Обеспечение электромагнитной совместимости судового оборудования по разрядам статического электричества тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Гришаков Евгений Сергеевич

• Гришаков Евгений Сергеевич
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Гришаков Евгений Сергеевич

1.3. Параметры напряжения, тока и электромагнитного поля при электростатических разрядах

2. ИМИТАЦИЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ ПРИ ИСПЫТАНИЯХ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ПОМЕХАМ

2.1. Имитация параметров разряда

2.2. Испытательное оборудование для проверки устойчивости оборудования к электростатическому разряду

2.3. Разработка имитаторов электростатических разрядов

2.4. Аттестация испытательного генератора электростатических разрядов

2.5. Проведение испытаний на устойчивость к электростатическим разрядам и электромагнитному полю разрядов

3. ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ НА ЭЛЕКТРОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

3.1 Восприимчивость элементной базы к импульсным напряжениям и токам

3.2. Моделирование процесса электростатического разряда

3.3 Моделирование электромагнитных полей, возникающих при электростатическом разряде

3.4 Методы расчета электрических полей

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ, РАСПРОСТРАНЕНИЕ И ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ

4.1. Методы и средства измерений

4.2. Разработка и калибровка датчиков

4.2.1 Датчики электрического поля

4.2.2. Датчики магнитного поля

4.2.3 Датчики напряжения

4.3. Настройка измерительного канала при измерении импульсов наносекундной длительности

4.4. Исследование параметров электростатического разряда

4.5. Воздействие электростатического разряда на судовой кабель

5. ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ЭЛЕКТРОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ К ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИМ РАЗРЯДАМ

5.1. Защита оборудования от электростатического разряда

5.2. Конструктивные и схемотехнические методы защиты судового электронного

оборудования

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обеспечение электромагнитной совместимости судового оборудования по разрядам статического электричества»

ВВЕДЕНИЕ

Современное судно представляет собой сложную систему, включающую в себя многие технические средства с различными функциями и принципами действия. В электроэнергетических системах (ЭЭС) возникают электромагнитные помехи (ЭМП), которые могут вызывать сбои в электрооборудовании (ЭО). Актуальным является обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) всего оборудования и систем судна [1]. Для судов характерно близкое расположение высокочувствительного ЭО, силового оборудования и кабельных трасс, по которым распространяются помехи. Обеспечение ЭМС осложняется ростом энергетической насыщенности судов, широким применением цифровой техники в системах управления и обработки информации [2, 3].

Обеспечение ЭМС является научно - техническим направлением, включающим исследование возникновения, распространения, воздействия помех, разработку требований к электронному и электротехническому оборудованию, методов и средств их выполнения. Задачами этого направления являются:

- выяснение причин возникновения, воздействия и способы предотвращения непреднамеренных ЭМП различного происхождения;

- определение восприимчивости к ЭМП различного оборудования;

- выявление наиболее подверженных узлов к ЭМП;

- использование и разработка эффективной защиты ЭО.

Применение ЭО является основой в любой отрасли, но сбои ЭО из-за электромагнитной несовместимости способны привести к значительному экономическому ущербу и даже к катастрофическим последствиям [4, 5]. По опубликованным данным около 80 % сбоев в работе ЭО связано с импульсными напряжениями, одной из причин которых являются электростатические разряды (ЭСР). Разряды статического электричества вызывают сбои в работе ЭО и могут привести к выходу его из строя. Возможно возникновение и скрытых повреждений, которые приводят к периодической ложной работе ЭО. Достаточно одного воздействия ЭСР, чтобы вывести из строя дорогостоящий электронный прибор или уничтожить базу данных. Сбои в ответственных системах промышленных предприятий, электростанций, транспорта представляют опасность для жизни.

Проблема обеспечения ЭМС при ЭСР наиболее остро стоит для судов, где все системы являются высокоавтоматизированными, выполненными на базе цифровой техники, которая по своему принципу действия восприимчива к ЭСР [6, 7]. Опыт испытаний образцов ЭО на воздействие ЭСР показывает, что разработчики ЭО недостаточно учитывают ЭСР при проектировании и изготовлении ЭО. Результаты испытаний на воздействие ЭСР судовых

систем после их установки на судно позволяет сделать вывод, что для обеспечения ЭМС недостаточно выполнять только существующие требования Российского морского регистра судоходства по устойчивости ЭО к ЭСР, которые в настоящее время подтверждаются испытаниями образцов ЭО в лаборатории [8]. Актуальным является проведение исследований в области обеспечения ЭМС судового оборудования при ЭСР.

В мире ежегодно проводятся симпозиумы по ЭМС, включающие тематику ЭСР, а также специальные симпозиумы, посвященные статическому электричеству. Интерес к воздействию ЭСР на ЭО возрастает. Значительный вклад в изучение ЭСР и его вторичных эффектов внесли отечественные и зарубежные ученые и инженеры: Кечиев Л. Н., Кузьмин В. И., Кузнецов В.В., Максимов Б. К., Обух А. А., Гизатуллин 3. М., Чермошенцев С.Ф., Матков В. Н., Каверзнев В.А., Зайцев А.А., Овечкин Ю.А., Балюк Н.В., Уайт Д., Уильямс Т., Поммеренке Д., Джеймс Л., Миролюбов Н.Н, Костенко М.В., Левинштейн М. Л., Тиходеев Н.Н. Анализ опубликованных работ подтверждает необходимость проведения исследования вопросов, связанных с ЭСР, применительно к судовому оборудованию.

Полученный опыт проведения испытаний судового оборудования еще раз доказывает, что воздействие ЭСР является одним из наиболее опасных факторов для ЭО, которое составляет основную часть, отвечающую за безопасность, информацию и стабильность плавания судна. Российский морской регистр судоходства (РС) [9] в обязательном порядке требует проведение испытаний судовых ТС на устойчивость к ЭСР.

Наиболее лучшим способом достижение ЭМС ЭО, является решение проблемы в начале разработки ЭО и ЭС. Для этого необходимо знать и понимать физические процессы накапливания статического электричества и возникновения ЭСР. Проанализировать, возможные виды и механизмы влияния помех в каждом конкретном ЭО, а также создать условия, при которых исключается возникновение как можно большего числа помех или уменьшается вероятность их появления. Эти меры дают возможность принять необходимые решения для уменьшения последствий ЭСР еще на этапе разработки ЭС, что приводит к сокращению материальных расходов, времени и повышению качества ЭО и ЭС.

Судовое оборудование работает в более тяжелых условиях по сравнению с береговым оборудованием, так как судовое ЭО перемещается вместе с судном, и в течение одного рейса может побывать во всех климатических поясах земного шара. Это может привести к изменению процесса накопления статического электричества и процесса ЭСР. Отказ ответственного ЭО и систем судна в рейсе из-за ЭСР непосредственно влияет на безопасность мореплавания [10]. Замена вышедших из строя комплектующих при значительном удалении судна от портов может оказаться практически невозможной. Некоторые комплектующие могут быть недоступны даже в порту из-за постоянно обновляемой элементной базы.

Российский морской регистр судоходства устанавливает требования по ЭМС предусматривающий проведения испытаний ЭО на устойчивость к ЭСР до установки на судно. [9]. Испытания ЭО позволяет выявить правильность выбора схемотехнических решений, конструкции ЭО, выполнения соединений и заземления, обеспечивающих устойчивость ЭО к ЭСР [11]. Результаты испытаний на воздействие ЭСР судовых систем после их установки на судно позволяет сделать вывод, что для обеспечения ЭМС недостаточно выполнять только существующие требования РС по устойчивости ЭО к ЭСР, которые в настоящее время подтверждаются испытаниями образцов ЭО в лаборатории.

Актуальным является проведение исследований в области обеспечения ЭМС судового оборудования при ЭСР.

Предметом исследования в данной работе является разряд статического электричества и его вторичные эффекты.

Целью диссертационной работы является обеспечение электромагнитной совместимости судовых технических средств в условиях возникновения, распространения и воздействия электростатических разрядов.

Задачи исследований.

1. Определение параметров изменения тока и напряжения при ЭСР, путей распространения и воздействия ЭСР на судовое оборудование.

2. Разработка модели источника электростатического разряда с определенными параметрами.

3. Разработка модели для оценки возможных напряжений и токов на металлическом корпусе ЭО при ЭСР.

4. Определение распространения вторичных эффектов от ЭСР в кабелях и конструкции

ЭО.

5. Разработка датчиков для регистрации электрических полей (ЭП), магнитных полей (МП) и высоковольтного напряжения на судовом кабеле при воздействии ЭСР.

6. Разработка имитатора электростатического разряда для получения выходного напряжения до 30 кВ.

7. Экспериментальная проверка разработанных моделей и получение новых данных для моделирования.

8. Разработка и проверка эффективности методов и средств защиты при проектировании и эксплуатации судового оборудования при воздействии ЭСР.

Научная новизна работы:

1. Разработана модель для расчета вторичных эффектов ЭСР, учитывающая физические размеры корпуса судового электрооборудования, длину его заземления и качество соединения верхней крышки с корпусом.

2. Разработана методика измерений и датчики импульсных напряжений, напряженности электрического и магнитного поля, позволяющая получить осциллограммы вторичных эффектов ЭСР в наносекундном и микросекундном диапазонах длительностей.

3. Получены результаты экспериментального исследования распространения импульсных помех в судовом кабеле при воздействии ЭСР амплитудой 25 кВ и распространения ЭСР через вторичные источники питания в судовую питающую сеть.

Достоверность научных результатов подтверждается использованием обоснованных и признанных методов расчета, экспериментальной проверкой разработанных моделей и результатов моделирования.

Положения, выносимые на защиту.

1. Оценка параметров тока, напряжения, импульсных и магнитных полей при воздействии ЭСР на судовое оборудование.

2. Модель источника ЭСР и корпуса ЭО, результаты моделирования воздействия ЭСР на ЭО с учетом различных параметров корпуса.

3. Методика калибровки датчиков для регистрации параметров вторичных эффектов при ЭСР, методика обработки экспериментальных данных полученных с помощью датчиков.

4. Зависимость амплитуды напряжения на корпусе ЭО от длины проводника заземления, зависимости напряженности ЭП от типа соединения крышки с корпусом и расстояния до корпуса ЭО, полученные моделированием и проверенные экспериментально.

5. Экспериментально установленный пробой изоляции трансформатора питания и попадание импульсного напряжения в питающую сеть судна при ЭСР в корпус незаземленного ЭО.

6. Экспериментально установленное незначительное затухание волны напряжения в судовом кабеле, вызванной ЭСР в экран кабеля или в рядом расположенную металлическую конструкцию.

Практическая ценность работы.

1. Предложенные модели источника ЭСР, заземления корпуса и соединение крышки с корпусом могут быть применены на этапе разработки электрооборудования и электронных средств, для повышения устойчивости к ЭСР.

2. Разработанные датчики позволяют проверить эффективность экранирования корпуса ЭО и заземления при воздействии ЭСР, что позволит выявить недостатки и ускорить доработку ЭО.

3. Полученные зависимости амплитуды напряжения на корпусе ЭО от длины проводника заземления, напряженности ЭП от типа соединения крышки с корпусом и расстояния до корпуса ЭО и количественные данные могут быть использованы разработчиками ЭО.

4. Разработанный имитатор электростатических разрядов ЭСР-25000 позволяет проводить испытания оборудования по требованиям отечественных и международных стандартов, зарубежным военным требованиям, а также исследования эффектов, возникающих при ЭСР до 30 кВ.

Внедрение результатов работы. Имитатор электростатических разрядов ЭСР-25000 внедрен в организации АО «ОБОРОНТЕСТ», 23 ГМПИ-филиал АО «31ГПИСС», ЗАО «ИСТ», ООО «ЭЛЕМКОМ». Разработанные датчики применяются при испытаниях на ЭМС в лабораториях АО «Концерн «НПО «Аврора», ООО «Невский испытательный центр», ООО «ЭЛЕМКОМ». Методики калибровки датчиков и методика измерения импульсного напряжения внедрены в дисциплины ЭМС в процесс обучения по учебным планам 26.03.02.09 (подготовка бакалавров), 26.04.02.24 (подготовка магистров).

Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались на заседании кафедры «Электротехники и электрооборудования судов» СПБГМТУ, на заседании секции ЭМС в техно- и биосфере Дома ученых им. М. Горького, на 7-ой научно - технической конференции молодых специалистов «Корабельные системы управления и обработки информации. Проектирование и изготовление» (Санкт-Петербург, 2017 г.); 6-ой Всероссийской научно -технической конференции «Электромагнитная совместимость» (Москва, 2017); 4-ой Всероссийской межотраслевой научно - технической конференции «Актуальные проблемы морской энергетики» (Санкт-Петербург, 2015 г.); 5-ой Всероссийской межотраслевой научно -технической конференции «Актуальные проблемы морской энергетики» (Санкт-Петербург, 2016 г.); Всероссийском научно - техническом форуме «Корабельная энергетика: из прошлого в будущее» (Санкт-Петербург, 2017 г.); 2-ом Всероссийском научно - техническом форуме «Корабельная энергетика: из прошлого в будущее» (Санкт-Петербург, 2018 г.); 7-ой Всероссийской межотраслевой научно - технической конференции «Актуальные проблемы морской энергетики» (Санкт-Петербург, 2018 г.); 8-ой международной научно - технической конференции «Актуальные проблемы морской энергетики» (Санкт-Петербург, 2019 г.);

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 6 статей в изданиях из перечня ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы, включающего 107 наименований, и 2 приложений. Основная часть работы изложена на 133 страницах, включающих 109 рисунков, 16 таблиц.

Личный вклад автора состоит в разработке модели источника ЭСР с определенными параметрами, в разработке и калибровке датчиков напряжения, электрического и магнитного поля для регистрации наносекундных импульсов. Автор непосредственно провел исследования по вопросам распространения импульсных помех от ЭСР по судовым кабелям, вторичным источникам электропитания и электрооборудованию. Принимал участие в испытаниях судового электрооборудования на ЭМС, планировании и проведении экспериментальных исследований.

1. ВОЗНИКНОВЕНИЕ И ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ РАЗРЯДОВ 1.1. Физический процесс накопления статического электричества

Необходимость обеспечения ЭМС требуется во всех существующих разделах электротехники и электроники [12]. Современные направления в области обеспечения ЭМС приведены на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Современные направления обеспечения ЭМС

Работа в любом представленном направлении имеет важное значение, так как необходима для обеспечения ЭМС. Из всех направлений наибольший интерес и актуальность для инженера представляет собой защита от помех ЭО и их подавление. Изучение и моделирование ЭМП, предполагаемых источников и путей распространения помех, их возможное влияние на ЭО важны при обеспечении ЭМС. Классифицировать ЭМП, характеризующие электромагнитную обстановку (ЭМО) в местах размещения технических средств (ТС), можно следующим образом (рисунок 1.2) [13].

Рисунок 1.2 - Классификация электромагнитных помех Представленные помехи на рисунке 1.2 могут распространяться как по проводам, так и быть излучаемыми. Особое место занимает разряд статического электричества. Он представляет собой импульсный перенос накопленного электростатического заряда между телами с разными электростатическими потенциалами [14]. Статическое электричество может образоваться в результате процессов, возникающих при трении, дроблении, распылении,

быстром отделении твердых, жидких и газообразных веществ, а также при деформации. При контакте разнородных тел происходит перераспределение носителей заряда электронов или ионов с одной поверхности на другую. В результате возникает двойной электрический слой на границе раздела тел, на котором формируется контактная разность потенциалов. При разрыве этих тел произойдет разделение слоев зарядов и поверхность одного тела примет положительный заряд, а другого отрицательный. Величина заряда статического электричества объекта зависит от относительной влажности воздуха, свойств диэлектрика (подошвы обуви, ковра, одежды), отделяющего заряженный объект от проводящей поверхности, электрической емкости относительно земли, от характера и скорости движения. Высокая скорость отрывы поверхностей тел друг от друга способствует большему числу зарядов на поверхности. В большинстве случаев подразумевается разряд с человека на металлические корпуса приборов, панели управления ЭО, разъемы. Намного реже возможны разряды и между объектами, но это делает ЭСР еще более непредсказуемым и опасным, например, сбои в работе современного медицинского оборудования могут повлиять на качество жизнеобеспечения человека [15]. Возле ЭО, устойчивого к разряду, рядом может оказаться другое ЭО менее защищенное или непредназначенное для непосредственного воздействия, например, печатная плата (1111).

Накопление потенциала на человеке может происходить при его движении по синтетическим материалам, вставании со стульев, при контакте с пластмассовыми изделиями, при перемещении непроводящих предметов, при заполнении отсеков танкеров, баков самолетов и пластмассовых канистр, а также при распылении аэрозолей. В зависимости от типов материалов заряды могут быть как положительными, так и отрицательными по своей полярности. Для определения предполагаемого знака заряда материалов при взаимодействии с другими материалами удобно воспользоваться трибоэлектрическим рядом. Трибоэлектрический ряд приведен в таблице 1.1 [16, 17].

Основными условиями по накоплению статического электричества являются следующие показатели:

-уровень относительной влажности окружающего воздуха. При повышенной влажности воздуха заряд стекает быстрее и максимально возможный уровень напряжения снижается. Например, при повышении относительной влажности с 20 % до 40% напряжение заряда уменьшается примерно в два раза;

- сопротивление изоляции и диэлектрической проницаемости диэлектрика;

- электрической емкости тела;

- частоты шагов при движении и скорости перемещения человека;

- индивидуального сопротивления кожи человека;

- поверхностного давления между контактирующими материалами.

Таблица 1.1 - Трибоэлектрический ряд

Знак заряда Материал

атмосфера

руки

кроличий мех

стекло

слюда

Положительный волосяной покров тела человека

нейлон

овечий мех

свинец

шелк

алюминий

бумага

хлопчатобумажная ткань

сталь

дерево

эбонит

никель, медь

цинк

Отрицательный латунь, серебро

золото, платина

сера

полиуретан

полиэтилен

полипропилен

винил

1.2. Электростатический разряд как источник импульсных помех

Потенциал человека зависит от условий окружающей среды и при совпадении худших обстоятельств может достигать 35 кВ, а накопленная энергия составлять несколько миллиджоулей. Такие напряжения могут быть получены в случае движения по синтетическому ковру или резине при низкой влажности воздуха. При подъеме со стула в зависимости от скорости, напряжение заряда может достигать около 6 кВ. Поднятие пластикового пакета способствует накоплению заряда до 20 кВ. По данным в [18] при вертикальном подъеме вертолета и заправке горючим в полете, система должна штатно функционировать, когда она подвергнута воздействию разряда 300 кВ (MIL-STD-331). Величину накопленного заряда можно вычислить по формуле (1).

0 = С XV, (1)

где Q - величина заряда, Кл;

С - электрическая емкость объекта, Ф

V - напряжение, В.

Чем меньше размеры предмета, тем меньше его емкость и соответственно, при постоянном заряде, возможно возникновение большего напряжения.

Тело человека можно представить как конденсатор емкостью от 100 до 300 пФ. Если оператор во время заряда изменяет свое положение, то меняется его емкость относительно окружающих предметов и, соответственно, величина заряда. Например, когда человек поднимается со стула, его емкость уменьшается, а потенциал соответственно увеличивается. При приближении руки человека, заряженного до напряжения 4 - 25 кВ, к металлическому оборудованию возникает пробой воздушного пространства между рукой и корпусом ЭО на расстоянии в несколько миллиметров, носимые устройства на теле человека могут обострить импульс тока за счет уменьшения полного сопротивления [19]. Разряд статического электричества с тела человека вызывает протекание кратковременных импульсов тока (длительность фронта от сотен пикосекунд до нескольких наносекунд) с амплитудой в несколько десятков ампер и длительностью импульса до 100 не. Параметры тока зависят от величины напряжения и параметров разрядной цепи. Наиболее быстрые фронты разряда получаются при резком приближении руки к месту разряда и при наличии в руке металлического предмета (гаечный ключ, отвертка). Спектр тока разряда может доходить до сотен мегагерц [20, 21]. ЭСР может приводить к некорректной работе судового оборудования (неправильное указание курса судна, местоположения, сбой в работе различных автоматических систем управления судна, зависание дисплеев, переключение режимов работы судового ЭО, выход из строя блоков питания, временное ухудшение изображения на камерах видеонаблюдения, потеря связи между блоками, нарушение в работе судовой системы пожаротушения), которое отвечает за безопасность движения судна и экипажа.

ЭСР сопровождается также импульсным электрическим и магнитным полем, создающим в цепях оборудования наведенные напряжения, достаточные для появления сбоев в работе. Приближение к ЭО с открытой крышкой человека, несущего электростатический заряд, может навести напряжение между элементами и токоведущими дорожками печатных плат, достаточное для повреждения элементов с высоким сопротивлением и даже привести к пробою изоляции между дорожками. ЭСР с человека на цепи передачи информации возможен при открытой крышке ЭО или при недостаточной изоляции цепей, выведенных на панель управления оборудования. При этом на компоненты цепи воздействует импульсное напряжение порядка единиц киловольт, ток разряда в десятки ампер и соответствующее импульсное электромагнитное поле [22].

Тело человека при формировании ЭСР можно представить следующей схемой замещения, представленной на рисунке 1.3. Рука формирует первоначальные пики тока и эквивалентна соединению емкости СР=7-15 пФ, индуктивности ЬР=0,1 мкГн и резистору ЯР=20-

200 Ом. Длительность разряда определяет в основном туловище человека и замещается емкостью СЧ=80-300 пФ, индуктивностью Ьэ=0,5-2 мкГн и резистором RЧ=150-1500 Ом. По представленной схеме видно, что СЧ>>СР.

Наиболее короткие фронты разряда достигаются при быстром приближении руки к точке разряда и при наличии в руке металлического предмета, например, отвертки. Максимальная крутизна тока может достигать при этом 100 А/нс. Спектр тока разряда простирается до сотен мегагерц. Иногда ток разряда может состоять из очень кратковременных предварительных импульсов, наложенных на начальную часть основного, длительного тока. Такой эффект чаще всего возникает при больших напряжениях ЭСР.

Если соединение корпуса оборудованием с заземлением отсутствует, то происходит разряд с емкости человек СЧ на емкость оборудования Со. После этого на человеке и ЭО окажется равное напряжение ^ СЧ/(СЧ +СО). Постепенно заряд стекает из-за небольшой проводимости воздуха и материала диэлектрика, разделяющего оборудование и землю.

Прямой разряд на электронные цепи способен вывести их из строя и даже потребовать полной замены ЭО [23, 24, 25]. При разряде возникает импульсное ЭП и МП, создающее в цепях оборудования наведенные напряжения, достаточные для возникновения сбоев в работе. Приближение к аппаратуре с открытой крышкой человека, несущего электростатический заряд, также способно привести к появлению разности потенциалов между токоведущими проводниками печатных плат и возникновению микроразрядов между ними [20]. Кроме прямого разряда существует вероятность вторичного разряда, когда корпус изделия соединен внешне с землей в другой точке и через различные пути, отличные от заземления внутренней схемы. Из-за индуктивности различных связей, наведенное напряжение будет возникать внутри ЭО, между корпусом и схемой. В данной ситуации напряжение может быть причиной вторичного разряда, который будет возникать в непредсказуемых точках внутри корпуса [26].

Рисунок 1.3 - Модель электростатического разряда с человека на ЭО

1.3. Параметры напряжения, тока и электромагнитного поля при электростатических

разрядах

Наибольшие последствия при воздействии ЭСР, приводящие к сбоям в работе ЭО, зависят от скорости изменения тока разряда й/йт. Скорость изменения ЭП йЕ/й при изменении локального статического напряжения заряда может также воздействовать через емкость в схемах с высоким полным сопротивлением. При исследованиях ЭСР следует принимать во внимание, что напряжения разряда может быть от 2 - 35 кВ, при этом возникает МП напряженностью до 200 А/м и ЭП напряженностью до 60 кВ/м [27]. Возможные потенциалы статического электричества представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Потенциалы, образованные зарядами статического электричества, измеренные при относительной влажности воздуха 24 % и температуре воздуха 21°С

Действие Накопленный Потенциал, В

Оператор, идущий по линолеуму 200 - 9000

Оператор, идущий по нейлоновому ковру 10000 - 15000

Работа оператора за верстаком 100 - 3000

Извлечение пластиковой микросхемы из пакета До 20000

Извлечение пластиковой микросхемы из пенопластовой тары До 11000

Работа оператора с паяльным оборудованием 500 - 1500

Использование незаземленного оловоотсоса 2000 - 8000

Оператор, заполняющий приемный бункер сортировочного устройства 100-2000

В различных обстоятельствах статическое ЭП до момента разряда может быть также причиной в сбоях ЭО. Ток разряда с наносекундной длительностью, амплитудой десятки ампер проходит сложным путем к земле через корпус ЭО, и может воздействовать на функционирование цифровых микросхем через взаимные индуктивности цепей. В каждом оборудовании имеются паразитные емкости и взаимные индуктивности соединительных дорожек ПП, монтажных проводов, цепей заземления. Эти паразитные параметры часто и определяют путь тока. Импульсное МП, связанное с током разряда вызывает наведенные напряжения в находящихся рядом проводниках, которые не являются спроектированными путями для тока. Если ЭСР не воздействует непосредственно на оборудование, то соседний разряд на металлический стол или предмет будет создавать излучаемое поле, которое влияет на незащищенное ЭО [26]. Излучаемые ЭМП при ЭСР чаще всего не вызывают прямого повреждения ЭО, но могут приводить к сбоям в работе ЭО.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гришаков Евгений Сергеевич, 2020 год

до источника ЭСР

Если заряд с ВПС не был снят до воздействия следующего электростатического импульса, имеется вероятность того, что напряжение увеличится по сравнению с заданным и результат будет неправильным [90]. В проводе с резисторами один резистор должен быть подсоединен как можно ближе к точке подачи ЭСР. Второй резистор должен быть подсоединен ближе к концу провода, соединенного с ГПС [33].

В соответствии с требованиями РС [9] устанавливается амплитуда контактного разряда 6 кВ для испытаний судового оборудования. Типичная осциллограмма напряженности ЭП, полученная при ЭСР напряжением 6 кВ в ВПС, представлена на рисунке 4.20.

В

к

И

ь т с о н н

е же

я р

п а

К

Время 1 нс

Рисунок 4.20 - Изменение напряженности ЭП во времени, полученное при электростатическом

разряде 6 кВ в ВПС на расстоянии 10 см от датчика Зависимость напряженности ЭП при ЭСР в ВПС от расстояния представлена на рисунке

4.21.

т

и

ь т с о н н

е же

я р

п а

к

Расстояние Ь, см

Рисунок 4.21 - Значения напряженности ЭП, полученные при ЭСР в ВПС на различном

расстоянии датчика ЭП от ВПС ЭСР в соседние металлические предметы или между предметами создает импульсное электромагнитное поле, которое также воздействует на цепи ЭО [20]. Разряд в крышку металлического корпуса ЭО (рисунок 4.22) может сопровождаться созданием импульсного ЭП между крышкой и корпусом напряженностью Е и импульсного МП напряженностью Н от протекающего по элементам корпуса тока разряда. ЭП наводит во внутренних цепях ЭО импульсные напряжения ЕЬ, пропорциональные расстоянию И между проводниками. МП создает ЭДС в контурах Б внутренних цепей.

V

Рисунок 4.22 - Воздействие ЭСР на корпус ЭО

Длительность этих импульсов определяется временем разряда емкости человека на ЭО и может составлять несколько десятков наносекунд, что достаточно для срабатывания современных цифровых микросхем. Отсутствие контакта крышки с остальной частью корпуса значительно увеличивает время воздействия электрического поля, а значит, и его опасность для внутренних элементов. Таким образом, напряженность ЭП при непрямом ЭСР может превышать 1000 В/м на расстоянии до 80 см от ВПС [91].

Рассмотрен случай прямого воздействия ЭСР в корпус ЭО. Установка (рисунок 4.23) позволяет получить осциллограммы напряжения в конкретных точках корпуса оборудования и напряженности ЭП внутри корпуса. ЭСР производится в центр крышки корпуса опытного образца прибора. Расстояние от верхней крышки до антенны 92 мм. Типичная форма напряжения на крышке оборудования при длине 10 см проводника между крышкой и корпусом прибора представлена на рисунке 4.24.

Рисунок 4.23 - Схема установки при регистрации ЭП внутри корпуса оборудования

- 200'-

0 50 100 150

Время 1 нс

Рисунок 4.24 - Изменение напряжения во времени на крышке ЭО, полученное при электростатическом разряде амплитудой 2 кВ при контакте верхней крышки с элементом

корпуса через проводник 10 см

Возможны случаи, что по какой либо причине крышка ЭО не была подсоединена к корпусу прибора. Данный случай является худшим при эксплуатации систем управления. На рисунке 4.25 приведены значения, полученные при полностью изолированной крышке от корпуса прибора.

По рисунку 4.25 видно, что при полностью изолированной крышке от корпуса, напряженность ЭП достигает около 2200 В/м, такая напряженность может создать наведенное напряжение в проводниках 1111, которое приблизительно можно вычислить по следующей формуле:

и = Ег; (4.10)

где Е - напряженность ЭП в корпусе, В/м;

г - расстояние между сигнальными дорожками 1111, м.

Амплитуда напряжения между дорожками платы, расположенными на расстоянии 5 мм друг от друга, при напряженности Э1 2200 В/м, будет равно 11 В. Если учесть, что большинство микроконтроллеров получает питание 5 В, то можно предположить, что такое напряжение может быть воспринято как полезный сигнал.

м

ь т с о н н

е же

я р

п а

д

2000

1000

- . „ . , ч . ч ^ ^

/ / /

/

Время 1, нс

Рисунок 4.25 - Изменение напряженности ЭП во времени внутри ЭО, полученное при электростатическом разряде амплитудой 2 кВ, при полном отсутствии контакта верхней

крышки с элементом корпуса

Чаще всего крышка корпуса ЭО соединяется с элементом корпуса через проводник длиной не более 15 см (рисунок 4.26), на практике возможны случаи, когда крышка оборудования имеет контакт с корпусом по всему периметру.

т

е и н

е же

я р

п а

д

500

т

и

ь т с о н н

е же

я р

п а

д

50

100

150

Время 1, нс

---- Измеренные значения напряженности ЭП внутри

— Измеренные значения напряжения на крышке ЭО Рисунок 4.26 - Изменение напряжения во времени на крышке ЭО и напряженности ЭП внутри ЭО, полученные при ЭСР амплитудой 2 кВ, при контакте верхней крышки с элементом

корпуса через проводник 15 см Значения напряженности ЭП внутри ЭО, полученные при ЭСР амплитудой 2 кВ при контакте верхней крышки с элементом корпуса по всему периметру крышки составляет не

0

0

20

40

60

80

100

0

более 200 В/м. Напряженность ЭП при полностью изолированной крышке более чем в десять раз превышает ЭП, чем при контакте по всему периметру.

Наиболее удачным способом соединения верхней крышки с корпусом является соединение по всему периметру. На практике чаще всего соединяют проводником, так как упрощается доступ при настройке и ремонте оборудования, но напряженность ЭП при таком соединении может составлять от 150 до 500 В/м. Для реальной оценки воздействия ЭСР на соседнее оборудование собрана установка, представленная на рисунке 4.27.

Рисунок 4.27 - Схема установки для исследования косвенного воздействия ЭСР на соседнее

Напряжение и1 измеряется относительно заземляющей клеммы на корпусе прибора и листом заземления. Напряжение и2 снимается с датчика ЭП. В процессе измерения изменяется высота приборной ножки и длина заземляющего проводника. Производится разряд в центр крышки испытуемого оборудования. Датчик ЭП расположен на расстоянии 10 см от корпуса, в который производится разряд. Крышка корпуса соединена с корпусом оплеткой 10 см. Корпус прибора расположен непосредственно на листе и на высоте 1.5; 2; 5.5; 7 см от листа и заземлен проводником сечением 1.5 мм на лист с длинами 10, 20, 30, 70 и 100 см. Проведены измерения напряжения на крышке корпуса и напряженности ЭП на расстоянии 10 см от корпуса при различных длинах заземляющего проводника, а также высоты ножек прибора. Полученные значения представлены в таблице 4.3.

Полученные осциллограммы напряжения и напряженности ЭП при ЭСР 4 кВ на корпус ЭО, расположенный на стандартных приборных ножках 1.5 см представлены на рисунке 4.28.

и1

и2_ Осциллограф

Приборная ножка

оборудование

1200т

Время 1 нс

— Измеренные значения напряженности ЭП

— Измеренные значения напряжения на крышке ЭО

Рисунок 4.28 - Изменение напряжения и напряженности ЭП во времени при ЭСР 4 кВ на корпус ЭО, расположенного на стандартных приборных ножках данного типа высотой 1.5 см и

длиной заземляющего проводника 10 см Таблица 4.3 - Измеренные значения напряжения и напряженности ЭП при различных

условиях расположения ЭО при воздействии ЭСР

Расстояние от листа Длина Измеренное Измеренное

до корпуса, см заземляющего значение значение

проводника, см напряжения, В напряженности Е, В/м

0 10 41 775

1.5 10 295 1090

30 435 1626

70 583 2315

100 647 2586

2 454 1369

5.5 30 801 1227

7 1150 998

Во многих современных публикациях имеется ряд статей, посвященных исследованиям и измерениям параметров тока контактного разряда. Практически нет данных по исследованию воздушного разряда кроме выходного напряжения испытательного генератора, указанного в ГОСТ 30804.4.2-2013, и отсутствует информация по измерениям тока воздушного разряда. Для полноты информации необходимо измерить ток разряда по методике измерения тока контактного разряда представленного на рисунке В.5 в [33]. Упрощенная схема установки представлена на рисунке 4.29.

Воздушный зазор Датчик тока

ИГ / Осциллограф

Рисунок 4.29 - Схема установки для исследования тока воздушного разряда использованием мишени (датчика тока 2 Ом по ГОСТ 30804.4.2-2013)

Воздушные разряды проводятся в мишень (датчик тока) при различных расстояниях воздушного зазора между электродом и мишенью с применением имитатора ЭСР - 8000К и блоком воздушного разряда ЭСР- 15000:

- при максимальном воздушном зазоре;

- при поднесении наконечника до пробоя;

- при минимальном воздушном зазоре.

На рисунке 4.30 представлены полученные осциллограммы измерения тока воздушного

разряда.

а) Воздушный разряд 2 кВ б) Воздушный разряд 4 кВ

в) Воздушный разряд 6 кВ

ЦА

г) Воздушный разряд 8 кВ

1

И> 60

Г. НС

д) Воздушный разряд 15кВ, при е) Воздушный разряд 15 кВ при

поднесении наконечника до разряда расстоянии 2мм

Рисунок 4.30 - Изменение тока воздушного разряда во времени при воздействии ЭСР на мишень (датчик тока с сопротивлением 2 Ом) в установке на рисунке 4.29

На рисунках 4.30 (а) - 4.30 (г) - разряд производится при максимальном расстоянии от наконечника до датчика тока, при котором возникает разряд. Расстояние увеличивают с ростом напряжения испытательного генератора. На рисунке 4.30 (а) форма тока воздушного разряда близка к форме контактного разряда, за исключением того, что второй максимум приближается по амплитуде к первому максимуму. На следующих положениях переключателя напряжения (4.30 (б) - 4.30 (в)) ИГ второй максимум превышает первый, а при 8 кВ форма тока приобретает совсем другой характер, а именно длительность фронта значительно увеличивается и ток не имеет типичных для ЭСР максимумов. На рисунке 4.30 (д) приведен пример разряда при плавном поднесении наконечника к датчику тока и по форме импульса можно сказать, что расстояние до датчика при начале разряда было не больше 4 мм. На рисунке 4.30 (г) форма тока практически совпадает с током контактного разряда при малом расстоянии между наконечником и датчиком. Параметры воздушного разряда в значительной степени зависят от скорости приближения наконечника (электрода) к мишени и имеют большой разброс от разряда

к разряду. Время нарастания тока при воздушном разряде в стандартную мишень может достигать 40 нс, что значительно превышает длительность фронта тока при контактном разряде, составляющую 0,7-1,3 нс.

С увеличением выходного напряжения ИГ и расстояния между электродом и мишенью в режиме воздушного разряда длительность фронта тока изменяется от 1 до 40 нс, а средняя скорость нарастания тока может даже уменьшаться, что делает разряд менее опасным для внутренних цепей ЭО, т.к. уменьшается напряжение, наводимое в этих цепях магнитным полем. Этот вывод противоречит распространенному мнению, что большее напряжение всегда опаснее для возникновения сбоев ЭО. Если воздушный разряд происходит при малом расстоянии до корпуса ЭО, то форма тока близка к форме тока контактного разряда.

4.5. Воздействие электростатического разряда на судовой кабель

Возможны случаи, когда ЭСР может воздействовать непосредственно, как на сигнальные, так и на силовые кабели, причем амплитуда разряда может достигать 25 кВ в зависимости от условий накопления заряда. Учитывая специфику судового оборудования по укладке кабелей, а также ограниченного пространства, наибольший интерес представляет разряд в силовой кабель большой амплитуды. Наведенное напряжение от ЭСР может влиять на сигнальные цепи и цепи управления уже менее устойчивого оборудования к таким помехам. Вероятность такого разряда существует, и следовательно, является актуальным вопросом для исследования на сегодняшний день.

Для изучения воздействия разряда амплитудой 25 кВ на судовой силовой кабель собрана установка, представленная на рисунке 4.31. Разряд производится в двух различных местах (точка 1 и точка 2) кабеля марки КМПВЭВ 7х2,5 мм [ТУ16-705.169-80 «Кабели марки КМПВ»], изготовленного по ТУ16-705.169-80, длинной 4 метра. Данный кабель имеет следующие параметры:

- диаметр жилы = 2 мм;

- толщина ПЭ - изоляции =1мм;

- толщина экрана = 1,65 мм;

- относительная диэлектрическая проницаемость 8г=2,72;

- относительная магнитная проницаемость цг=1.

Точка 1 представляет собой часть кабеля со снятой изоляцией и воздействие ЭСР производится непосредственно на оплетку кабеля. Точка 2 - это металлическая трубка шириной 300 мм, которая выступает в качестве имитации крепежной скобы или металлического хомута, который охватывает кабель. На кабеле установлены два датчика напряжения (ДН) Д1 и Д2, а

также датчик электрического поля (ДЭП) и датчик магнитного поля (ДМП) для рассмотрения всех составляющих ЭСР.

Рисунок 4.31 - Схема установки для исследования воздействия ЭСР амплитудой 25кВ на

судовой кабель

Разряд амплитудой 25 кВ в точку 1 имитирует распространение ЭСР по кабелю, например, при ЭСР в кабель с пробитой изоляции или кабель без изоляции. Также этот случай можно может имитировать разряд в одну из жил кабеля. Сигнал снимается с ДН Д1 и Д2. Д1 (рисунок 4.32) устанавливается ближе к точке разряда, а датчик Д2 на другой конец кабеля. Расстояние от точки 1 до Д1 - 2380 мм, а до Д2 - 3650 мм.

50000

PQ

<U

к

К

<и

%

« Л

с

CÖ

к

20000

Г] /» •м4*-* — «и-"— 1-»'.^

V

НИИ»'

200

400

600

800

1000

Время t, нс

-----датчик напряжения Д1, — датчик напряжения Д2

Рисунок 4.32 - Изменение напряжения во времени при воздействии ЭСР амплитудой 25 кВ на

судовой кабель через оплетку

На рисунке 4.33 представлена осциллограмма, где производится ввод ЭСР амплитудой 25 кВ через металлическую трубку в точке 2. Расстояние от трубки до Д1 - 500 мм, до Д2 - 550

0

0

мм. При таких напряжениях возможно образование предымпульсов около 10 кВ, с последующим импульсом до 30 кВ. Такие разряды чаще всего формируются при положительной полярности импульса [92].

т

е и н

е же

я р

п а

к

30000

2400С

1800С

12000

6000

200

400

600

8 00

1000

Время 1, нс

-----датчик напряжения Д1, — датчик напряжения Д2

Рисунок 4.33 - Изменение напряжения во времени при воздействии ЭСР на судовой кабель через металлическую трубку амплитудой 25 кВ

По представленной осциллограмме на рисунке 4.33 видно, что фронт импульса находится в наносекундном диапазоне. Напряжение на дальнем датчике (Д2) на несколько кВ выше, чем на Д1. Это явление возникает из-за отражения части волны при достижении точки, в которой волновое сопротивление отличается от сопротивления линии. В дальнейшем трубка устанавливается в центр кабеля, а датчики напряжения установлены на равном расстоянии от него (рисунок 4.34).

0

0

Рисунок 4.34 - Схема установки для исследования распространения ЭСР по судовому кабелю Полученные значения напряжения представлены на рисунке 4.35.

и

к

К

<и «

Л С ей

К

1 ■ п пи

1

200

400

600

800

1000

Время 1, нс

-----датчик напряжения Д1, — датчик напряжения Д2

Рисунок 4.35 - Изменение напряжения во времени при воздействии ЭСР на судовой кабель через металлическую трубку. Датчики расположены на равном расстоянии от металлической

трубки

Судовые кабели могут транзитом проходить через несколько палуб на большие расстояния. Для оценки уровней распространяющихся помех от ЭСР амплитудой 25 кВ использована схема, представленная на рисунке 4.36.

Рисунок 4.36 - Схема установки для исследования распространения ЭСР по судовому кабелю Кабели 1,2,3 уложены в трассу длиной 50 метров. Разряд подается в начало трассы на разные кабели: на экран кабеля (точка 1) и через металлическую трубку (точка 2) шириной 50 см. Показания снимаются на другом конце с помощью двух откалиброванных датчиков и осциллографа. Прохождение помехи имитируется в различных начальных условиях: а) Подача помехи осуществляется в кабель №1 через металлическую трубку и на экран. Показания снимаются на кабеле №1(на который воздействует ЭСР). Кабели 2 и 3 соединены между собой на двух концах и заземлены на общую шину, имитирую тем самым корпус судна. Полученные результаты представлены на рисунке 4.37-4.38.

0

0

¡=Т

<и «

И

«

а

я

И иТ

<и «

И

м

&

л

я

Л / Л

\ \ Т7 , // V/» ' 4 \\*1/ 4 *

1

Время 1, нс ВреМя нс

Рисунок 4.37 - Изменение напряжения во времени при воздействии ЭСР на экран судового кабеля №1. Кабели №2 и №3 заземлены на двух концах. Слева представлен фронт импульса, а

справа весь импульс

т

,Т е

«

н

е

у/ У/ /У //

т

,Т е

«

н

Н &

л

к

¡\

\ Л /■''•• \ 1 \ » •, Л, .. , .....

и/ 1 " V

Время 1, нс Время 1, нс

Рисунок 4.38 - Изменение напряжения во времени при воздействии ЭСР на судовой кабель №1 через металлическую трубку. Кабели №2 и №3 заземлены на двух концах. Слева представлен

фронт импульса, справа весь импульс б) Подача помехи осуществляется в кабель № 2 через металлическую трубку и на экран. Показания снимаются на кабеле №. 1. Полученные результаты представлены на рисунке 4.39.

т

,Т е

«

н

е

/ ' Л .4. /• ■

ч //

/ /

т

,Т е

«

н

Н яр

к

/ / /' /

/

Время ^ нс Время 1, нс

Рисунок 4.39 - Изменение напряжения во времени при воздействии ЭСР на экран судового кабеля № 2. Слева представлен импульс при подаче на экран кабеля, а справа подача через

металлическую трубку

5 0и(

3 00С

1000

1000

0

100

150

1000

1500

100С

1000

20

40

60

80

100

5 00

1000

в) Подача помехи осуществляется в кабель №3 через металлическую трубку и на экран. Показания снимаются на кабеле №. 1. Полученные результаты представлены на рисунке 4.40

Время ^ нс Время 1, нс

Рисунок 4.40 - Изменение напряжения во времени при воздействии ЭСР на экран судового кабеля № 3. Слева представлен импульс при подаче на экран кабеля, а справа подача через

металлическую трубку

При подаче ЭСР на экран кабеля в среднем больше на 1500 В, чем при воздействии через металлическую трубку. Время нарастание импульса 80 нс, амплитуда импульса через 50 метров при подаче на экран кабеля 4,5 кВ, при подаче через металлическую трубку 3 кВ. При воздействии ЭСР на соседние кабели также может вызвать сбои в работе оборудования. Амплитуда помехи при подаче на экран кабеля 2,5 кВ, при подаче через металлическую трубку 1,5 кВ.

Кроме датчиков напряжения под судовым кабелем были установлены датчики магнитного поля и электрического поля согласно рисунку 4.31. Таким образом напряженность магнитного поля составляет 40 А/м. Ток появляется лишь в момент прохождения волны импульса до конца кабеля и обратно, а потом компенсируется. Если замкнуть накоротко оплетку кабеля, то напряженность МП увеличится в десятки раз. Такая ситуация на эксплуатируемом судне может встречаться достаточно часто, а значит оборудование находящееся возле такого кабеля может быть подвергнуто импульсному магнитному полю, причем причину сбоя или выхода из строя определить будет затруднительно. Даже после ремонта или замены комплектующих блоков, ситуация может повториться. Для снятия параметров ЭП большой напряженности необходимо использовать емкостной датчик (установка представлена на рисунке 4.41).

Рисунок 4.41 - Схема установки для снятия параметров электрического поля и измерения

напряжения на кабеле

Датчик способен фиксировать напряженность ЭП большой амплитуды, но снова потребуется дополнительное время для обработки осциллограмм.

Для получения предполагаемых значений ЭП под кабелем можно воспользоваться формулой расчета напряженности электрического поля, создаваемого воздушными линиями на поверхности земли [64,93] для расчета ЭП под линией электропередачи (4.11).

Си (4.11)

2т0 к'

где С - емкость единицы длины линии, ф/м;

и - напряжение электростатического разряда, кВ;

И - расстояние между кабелем и металлическим листом, м.

Для нахождения С воспользуемся формулой (4.12) представленной в [20]:

С =

£о£г _ (4.12)

Согласно таблице 3.1 в [20] коэффициент для расчета погонных параметров линии Ки можно рассчитать по следующей формуле:

(Т> (413)

где ё -диаметр кабеля, м;

£г=1 - относительная диэлектрическая постоянная материала (воздух). Диаметр исследуемого кабеля 0,02 м. Расстояние между кабелем и листом 0,07 м. Подставив значения в формулу 4.11.

_ 21.1 • Ю-12 • 25 _ Е " 2 • 3.14 • 8.85 • 10-12 • 0.07 " 135, 5 кВ;

Путем интегрирования сигнала с датчика получим значение напряженности электрического поля под кабелем (рисунок 4.42).

РР з

е и н

е же

я р

п а

К

1000(

*

1 1 ■ц

100000

т

р-Г

Л

т с о н н

е же

я р

п а

к

100000

4

Время 1, мкс

••• датчик ДЭП (емкостной),— датчик напряжения Д1, — значение ЭП под кабелем Рисунок 4.42 - Изменение напряжения и напряженности ЭП во времени при воздействии ЭСР на судовой кабель через металлическую трубку. Форма электрического поля. Значение ЭП Е=135 кВ/м на расстоянии 7 см от судового кабеля, которое может быть критичным для большинства оборудования. Расчет поля по представленной формуле совпадает с измеренными значениями датчика.

В таблице 4.4 приведены различные значения напряженности ЭП при различном расстоянии кабеля до металлического листа диаметром 2 см при разряде статического электричества 25 кВ.

Таблица 4.4 - Расчетные значения напряженности электрического поля

0

0

0

2

3

Расстояние И, см Напряженность Е, кВ/м

2 949,5

4 302

6 168

10 83

15 49

20 33

30 20

50 10

75 6,5

100 4,6

Лабораторная установка, используемая при воздействии ЭСР 25 кВ на судовой кабель, представлена на рисунке 4.43.

Рисунок 4.43 -Лабораторная установка, используемая при воздействии ЭСР 25 кВ на судовой

кабель

На судах кроме силовых кабелей могут быть проложены также и отдельные проводники (сигнальные цепи). Для имитации разряда 25 кВ в отдельно проложенный проводник и оценки наведенного напряжения в проводе использован многожильный медный провод сечением 2,5 мм . Помеха вводится в провод с помощью металлической трубки длиной 0,5 м и диаметром 8 мм. Между трубкой и проводом одета фторопластовая трубка. Датчики установлены согласно рисунку 4.34 на расстоянии от трубки 0,3 м. Полученный результат представлен на рисунке 4.44.

30000

т

е и н

е же

я р

п

а На

20000

10000

• • •

■ • • • • . * •

• .........

100

200

300

Время 1 нс

••• напряжение на трубке,— напряжение на кабеле, измеренное датчиком Д1, — напряжение на кабеле, измеренное