Индуктивное влияние

       Индуктивное влияние обусловлено потокосцеплением между контуром промышленного устройста и контуром образованным при ударах молнии или разрядах статического электричества.        В качестве первого простого примера на рис. 4.20а показаны два индуктивно связанных контура. Если в контуре 1 имеет место быстрое изменение тока ∆i/∆t, например, при коммутациях, то в контуре 2 индуктируется напряжение помехи

(4.14)

где Ф - магнитный поток, пронизывающий контур 2; L₁₂ - взаимная индуктивность контуров 1 и 2.

Рис. 4.20. Индуктивное влияние между промышленными токовыми контурами: а-принципиальная схема двух токовых контуров 1 и 2 с расстоянием d между ними; б-погонная взаимная индуктивность M/ l в зависимости от a/d; в,е-меры по снижению влияния.

       Взаимная индуктивность зависит от конфигурации и размеров контуров. В нашем случае:

(4.15)

Например, при l=1м, а/d=0.1 и ∆i/∆t=1000 А/c, получаем напряжение помехи U_st=2,3 В.       Второй пример - разряд статического электричества на проводящий корпус прибора G (рис.4.21). В контуре, находящемся внутри прибора и удаленном от проводника с током разряда i_ESD на среднее расстояние r₀, индуктируется напряжение

(4.16)

где l и а - длина и ширина контура соответственно.        При выводе (4.16) использованы соотношения: U_st=al∆B/∆t, B=₀H и H=i/2r₀.       Например, при а=l=1 см, r₀=5 cм и скорости изменения тока во времени 10 А/нс, возможной при разряде статического электричества, напряжение помехи равно 4 В.

Рис. 4.21. Индуктивное влияние разряда статического электричества ESD на петлю (l, a) внутри прибора G

       Следующие примеры индуктивного влияния показаны на рис.4.22 и 4.23. Магнитное поле канала молнии индуктирует в контурах напряжение, которое можно определить из (4.16). Здесь выделены два таких контура. Первый образован проводами сигнального контура и имеет площадь a₁l. Второй площадью a₂l , создан заземленным проводом сигнального контура и землей. При r₀=25м, l=20м, а ₁=0.4cм, а₂=60см и ∆i/∆t=200 кА/мкс из (4.16) вычисляется напряжение U_st1=128 В в первой петле, U_st2=19.2кВ - во второй петле. Если не предусмотрены специальные защитные меры эти напряжения могут привести к пробоям и связанным с ними повреждениям приборов G₁ и G₂.

Рис.4. 22. Индуктивное влияние тока молнии на электрические контуры в устройствах автоматизации: В - канал молнии; G1, G2 - приборы устройства.
	Рис. 4.23. Индуктивное влияние тока молнии на электрический контур внутри здания G, образованный проводами питания и сигнальными линиями при ударе молнии в молниеприемник В здания

       При r₀=11 м, а=15 м, l=10 м и ∆i/∆t=200 кА/мкс индуктированное в петле напряжение согласно (4.16) достигает 540 кВ. При отсутствии средств защиты включенные в обе сети компьютеры, несомненно, будут выведены из строя.

       Мероприятия по снижению индуктированных напряжений предусматривают: 1.       снижение до возможных пределов взаимной индуктивности L₁₂, т.е. уменьшение l за счет сокращения длины проводников, увеличение расстояния между сетевыми и информационными проводами, уменьшение площади контура, подвергающегося воздействию; 2.       уменьшение скорости изменения во времени потока ∆Ф/∆t при помощи короткозамкнутой петли К, расположенной непосредственно у сигнального контура (рис.4.20в). 3.       осуществление связи контуров 1 и 2 ортогонально направлению силовым линиям магнитного поля (рис.4.20г). Этот способ эффективен в устройствах, выполненных в виде катушек; 4.       компенсация индуктированного в контуре 2 напряжения путем скрутки проводов (рис.4.22д). При этом частичные потоки Ф_i создают напряжения, направленные противоположно; 5 экранирование кабелей, соединительных проводов (рис. 3.22, е),

модулей и приборов ферромагнитными экранами (трубами, металлическими

шлангами, стальными корпусами), причем экранирующее воздействие тем

сильнее, чем выше магнитная проницаемость материала и толще стенка

экрана. Проводящие соединения между экраном и землей необязательны,

однако они необходимы для защиты от напряжения прикосновения. Для

ослабления воздействий, вызванных молнией, применяется ферромагнитное

экранирование кабелей передачи данных, проложенных по воздуху, экраны

заземляются на обоих концах.