Таблица 5.5. Базовые аналитические выражения для определения процесса

разряда емкостного накопителя энергии

Параметр

Колебательный разряд (г<1)

Критический разряд (7 = 1)

Апериодический разряд

С>п

Xsin(/rr*)

/ /*ехр(-Г*)

[ехр(-27/*г

-г£?Г)-схр(-й/*)]

/*схр

XarcsinJ I-2)

I LC

arcslnli-7

\ LC

In В

dl dt

VAC arcsinl I- f

> exp

Xarcsinll-7-)

e \ LC

VlC In

Ct/o[l-27X

{ J-farcsinVl-fSj

CUU 2YBTf-)

11-147Ч-1)л

xcxp -

2-farc>iiiI I--{2

(-ft)

[l (4f+I)5T- 1

Примечание. В таблице приняты следующие обозначения:

Y=0.5 /?УСД: Vy-I

ная времени которой определяется индуктивностью н активным сопротивлением цепи разряда (нагрузка - кроубарньш разрядннк).

Для 1юлучения с помощью кроубарных систем импульсов тока, соответствующих по своим временным характеристикам параметрам тока в канале молнии (2/50 мкс), необ.ходнмо, чтобы LJR=7l,5 мкс и iIc = l,27 мкс. 228

Генераторы грозовых электрических и магнитных полей

Для воспроизведения электростатических полей грозовых облаков, электромагнитных полей излучения молнии (ГЭМИ) и проведения соответствующих испытаний РЭС на стойкость к пх дестабилизирующему влиянию используют генераторы грозовых электрических н магнитных полей. В завнснмостп от требований н специфики проведения испытаний эти генераторы могут либо воспроизводить отдельно электрическую или магнитную составляющую грозовых полей, либо генерировать напряженности 1юлей излучения мо.шни (ГЭМИ) совместно.

Генераторы электрических полей. Эти генераторы предназначены для воспроизведения напряженностей импульсных электрических полей с временными параметрами, соответствующими полям излучения молннн в зоне существования грозовых МЭМП пли электростатических полей грозовых облаков.

Г ен е р а т о р ы импульсных электрических п о л-е й состоят нз источника высокого импульсного напряжения и полеобразующей системы (рис. 5.8). В качестве высоковольтных источников, как правило, используют

поля

f/Jd

77777777777777777777777777777777777 Рис. 5.8. Схема генератора импульсных электрических полей ГЭМИ

ГИН, которые формируют на своем вы.ходе импульсы высокого напряжения требуе.мых амплнтудно-време1Пгых характеристик. Полеобразующие системы прел.ставляют собой плоский воздушный конденсатор, состоящий из двух электродов, по форме близких к электродам Роговского, в рабочем объеме которых происходит формирование напряженностей электрических полей.

.Пииениые размеры электродоь полеобразующей системы и расстоягше между ними выбирают из ус.ювия получения рабочего объема с однородным полем, достаточного для размещения в нем испытываемого объекта, н исключения возможности возникновения электрического пробоя прп разряде ГИН с высоковольтного электрода на объект испытания.

Зона однородного поля расположена в центральной части полеобразующей системы и ограничивается расстояниями l/3d от краев электродов. Для этой области напряженность э.тектрического поля

Eyr=Uy M. (5.4)

Если объект испытания я.меет форму, близкую к кубической, то для выполнения условия сохранения однородности поля рабочего объема прн внесении туда объекта испытания необ.ходнмо. чтобы расстояние между электродами полеобразующей системы в 3 раза превышало наибольший линейный размер испытываемого объе?:та.

Емкость полсобразующеп системы

- -- In

- -1

(5.5)

является важным параметром (см. 5.2) прп расчетах схем формирования требуемых амплитудно-временных характеристик воспроизводимых импульсных электрических полей.

Генераторы электростатических полей по своему конструктивному исполнению мало чем отличаются от генераторов импульсных электрических полей. Существенное их отличие заключается лишь в том, что у генераторов электростатических полей в качестве высоковольтного источника вместо ГИН используется источник высокого постоянного напряжения, который обеспечивает получение требуемой разности потенциалов .между электродамп по-леобразующей системы, в рабочем объеме которой получают необ.ходимые уровни напряженности электростатического поля.

Генераторы импульсных магнитных полей. Эти генераторы предназначены для воспроизведения иапряженностсй импульсных магнитных полей излучения молнии в ближней к ее каналу зоне.

Генераторы импульсных магнитных полей состоят из источника больших импульсных токов и системы полеобразовапия (рис. 5.9). В качестве источников

~о о-

а

<-

тнт

13-сЬ

2г

Рис. 5.9. Схема генератора импульсных магнитных полей ГЭМИ

больших импульсных токов наиболее часто применяют емкостные накопители энергии ГИТ, которые генерируют импульсы тока требуемых амплитудно-временных характеристик. Полеобразуюшие системы представляют собой катушку )шдуктнвг1ости, во внутреннем (рабочем) объеме которой происходит формирование напряженности импульсных магнитных полей.

Линейные размеры полеобразуюшей системы должны быть такими, чтобы можно было помешать в ее рабочий объем объекты пссле.чования без существенного изменения однородности формируемых нолей. Как правило, соотношение объема испытываемого объекта и рабочего объема полеобразующей системы выбирают 1/10.

На практике хорошо себя зарекомендовала полеобразуюшая система, состоящая из двойного витка Гельмгсльиа. которая позволяет получать однородное поле, при расстоянии между кольцевыми витками равном радиусу витка.

Для аксиальной состав.!ЯющеЛ напряженности магнитного поля в центре такой системы

0.716/1 (п/а. (5.6)

Индуктивность полеобразующей системы

fO.5

(5.7)

яв.1яется важным параметром разрядного контура ГИТ, непосредственно влияющим на формирование амплитудно-вреыенных характеристик напряженности воспроизводимых, импульсных магнитных полей.

Генераторы ГЭМИ. Данные генераторы позволяют воспроизводить совмсст-1Ю напряженности грозовых электрических и магнитных полей требуемых амплитудно-временных характеристик. В основном их строят по принципу объединения двух ранее описа!Пшх генераторов в единую функциональную систему, которая имеет два отдельных накопителя энергии (ГИН н ГИТ) и совместную полеобразующую систему (рпс. 5.10).

-о о-С

-О о-

Рис. 5.10. Схема генератора ГЭМИ

Генераторы импульсов наведенных напряжений и токов

С целью имитации наволок, возникающих в типовых цеиях радио- и элек-тротехиич ского оборудовагшя РЭС прп грозовых воздействиях, используются специальные генераторы импульсов наведенных напряжений и токов (имитаторы грозовых перенапряжений).

Имитаторы представляют собой отдельный класс генераторов, к которым предъявляют следующие требования:

наиболее точно имитировать напряже1П1я и (или) токи, возникающие в цепях РЭС при грозовых воздействиях;

обладать возможно малым выход1гым сопротивлением, чтобы низкоомные нагрузки не оказывали заметного шунтирующего влияния на имитируемые сигналы;

иметь широкш ! д1гапазон изменения амплитуд генерируемых сигналов;

не оказывать допол1П1тельного помехового влия1шя по каким-либо трактам, не предиазиачепным для этой цели (по цепям питания, управления, заземления и т. п.).

Имитаторы грозовых перенапряжений серийно у нас в стране пока не выпускаются. В связи с этим в каждом конкретном случае при имитпропаиии в

Рис. 5.11. Структурная с.че.ма имитатора грозовы.х перенапряжений: / - накопитель энергии; 2 - разрядно-формирующий контур: 3 - объект испытания

иепях РЭС наводимых грозовыми разрядами напряжений и токов приходится разрабатывать и создавать оригинальные конструкции.

Анализ применяемых на практике схе.м имитаторов грозовых перенапряжений показывает, что, несмотря на их многообразие, все они строятся по единому функциональному принципу (рис. 5.11).

Имитаторы грозовых перенапряжений содержат емкостный накопитель энергии Си заряд которого производится через зарядное сопротивление /?зар от источника постоянного напряжения U\ \\ разрядно-формирующий контур, задача которого формировать импульсы напряжения и тока наводок требуемых амплитудно-временных характеристик в процессе разряда емкости С\. Разрядно-формирующий контур состоит из набора смещанно соединенных активных сопротивлении R и реактивных элементов L и С.

Таблица 5.6 Генераторы наведенных напряжений и токов

а ri

Временные параметры -ф н. с

1,2/50

10/700

100/700

Колебательный /=1 МГц

8/20

10/1000

форыа

Принштиальная схема

и, с,

<i-с

распространенных параметров