электродвигателей и пусковой аппаратуры горючие (в том числе легковоспламеняющиеся) вещества и материалы.

39. 21. Требования к уровню взрывозащиты в зависимости от условий эксплуатации изделий

40. 

41. 

42. 22. Виды взрывозащиты оборудования и методы её обеспечения.

43. Вид взрывозащиты - специальные меры, предусмотренные в электрооборудовании с целью предотвращения воспламенения окружающей взрывоопасной газовой среды; совокупность средств взрывозащиты электрооборудования, установленная нормативными документами.

44. Существует несколько методов обеспечения взрывобезопасности, цель которых - предотвратить возможность контакта внутренних искрообразующих или тепловыделяющих элементов аппаратуры с внешней взрывоопасной средой, либо препятствовать выходу наружу взрыва, возникшего внутри наружной оболочки аппаратуры путем его локализации:

45. - локализация, или сдерживание взрыва - предотвращение распространения взрыва за пределы оболочки;

46. - изоляция, или герметизация – заливка компаундом, лаком, поддержание высокого давления внутри оболочки продувкой оборудования сжатым воздухом или инертным газом;

47. - заполнение оболочки кварцевым песком, погружение оборудования в масло, применяемое, например, для обмоток трансформаторов;

48. - предотвращение, или ограничение электрической и тепловой выделяемой энергии - применение в методе защиты «искробезопасной электрической цепи».

49. Виды взрывозащиты:

50. 1)Взрывозащита «e»

51. Взрывозащита вида «e» - вид защиты электрооборудования, использующий дополнительные меры против возможного превышения допустимой температуры, а также возникновения дуговых разрядов, искрения в нормальном или ненормальном режимах работы, указанных изготовителем электрооборудования в нормативно-технической документации.

52. Примечание - электрооборудование, вызывающее в нормальном режиме работы дуговые разряды или искрение, по определению не может быть отнесено к защите вида e.

53. 2)Взрывозащита «d»

54. Взрывонепроницаемая оболочка - вид взрывозащиты электрооборудования, в котором его части, способные воспламенить взрывоопасную смесь, заключены в оболочку, способную выдерживать давление взрыва воспламенившейся смеси без повреждения и передачи воспламенения в окружающую взрывоопасную смесь, для которой она предназначена.

55. 3)Взрывозащита «p»

56. Оболочка под давлением - оболочка, в которой защитный газ поддерживается под давлением, превышающим давление во внешней среде.

57. Герметично закрытое устройство - устройство такой конструкции, что наружная среда не может проникнуть внутрь, а любое соединение выполнено неразъемным, например пайкой, дуговой сваркой или сплавленном стекла и металла.

58. Защитный газ - воздух или инертный газ, используемые для продувки и поддержания избыточного давления, а если требуется, и для разбавления воспламеняющихся веществ внутри оболочки.

59. Примечание - В настоящем стандарте инертный газ означает азот, диоксид углерода, аргон или любой газ, который при смешении с кислородом в отношении 4:1 (как в атмосферном воздухе) не расширяет пределы воспламенения взрывоопасных смесей.

60. 4)Взрывозащита «i»

61. Искробезопасная электрическая цепь «i» - электрическая цепь, в которой для предписанных настоящим стандартом условий испытаний любые искрения не вызывают воспламенение с вероятностью большей 10-3, а любое тепловое воздействие не способно воспламенить взрывоопасную смесь.

62. Искробезопасное электрооборудование: Электрооборудование, в котором все электрические цепи искробезопасны.

63. 5)Взрывозащита «m»

64. Взрывозащита вида “герметизация компаундом (m)” - взрывозащита, при которой части электрооборудования, способные воспламенить взрывоопасную атмосферу за счет искрения или нагрева, заключаются в компаунд таким образом, чтобы взрывоопасная атмосфера не могла воспламениться.

65. 23. Взрывозащита вида “искробезопасная цепь”

66. Искробезопасная электрическая цепь определяется как цепь, в которой разряды или термические воздействия, возникающие во время нормального режима работы электрооборудования, а также в аварийных режимах, не вызывают воспламенения взрывоопасной смеси.

67. Вид взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» основывается на поддержании искробезопасного тока (напряжения, мощности или энергии) в электрической цепи. При этом под искробезопасным током (напряжением, мощностью или энергией) имеется в виду наибольший ток (напряжение, мощность или энергия) в электрической цепи, образующий разряды, который не вызывает воспламенения взрывоопасной смеси в предписанных соответствующими стандартами условиях испытаний.

68. Для анализа электрической цепи на искробезопасность необходимо рассматривать реактивные элементы цепи (индуктивности и емкости), которые способны накапливать и отдавать энергию. Когда переключатель, расположенный в опасной зоне, разомкнут, конденсатор накапливает электрическую энергию, которая выделяется при замыкании переключателя, образуя электрическую искру. Таким же образом при замкнутом переключателе индуктивность накапливает магнитную энергию, которая выделяется в виде электрической дуги при размыкании переключателя. Значение энергии, выделяемой электрической цепью, должно быть ниже минимальной энергии поджигания газовоздушной смеси, присутствующей в опасной зоне.

69. Теоретическое определение точного значения энергии, накопленной в электрической цепи, не всегда возможно, особенно если вырабатываемая источником энергия выше энергии, накопленной реактивными элементами. По этой причине характеристики искробезопасных электрических цепей представляются в виде соотношения между электрическими параметрами цепи, напряжением, током и минимальной энергией поджигания опасной атмосферы.

70. Электрическая цепь любой сложности может быть последовательно рассмотрена как омическая, индуктивная и емкостная. Если критерии безопасности отвечают различным типам цепей, то исходная цепь может считаться искробезопасной.

71. В стандартах на электрооборудование с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» рассматриваются три типа устройств: элементарные устройства, искробезопасное электрооборудование, связанное электрооборудование.

72. Элементарные устройства

73. К элементарным устройствам относятся такие, в которых не превышается ни одно из следующих значений: 1,2 В; 0,1 А; 20 мкДж; 25 мВт.

74. К этой категории относятся пассивные воспринимающие элементы (термопары, резистивные датчики, контакты, светодиоды и т.д.), которые могут быть непосредственно размещены на опасных участках. Они не требуют сертификации и маркировки.

75. Под коэффициентом искробезопасности понимается отношение минимальных воспламеняющих параметров к соответствующим искробезопасным.

76. С точки зрения электротехники, конструкция взрывозащищенного электрооборудования с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» должна ограничивать максимальные значения тока и напряжения, которые могут присутствовать в опасных зонах в результате аварийного режима или сочетания аварийных режимов со значениями характеристик искробезопасности ниже значений, полученных после применения соответствующего коэффициента искробезопасности.

77. С контрукторской точки зрения, должны применяться устройства, гарантирующие целостность деталей и цепей, от которых зависит искробезопасность.

78. Стандарты, относящиеся к искробезопасности, описывают, главным образом, следующие аспекты:

79. - размеры элементов,

80. - распределение проводников,

81. - изоляция,

82. - человеческий фактор.

83. Требования к элементам электрооборудования:

84. Искробезопасное электрооборудование должно оставаться безопасным в аварийных режимах при одном или двух повреждениях. Как правило, электрическое повреждение может быть вызвано износом компонентов или случайным коротким замыканием.

85. В элементах, от которых зависит искробезопасность цепи, должны быть предусмотрены меры, повышающие их надежность. В электрической цепи не должно быть элементов, нагруженных больше, чем на 2/3 номинальных значений тока, напряжения или мощности. Элементы, которые не соответствуют этим требованиям, должны рассматриваться как повреждаемые.

86. Следующие элементы относятся к надежным:

87. металлопленочные резисторы;

88. проволочные резисторы, если в конструкции приняты меры против разматывания и закорачивания витков, например пропитка обмоток изоляционным лаком;

89. реле, электромагнитные контакторы, электрооптопары, конструкция которых удовлетворяет требованиям стандарта к искрозащитным элементам;

90. трансформаторы (сигнальные и силовые): сетевая (первичная) обмотка трансформатора должна снабжаться токовой защитой, например плавкими предохранителями. В системах электроснабжения с заземленной нейтралью токовая защита должна устанавливаться в каждый провод сетевой обмотки. В системах с изолированной нейтралью предохранители должны устанавливаться в трехфазных трансформаторах — в две фазы, в однофазных трансформаторах — в одну фазу. Конструкция трансформатора должна быть такой, чтобы обмотка, питающая искробезопасные и гальванически связанные с ними искроопасные цепи, была надежно изолирована от остальных обмоток. Электрические параметры (изоляция, ток холостого тока) должны соответствовать требованиям стандарта;

91. конденсаторы должны включаться последовательно (минимум два в цепи), не допускается применение танталовых и электролитических конденсаторов;

92. полупроводниковые элементы, такие как диоды, стабилитроны, должны быть дублированы, и искробезопасность цепи не должна нарушаться при отключении одного из шунтирующих элементов. Допускается последовательное включение двух диодов, при этом падение напряжения на каждом из них не должно превышать 2/3 обратного рабочего напряжения. Диоды выпрямительного устройства, используемые в качестве искрозащитных, должны рассчитываться на ток короткого замыкания на выходных зажимах выпрямительного устройства;

93. транзисторы, применяемые в качестве шунтирующих, должны быть дублированы; в транзисторах, применяемых в качестве ограничительных, эмиттер и база должны быть соединены через шунтирующий резистор.

94. 24. Взрывозащита вида “d”

95. Подразумевает т.н. сдерживание взрыва, т.е. ограничение области взрыва некоторой зоной т.о., что распространения взрыва в окружающую атмосферу не происходит.

96. 

97. 25. Проблема ЭМС

98. Под электромагнитной совместимостью (ЭМС) понимают способность технических средств правильно функционировать в условиях воздействия электромагнитных помех.

99. Цепи ЛС (линии связи) постоянно находятся под воздействием сторонних электромагнитных полей различного происхождения. Различают две основные группы источников сторонних полей:

100. • внутренние - соседние физические и искусственные цепи данной линии связи;

101. • внешние - энергетически и конструктивно не связанные с линией связи.

102. Внешние источники помех в свою очередь по своему происхождению делятся на:

103. • естественные - грозовые разряды, солнечная радиация и пр.;

104. • созданные человеком - высоковольтные линии передачи, радиостанции, линии электрифицированных железных дорог, электрические сети промышленных предприятий и отдельные энергоемкие устройства.

105. Сторонние электромагнитные поля индуцируют в цепях линий связи помехи, которые не только снижают качество передачи, но иногда возбуждают большие напряжения и токи, приводящие к разрушению линий связи и аппаратуры. Указанные воздействия называют электромагнитными влияниями или просто влияниями на цепи линий связи.

106. Данная проблема является общей для всех систем и устройств телекоммуникаций и называется проблемой электромагнитной совместимости. Сущность ее состоит в том, что в процессе проектирования, строительства и эксплуатации телекоммуникационных устройств и систем необходимо учитывать два противоречивых требования:

107. необходимо обеспечить достаточную для нормальной работы телекоммуникационных систем защиту от воздействия на них сторонних электромагнитных полей;

108. необходимо ограничить допустимыми значениями уровни влияния электромагнитных полей проектируемых устройств и систем на другие устройства.

109. Во время работы технические средства создают различные электромагнитные поля и помехи, создавая определенную электромагнитную обстановку. Так же немалое влияние оказывают помехи от разрядов статического электричества и ударов молнии.

110. Испытания на ЭМС (электромагнитная совместимость) совместно с обследованием ЭМО (электромагнитной обстановки) проводят на строящихся объектах при пусконаладочных работах электроустановок, а при техническом переоснащении действующих объектов при предпроектных и пусконаладочных работах.

111. Проверка на ЭМС является достаточно трудоемким процессом и включает в себя следующие работы:

112. - Измерение удельного электрического сопротивления грунта;

113. - Обследование заземляющего устройства (ЗУ);

114. - Определение уровня помех от внешних электромагнитных возмущений;

115. - Анализ компоновки объекта;

116. - Расчеты.

117. 26. Классификация и характеристики ЭМО

118. Электромагнитную обстановку принято характеризовать как легкую (класс 1), средней жесткости (класс 2), жесткую (класс 3) и крайне жесткую (класс 4). В корреляции с электромагнитной обстановкой устанавливают степени жесткости испытаний технических средств на электромагнитную совместимость.

119. Класс 1. Легкая электромагнитная обстановка:

120. • осуществлены оптимизированные и скоординированные мероприятия по подавлению помех, защите от перенапряжений во всех цепях;

121. • электропитание отдельных элементов устройства резервировано, силовые и сигнальные цепи выполнены раздельно;

122. • выполнение заземлений, прокладка кабелей, экранирование произведено в соответствии с требованиями электромагнитной совместимости;

123. • климатические условия контролируются и приняты специальные меры по предотвращению разрядов статического электричества.

124. Класс 2. Электромагнитная обстановка средней жесткости:

125. • цепи питания и управления частично оборудованы помехозащитными устройствами и устройствами для защиты от перенапряжений;

126. • отсутствуют силовые выключатели, устройства для отключения конденсаторов, катушек индуктивностей;

127. • электропитание устройств осуществляется от сетевых стабилизаторов;

128. • имеется тщательно выполненное заземляющее устройство;

129. • токовые контуры разделены гальванически;

130. • предусмотрено регулирование влажности воздуха, материалы, способные электризоваться трением, отсутствуют;

131. • применение радиопереговорных устройств, передатчиков, запрещено.

132. Эта обстановка типична для диспетчерских помещений индустриальных предприятий, электростанций и подстанций.

133. Класс 3. Жесткая электромагнитная обстановка:

134. • защита от перенапряжений в силовых цепях и цепях управления не предусмотрена;

135. • повторного зажигания дуги в коммутационных аппаратах не происходит;

136. • имеется контур заземления;

137. • провода электропитания, управления и коммутационных цепей недостаточно разделены;

138. • кабели линий передачи данных, сигнализации, управления разделены;

139. • относительная влажность воздуха поддерживается в определенных пределах, нет материалов, электризуемых трением;

140. • использование переносных радиопереговорных устройств ограничено (установлены ограничения приближения к приборам на определенное расстояние).

141. Эта обстановка характерна для индустриальных цехов, электростанций, релейных помещений подстанций.

142. Класс 4. Крайне жесткая электромагнитная обстановка:

143. • защита в цепях управления и силовых контурах от перенапряжений отсутствует;

144. • имеются коммутационные устройства, в аппаратах которых возможно повторное зажигание дуги;

145. • существует неопределенность в выполнении заземляющего устройства;

146. • нет пространственного разделения проводов электропитания, управления и коммутационных цепей;

147. • управление и сигнализация осуществляются по общим кабелям;

148. • допустимы любая влажность воздуха и наличие электризуемых трением материалов;

149. • возможно неограниченное использование переносных переговорных устройств;

150. • в непосредственной близости могут находиться мощные радиопередатчики;

151. • вблизи могут находиться дуговые технологические устройства (электропечи, сварочные машины и т.п.).

152. Типичными для этого класса являются территории вблизи промышленных предприятий, электростанций, открытых распределительных устройств среднего и высокого напряжений, где не предусматриваются специальные меры по обеспечению электромагнитной совместимости.

153. 27. Критерии качества функционирования приборной техники

154. А - нормальное функционирование в соответствии с требованиями, установленными в технической документации на ТС;

155. В - временное ухудшение качества функционирования или прекращение выполнения установленной функции с последующим восстановлением нормального функционирования, осуществляемым без вмешательства оператора;

156. С - временное ухудшение качества функционирования или прекращение выполнения установленной функции, которое требует вмешательства оператора или перезапуска системы;

157. D - ухудшение качества функционирования или прекращение выполнения установленной функции, которое не подлежит восстановлению из-за повреждения оборудования (компонентов), нарушения программного обеспечения или потери данных.

158. ИТС не должно становиться опасным или ненадежным в результате воздействия помех видов, регламентированных в настоящем стандарте.

159. 28. Основные виды и характеристики внешних излучаемых - индуктив помех

160. Внешняя излучаемая помеха является сторонним по отношению к техническому средству (ТС) воздействием, приводящим к искажению аналоговой или дискретной информации в изделии во время ее хранения, преобразования, обработки или передачи.

161. Источниками этих помех являются: 1) помехи сети электропитания, сварочных аппаратов, щеточных двигателей, тиристорных выпрямителей, передающей радиоэлектронной аппаратуры и т.д.; 2) помехи, вызванные разрядами статического электричества и атмосферными явлениями.

162. 

163. Основные виды помех: 1. Коротки замыкания, 2. Грозовые разряды, 3. Переходные процессы высоковольтного оборудования, 4. Радиосредства, 5. Коммутации электромеханических устройств различного назначения, 6. Штатная работа силового электрооборудования, 7. Работа портативных раций, используемых персоналом, 8. Электростатический разряд.

164. Для грозового разряда амплитуда тока помехи достигает значений до 200 кА, а длительность фронта импульса составляет 10 мкс, общая длительность импульса 350 мкс. Помехи при работе низковольтных электромеханических устройств: частоты до 50 МГц и выше, амплитуда до 2 кВ.

165. Электромаг. Помехи: 1) прерывания, провалы, выбросы, колебания напряжения питания; 2) переходные (импульсные) напряжения в линиях электропитания, сигнальных линиях; 3) радиочастотные электромагн. Поля (импульсные и непрерывные); 4) электростатические разряды (ЭСР), создаваемые заряженными объектами; 5) низкочастотные электрически и магнитные поля.

166. 29. Основные виды и характеристики внешних кондуктивных помех

167. Кондуктивные помехи распространяются непосредственно по проводам или проводникам. Они представляют собой токи, текущие по провдящим конструкциям и земле.

168. Условно можно разделить на кондуктивные низкочастотные электромагнитные (ЭМ) помехи (установившиеся отклонения, колебания, провалы и прерывания напряжения системы питания, искажения синусоидального напряжения питания, несимметрия напряжений в трехфазных системах энергоснабжения, отклонение частоты, наведенные низкочастотные напряжения, постоянные составляющие напряжения в сетях электропитания переменнного тока и напряжения сигналова, передаваемых в системах энергоснабжения); и на кондуктивные высокочастотные ЭМ-помехи (введенные или наведенные напряжения и токи, представляющие собой непрерывные колебания, однонаправленные переходные процессы или колебательные переходные процессы).

169. Кондуктивные помехи в цепях, имеющих более одного проводника, принято также делить на помехи «провод - земля» (синонимы - несимметричные, общего вида) и «провод-провод» (симметричные, дифференциального вида). В первом случае («провод-земля») напряжение помехи приложено, как следует из названия, между каждым из проводников цепи и землей. Во втором - между различными проводниками одной цепи. Обычно самыми опасными для аппаратуры являются помехи «провод-провод», поскольку они оказываются приложенными так же, как и полезный сигнал. Реальные помехи обычно представляют собой комбинацию помех «провод-провод» и «провод-земля». Нужно учитывать, что несимметрия внешних цепей передачи сигналов и входных цепей аппаратуры может вызывать преобразование помехи «провод-земля» в помеху «провод-провод». Это легко понять, рассматривая упрощенную схему: несимметрия внешних цепей (Zl1≠Zl2) и входных цепей аппаратуры-приемника (Zi1≠Zi2) приводит к появлению помехи «провод-провод» величиной Ul = (Zi1/ Zl1 - Zi2/Zl2)Uc. В данном примере упрощение заключалось в том, что внутреннее сопротивление приемника в режиме «провод-провод» принято равным бесконечности (т.е., в качестве измерителя полезного сигнала включен идеальный вольтметр).

170. Применение внешних цепей с высокой степенью симметрии (т.е. с Zl1 ≈Zl2, например, типа «витая пара»), позволяет обеспечить низкий уровень преобразования помех «провод-земля» в помехи «провод-провод», но лишь при условии высокой симметрии входных цепей аппаратуры (Zi1 ≈ Zi2).

171. 30. Основные источники помех, создаваемые изделиями приборной техники

172. Внутренние помехи обусловлены процессами, происходящими в самом изделии.

173. Источниками этих помех являются:

174. 1)Блок питания и токоразводящие цепи;

175. 2)Трансформаторы и дросселы;

176. 3)Электромагниты, электрические двигатели, реле и электромеханические устройства;

177. 4)Помехи от рассогласования волновых сопротивлений линий связи с входными и выходными сопротивлениями модулей, которые эти линии соединяют;

178. 5)Помехи, передающиеся по цепям заземления.

179. 31. Элементы электронных устройств, наиболее чувствительных к электромагнитным помехам

180. Нормальная работа электронного устройства определяется его помехоустойчивостью, т.е. это тот предельный уровень сигнала электромагнитного поля, при котором устройство все еще работает нормально. Задается помехоустойчивость в виде амплитуды импульса напряжения, напряженности поля и т.д. После исчезновения помехи и повторного включения технического средства оно работает нормально.

181. Наиболее чувствительными к электромагнитным помехам являются интегральные схемы, т.к. возможно разрушить их или помешать их правильному функционированию с помощью импульса энергии с относительно наименьшей энергией в сравнении с другими электронными компонентами.

182. 32. Помехоустойчивость аналоговых цепей

183. Помехоустойчивость – способность системы функционировать нормально при заданном соотношении полезного сигнала к помехе.

184. Для аналоговых цепей:

185. 1)Сигнала порядка 10 В или 20 мА (обеих полярностей);

186. 2)Единый опорный потенциал, относительно которого измеряются все сигналы напряжения;

187. 3)Рабочая частота очень низка и поэтому обычно можно не учитывать импульсные помехи.

188. Аналоговые цепи восприимчивы:

189. 1)К низкочастотным помехам (в области частот полезного сигнала);

190. 2)К изменениям опорного потенциала.

191. 

192. 33. Помехоустойчивость цифровых цепей

193. По каналам связи цифровых цепей сигнал передается в дискретном представлении, когда сигнал представлен цифровым нулем (напряжение не превышает некоторое максимально допустимое значение) или цифровой единицей (напряжение не меньше уровня единицы).

194. При воздействие помехи может случиться так, что сигнал 0 зайдет в область напряжений единицы (и наоборот), что приведен к ошибке.

195. Различают статическую помехоустойчивость, когда длительность воздействия помехи больше времени переключения цифровых элементов (dt>dt _перекл ) и динамическую помехоустойчивость (обратное условие).

1. Для статической помехоустойчивости:

196. 

198. Где UstH и UstL – напряжения помехи.

199. Условия нарушения функционирования цифровой цепи:

200. 

2. Для динамической помехоустойчивости:

202. Динамическая помехоустойчивость – сигнал помехи рассматривается как импульс, а не постоянный уровень сигнала, как в случае статической. Т.е. статическая помехоустойчивость рассматривает картину, когда в цепи все переходные процессы затухли.

203. 2.1) минимальная энергия переключения , где указаны напряжение помехи, длительность помехи и сопротивление цепи.

204. 2.2) напряжение переключения .

205. 34. Основные виды испытаний ЭУ на помехоустойчивость

206. Виды испытаний электронных устройств на помехоустойчивость делятся на: 1) испытания на помехоустойчивость к кондуктивным помехам; 2)… к излучаемым помехам.

207. Основные испытания:

208. 1)Устойчивость к микросекундным импульсным помехам, где имитируется помеха от молниевого разряда. Воздействие подается на входы питания и входы/выходы информационных цепей.

209. 2)Уст. к наносекундным импульсным помехам (НИП). Имитируются коммутационные помехи, помехи от электромеханических устройств. Подается на входы питания и входы/выходы инф. Цепей.

210. 3)Уст. к электростатическим разрядам. Имитируются разряды с тела человека или заряженных предметов. Подается на корпус, органы управления, разъемы и т.п.

211. 4)Уст. к динамическим изменениям напряжения сети электропитания. Имитируются провалы, прерывания и выбросы напряжения питания при подключении\отключении мощных электроприемников. Подается на цепи питания.

212. 5)Уст. к радиочастотным электромагнитным полям в диапазоне 80-1000 и 1300-2000 МГц. Имитируется работа радиопередатчиков различного назначения. Подается на аппаратуру в целом с присоединенными кабелями.

213. 6)Устойчивость к кондуктивным помехам, наведенным радиочастотными электромагнитными полями. Имитируется работа передатчиков различного назначения. Подается на порты электропитания, линии передачи сигналов и управления.

214. 7)Уст. к магнитным полям промышленной частоты. Имитируется работа силового электрооборудования в нормальном режиме и в режиме КЗ. Подается на аппаратуру в целом с присоединенными кабелями.

215. 35. Основные виды испытаний ЭУ на помехоэмиссию

216. Испытания на помехоэмиссию: 1) кондуктивную; 2) излучаемую; 3)гармоники тока и фликер (мигание световых элементов из-за колебания напряжения питания).

217. Основные испытания:

218. 1)Испытания на индустриальные радиопомехи (ИРП) включают:

219. a. Измерение напряжения кондуктивных ИРП;

220. b. Измерение мощности ИРП, отдаваемой источником ИРП в сеть;

221. c. Измер. Напряженности поля излучаемых ИРП в полосе частот от 9 кГц до 1 ГГц.

222. 2) Испытания на эмиссию гармонических составляющих тока цепи питания (ГОСТ Р 51317.3.3-99).

223. 36. Основные методы и средства обеспечения ЭМС приборной техники

224. Первичные меры:

225. 1)Развязки;

226. 2)Использование симметричных схем;

227. 3)Ограничение полосы частот и быстродействия;

228. 4)Специальная компоновка плат;

229. 5)Заземление.

230. Вторичный уровень:

231. 1)Интерфейсные связи м/у внутренними цепями и внешними кабелями;

232. 2)Фильтры на интерфейсных входах.

233. Третичный уровень:

234. 1)Экранирование (Дорого. Применяется, когда другие меры исчерпаны).

235. Принципы компоновки и заземления оборудования:

236. 1)Разбиение системы для возможности управлять токами электромагнитных помех;

237. 2)Рассмотрение заземления как пути протекания тока помех внутри аппаратуры и токов проводимости вне ее;

238. 3)Рассмотрение заземления как средства предотвращения токов помех от активных сигнальных цепей;

239. 4)Проектирование проводящих частей механической структуры с учетом того, что они неизбежно несут токи помех, которые желательно удалять от схемы.

240. Разбиение:

241. 1)Критические секции в экранирующий кожух. К ним относятся: а) содержат источники излучений (микропроцессоры, видеоцепи); б) особенно чувствительны к внешним помехам (микропроцессорные цепи, низкоуровневые аналоговые цепи);

242. 2)Некритические секции: по уровню сигналов, полосе пропускания и функциям цепи не восприимчивы к внешним возмущениям и не способны к их порождению (нелинейные источники питания, каскады усилителей мощности, несинхронизированная логика).

243. 37. Фильтрация помех

244. Фильтрация служит для:

245. 1)Ослабить эмиссию помех, обусловленную гальваническими связями с источниками и ослабить проникновение таких помех через чувствительных элемент;

246. 2)Предотвратить возникновение перенапряжений в потенциальных источниках помех и ограничить опасные для изоляции перенапряжения (или опасные для функционирования напряжения помех);

247. 3)Ослабить излучаемые источником электромагнитные поля и предотвратить проникновение этих полей через чувствительные элементы.

248. Эффективность конфигурации фильтра зависит от полного сопротивления, относящегося к каждому концу фильтра.

249. Используемые помехозащитные катушки: стержневая катушка (стержень с катушкой), с кольцевым сердечником, кольцевая с двумя встречными обмотками, ферритовые кольца, ферритовые сердечники для плоских жгутов, линии с повышенным затуханием, ферритовые пластины со многими отверстиями.

250. Фильтры питания:

251. 1)Фильтр должен устанавливать первым на входе питания в корпус.

252. 2)Выключатели, предохранители и т.п. устанавливаются так, чтобы провода, в к-х протекает нефильтрованный ток, имели минимальную длину.

253. 38. Экранирование помех

254. Экран обеспечивает возвратный путь для токов фильтрации, а также защиту от непосредственного воздействия электромагнитного поля на внутренние цепи и проводники.

255. Экранирование – установка проводящей поверхности вокруг критических путей схемы так, что электромагнитное поле , к-е обеспечивает наводки на них, ослабляется комбинацией эффектов отражения и поглощения. Для НЧ: полностью металлический кожух; для ВИЧ (более 30 МГц): пластик с тонким проводящим покрытием.

256. Эффективность экрана (коэффициент экранирования) – это отношения напряженностей поля (E, H), наблюдаемых в интересующей точке защищаемой области, при отсутствии и при наличии экрана.

257. 

258. Распространение электромагнитной волны характеризуется волновым сопротивлением. Для металла модуль этого сопротивления много меньше волнового сопротивления волны.

259. Коэффициент ослабления поля, обусловленный поглощением при распространении через материал экрана:

260. 

261. На практике эффективность экранирования не определяется характеристиками материалов, а ограничивается наличием отверстий и неоднородностями в экране.

262. Эффективность экранирования зависит от отношения максимального размера отверстия L и длины волны:

263. 

264. Худшая форма щели – длинная узкая щель.

265. 39. Подавление импульсных помех

266. Импульсные источники вторичного электропитания являются источниками интенсивных электромагнитных помех (ЭМП). Причина заключается в том, что многие сигналы в импульсных источниках представляют периодическую последовательность импульсов. Спектры таких сигналов занимают диапазон частот шириной до нескольких мегагерц. Даже маломощные импульсные источники питания создают помехи для электронной аппаратуры. Поэтому необходимы специальные фильтры для подавления высокочастотных электромагнитных помех. Такие фильтры называют сетевыми. Их устанавливают между внешней сетью и ИВЭП. Помехи, создаваемые резонансными преобразователями, имеют низкочастотный спектр. Это связано с тем, что в резонансных

267. преобразователях переходные процессы происходят на более низких частотах, и высокочастотные спектральные компоненты отсутствуют. Такие помехи гораздо легче поддаются фильтрации.

268. Электромагнитные помехи распространяются как по проводам (кондуктивные помехи), так и через окружающее пространство (излучаемые помехи). Кондуктивные помехи можно разделить на две составляющие: синфазные и дифференциальные. Синфазные помехи проходят по линиям электропитания и не связаны с заземлением. Они измеряются между двумя проводами линии.

269. Дифференциальные помехи измеряются между одним из проводов и землей. Важно учитывать, что амплитуда пульсаций напряжения и тока зависит от сопротивления питающей сети Z . При больших значениях Z велика амплитуда пульсаций напряжения. При малых значениях сопротивления сети

270. велика амплитуда пульсаций тока.

271. 2. Источники электромагнитных помех

272. В импульсных источниках с ШИМ существует несколько основных источников шума. Основным источником шума является входная схема питания. Она содержит ключ, первичную обмотку трансформатора и конденсатор входного фильтра. Конденсатор входного фильтра обеспечивает

273. импульсы тока трапецеидальной формы, необходимые источнику питания.

274. Другим источником шума являются дорожки печатной платы, на которой расположены компоненты преобразователя. Дорожки должны быть максимально короткими и толстыми. Толстые дорожки имеют меньшую индуктивность, чем тонкие. Длина дорожек обусловливает частоты ЭМП, излучаемых в окружающее пространство.

275. Для того чтобы уменьшить длину соединений, конденсатор входного фильтра и ключ должны располагаться рядом с трансформатором. Кроме того, используемые конденсаторы должны иметь малые значения эквивалентного последовательного сопротивления и эквивалентной

276. последовательной индуктивности. Чем больше значения этих паразитных параметров, тем большими будут синфазные кондуктивные помехи на входе источника питания.

277. Нормирование ЭМП. Разработаны специальные нормативы, определяющие допустимые уровни индустриальных помех, которые обязаны выполнять все разработчики электронной аппаратуры.

278. Многие стандарты разделяют аппаратуру, излучающую ЭМП, на два класса. К первому классу относят источники электропитания, эксплуатируемые вне жилых домов и не подключаемые к электрическим

279. сетям жилых домов. Второй класс образуют ИВЭП, эксплуатируемые в жилых домах и подключаемые к электрическим сетям жилых домов.

280. Стандарты определяют допустимые значения напряжения радиопомех на сетевых и выходных зажимах устройств.

281. Методы подавления ЭМП

282. Существует несколько основных методов, позволяющих снизить уровень электромагнитных помех на входе и выходе преобразователя.

283. 1. Применение фильтров защиты от радиопомех (ФРП).

284. 2. Экранирование отдельных узлов преобразователя.

285. 3. Применение экранов в качестве корпусов преобразователей.

286. Фильтры защиты от радиопомех устанавливаются во входной и выходной цепях преобразователя. Такой фильтр должен подавлять как дифференциальную, так и синфазную составляющие ЭМП. Сетевые фильтры должны ослаблять колебания высокой частоты и пропускать без ослабления колебания низкой (промышленной) частоты. Поэтому их реализуют на основе фильтров нижних частот (ФНЧ). Эффективность сетевого фильтра оценивают вносимым затуханием для

287. сигнала помех. Его принято выражать в децибелах: Где 1 U – напряжение помех при отсутствии фильтра; 2 U – напряжение помех при наличии фильтра.

288. Помехоподавляющие фильтры реализуют путем каскадного соединения Г-образных или Т-образных звеньев. Комбинируя такие звенья, добиваются нужного уровня затухания. Структура фильтра определяется во многом внутренним сопротивлением источника помех. сопротивлением сети

289. и видом помех.

290. Экранирование отдельных узлов преобразователя. Эта мера позволяет снизить помехи, излучаемые отдельными узлами. Примером может служить дроссель с сердечником, имеющим воздушный зазор.

291. Дроссель создает интенсивное электромагнитное поле, влияющее на соседние компоненты преобразователя. Эту проблему можно решить с помощью экрана, выполненного из медной фольги. Подобный экран может быть использован в силовом трансформаторе преобразователя. Экран может

292. быть соединен с общей точкой на стороне первичной или вторичной обмоток.

293. Корпус преобразователя должен служить электромагнитным экраном для шума, излучаемого отдельными узлами. В конструкции корпуса следует использовать магнитные материалы на металлической основе. Это может быть железо, сталь и т.д. Для пластиковых корпусов имеется ассортимент проводящих красок, которые можно использовать для экранирования корпуса от электромагнитных помех.

294. Выводы

295. 1. Импульсные источники вторичного электропитания являются источниками интенсивных электромагнитных помех (ЭМП).

296. 2. Различают кондуктивные помехи, распространяющиеся по проводам, и излучаемые помехи, распространяющиеся через окружающее пространство.

297. 3. Для подавления высокочастотных электромагнитных помех необходимы специальные фильтры, устанавливаемые между внешней сетью и ИВЭП. Такие фильтры называют сетевыми.

298. 40. Заземление корпусов приборов как средство обеспечения ЭМС

299. 

300. 

301. 

302. 

303. 41. Защита приборов от статического эл-ва

304. Статическим электричеством называется совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрика или на изолированных проводниках.

305. Основными мерами защиты от статического электричества являются заземление металлических частей оборудования, которые могут быть электризованы, нанесение на поверхность сплошных или несплошных проводящих покрытий (пленок), применение токопроводящих полов и обуви, обеспечение утечки генерируемого заряда на заземленные части за счет увлажнения окружающей атмосферы, изменение режима технологического процесса, применение нейтрализаторов (индукционных, высоковольтных, радиоактивных).

306. Средства коллективной защиты от статического электричества по принципу действия делятся на следующие виды:

307. •заземляющие устройства;

308. •нейтрализаторы;

309. •увлажняющие устройства;

310. •антиэлектростатические вещества;

311. •экранирующие устройства.

312. Нейтрализаторы по принципу ионизации делятся на:

313. •индукционные;

314. •высоковольтные;

315. •лучевые;

316. •аэродинамические.

317. Увлажняющие устройства по характеру действия делятся на:

318. •испарительные;

319. •распылительные.

320. Антиэлектростатические вещества по способу применения делятся на:

321. •вводимые в объем;

322. •наносимые на поверхность.

323. Экранирующие устройства по конструктивному исполнению делятся на:

324. • козырьки;

325. • перегородки.

326. Средства индивидуальной защиты в зависимости от назначения делятся на:

327. •специальную одежду антиэлектростатическую;

328. •специальную обувь антиэлектростатическую;

329. •предохранительные приспособления антиэлектростатические (кольца и браслеты);

330. •средства защиты рук антиэлектростатические.

331. 42. Основные требования к линиям связи с точки зрения ЭМС

332. В общем виде требования, предъявляемые высокоразвитой совре­менной техникой электросвязи к междугородным линиям связи, могут быть сформулированы следующим образом:

333. ♦ осуществление связи на расстояния до 12500 км в пределах страны и до 25 ООО для международной связи;

334. ♦ широкополосность и пригодность для передачи различных видов современной информации (телевидение, телефонирование, передача данных, вещание, передача полос газет и т. д.);

335. ♦ защищенность цепей от взаимных и внешних помех, а также от грозы и коррозии;

336. ♦стабильность электрических параметров линии, устойчивость и надежность связи;

337. ♦ экономичность системы связи в целом.

338. Кабельная линия междугородной связи представляет собой слож­ное техническое сооружение, состоящее из огромного числа элементов. Так как линия предназначена для длительной работы (десятки лет) и на ней должна быть обеспечена бесперебойная работа сотен и тысяч кана­лов связи, то ко всем элементам линейнокабельного оборудования, и в первую очередь к кабелям и кабельной арматуре, входящим в линейный тракт передачи сигналов, предъявляются высокие требования. Выбор типа и конструкции линии связи определяется не только процессом распространения энергии вдоль линии, но и необходимостью защитить расположенные рядом ВЧ цепи от взаимных мешающих влияний. Ка­бельные диэлектрики выбирают исходя из требования обеспечения наи­большей дальности связи в каналах ВЧ при минимальных потерях.

339. В соответствии с этим кабельная техника развивается в следую­щих направлениях:

340. ♦ Преимущественное развитие коаксиальных систем, позволяющих организовать мощные пучки связи и передачу программ телевидения на большие расстояния по однокабельной системе связи.

341. ♦   Создание и внедрение перспективных ОК связи, обеспечивающих получение большого числа каналов и не требующих для своего производства дефицитных металлов

342. Из технических рекомендаций укажем следующие решения:

343. а) разнесение кабельных линий и источников помех в пространстве;

344. б) экранирование слаботочных кабельных линий;

345. в) экранирование силовых кабельных линий или источников помех;

346. г) ограничение длины параллельного пробега слаботочных и силовых кабелей;

347. д) корректное использование системы заземления силовых и слаботочных кабелей;

348. е) снижение излучения источников электромагнитных помех.

349. 43. Влияние условий работы приб тех на выбор параметров и критериев проверки ее на воздействие механических факторов

350. Испытания на механические воздействия

351. Избежать механических воздействий на электротехническое и всевозможное другое оборудование в современном мире практически невозможно, поэтому должна быть проведены испытания и оценка стойкости к влиянию внешних механических факторов.

352. Электротехническое оборудование относится к группе, наиболее чувствительной к вибрационным и ударным (далее — механическим) нагрузкам, т. к. оно имеет в структуре функциональных схем автоматические выключатели (переключатели), электромагнитные пускатели, реле и размыкатели различного типа, показывающие приборы контроля (амперметры, вольтметры и др.). Эти выводы подтверждаются и зарубежными исследованиями.

353. Механические воздействия на электротехническое оборудование, во многом, обусловлены динамическими явлениями, возникающими при вращении и возвратно-поступательном движении неуравновешенных элементов и деталей. В свою очередь, механические колебания с малой амплитудой часто вызывают резонансные колебания других элементов конструкций. Дополнительным источником механических воздействий на электротехническое оборудование являются факторы техногенного характера, а также внешние природные факторы, в том числе землетрясения. Примеры последних лет подтверждают, что на земле сейчас нет мест, где землетрясения невозможны .

354. Лаборатория испытаний на механические внешние воздействующие факторы проводит испытания изделий в соответствии с требованиями стандартов ГОСТ 16962.1-90, ГОСТ 17516.1-90, ГОСТ 2057.406-81.

355. Изделия испытываются на:

356. •виброустойчивость, вибропрочность при воздействиии гармонической (синусоидальной) вибрации в диапазоне частот 5-3000 Гц с ускорением до 30 g;

357. •удароустойчивость, ударопрочность при воздействии одиночных и многократных ударов с максимальным ускорением до 100 g и длительностью до 30 мс;

358. •воздействие линейных ускорений (центробежных нагрузок) до 100 g.

359. 44. Влияние условий работы приб тех на выбор параметров и критериев проверки ее на воздействие климатических факторов

360. Влияние климатических факторов на конструкционные материалы выражается главным образом в возникновении процессов коррозии, потере механических и диэлектрических свойств, изменении электропроводности и т. п. Реакция на воздействующий фактор, степень и скорость изменения свойств конструкционного материала в зависимости от его природы различны. Процесс коррозии у металлов имеет химическую или электрохимическую природу, но причина во всех случаях одинакова: переход корродирующего металла в более стабильное первоначальное состояние, из которого он был получен с затратой большой энергии. Процесс коррозии всегда связан с отдачей энергии, что указывает на самопроизвольный ход реакции, т. е. без затраты энергии извне. Процесс химической коррозии протекает без участия влаги. При электрохимической коррозии растворение металла (возникновение новых соединений) происходит с участием электролита, т. е. воды.

361. Различают три вида коррозии: равномерную, неравномерную, межкристаллическую.

362. При равномерной коррозии процесс распространяется постепенно от отдельных коррозирующих мест по всей поверхности металла.

363. Неравномерная коррозия ограничивается отдельными местами и возникает, например, вследствие нарушения защитного покрытия.

364. Коррозия межкристаллическая характеризуется проникновением в глубь металла путем разрыва структуры и распространением вдоль границ кристаллов.

365. Наличие в атмосфере кислот, щелочей, солей в большинстве случаев ускоряет процессы коррозии.

366. Воздействие агрессивной атмосферы на изоляционные материалы выражается в поглощении ими влаги, ухудшении диэлектрических свойств и постепенном разрушении.

367. Изоляционных пластмасс, не поглощающих влаги, не существует. Количество проникшей влаги и время ее проникновения неодинаковы для различных материалов.

368. Проникновение влаги в изоляционные материалы может быть капиллярное и диффузионное.

369. Капиллярное проникновение имеет место в случае наличия в материале грубых микроскопических пор, трещин и других дефектов. Так как в микроэлектронике применяют только высококачественные изоляционные материалы, то они практически свободны от таких дефектов.

370. Поэтому в данном случае существенно большее значение имеет процесс диффузионного проникновения, который заключается в заполнении промежутков между молекулами материала молекулами воды. При этом перемещение молекул воды происходит в сторону меньшей их концентрации. Таким образом, при повышенной влажности молекулы воды проникают внутрь материала, а в сухой теплой атмосфере — из материала. В первом случае имеет место поглощение влаги, во втором — высыхание.

371. Поглощение влаги диэлектриком ведет к уменьшению его сопротивления, увеличению диэлектрических потерь, набуханию, механическим повреждениям.

372. Плесневые грибки как один из сильнейших биологических факторов также могут отрицательно воздействовать на работоспособность аппаратуры. Для развития плесени необходимы большая относительная влажность воздуха (80— 100%) и температура 25—37°С.

373. Такие условия естественны для стран с тропическим влажным климатом, однако они могут возникнуть искусственно в помещениях, где эксплуатируется аппаратура.

374. Среди материалов, применяемых в микроэлектронной аппаратуре, наибольшее воздействие плесень оказывает на те, которые имеют органическую основу.

375. 

376. 45. Основные виды испытаний на стойкость к в-вию клим-х факторов

377. 

378. 46. Основные виды испытаний на стойкость к в-вию мех-х факторов

379. 

380. 

381. 

382. 47. Основные методы повышения устойчивости изделий к климатическим факторам

383. Покрытия

384. Для защиты поверхности металлических и неметаллических материалов от агрессивной внешней среды применяют различные покрытия, которые по назначению делят на три группы: защитные, защитно-декоративные и специальные.

385. Защитные покрытия предназначены для защиты деталей от коррозии, старения, высыхания, гниения и других процессов, вызывающих выход аппаратуры из строя. Защитно-декоративные покрытия наряду с обеспечением защиты деталей придают им красивый внешний вид. Специальные покрытия придают поверхности деталей особые свойства или защищают их от влияния особых сред.

386. По способу получения все покрытия разделяют на металлические и неметаллические.

387. Металлические покрытия – покрытия, нанесенные горячим способом, гальванические, диффузионные и металлические на диэлектриках. Неметаллические покрытия – покрытия лаками, эмалями, грунтовками, а также противокоррозионное покрытие пластмассами.

388. Выбор того или иного вида покрытия в каждом конкретном случае зависит от материала детали, ее функционального назначения и условий эксплуатации.

389. Для борьбы с плесневыми грибками применяют три способа:

390. способ 1 — использование материалов, не склонных к образованию на них плесени (применение этого метода ограничивается возможностями выбора материалов);

391. способ 2 — изменение внутреннего климата в аппаратуре, имеющее цель лишить плесневые грибки благоприятной базы для развития (здесь главным образом требуется принимать меры к снижению влажности воздуха, так как саморазогрев как отдельных микросхем, так и полностью всей аппаратуры почти автоматически лишает грибки благоприятной температуры);

392. способ 3 — добавление в состав лака или эмали, которыми покрывают поверхность деталей, специальных химических веществ – фунгицидов.

393. Герметизация отдельных элементов, узлов, устройств или всей машины

394. При этом способе защиты в зависимости от степени чувствительности тех или иных элементов или узлов к воздействию агрессивной среды и от их конструктивных особенностей применяют различные способы герметизации, отличающиеся как методом исполнения, так и сложностью и стоимостью.

395. Известны способы герметизации с помощью:

396. а) изоляционных материалов;

397. б) непроницаемых для газов оболочек.

398. Защита изделий изоляционными материалами.

399. Эта защита может производиться пропиткой, заливкой, обволакиванием и опрессовкой.

400. Пропитка изделий состоит в заполнении имеющихся в них каналов электроизоляционным материалом. Одновременно с заполнением каналов при пропитке на всех элементах конструкции образуется тонкий изоляционный слой, защищающий их от воздействия агрессивной среды. Одновременно с защитными функциями пропиточный материал повышает электрическую прочность изделия, скрепляет механически его отдельные элементы, во многих случаях улучшает теплопроводность. Пропитку осуществляют погружением изделий в жидкий изоляционный материал. После извлечения изделия материал отвердевает. Процесс отверждения может происходить при нормальной температуре или с внешним подогревом. При использовании полимеризующихся пропиточных материалов необходимо применять специальные ускорители.

401. При герметизации заливкой все свободные полости в изделии, в том числе и пространство между элементами и корпусом, заливают электроизоляционным материалом, который после отверждения образует достаточно толстый защитный слой.

402. Заливку изделия можно производить в его постоянном корпусе или использовать для этого специальные разъемные формы, которые после отверждения материала удаляются.

403. Герметизация обволакиванием по технике исполнения аналогична операции пропитки, однако здесь используют вязкие изоляционные материалы, обладающие хорошей адгезией к элементам изделия. Слой материала, образующегося на поверхности деталей, сравнительно толст (от долей до нескольких миллиметров) и надежно защищает их от воздействия агрессивной среды.

404. Защита изделий непроницаемыми для газов оболочками.

405. Это наиболее совершенный способ защиты узлов и устройств ЭВМ, так как кроме эффективной защиты он может обладать возможностью разгерметизации в производственных условиях и при эксплуатации.

406. Условия нормальной работы изделий, защищенных вакуум но-плотной герметизацией, зависят не только от качества герметизации, но и от защиты от агрессивных компонентов, входящих в материалы и среду защищаемого объема. Выделение свободных молекул воды и других агрессивных веществ в герметизированном объеме изделия может свести к минимуму эффективность вакуумно-плотной герметизации. При разработке герметичных корпусов следует учитывать условия эксплуатации и прежде всего изменение барометрического давления, внешние механические воздействия и возможные перепады температуры.

407. Вакуумно-плотная герметизация может быть выполнена с неразъемными и разъемными швами: первую используют для защиты малогабаритных узлов и устройств, вторую — для сравнительно больших блоков, требующих профилактической проверки и нуждающихся в смене ее отдельных элементов.

408. Неразъемные герметичные конструкции делают со швами, выполняемыми пайкой, сваркой, клепкой, заливкой, склеиванием или замазкой специальными компаундами (герметиками).

409. В разъемных герметичных конструкциях между соединяемыми деталями (корпусом и крышкой) помещают эластичную прокладку, а в герметизируемый объем – влагопоглотитель, например силикагель.

410. Условие непроницаемости такого герметичного соединения — сохранение во все время его службы контактного давления между прокладкой и соединяемыми поверхностями. Применяют металлические (из свинца, алюминия, красной меди) и неметаллические (например, резиновые) прокладки. При стягивании винтами металлические прокладки деформируются, в них могут возникнуть напряжения, превышающие предел текучести. При использовании резиновых прокладок уплотнение достигается действием остаточных упругих деформаций.

411. 48. Методы повышения устойчивости изделий к мех-м в-ям

412. Вибрационная устойчивость - свойство объекта при заданной вибрации выполнять заданные функции и сохранять значения своих параметров в пределах нормы.

413. Вибрационная прочность - прочность при заданной вибрации и после прекращения ее.

414. Жесткость конструкции есть отношение действующей силы к деформации конструкции, вызванной этой силой. Под прочностью конструкции понимают нагрузку, которую может выдержать конструкция без остаточной деформации или разрушения.

415. 

416. 

417. 49. Методы повышения механической прочности изделий

418. Характеристики механических свойств конструкционных материалов для изготовления деталей машин (характеристики упругости, прочности, пластичности и др.) определяют путем испытаний стандартных образцов в стандартных условиях. В реальных конструкциях эти свойства не всегда проявляются в полной мере. Особенно заметно это несоответствие между характеристиками прочности, полученными при испытании лабораторных образцов, и конструкционной прочностью как максимальным сопротивлением материала, реализуемым в деталях машин.

419. Особый характер проявления механических свойств материала, воплощенного в деталь или конструкцию, связан с влиянием трех групп факторов: эксплуатационных, технологических и конструкционных.

420. Эксплуатационные факторы определяются назначением детали и условиями его эксплуатации (температурой, видом и характером нагружения, окружающей средой и т.п.); они определяют выбор материала для проектируемого изделия и конструкции.

421. Большой эффективности в повышении конструкционной прочности и снижении материалоемкости изделий можно достичь за счет технологических факторов, связанных с предысторией металлургической, механической и термической переработки материала.

422. Прочность – это свойство материала, зависящее от его природы (химического состава) и структурного состояния. Прочность реальных конструкционных материалов из-за наличия дефектов структуры на два-три порядка ниже теоретической, характеризуемой сопротивлением разрыву межатомных связей. Поэтому практически все технологические методы повышения конструкционной прочности материалов основаны на создании такого структурного состояния, при котором обеспечивалось бы сведение к минимуму влияние имеющихся дефектов, в том числе, на субмикроуровне (дислокаций). Это осуществляется путем легирования, предварительной пластической деформации, термической, термомеханической, химико-термической обработок. Необходимые характеристики физико-механических свойств достигаются и повышением чистоты выплавляемого металла. Для этого в промышленности все более широко внедряется вакуумно-дуговой, электронно-лучевой и другие виды переплавов.

423. Для повышения циклической прочности и износостойкости применяют технологические методы поверхностного упрочнения, поверхностную закалку, химико-термическую обработку (азотирование, цементацию), поверхностное пластическое деформирование (обдувку дробью, обкатку роликами и др.).

424. Повышение характеристик прочности материала путем использования различных технологических приемов, как правило, сопровождается снижением характеристик пластичности и вязкости разрушения. Если деталь изготовлена из пластичных материалов, то к эффективным способам оптимизации распределения напряжений можно отнести тренировку изготовленного изделия с перегрузками (автофретирование). Этот способ упрочнения деталей применим только в том случае, если в процессе эксплуатации нагрузка не изменяет знак.

425. В настоящее время для достижения высокой конструкционной прочности широко используются композиционные материалы, состоящие из мягкой матрицы и высокопрочных волокон, оптимально ориентированных по отношению к действующему в детали полю напряжений. Композиционные материалы позволяют рационально согласовать «поля напряжений» с «полями сопротивлений» материала. Они отличаются высокой трещиностойкостью. Недостатком композиционных материалов на неметаллической основе является их интенсивное старение, сопровождающееся охрупчиванием.

426. Принцип равнопрочности всех высоконапряженных деталей, составляющих изделие, осуществить практически невозможно. Тем не менее, использование более достоверных расчетных схем в сочетании с приемами оптимального конструирования является важным резервом повышения несущей способности изделия, более полного использования свойств материала в детали. Высокие показатели использования резерва прочности материала не всегда адекватны экономическим показателям в части стоимости изделия.

427. К основным правилам конструирования относятся следующие:

428. Необходимо избегать резких концентраторов напряжений – больших перепадов жесткостей, глубоких канавок, галтелей малого радиуса и т.п. Циклическая прочность может резко снижаться при наличии царапин на поверхности, повреждений поверхностного слоя при грубой механической обработке, кислотном травлении. Поэтому при проектировании изделий следует предусматривать специальные меры по обеспечению и сохранению в процессе работы хорошего состояния поверхности деталей. Для этого используют различного рода покрытия, предупреждающие коррозию металла, водородное и другие виды охрупчивания. Однако некоторые виды покрытий, например, гальванические, могут способствовать снижению циклической прочности.

429. В местах резких изменений размеров ступенчатых деталей лучше использовать конические переходы, эллиптические или поднутренные галтели, а также декомпенсаторы в виде канавок на поверхности большого размера. Кромки отверстий подвергают обжатию или обчеканке. Благоприятное расположение пятна контакта в зонах приложения сосредоточенных нагрузок достигается приданием поверхности бочкообразной формы (бомбинированием), применением смазок, изготовлением контактируемых поверхностей с кривизной одинакового знака, заменой точечного контракта линейным, введением самоустанавливающихся башмаков.

430. Уровень остаточных напряжений в деталях машин, в том числе монтажных напряжений, должен быть сведен до минимума. Для уменьшения деформаций при сварке и снижения сварочных напряжений применяют конструкции с симметричным расположением швов, избегают их пересечения, делают сварные швы прерывистыми, не располагают их вблизи элементов жесткости.

431. Коэффициент использования металла по критериям прочности и жесткости можно значительно повысить применением рациональных сечений с усилениями наиболее нагруженных зон (двутавровой балки), полых деталей в виде труб, коробок, тонкостенных элементов других форм, подкрепленных поперечными и диагональными связями (раскосами), ребрами или гофрами, а также ячеистых и сотовых деталей. Эффективными могут оказаться конструкции, в которых несущие элементы, работающие при высоких градиентах напряжений (на изгиб, кручение), заменены элементами, работающими на растяжение и сжатие. Конструкции деталей машин, работающих при высоких или низких температурах, особенно в неизотермических условиях, должна исключать возможность возникновения высоких температурных градиентов, приводящих к термическим напряжениям. С этой целью в каждом узле следует использовать материалы с близкими коэффициентами линейного расширения и одинаковой теплопроводностью.

432. Понижение температуры эксплуатации изделия сопровождается ростом вероятности хрупкого разрушения несущих элементов, особенно в зонах сварных швов. В этих случаях очень важно избегать высоких концентраций напряжений любой природы, использовать геометрические формы деталей, исключающие работу материала при двух- и трехосном растяжении, обеспечивать низкие запасы упругой энергии в силовых элементах. В отдельных случаях необходимо предусматривать специальные «ловушки», останавливающие развивающуюся трещину.