Способы повышения устойчивости к воздействию инерционных сил направлены на уменьшение ударных ускорений элементов электроаппаратуры и вероятности их разрушения при действии воздушной ударной волны. Для этой цели используются:
установка защитных жестких кожухов электроприборов;
помещение в эластичные оплетки соединений проводов и спаек;
установка приборов на упругие амортизаторы;
закрепление отдельных элементов проводов на панелях и недопущение их провисания.
Принимаемые способы защиты необходимо обосновать расчетами. Так, например, потребная толщина h, мм, токопроводящих экранов или экранированных кабелей определяется по формуле:
, (12.9)
где ρ - удельное электрическое сопротивление материала экрана (для стали ρ = 0,12 Ом - мм2/м);
μ - магнитная проницаемость (для стали μ = 50);
f - расчетная частота ЭМИ, МГц, f = 0,03 МГц;
п - необходимый коэффициент экранизации (отношение наво-димой ЭДС в кабеле или приборе к импульсному напряжению, на которое он испытан).
|
|
Важно также ориентировочно рассчитать необходимое сопротивление системы заземления, через которую будет протекать ток, наведенный ЭМИ.
Рекомендации по защите электро-радиосистем от воздействия ЭМИ
приведены в прил.12.4.
В конце раздела следует сформулировать выводы.
. Приложение12.1
Расстояние от центра (эпицентра) ядерного взрыва до точек с заданным избыточным давлением во фронте ударной волны, км
Мощность ЯБИ, кт | Избыточное давление во фронте ударной волны, кПа | ||||||||||||
0,07 | 0,1 | 0,15 | 0,22 | 0,24 | 0,26 | 0,28 | 0,31 | 0,36 | 0,44 | 0,54 | 0,75 | 1,4 | |
0,10 | 0,14 | 0,20 | 0,28 | 0,30 | 0,32 | 0,34 | 0,36 | 0,40 | 0,44 | 0,54 | 0,69 | 1,12 | |
0,18 | 0,24 | 0,4 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,85 | 0,9 | 0,96 | 1,1 | 1,45 | 2,0 | 3,8 | |
0,27 | 0,37 | 0,54 | 0,75 | 0,8 | 0,90 | 0,95 | 1,0 | 1,1 | 1,25 | 1,45 | 1,85 | 3,25 | |
0,21 | 0,32 | 0,47 | 0,68 | 0,8 | 0,9 | 0,95 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,7 | 2,23 | 3,95 | |
0,3 | 0,4 | 0,62 | 0,82 | 0,9 | 1,0 | 1,05 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,7 | 2,13 | 3,65 | |
0,25 | 0,37 | 0,56 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,35 | 1,54 | 2,0 | 2,7 | 5,15 | |
0,36 | 0,48 | 0,73 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,26 | 1,33 | 1 48 | 1,7 | 2,0 | 2,6 | 4,3 | |
0,32 | 0,4 | 0,7 | 1,0 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 1,6 | 2,0 | 2,5 | 3,5 | 6,5 | |
0,46 | 0,6 | 0,92 | 1,28 | 1,35 | 1,42 | 1,53 | 1,72 | 1,9 | 2,15 | 2,5 | 3,2 | 5,2 | |
0,4 | 0,5 | 0,9 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 1,6 | 1,8 | 2,1 | 2,5 | 3,2 | 4,4 | 8,2 | |
0,58 | 0,8 | 1,2 | 1,6 | 1,65 | 1,75 | 1,85 | 2,0 | 2,3 | 2,65 | 3,2 | 4,0 | 6,5 | |
0,46 | 0,58 | 0,98 | 1,4 | 1,57 | 1,67 | 1,85 | 2,07 | 2,47 | 2,9 | 3,6 | 5,0 | 9,4 | |
0,67 | 0,9 | 1,35 | 1,73 | 1,83 | 1,93 | 2,1 | 2,3 | 2,7 | 3,1 | 3,6 | 4,65 | 7,4 | |
0,6 | 0,7 | 1,1 | 1,7 | 1,9 | 2,0 | 2,3 | 2,6 | 3,0 | 3,4 | 4,2 | 6,0 | 11,3 | |
0,8 | 1,1 | 1,6 | 2,18 | 2,3 | 2,4 | 2,6 | 2,8 | 3,2 | 3,6 | 4,2 | 5,53 | 9,0 | |
0,7 | 0,9 | 1,4 | 2,2 | 2,4 | 2,7 | 3,0 | 3,3 | 3,6 | 4,3 | 5,3 | 7,5 | 14,0 | |
1,0 | 1,4 | 2,0 | 2,7 | 3,0 | 3,4 | 3,5 | 3,6 | 3,9 | 4,5 | 5,3 | 7,0 | 11,1 | |
0,9 | 1,2 | 1,8 | 2,7 | 3,0 | 3,0 | 3,6 | 4,2 | 4,6 | 5,5 | 6,8 | 9,6 | 18,0 | |
1,3 | 1,7 | 2,5 | 3,4 | 3,7 | 3,9 | 4,2 | 4,6 | 5,1 | 5,7 | 7,0 | 8,8 | 14,2 | |
1,0 | 1,4 | 2,1 | 3,2 | 3,4 | 3,7 | 4,2 | 4,6 | 5,2 | 6,2 | 7,8 | 11,0 | 20,6 | |
1,5 | 2,0 | 2,9 | 4,0 | 4,2 | 4,5 | 4,8 | 5,2 | 5,7 | 6,5 | 8,0 | 10,0 | 16,2 | |
1,3 | 1,6 | 2,5 | 3,8 | 4,2 | 4,4 | 5,0 | 5,6 | 6,3 | 7,5 | 9,2 | 13,0 | 24,0 | |
1,9 | 2,4 | 3,4 | 4,7 | 5,0 | 5,4 | 5,7 | 6,2 | 6,8 | 7,8 | 9,3 | 12,0 | 19,5 | |
10 000 | 1,6 | 2,0 | 3,1 | •4,6 | 5,3 | 5,6 | 6,3 | 7,0 | 7,8 | 9,2 | 11,3 | 16,0 | 31,0 |
2,2 | 2,9 | 4,3 | 6,1 | 6,3 | 6,7 | 7,2 | 7,7 | 8,5 | 9,5 | 12,0 | 15,0 | 24,0 |
Примечание. В верхней строке даны расстояния для воздушного взрыва, в знаменателе - для наземного взрыва
Приложение 12.2
|
|
Пример расчёта элемента электросистемы на действие инерционных нагрузок при взрывах
Определить предельное значение избыточного давления ΔРф, при превышении которого электроприбор получит инерционное разрушение и полностью выйдет из строя.
Характеристика прибора:
длина l = 420 мм, ширина b = 420 мм, высота h = 720 мм, масса т = 60 кг, допустимое ускорение при ударе составляет = 100 м/с2.
Решение:
1. Находят избыточное лобовое давление, которое может выдержать прибор:
2.Определяют по графику (рис.1, с.) предельное значение : при ΔРлоб,= 20 кПа
Вывод: При ΔРф > 18 кПа прибор получит сильные разрушения от инерционных перегрузок.
Для определения необходимости повышения устойчивости электроэлемента при воздействии на него инерционных нагрузок значение необходимо сравнить с пределом устойчивости базового элемента.
Приложение 12.3
Пример расчёта электротехнических систем на действии ЭМИ.
Определить состояние силовой цепи, питающей станки механического цеха электродепо, при воздействии ЭМИ.
Исходные данные: Здание механического цеха электродепо с металлическим каркасом оборудовано электротехнических системой для работы станочного оборудования. Расчетная мощность ядерного боеприпаса q = 1000 кт, взрыв наземный. Электропитание станков осуществляется от подстанции по подземному кабелю длиной l = 100 м. Вертикальные ответвления кабеля к электродвигателям станков составляют 1,5 м. Допустимые колебания напряжения сети ±15%, коэффициент экранирования кабеля η = 2, рабочее напряжение UP= 380 В.
Решение:
1. По прил.1 (см. предыдущую тему раздела 11а) определяем предельное значение избыточного давления, при превышении которого здание механического цеха получит среднее разрушение, = 30 кПа. Такое избыточное давление при наземном взрыве 1000 кт следует ожидать на удалении от центра взрыва R ф, равном 5,3 км (прил. I настоящей темы).
2. Рассчитываем максимальное значение вертикальной E в и горизонтальной E г составляющих напряженности электрического поля при воздействии ЭМИ на расстоянии 5,3 км:
Рассчитываем максимальное ожидаемое напряжение наводок в горизонтальных U г и вертикальных U в линиях:
4. Определяем допустимое напряжение наводок:
380 +0,15·380 = 437 В.
5. Сравниваем допустимое напряжения наводок 437 В с максимально ожидаемыми напряженностями и делаем вывод, что при воздействии ЭМИ силовая цепь может выйти из строя от вертикальной составляющей электрического поля, равной 1230 В.
Аналогично проверяются на воздействие ЭМИ цепи управления станков и разводящая электросеть. Для этого необходимо знать (задаться) высотой токопроводящих элементов пульта управления и рабочим напряжением. Для проверки разводящей сети необходимо знать длину горизонтальной линии, высоту вертикальных ответвлений и рабочее напряжение.
Приложение 12.4
Рекомендации по защите электро-радиосистем от воздействия ЭМИ