
- •1. Электромагнитная совместимость: история вопроса, определение, причины возникновения проблемы.
- •Вопрос 2: Основные параметры эмс
- •Вопрос 3: Стандартизация.
- •1. Механизмы связи.
- •Индуктивное влияние
- •Вопрос7
- •Воздействие электромагнитного излучения
- •Экранирование. Материалы для изготовления экранов.
- •Экраны кабелей
- •1. Общие положения анализа эмо
- •(1) Импульсные помехи при коммутациях, к.З. , ударах молний.
- •(2)Магнитная поля различной частоты
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 Ust=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 iESD на среднее расстояние r0, индуктируется напряжение
(4.16)
где l и а - длина и ширина контура соответственно. При выводе (4.16) использованы соотношения: Ust=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 Ust1=128 В в первой петле, Ust2=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 Фi 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.