Электромагнитная совместимость в электроэнергетике
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Электроэнергетика. Электротехника
Издательство:
Ставропольский государственный аграрный университет
Год издания: 2014
Кол-во страниц: 64
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-9596-1058-6
Артикул: 622115.01.99
Рассмотрены общие вопросы электромагнитной обстановки на объектах электроэнергетики, источники и каналы передачи помех, методы и технические средства борьбы с радиопомехами, помехоустойчивость, а также методы испытаний и сертификации элементов вторичных цепей на помехоустойчивость, нормы по допустимым напряженностям электрических и магнитных полей промышленной частоты для персонала и населения. Подготовлено в соответствии с основной образовательной программой подготовки бакалавра по направлениям 140400 «Электроэнергетика и электротехника» и 110800 «Агроинженерия». Курс рассчитан на студентов всех форм обучения, его информационное содержание достаточно для изучения дисциплины в объеме, предусмотренном стандартами высшего профессионального образования.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ Учебное пособие Ставрополь «АГРУС» 2014
УДК 537.86/87:621.31 ББК 32.86-01:31.2 Э45 Авторский коллектив: А. Ф. Шаталов, И. Н. Воротников, М. А. Мастепаненко, И. К. Шарипов, С. В. Аникуев Рецензент доцент кафедры ЭиЭЭО ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет» В. Н. Шемякин Электромагнитная совместимость в электроэнергетике : учебное пособие / А. Ф. Шаталов, И. Н. Воротников, М. А. Мастепаненко и др. – Ставрополь : АГРУС Ставропольского гос. аграрного ун-та, 2014. – 64 с. ISBN 978-5-9596-1058-6 Рассмотрены общие вопросы электромагнитной обстановки на объектах электроэнергетики, источники и каналы передачи помех, методы и технические средства борьбы с радиопомехами, помехоустойчивость, а также методы испытаний и сертификации элементов вторичных цепей на помехоустойчивость, нормы по допустимым напряженностям электрических и магнитных полей промышленной частоты для персонала и населения. Подготовлено в соответствии с основной образовательной программой подготовки бакалавра по направлениям 140400 «Электроэнергетика и электротехника» и 110800 «Агроинженерия». Курс рассчитан на студентов всех форм обучения, его информационное содержание достаточно для изучения дисциплины в объеме, предусмотренном стандартами высшего профессионального образования. УДК 537.86/87:621.31 ББК 32.86-01:31.2 ISBN 978-5-9596-1058-6 © ФГБОУ ВПО Ставропольский государственный аграрный университет, 2014 Э45
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЗАИМНЫХ ИНДУКТИВНОСТЕЙ И
ЕМКОСТЕЙ
Цель занятия: научиться рассчитывать электрические ёмкости и
взаимные индуктивности типичных систем, встречающихся на
объектах электроэнергетики.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Электрическая ёмкость и взаимная индуктивность напрямую
связаны со степенью электромагнитного влияния объектов друг на
друга, они определяются геометрическими размерами и топологией
проводников входящих в рассматриваемые системы [1, 2, 3].
Под емкостью С между двумя телами, на которых имеются
электрические заряды Q, понимают абсолютную величину отношения
заряда на одном из тел к напряжению между телами [2, 3, 4, 5]:
U
Q
С =
. (1.1)
Из определения следует единица измерения электрической
емкости – 1 кулон/вольт = 1 фарад (ф). Так как напряжение между
телами в электростатике может быть линейно выражено через заряд
(за исключением сегнетоэлектриков), то емкость, очевидно, зависит
лишь от конфигурации и размеров тел.
Индуктивность L проводника определяется соотношением:
I
L
Ψ
=
, (1.2)
где Ψ - потокосцепление, обусловленное током I .
Для двух контуров, магнитные потоки которых взаимно
пересекают площади друг друга, аналогично получаем выражение
для взаимной индуктивности LВЗ:
2
1 I
LВЗ
Ψ
=
.
(1.3)
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Пример расчета. Тонкий длинный провод радиуса R0 располагается на расстоянии h параллельно бесконечно протяженной проводящей плоскости (рисунок 1.1). Определить электрическую емкость между проводом и плоскостью, на единицу их длины, считая, что R0<<h. Решение. Для учета проводящей поверхности дополним чертеж зеркальным изображением проводника – согласно методу зеркальных изображений. Тогда проводник и плоскость можно эквивалентно заменить двухпроводной линией с расстоянием между проводниками 2h. Из определения электрической емкости U Q С = . Примем заряд проводников ±Q. Найдем напряжение между ними используя соотношение ϕ grag E − = . С учетом зависимости потенциала и напряженности поля прямолинейного бесконечно длинного провода лишь от одной координаты получаем dx d E ϕ − = . Отсюда ∫ − = Edx U . Рисунок 1.1 – Расположение проводника и проводящей плоскости Из теоремы Гаусса, напряженность поля заряженного проводника находится как x Е ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = 0 2 ε ε π τ . Так как заряд нити определится через линейную плотность зарядов как l Q ⋅ =τ , то после подстановок получаем: ∫ − ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ = 0 0 2 0 2 R h R x dx l C ε ε π τ τ . (1.4)
После преобразований и с учетом, что электрическая емкость на единицу длины равна l C C = 0 , получаем электрическую емкость между проводом и проводящей плоскостью на единицу их длины: 0 0 0 2 ln R h С ⋅ ⋅ ⋅ = ε ε π . (1.5) ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ Задача 1.1. Определить индуктивность двухпроводной линии на единицу ее длины, если диаметр проводников R, а расстояние между их осями d. Задача 1.2. Определить электрическую емкость коаксиального кабеля на единицу его длины, если диэлектрическая проницаемость изоляции 2 = ε , диаметр внутренней жилы 1 мм, внутренний диаметр наружной жилы 5 мм. Задача 1.3. Рассчитать взаимную индуктивность проводящего квадратного контура и прямого бесконечно длинного проводника, лежащего в плоскости контура. Взаимное расположение проводника и контура показано на рисунке 1.2. Рисунок 1.2 – Расположение проводника и проводящего контура. Задача 1.4. Определить индуктивность на единицу длины стальной шины с поперечным сечением в виде прямоугольника имеющего стороны 1 мм и 5 см. Сравнить эту индуктивность с индуктивностью круглого проводника с площадью, равной площади шины.
Задача 1.5. Рассчитайте электрическую емкость на единицу длины двух протяженных цилиндрических проводов диаметрами 2 см, геометрические оси которых находятся на расстоянии 5 см друг от друга. ВОПРОСЫ 1. Что такое магнитный поток и потокосцепление? 2. Дайте понятие индуктивности и взаимной индуктивности? 3. Что такое электрическая емкость? 4. В каких единицах измеряются индуктивность и электрическая емкость? В чем разница между погонными величинами индуктивности и емкости и полными их значениями? 5. Как связаны между собой напряженность и потенциал электростатического поля? 6. От чего зависят индуктивность, взаимная индуктивность и электрическая емкость системы проводников. 7. Опишите способы расчета электрических емкостей. 8. Опишите способы расчета индуктивностей.
2. УРОВНИ ПОМЕХ. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭМС - НОМОГРАММЫ ПРИ ОПИСАНИИ ПОМЕХ Цель занятия: научится определять логарифмические относительные уровни помех и представлять импульсные помехи в частотной и временной областях, с использованием ЭМС номограммы. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 2.1 Уровни и интервалы помех Для целенаправленного планирования мероприятий по обеспечению электромагнитной совместимости должны быть известны: − электромагнитная обстановка, характеризующаяся амплитудными и частотными спектрами напряжений и токов источников помех, напряженностью поля; − механизм связи и ее количественная оценка в виде коэффициентов затухания или передаточных функций; − восприимчивость или чувствительность приемника помех, характеризующаяся пороговыми значениями помех в функции о частоты или времени [1,5,6]. Для количественной оценки электромагнитной совместимости (ЭМС) пользуются логарифмическими масштабами напряжений, токов, напряженностей электрического или магнитного поля, мощностей в относительных единицах, что позволяет наглядно представить соотношения величин, отличающихся на много порядков. Различают логарифм отношения уровня и степени передачи помехи. Уровни определяют отношение величины (например, напряжения Uх) к постоянному базовому значению (напряжения U0), которое часто задается в единицах: U0 = 1 мкВ и т.д.. Степень передачи определяется отношением входных и выходных величин системы и служат характеристикой ее передаточных свойств. Она представляет собой логарифмы обратных значений коэффициентов передачи, например, коэффициентов затухания мощности, ослабления за счет экранирования, снижения противофазной помехи по отношению к синфазной.