Разработка мероприятий, повышающих устойчивость электротехнических систем

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 ΔР_ф, 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 ΔР_лоб,= 20 кПа

Вывод: При ΔР_ф > 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 U_P= 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