Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Электромагнитная совместимость в электроэнергетике

Покупка
Основная коллекция
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.
Шаталов, А. Ф. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике [Электронный ресурс] : 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. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/515122 (дата обращения: 14.10.2024). – Режим доступа: по подписке.
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.