Введение. Библиографический список

Библиографический список

1. Мазуров Д.Я. Теплотехническое оборудование заводов вяжущих материалов. – М.: Стройиздат, 1982. – 288 с.

2. Булавин И. А., Макаров И.А., Рапопорт А.Я., Хохлов В.К. Тепловые процессы в технологии силикатных материалов. – М.: Стройиздат, 1982. – 248 с.

3. Воробьев Х.С., Мазуров Д.Я. Теплотехнические расчеты цементных печей и аппаратов. – М.: Высшая школа, 1962. –349 с.

4. Ходоров. Е.И. Печи цементной промышленности. – Л.: Стройиздат, 1968. – 456 с.

5. Левченко П.В. Расчеты печей и сушил силикатной промышленности. – М.: Высшая школа, 1968. – 368 с.

6. Роговой М.И., Кондакова М.Н., Сагановский М.Н. Расчеты и задачи по теплотехническому оборудованию предприятий промышленности строительных материалов. – М.: Стройиздат,1978. – 360 с.

7. Проектирование цементных заводов. Под редакцией Зозули П.В. и Никифорова Ю.В. – СПб.: Изд-во «Синтез», 1995. – 445 с.

8. Дуда В. Цемент. – М.: Стройиздат, 1981. – 464 с.

9. Табунщиков Н.П. Производство извести. – М.: Химия, 1974. – 238 с.

10. Кудеярова Н.П. Технологические и теплотехнические расчеты при проектировании заводов силикатного кирпича: Методические указания/ Н.П. Кудеярова. – Белгород: Изд-во БТИСМ, 1979. – 56 с.

11. Классен В.К. Методические указания к дипломному проектированию. – Белгород: Изд-во БТИСМ, 1978. – 114 с.

12. Теплотехнический справочник. Том 1,2. – М. 1976.

13. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1987.

14. Кудеярова Н.П. Теплотехнические расчеты в лабораторном практикуме по курсу «Тепловые установки для производства вяжущих материалов». Методические указания/ Н.П. Кудеярова, Л.Б. Афанасьева. – Белгород: Изд-во БТИСМ, 1982. –34 с.

15. Альбац Б.С. Тепловые расчеты печных агрегатов цементной промышленности. Методические указания/ Б.С. Альбац. – М.: Изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева, 1996. –76 с.

16. Теплотехника и тепловые установки предприятий строительных материалов: Лабораторный практикум / Н.П. Кудеярова, Л.Б. Афанасьева, Г.П. Поляков и др. Белгород: Изд-во БГТУ, 2007 – 94 с.

* RO₂ ^max = CO₂+SО₂ в сухих продуктах сгорания при теоретическом расходе воздуха на горение.

** В системе СИ тепловой единицей является Дж. Однако на практике широкое распространение имеет «кал» и «кут» – кг условного топлива. Соотношение между ними: 1кут = 7000 ккал = 29,31МДж; 1 ккал = 4,19 кДж.

* ст.м³ (стандартный м³) – объем газа при давлении 760 мм рт. ст. и 20^оС, используется при коммерческих расчетах в РФ (1ст.м³=0,932нм³; 1нм³=1,073 ст.м³).

* - в зарубежной практике именуется мельницей

Электрические сети вызывают определенные нарушения в окружающей природе. Они возникают вследствие сооружения крупногабаритных опор и подвешенных на них проводов. Отчуждаются земельные участки под сооружение электрических станций, подстанций и особенно линий высокого напряжения. Массивные опоры и провода нарушают условия распространения радиоволн. Это искажает показания радиотелескопов, устройств космической связи, радиолокаторов. Наличие опор и оттяжек затрудняет проведение сельскохозяйственных работ. Нарушение природного ландшафта в курортной местности требует разработки специальных опор и подвесок проводов, удовлетворяющих требованиям эстетики.

Разнообразные неблагоприятные влияния электрических сетей на техносферу и биосферу затрудняют условия их мирного сосуществования и приводят к нарушению их электромагнитной совместимости. Поэтому если высоковольтная линия (ВЛ) проектируется и строится, то в проекте и смете должны быть предусмотрены необходимые мероприятия по защите других сооружений техносферы.

Инженеры должны четко ориентироваться в вопросах влияния электрических сетей высокого напряжения на техно- и биосферу; знать требования правил, норм и руководящих указаний, а также пути их выполнения.

1.1.ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ В ОБЛАСТИ ЭМС

И КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ

Основополагающим понятием в области ЭМС является определение электромагнитной совместимости технических средств: способность технических средств функционировать с заданным качеством в определенной электромагнитной обстановке, не создавая при этом недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам и недопустимых электромагнитных воздействий на биологические объекты.

Основные понятия в области ЭМС сформулированы в проекте федерального закона «О государственном регулировании в области обеспечения электромагнитной совместимости технических средств» (от 1.12.1999 г.) и приведены в приложении.

Исходя из определения ЭМС технических средств, основными целями ее обеспечения являются:

- предотвращение нарушений функционирования технических средств при воздействии на них электромагнитных помех;

- исключение или ограничение электромагнитных помех, создаваемых техническими средствами;

- исключение неблагоприятных электромагнитных воздействий на биологические объекты или ограничения уровня таких воздействий;

- обеспечение регламентированного стандартами качества электрической энергии в электрических сетях общего назначения.

Направление, связанное с помехоустойчивостью технических средств, занимает центральное место в обеспечении ЭМС как по важности, так и объему решаемых задач.

Под уровнем ЭМС понимается установленный максимальный уровень помехи, который может воздействовать на техническое средство (ТС) в конкретных условиях эксплуатации.

Под устойчивостью технических средств к электромагнитным помехам (помехоустойчивостью технических средств) понимают способность технических средств сохранять заданное качество функционирования при воздействии на них регламентированных стандартами электромагнитных помех. Качество функционирования технических средств задается на этапе разработки технических условий. Основной задачей исследований этого этапа является анализ электромагнитной обстановки – совокупности электромагнитных явлений и (или) процессов в данной области пространства или данной проводящей среде в частотном и временном диапазонах.

Электромагнитное явление или процесс естественного или искусственного происхождения, которые снижают или могут снизить качество функционирования технического средства, называют электромагнитной помехой. Электромагнитная помеха может излучаться в пространство или распространяться в проводящей среде.

Электромагнитная обстановка (ЭМО) – совокупность электромагнитных явлений, процессов в заданной области пространства, частотном и временном диапазонах. ГОСТ 30372-95.

Введены также термины “точка общего присоединения ” (ТОП) и “точка внутрипроизводственного присоединения” (ТВП). Термин ТОП относится к точке электрической сети общего назначения, электрически ближайшей к сетям рассматриваемого потребителя электрической энергии (входным устройствам рассматриваемого приемника электрической энергии), к которой присоединены или могут быть присоединены электрические сети других потребителей (входные устройства других приемников).

“Точка внутрипроизводственного присоединения” (ТВП) – точка присоединения к питающей сети внутри рассматриваемой системы электроснабжения.

В стандарте рассматриваются и определяются три класса из возможных классов электромагнитной обстановки:

- класс 1. Данный класс применяется для электромагнитной обстановки в защищенных системах электроснабжения, характеризующихся уровнями ЭМС более низкими, чем уровни ЭМС в системах электроснабжения общего назначения. Он соответствует применению технических средств (ТС), восприимчивых к помехам в питающей сети, например контрольно-измерительного оборудования, образцов вычислительной техники некоторых видов и т. д.

- класс 2. Данный класс обычно применяется для электромагнитной обстановки в ТОП и ТВП для промышленных условий эксплуатации ТС. Уровни ЭМС данного класса идентичны таковым для систем электроснабжения общего назначения.

- класс 3. Данный класс применяется только для ТВП в промышленных условиях эксплуатации ТС. Он имеет более высокие уровни ЭМС, чем таковые для класса 2, в отношении некоторых электромагнитных явлений, вызывающих помехи. К классу 3 должна быть отнесена электромагнитная обстановка, если имеет место одно из следующих условий:

- питание большей части нагрузки осуществляется через преобразователи;

- используется электросварочное оборудование;

- имеют место частые пуски электродвигателей большой мощности,

- имеют место резкие изменения нагрузок в электрических сетях.

1.2.ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ

И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

Существует достаточно много подходов к классификации электромагнитных помех (ЭМП), учитывающих как источники их возникновения, так и характер воздействия на технические средства. Приведенная ниже классификация широко используется специалистами при решении задач в области ЭМС.

Наиболее распространенной электромагнитной помехой естественного происхождения является электромагнитный импульс при ударе молнии.

Электромагнитные помехи искусственного происхождения можно разделить на создаваемые функциональными источниками и создаваемые нефункциональными источниками.

Функциональным называют источник электромагнитной помехи, если для него самого создаваемая помеха является полезным сигналом. К таким источникам относятся, прежде всего, передающие устройства радиосвязи, телепередатчики, генераторы высокой частоты промышленного применения, микроволновые печи, радиолокаторы, а также аппаратура, использующая цепи питания для передачи информации.

Нефункциональными называют источники, которые создают помехи в качестве побочного эффекта в процессе работы. К ним можно отнести любые проводные коммуникации, создающие электромагнитные поля; коммутационные устройства; импульсные блоки питания аппаратуры, люминесцентные лампы, сварочное оборудование, электрический транспорт, коронные разряды. Электростатический разряд с тела человека также может рассматриваться как создаваемый нефункциональным источником помех. Принципиальное различие между функциональными и нефункциональными источниками состоит в том, что для вторых уровень электромагнитных помех часто можно снизить путем пересмотра конструкции источника, в то время как для функциональных источников помех такой путь обычно исключается.

В зависимости от среды распространения ЭМП могут разделяться на индуктивные и кондуктивные. Индуктивными называются ЭМП, распространяющиеся в виде электромагнитных полей в непроводящих средах. Кондуктивные ЭМП представляют собой токи, текущие по проводящим конструкциям и земле. Деление помех на индуктивные и кондуктивные является условным. В реальности протекает единый электромагнитный процесс, затрагивающий проводящую и непроводящую среды. В ходе распространения многие помехи могут превращаться из индуктивных в кондуктивные и наоборот. Так, переменное электромагнитное поле способно наводить токи в кабелях, которые далее распространяются как классические кондуктивные помехи. С другой стороны, токи в кабелях и цепях заземления сами создают электромагнитные поля, т. е., индуктивные помехи. Деление помех на индуктивные и кондуктивные можно считать относительно строгим лишь в низкочастотной (до десятков кГц) области, когда емкостные и индуктивные связи обычно малы.

Кондуктивные помехи в цепях, имеющих более одного проводника, принято также делить на помехи "провод - земля " (синонимы - несимметричные, общего вида, Common Mode) и "провод-провод" (симметричные, дифференциального вида, Differential Mode). В первом случае ("провод-земля") напряжение помехи приложено, как следует из названия, между каждым из проводников цепи и землей (рис. 1.1, а). Во втором – между различными проводниками одной цепи (рис. 1.1, б). Обычно самыми опасными для аппаратуры являются помехи "провод-провод", поскольку они оказываются приложенными так же, как и полезный сигнал.

Рис. 1.1. Схема приложения помехи "провод-земля" (а) и "провод-провод" (б)

Реальные помехи обычно представляют собой комбинацию помех "провод-провод" и "провод-земля". Нужно учитывать, что несимметрия внешних цепей передачи сигналов и входных цепей аппаратуры может вызывать преобразование помехи "провод-земля" в помеху "провод-провод".

ГОСТ Р 51317.2.5-2000 (МЭК 61000-2-5-95) устанавливает три категории электромагнитных помех, характеризующих электромагнитную обстановку:

- низкочастотные электромагнитные помехи (кондуктивные и индуктивные), вызываемые любым источником кроме электростатических разрядов;

- высокочастотные электромагнитные помехи (кондуктивные и индуктивные), вызываемые любым источником кроме электростатических разрядов;

- электростатические разряды.

Понятие «низкие частоты» относится к диапазону частот ниже 9 кГц, выше 9 кГц и много больше относится к понятию «высокие частоты».

На основе спектральных характеристик электромагнитные помехи разделяют:

- на узкополосные и широкополосные;

- низкочастотные и высокочастотные.

К узкополосным относятся помехи от систем связи на несущей частоте, систем питания переменным током и т. п. Их отличительной особенностью является то, что характер изменения помехи во времени является синусоидальным или близок к нему. При этом спектр помехи близок к линейному (максимальный уровень - на основной частоте, пики меньшего уровня - на частотах гармоник).

Сигнал считается широкополосным, если его спектр простирается на ширину полосы большую, чем ширина полосы определенного приемника. К таким сигналам относятся периодически повторяющийся прямоугольный импульс или падающая волна разряда атмосферного электричества. Широкополосные помехи имеют существенно несинусоидальный характер и обычно проявляются в виде либо отдельных импульсов, либо их последовательности. Для периодических широкополосных сигналов спектр состоит из большого набора пиков на частотах, кратных частоте основного сигнала. Для апериодических помех спектр является непрерывным и описывается спектральной плотностью. Типичными широкополосными помехами являются:

- молниевые импульсы;

- импульсы, создаваемые при коммутационных операциях;

- электростатические разряды;

- шум, создаваемый в сети питания аппаратуры при работе импульсного блока питания;

- преднамеренные электромагнитные помехи, создаваемые в криминальных целях.

Если спектр сигнала меньше ширины полосы пропускания рассматриваемого приемника, то этот сигнал считается узкополосным. Примером узкополосного сигнала является синусоидальная, постоянно действующая помеха определенной частоты.

Шумовые помехи нельзя определенно описать аналитическими временными функциями. Они проявляют себя как результат многих отдельных помех.

К низкочастотным относятся помехи в диапазоне 0 - 9 кГц. В большинстве случаев они создаются силовыми электроустановками и линиями. К электромагнитным помехам низкочастотного кондуктивного происхождения относятся:

-гармоники, интергармоники напряжения электропитания;

-напряжения сигналов по системам электропитания;

-колебания, отклонения, провалы и выбросы (кратковременные перенапряжения);

-несимметрия напряжения в трехфазных системах электроснабжения;

-изменения частоты питающего напряжения;

-наведенные низкочастотные напряжения;

-постоянные составляющие в сетях электропитания переменного тока.

К низкочастотным электромагнитным помехам относятся низкочастотные магнитные и электрические поля.

Высокочастотные узкополосные помехи (с частотой выше 9 кГц) обычно создаются различными системами связи. Высокочастотными являются все распространенные типы импульсных помех. Иногда также вводят понятия радиочастотной помехи (диапазон - от 150 кГц до 1−2 ГГц) и СВЧ-помехи (порядка нескольких ГГц). К кондуктивным высокочастотным помехам относятся наведенные напряжения, быстротекущие апериодические и колебательные переходные процессы.

Излучаемые высокочастотные электромагнитные помехи – быстропеременные электромагнитные поля.

В данном стандарте установлены следующие градации интенсивности электромагнитной помехи:

А - как контролируемой, поддающейся регуляции электромагнитной обстановки,

1,2,3,4 –как естественных электромагнитных обстановок,

Х – как жесткой электромагнитной обстановки.

В качестве примера приведем в таблицах 1.1 и 1.2 уровни низкочастотных помех, обусловленных магнитными и электрическими полями, в зависимости от установленной стандартом степени интенсивности, при различных частотах.

Таблица 1.1

Уровни электромагнитных помех от низкочастотных магнитных полей (в А/м)

Степень интенсивности электромагнитной помехи	Частота помехи
Постоянный ток	Частота электрической тяги	Промчастота 50 Гц	Гармоника основной частоты (0,1-3 кГц)	Частоты, не связанные с основной частотой сети
А	В соответствии с требованиями к ТС конкретного вида
				3/n	0,015
				10/n	0,05
				30/n	0,15
				100/n	0,5
Х	В соответствии с характеристиками места размещения ТС

Таблица 1.2

Уровни электромагнитных полей от низкочастотных электрических полей (в кВ/м), на высоте 1 м над землей

Степень интенсивности электромагнитной помехи	Источник электромагнитной помехи
Линии постоянного тока	Линии при частоте 16 2/3 Гц	Линии при частоте 50 Гц
А	В соответствии с требованиями к ТС конкретного вида
	0,1	0,1	≤0,1
		0,3	≤1
		1,0	≤10
		3,0	≤20
Х	В соответствии с характеристиками места размещения ТС

В целях решения общих задач помехоустойчивости технических средств стандартами в области ЭМС регламентированы следующие основные виды помех:

1) Микросекундные импульсные помехи большой энергии (по ГОСТ Р 51317.4.5.), вызываемые перенапряжениями, возникающими в результате коммутационных переходных процессов и молниевых разрядов.

2) Наносекундные импульсные помехи (по ГОСТ Р 51317.4.4.), возникающие в результате коммутационных процессов (прерывания индуктивных нагрузок, размыкания контактов реле и т. п.) и воздействующие на порты электропитания и сигналов ввода/вывода.

3) Электростатические разряды (по ГОСТ Р 51317.4.2.), возникающие как при прямом воздействии от оператора, так и непрямом воздействии от оператора на расположенные вблизи технические средства, предметы и оборудование.

4) Радиочастотное электромагнитное поле в полосе частот от 80 до 1000 МГц (по ГОСТ Р 51317.4.3.), источниками которого являются портативные приемопередатчики, применяемые эксплуатационным персоналом и службами безопасности; стационарные радио- и телевизионные передатчики; радиопередатчики подвижных объектов; различные промышленные источники излучений. К числу источниковрадиочастотного электромагнитного поля также относят радиотелефоны и другие радиопередатчики, действующие на частотах от 0,8 до 3 ГГц и использующие методы модуляции с непостоянной огибающей.

5) Кондуктивные помехи, наведенные радиочастотными электромагнитными полями (по ГОСТ Р 51317.4.6.), вызываемые излучениями преимущественно радиопередающих устройств в полосе частот от 50 кГц до 80 МГц.

6) Кондуктивные помехи в полосе частот от 0 до 150 кГц (по ГОСТ Р 51317.4.16.), представляющие собой общие несимметричные напряжения на входные порты электропитания переменного и постоянного токов, сигнальные порты, порты управления и ввода-вывода.

7) Колебательные затухающие помехи (по ГОСТ Р 51317.4.12.) следующих видов:

а) одиночные колебательные затухающие помехи, возникающие в низковольтных силовых линиях и в линиях управления и сигнализации технических средств, получающих электропитание от низковольтных распределительных электрических сетей и систем электроснабжения промышленных предприятий;

б) повторяющиеся колебательные затухающие помехи, возникающие в основном в силовых линиях и линиях управления и сигнализации на электрических подстанциях высокого(выше 35 кВ) и среднего (6-35 кВ) напряжений. Повторяющиеся колебательные затухающие помехи относят к срабатыванию одного отдельного выключателя.

8) Динамические изменения напряжения электропитания (по ГОСТ Р 51317.4.11.) следующего вида:

- провалы,

- прерывания,

- выбросы,

а также постепенные изменения напряжения электропитания.

9) Колебания напряжения электропитания (по ГОСТ Р 51317.4.14.), воздействующие на входные порты электропитания переменного тока.

10) Изменения частоты питающего напряжения (по ГОСТ Р 51317.4.28.) на входных портах электропитания переменного тока.

11) Искажения синусоидальности напряжения электропитания (по ГОСТ Р 50746.) при воздействии гармоник и интергармоник питающего напряжения.

12) Магнитное поле промышленной частоты (по ГОСТ Р 50648).

13) Импульсное магнитное поле (по ГОСТ 30336 / ГОСТ Р 50649).

14) Затухающее колебательное магнитное поле ( по ГОСТ Р 50652.).

15) Токи кратковременных синусоидальных помех частотой 50 Гц в цепях защитного и сигнального заземления (по ГОСТ Р 50746.).

16) Токи микросекундных импульсных помех в цепях защитного и сигнального заземления (по ГОСТ Р 50746.).

1.3.ИСТОЧНИКИ ПРИРОДНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ

Электромагнитные бури. Солнце, наряду с инфракрасным (тепловым), световым и ультрафиолетовым излучениями, особенно в годы «активного» солнца приблизительно одиннадцатилетнего периода, выбрасывает огромное количество электронов, протонов, нейтронов и альфа-частиц. Пролетая мимо земного шара и взаимодействуя с магнитным полем вращающейся земли, они индуктируют в земной поверхности электродвижущие силы, медленно меняющиеся во времени (порядка секунд и более). Величина ЭДС даже в периоды наиболее интенсивных электромагнитных бурь колеблется от долей до единиц вольтов на километр и в северном полушарии ориентирована на меридиональное направление.

Атмосферное электричество. Основными экологическими источниками наиболее тяжелых и частых нарушений нормальной работы энергетических систем являются грозовые разряды. Опыт эксплуатации показывает, что в каждые 100 км линии электропередачи (ВЛ) в среднем в течение "грозового сезона" (с мая по октябрь) ударяет несколько десятков повторных разрядов молний, по большей части – отрицательной полярности. Эквивалентное сопротивление молнии в первый момент достигает многих десятков кОм, но с увеличением тока молнии и разогревом ее канала сопротивление уменьшается до сотен Ом. Кратковременное напряжение в месте удара молнии может достигать многих миллионов вольтов, что вполне достаточно для пробоя изоляции практически любой линии электропередачи, вплоть до УВН. От места удара по проводам линии распространяются волны перенапряжения. Они, дойдя до электростанции или подстанции, могут повредить изоляцию генератора, трансформатора и другого оборудования. Для защиты от прямых ударов молнии над проводами линий устанавливают тросы, а на подстанции – вертикальные молниеотводы. Для защиты от обратных перекрытий с пораженной опоры на провода необходимо каждую опору заземлить с малым (до 10 Ом или несколько больше в районах с высоким удельным сопротивлением земли) сопротивлением заземления. Для защиты оборудования подстанции применяют специальные разрядники, или ограничители перенапряжений (ОПН).

При ударе молнии возникают также индуктированные напряжения вследствие емкостных (электрическая составляющая) индуктивных (магнитная составляющая) связей между каналом молнии, и опорами и, проводами линии электропередачи (ЛЭП). Они представляют опасность для изоляции сетей среднего (6-35 кВ) и низкого напряжений, особенно для сетей промышленной энергетики.

Удары молнии могут вызвать также пожары (пожароопасных сооружений) и даже взрывы (для взрывоопасных емкостей таких, как, например, нефте- и газохранилища электростанций.

Выводы по разделу

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: