Приложение Б. Примеры расчетной оценки стойкости аппаратурных комплексов к воздействию электромагнитных импульсных полей

Приложение Б

Примеры расчетной оценки стойкости аппаратурных комплексов к воздействию электромагнитных импульсных полей

1. Пример оценки импульсной электропрочности станционных входов аппаратуры систем передачи

В качестве примера рассмотрим оценку импульсной электропрочности стойки генераторного оборудования СГУЧ оконечной станции аппаратуры К-3600 "Окоп".

Номенклатура входов стойки СГУЧ, соединяющихся станционными линиями с другими стойками аппаратуры К-3600, насчитывает 16 позиций, из которых два входа симметричных (под кабель типа КМС-2), тринадцать входов коаксиальных (под кабели типа РК-75-3-15, РК-75-4-16), и один несимметричный вход электропитания (для провода типа АНРГ-1x10).

Для каждого входа, получившего свой порядковый номер (таблица Б1), по принципиальным схемам выявляется наиболее чувствительный к импульсным напряжениям и токам элемент, который по электрическим цепям соединяется с рассматриваемым входом аппаратуры. В той же таблице Б1 для каждого входа указаны выявленные наиболее чувствительные к импульсным перенапряжениям радиоэлементы. Для входов, имеющих порядковые номера 1-4, 13, 14 это транзистор типа 2Т904А; для входов, имеющих номера 5-12, 15 это транзистор типа 2Т325Б; для входа номер 16 транзисторы типа П-701А и П-216.

Исходя из предельно допустимых напряжений и токов для названных типов транзисторов и диодов, а также, учитывая ослабление амплитуды импульса при прохождении его от входов стойки до чувствительных элементов, проводится расчет допустимой величины импульсного напряжения на рассматриваемом входе стойки, при котором импульсное напряжение на чувствительном элементе не превысит его предельно допустимой величины. В нашем конкретном случае для наиболее чувствительных элементов цепей, примыкающих ко входам стойки СГУЧ, указанным в таблице Б1, в справочной литературе отсутствуют данные по допустимым импульсным напряжениям и токам. Поэтому для анализа импульсной электропрочности входов стойки СГУЧ взяты предельно допустимые значения напряжений и токов для чувствительных элементов на постоянном токе.

При этом очевидно, что принятые величины импульсной электропрочности чувствительных элементов будут несколько ниже реальных и, следовательно, оценка стойкости к импульсным напряжениям входов аппаратуры стойки СГУЧ будет получена с некоторым запасом.

Затухание амплитуды импульса при прохождении его со входа стойки до чувствительного элемента определяется по результатам расчетов переходных процессов по составленной для каждого входа эквивалентной схеме. В качестве источника импульсного сигнала на вход аппаратуры в эквивалентной схеме подключается импульсный генератор с внутренним сопротивлением 15 Ом. Временные параметры импульсов, используемых при расчете, должны соответствовать временным параметрам импульсов, приведенных в таблице 4 приложения Г.

Таблица Б1. Импульсная электропрочность входов стойки СГУЧ К-3600 "Окоп"

Номер по порядку	Тип соединительного кабеля	Тип входа	Наиболее чувствительный элемент цепи	Импульсная электропрочность (В) при форме 0,1/10 мкС
				жила-корп.	жила-жила
1	КМС-2	симметрич.	2Т904А	1000	210
2	КМС-2	-"-	2T904A	1000	169
3	РК-75-3-15	коаксиал.	2Т904А	210
4	РК-75-3-15	-"-	2Т904А	118
5	РК-75-4-16	-"-	2Т325Б	78
6	РК-75-4-16	-"-	2Т325Б	27
7	РК-75-4-16	-"-	2Т325Б	78
8	РК-75-4-16	-"-	2Т325Б	27
9.	РК-75-4-16	-"-	2Т325Б	78
10.	РК-75-4-16	-"-	2Т325Б	27
11.	РК-75-4-16	-"-	2Т325Б	78
12.	РК-75-4-16	-"-	2Т325Б	27
13.	РК-75-4-16	-"-	2Т904А	210
14.	РК-75-4-16	-"-	2Т904А	81
15.	РК-75-4-16	-"-	2Т325Б	15
16.	АНРГ 1*10	несим. пит.	П-216 П-701А	60

В большинстве случаев цепи между входом и чувствительным элементом представляют собой удлинители или фильтры, потому для определения ослабления воздействующего импульса были использованы данные по затуханию и частотные характеристики упомянутых цепей.

Полученные данные по оценке импульсной электропрочности входов стойки СГУЧ К-3600 "Окоп" с учетом ослабления амплитуды импульса в цепях, соединяющих наиболее чувствительные элементы схемы с соответствующими входами, приведены в таблице Б1.

Из приведенных результатов расчета видно, что импульсная электропрочность входов стойки колеблется от 15 В до 1000 В при форме воздействующего импульса 0,1/40 мкс для коаксиальных входов и 0,05/40 мкс для остальных входов.

2. Пример выбора длин соединительных линий для аппаратуры обслуживаемого пункта системы передачи СМП ВСС

В качестве примера приведен выбор длин соединительных кабелей для стойки СГУЧ К-3600, входящей в состав аппаратуры оконечной станции системы передачи К-3600, которая находится в здания первого типа (раздел 2 настоящих рекомендаций) и работает при воздействии полей ЭМИ.

Сначала определяются максимальные длины кабелей, при которых наводки полей ЭМИ не превысят импульсную электропрочность входов рассматриваемой стойки. Для этого воспользуемся таблицей Б1, в которой приводятся расчетные данные по импульсной электропрочности входов стойки СГУЧ и типы соединительных кабелей, применяемых для этой аппаратуры, а также таблицей 9 раздела 4, в которой приводятся данные по величине наводок на станционные кабели полей ЭМИ с учетом экранирующих свойств выбранного типа здания. Сравнивая величины наводок с импульсной электропрочностью входов аппаратуры выбираем допустимую длину соединительной линии. Результаты расчетов приведены в таблице Б2.

Таблица Б2. Выбор длины станционных соединительных кабелей для стойки СГУЧ К-3600

Наименование входа и тип соединительного кабеля		Импульсная электропрочность		Допустимая длина кабеля, м
		жила-корпус В	жила-жила В
Стойка СГУЧ
1	Выход 1-4 60 кГц, КМС-2	1000	210	100
2	Выход 5,6 60 кГц , КМС-2	1000	169	100
3	Выход 1-3 372 кГц, РК-75-3-15	210		35
4	Выход 4-5 372 кГц, РК-75-3-15	118		25
5	Выход 2-3 1552 кГц, РК-75-4-16	78		22
6	Выход 4-7 1552 кГц, РК-75-4-16	26		5
7	Выход 2-3 2592 кГц, РК-75-4-16	78		22
8	Выход 4-7 2592 кГц, РК-75-4-16	26		5
9	Выход 2-3 2856 кГц, РК-75-4-16	78		22
10	Выход 4-7 2856 кГц, РК-75-4-16	26		5
11	Выход 2-3 1024 кГц, РК-75-3-15	78		23
12	Выход 4-7 1024 кГц, РК-75-3-15	26		5
13	Выход 1-3 128 кГц, РК-75-3-15	210		35
14	Выход 4 128 кГц, РК-75-3-15	81		25
15	Ввод 1800 кГц, РК-75-4-16	15		3
16	-24В/1, -24/2 АНРГ 1х10	60

Как видно из приводимой таблицы при размещении стойки СГУЧ в здании первого типа длина допустимых соединительных линий колеблется от 3 м (позиция 15) до 100 метров (позиция 1). Для обеспечения защиты входов стойки от воздействия наводок на станционные кабели полученные длины кабелей необходимо строго выдерживать. Если это сделать невозможно, то необходимо провести мероприятия, перечисленные в 7.6.5. настоящих рекомендаций. Например, ввод 1800 кГц стойки СГУЧ (позиция 15) допускает длину кабеля типа РК-75-4-16 всего 3 м. Применение кабеля типа КСКЭ (таблица 6 рекомендаций) позволяет увеличить допустимую длину кабеля для рассматриваемого входа до 13 м.

Защита питающего входа стойки СГУЧ требует наибольшего внимания так как при размещении аппаратурного комплекса в здании первого типа (1.2) наводимые на ТРС напряжения намного превышают импульсную электропрочность входа. Мероприятия по обеспечению стойкости входов питания аппаратуры предусматривают уменьшение наводок на ТРС с помощью экранирующего короба (7.7.2). Кроме этого можно устанавливать дополнительные защитные устройства на питающем входе стойки. Эти устройства представляют собой фильтры нижних частот. Хорошие результаты дает применение обычных сглаживающих фильтров на входах аппаратуры в цепях питания. В рассматриваемом случае сетевой сглаживающий фильтр в цепи питания, имеющий коэффициент подавления 40 дБ обеспечивает защиту питающего входа. Однако для того, чтобы такой фильтр эффективно защищал аппаратуру от наводок на ТРС необходимо, чтобы выполнялись следующие условия:

индуктивность конденсаторов фильтров вместе с монтажными соединениями не должна превышать величины 30 нГн (длина соединительных проводников должна быть минимальной и практически ограничиваться только выводами конденсаторов);

используемые в фильтрах элементы должны иметь импульсную электропрочность, превышающую амплитуды воздействующих напряжений наводок.