Оптоэлектротая система

Коаксиальный кабель

Плаваюи(ий

потенциал

Рис. 5.10. Плавающая система заземления

Коаксиальный набель

Коаксиальный кабель

Рис. 5.11. Многоточечная система заземления

Рис. 5.12. Виды связи кабельной линии с землей:

а - симметричная; б - асимметричная; е - отсутствие связи с землей

стем связи, она дорогостоящая, так как требует наличия изолирующих устройств связи (например, оптоэлектронных систем) между отдельными экранированными объемами РЭС и при прочих ее достоинствах опасна в эксплуатации в случае попадания одного из экранов под высокий плавающий потенциал.

Единственной, практически реализуемой формой для многих систем является многоточечная система заземления (рис. 5.11). Здесь каждая подсистема РЭС экранирована, заземлена и связана друг с другом посредством кабелей. При этом требуется дополнительная защита вводов, хорошее экранирование кабелей и максимальное приближение их к земле .

Комбинированными свойствами всех предыдущих систем заземления обладает региональная зональная система заземления. В этом случае в пределах каждой экранированной зоны сохраняется концепция одноточечной системы заземления. Однако все входы и выходы кабелей между зонами (подсистемами) должны иметь, как и в случае плавающего заземления, специальную систему изоляции (разделения) подсистем друг от друга.

Так как на практике принцип одноточечного заземления во многих случаях не реализуется, то приходится применять многоточечную систему заземления. В связи с этим возникает необходимость оценки влияния воздействия МЭМП по цепям заземления. Напряжение, индуцируемое МЭМП между устройствами РЭС и землей ,

где гз(0-ток, индуцируемый МЭМП в контуре, образованном экраном линии связи (или корпусом экранирующего сооружения)

и проводниками, соединяющими экран с землей ; Rs и Lg -соответственно сопротивление и индуктивность заземляющих электродов и соединительных проводов.

Так как импульс тока 4 (t) может иметь крутой фронт, то напряжение, обусловленное членом Lзd[tз(0]/ вносит существенный вклад в величину Ыз(0- Поэтому при разработке систем заземления РЭС необходимо стремиться к уменьшению не только Яз, но и Ls.

Как правило, многоточечное заземление дает хорошие результаты на высоких частотах. На низких лучше применять систему одноточечного заземления. На рис. 5.12 приведены три наиболее типичные схемы соединения кабельной линии связи с землей . Экспериментальные данные показывают, что на низкой частоте тип соединения экрана кабеля с землей является важным параметром. При этом симметричная связь приводит к появлению наибольшего индуцируемого напряжения в системе заземления и в конечном счете в нагрузке кабеля. Следовательно, для уменьшения влияния низкочастотных МЭМП (в частности, излучения ЛЭП в режиме КЗ) на работу РЭС должна быть использована асимметричная связь или отсутствие связи с землей.

На высоких частотах, если длины кабеля и волны (МЭМП одного порядка, влияние резонанса наведенных токов таково, что напряжение в нагрузке кабеля имеет примерно одно и то же значение независимо от типа соединения экрана кабеля с землей . Более того, резонансные явления приводят к уменьшению эффективности экранирования от электромагнитных помех. Для уменьшения влияния резонансных эффектов на высоких частотах экран кабеля необходимо соединять с землей во многих точках по его длине.

Следует отметить, что неправильное технологическое выполнение системы заземления корпуса устройства РЭС или экранирующего сооружения, в котором размещены РЭС, приводит к уменьшению эффективности экранирования от МЭМП. Заземляющие проводники и шины необходимо присоединять к экрану таким образом, чтобы по возможности не нарушать его целостности и стремиться не создавать в связи с реализацией той или иной системы заземления дополнительных отверстий, щелей, сварных швов и других локальных нарушений электрической однородности защитных корпусов экранов РЭС.

5.3. СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Схемотехнические методы защиты заключаются в целенаправленном изменении структуры отдельных схем или введении в них дополнительных элементов для ослабления влияния МЭМП на нормалБное функционирование РЭС. При этом общим требованием, предъявляемым к элементам, узлам и системам, обеспечивающим практическую реализацию схемотехнических методов, является минимальное их влияние на функционирование РЭС в нормальных условиях.

Ограничение наводок по спектру. Одним из схемотехнических методов, обеспечивающих защиту цепей и повышение стойкости РЭС при воздействии на них наведенных напряжений и токов от МЭМП, является применение элементов, ограничивающих наводки по их спектру. К ним относят фильтры, трансформаторы, дроссели.

Фильтры. Основное назначение защитных фильтров - пропускать без значительного ослабления сигналы с частотами, лежащими в рабочем диапазоне РЭС, и подавлять частоты в остальном диапазоне, которому принадлежат мешающие излучения.

Фильтры широко применяют для защиты от радиочастотных помех и их наводок, создаваемых излучением мощных РПС и другими источниками гармонических помех. Использование фильтров в качестве защиты от наведенных напряжений и токов в цепях РЭС при воздействии импульсных МЭМП (грозовых разрядов) сопряжено с определенными трудностями. Так, использование для этих целей распространенных на практике реактивных фильтров (рис. 5.13), содержащих в своей основе только индуктивности и емкости, может приводить к возникновению случайных резонансов, если внутреннее сопротивление источника и нагрузки реактивное, и тем самым к усилению некоторой части спектра помехового сигнала. Для грозовых разрядов, имеющих достаточно широкий спектр излучения, это вполне ВОЗМОЖНО. Поэтому если усиленные составляющие спектра находятся в рабочем диапазоне частот одной из цепей защищаемого устройства, то реактивный фильтр ухудшает функционирование РЭС.

Тем не менее на практике используют различные варианты фильтров, которые применяют при защите от влияния наводок на цепи РЭС при воздействии МЭМП ,[14, 34, 35]:

один пассивный элемент, например конденсатор, предназначенный для отвода энергии помехи;

один элемент, например катушка индуктивности, включенная последовательно для ограничения скорости изменения неустановившегося тока наводки;

два или более пассивных элемента, соединенных в виде L-, П-или Т-образных фильтров, либо другие, более сложные виды этих конфигураций;

один или несколько фильтров, образующих совместно с другими функциональными элементами гибридные схемы.

р------1

±

Q , \J=C Cd=

a) ffj

Puc. 5.13. Низкочастотный (й) и высокочастотный (б) фильтры