Вплив електромагнітного імпульсу на елементи виробництва: Електромагнітний імпульс — Вікіпедія – Електромагнітний імпульс — groupnk.ru — Группа НК — комплексные поставки электрооборудования в Москве и регионах

Содержание

Електромагнітний імпульс

Ядерні вибухи в атмосфері й більш високих шарах призводять до виникнення потужних електромагнітних полів з довжиною хвиль від 1 до 1000 м і більше. Ці поля через короткочасне існування називають електромагнітним імпульсом (ЕМІ). ЕМІ виникає при ядерному вибусі у воєнний час, у мирний час — при випробуванні ядерної зброї або ядерних аваріях і катастрофах в атмосфері й космосі.

Основною причиною виникнення ЕМІ тривалістю менше 1 с вважають взаємодію гамма-променів і нейтронів ядерного вибуху з атомами газів повітря, внаслідок чого з них вибиваються електрони (ефект Комнтона) і хаотично розлітаються в середовищі позитивно заряджених атомів газів. Важливе значення має також виникнення асиметрії в розподілі просторових електричних зарядів, пов’язаних з особливостями поширення гамма-променів і утворення електронів.

Час наростання ЕМІ до максимального становить кілька мільярдних частинок секунди, що значно менше часу спрацьовування відомих електронних систем захисту. Це значить, що в момент приходу ЕМІ чутливе електронне обладнання одержить дуже велике перевантаження, протистояти якому воно не може.

Параметри ЕМІ залежать від потужності й висоти вибуху, а також відстані від епіцентру вибуху. При вибухах над атмосферою на висоті понад 100 км мегатонного діапазону створюються ЕМІ, які охоплюють своєю дією велику територію, багато тисяч квадратних кілометрів.

Магнітні й електричні поля ЕМІ характеризуються напруженістю поля. У динаміці імпульс ЕМІ — це швидко затухаючий коливальний процес з кількома квазіпівперіодами.

Уражаюча дія ЕМІ в приземній області й на землі пов’язана з акумулюванням його енергії довгими металевими предметами, рамними і каркасними конструкціями, антенами, лініями електропередач та зв’язку, в них виникають сильні наведені струми, які руйнують підключене електронне та інше чутливе устаткування. У районі дії ЕМІ безпосередній контакт людини зі струмопровідними предметами небезпечний.

ЕМІ уражає радіоелектронну і радіотехнічну апаратуру. В провідниках індукуються високі напруги і струми, які можуть призвести до постій них або тимчасових пошкоджень ізоляції кабелів, відключення реле і переривників, пошкодження елементів зв’язку, магнітних запам’ятовуючих пристроїв у ЕОМ і системах передачі даних тощо. Найбільш уразливими елементами обладнання є напівпровідникові прилади транзистори, діоди, кремневі випрямлячі, інтегруючі ланцюги, цифрові процесори, управляючі й контрольні прилади. Чутливі до пошкодження ЕМІ транзистори звукової частоти, перемикаючі транзистори, інтегруючі ланцюги та ін.

Осередок хімічного ураження Коротка характеристика осередку хімічного ураження

При поширені у навколишньому середовищі отруйних речовин (ОР) або сильнодіючих ядучих речовин (СДЯР) утворюються зони хімічного зараження і осередки хімічного ураження.

Зона хімічного зараження — це територія, яка безпосередньо перебуває під впливом хімічної зброї або сильнодіючих ядучих речовин і над якою поширилася заражена хмара з вражаючими концентраціями.

Зона хімічного зараження ОР характеризується типом застосованої ОР, довжиною і глибиною. Довжина зони хімічною зараження це розміри фронту виливання ОР (за допомогою авіації) або діаметр розбризкування ОР під час вибуху (бомб чи ракет). Глибина зони хімічного зараження — це відстань від навітряної сторони регіону застосування у бік руху вітру, тієї межі, де концентрація ОР стає неуражаючою.

Осередок хімічного ураження — це територія, в межах якої в результаті впливу хімічної зброї або аварійного викидання в навколишнє середовище СДЯР виникли масові ураження людей, сільськогосподарських тварин і рослин.

Розміри осередку хімічного ураження залежать від масштабу застосування отруйних речовин чи кількості потрапляння в атмосферу СДЯР, їх типу, метеорологічних умов, рельєфу місцевості; щільності забудови населених пунктів, наявності та характеру лісових насаджень.

Всю територію осередку хімічного ураження можна умовно розділити на дві зони: зону безпосереднього потрапляння в навколишнє середовище отруйних речовин, токсинів, фітотоксикантів чи СДЯР і зону поширення парів і аерозолів цих речовин.

У зоні безпосереднього потрапляння небезпечних речовин виділяються пари і аерозолі, утворюючи первинну хмару зараженого повітря. Поширюючись у напрямку вітру, вона здатна уражати людей, тварин і рослини на території в кілька разів більшій, ніж безпосередньо уражена хімічною речовиною. Частина небезпечних хімічних речовин осідає на місцевості у вигляді крапель і під час випаровування утворює повторну хмару зараженого повітря, яка переміщується за вітром і створює зону поширення парів отруйних або сильнодіючих ядучих речовин. Тривалість уражаючої дії первинної хмари зараженого повітря відносно невелика, але на місцевості можуть створюватися ділянки застою зараженого повітря. У таких випадках тривалість вражаючої дії зберігається більш тривалий час.

Осередок хімічного ураження характеризують концентрація, щільність зараження і стійкість.

Концентрація — це кількість хімічної речовини в одиниці об’єму повітря. Вимірюється в міліграмах хімічної речовини, яка знаходиться в літрі повітря (мг/л). Концентрацію, за якої виявляються уражаючі властивості отруйної речовини, називають бойовою концентрацією, величина її залежить від токсичності хімічної речовини.

Щільність зараження — це кількість небезпечної хімічної речовини, яка припадає на одиницю площі. Вимірюється в грамах хімічної речовини на квадратний метр поверхні (г/м). Щільність зараження характеризується зараженістю території, ґрунту, будов, споруд. Таке зараження нерівномірне, залежить від умов застосування чи аварійного потрапляння хімічної речовини і може бути від кількох до десятків грамів на 1 м

Поведінка небезпечних хімічних речовин у повітрі на місцевості характеризується їх стійкістю.

Стійкість хімічної речовини на місцевості — це тривалість уражаючої дії на людей, сільськогосподарських тварин, рослини і лісові насадження, які знаходяться на зараженій території.

Стійкість визначається часом (хвилини, години, доби), що минув а моменту надходження хімічної речовини, після закінчення якого ця речовина вже не є небезпечною для рослин, тварин, а люди можуть перебувати в осередку хімічного зараження без засобів захисту.

Стійкість хімічних речовин залежить від температури повітря, наявності атмосферних опадів, фізичних і хімічних властивостей речовини.

Розрізняють стійкість за дією парів і дією крапель хімічних речовин.

Хімічні речовини, які перебувають у повітрі у вигляді пари і туману, виявляють уражаючу дію доти, поки їх концентрація не знизиться до безпечної.

Небезпечні хімічні речовини в краплинно-рідинному стані зберігають свої уражаючі властивості значно довше: від кількох годив до кількох місяців. Влітку стійкість таких речовин може коливатися від кількох годин до кількох діб, а в холодний час року — від кількох тижнів до кількох місяців.

На стан хімічного осередку зараження і стійкість небезпечних хімічних речовин дуже впливають метеорологічні умови (температура, вітер, опади).

Від температури залежить швидкість випаровування отруйних речовин із зараженої території. 3 підвищенням температури швидкість випаровування краплинно-рідинних хімічних речовин збільшується і, відповідно, тривалість дії їх на місцевості зменшується. Внаслідок зниження температури випаровування відбувається повільніше і, відповідно, стійкість хімічної речовини на забрудненій

дільниці збільшується.

Тривалість осередку хімічного зараження також залежить від фізичних властивостей хімічних речовин і, зокрема, від температури їх кипіння. Чим вища температура кипіння хімічної речовини, тим повільніше вона випаровується і, відповідно, тим вища її стійкість на місцевості. Чим вища леткість хімічної речовини, тим вища концентрація її пари в повітрі. Але хмара зараженого повітря під впливом тих же температурних умов швидко розсіюється, початкова концентрація небезпечної речовини в ній весь час знижується, і з часом вона втрачає свої уражаючі властивості.

На процес розсіювання зараженої хмари дуже впливає вертикальний стан атмосфери. У сонячний день за наявності конвекції йде інтенсивне переміщення повітря у вертикальному напрямку, в результаті чого хмара зараженого повітря швидко розсіюється. Вночі при інверсії виникає стійкий стан атмосфери, і розсіювання зараженої хмари відбувається повільніше.

Напрямок і швидкість вітру значно впливають на тривалість збереження і дальність поширення зараженого повітря.

Сильний вітер (понад 6 м\с) швидко розсіює заражену хмару і збільшує випаровування краплинно-рідинних хімічних речовин із зараженої ділянки. У результаті цього концентрація парів хімічної речовини в повітрі й тривалість дії отруйних речовин на ділянці місцевості зменшується. При слабкому вітрі (до 4 м\с) і відсутності висхідних потоків повітря заражена хмара поширюється за вітром, зберігаючи уражаючі концентрації на значну глибину до (кількох десятків кілометрів).

Великий дощ, механічно вимиваючи хімічні речовини з грунту й змиваючи їх із поверхні, може за порівняно короткий строк значно знизити щільність зараження. Сніг, який випав на заражену ділянку, створює умови для тривалого зберігання уражаючих властивостей небезпечних хімічних речовин.

Підвищення рельєфу перешкоджає руху зараженого повітря, але суттєво не впливає на стійкість зараження. Загальне підвищення місцевості в напрямку руху хмари зменшує глибину поширення парів хімічної речовини. У глибоких видолинках, ярах при вітрі, спрямованому перпендикулярно до них, заражене повітря застоюється. Якщо ж напрямок вітру близький до осі яру, хмара, переміщуючись вздовж нього, проникає на велику глибину.

Якщо хмара зараженого повітря рухається через ліс, то глибина поширення хімічних речовин різко зменшується, так само як і їхня концентрація.

У лісі, на полях з високостебловими сільськогосподарськими культурами можуть утворюватися зони тривалого застою хімічних речовин. Таке явище може бути і в населених пунктах: заражене повітря, обтікаючи населений пункт, розсіюється в ньому і може на тривалий час утворювати застій зараженого повітря.

На грунтi, поверхні будов, споруд, техніці краплі отруйних речовин починають випаровуватися, вбиратися, що, у свою чергу, впливає на тривалість їхньої дії на зараженій ділянці. На твердому грунті випаровування хімічних речовин із зараженої поверхні прискорюється. На пухкому грунті, а також на шпаруватих матеріалах відбувається вбирання або всмоктування небезпечних речовин, що призводить до підвищення їх стійкості. Але одночасно відбувається повільне розкладання хімічних речовин за рахунок взаємодії з вологою (гідроліз), яка завжди є в грунті і часто в шпаруватих матеріалах.

Цивільна оборона та цивільний захист

Ядерні вибухи в атмосфері й більш високих шарах призводять до виникнення потужних електромагнітних полів з довжиною хвиль від 1 до 1000 м і більше. Ці поля через короткочасне існування називають електромагнітним імпульсом (EMI). EMI виникає при ядерному вибусі у воєнний час, у мирний час — при випробуванні ядерної зброї або ядерних аваріях і катастрофах в атмосфері й космосі.

Основною причиною виникнення EMI тривалістю менше 1 с вважають взаємодію гамма-променів і нейтронів ядерного вибуху з атомами газів повітря, внаслідок чого з них вибиваються електрони (ефект Комнтона) і хаотично розлітаються в середовищі позитивно заряджених атомів газів. Важливе значення має також виникнення асиметрії в розподілі просторових електричних зарядів, пов’язаних з особливостями поширення гамма-променів і утворення електронів.

Гамма-промені, які випускаються із зони вибуху в напрямі поверхні землі, поглинаються в більш щільних шарах атмосфери, вибиваючи з атомів повітря швидкі електрони, які летять у напрямку гамма-променів зі швидкістю світла, а позитивні іони (залишки атомів) залишаються на місці. У результаті поділу і переміщення позитивних і негативних зарядів у цій області й у зоні вибуху, а також при взаємодії зарядів з геомагнітним полем Землі утворюються елементарні й результуючі електричні та магнітні поля EMI, які досягають поверхні землі в зоні радіусом кількох сотень кілометрів. Виникають сильні поперечні токи і утворюється подібність великої «плоскої антени», яка випромінює потужний EMI з часом наростання порядна 10 не і тривалістю більше 230 не; зі смугою частот від 10 кГц до 100 Мгц. Залежно від висоти ядерного вибуху за інших однакових умов змінюються характер, інтенсивність EMI і дальність його поширення.

При наземному і низькому повітряному вибуху уражаюча дія НМІ спостерігається на відстані кількох кілометрів від центру вибуху. Під час ядерного вибуху на висотах від 3 до 25 км утворюється симетричне джерело генерації, але радіус поширення EMI залишається обмеженим внаслідок сильного поглинання гамма-випромінювання в щільних шарах атмосфери.

Найбільшу уражаючу дію має EMI, що виникає при екзоатмо-сферному вибуху (більше 40 км). Зі збільшенням висоти вибуху збільшується і район джерела генерації EMI, досягаючи в діаметрі тисячі кілометрів і товщини 20—40 км. Так, під час вибуху на висоті 80 км

EMI буде поширюватися на площі радіусом 960 км, а під час вибуху на висоті 160 км — на площі радіусом 1400 км. Екзоатмосферний EMI характеризується дуже малим часом наростання (декілька сот наносекунд), високою інтенсивністю електричного поля (більше 50 кВ/хв) і магнітного поля (близько 130 А/хв). Розряд блискавки порівняно з EMI має значно більшу тривалість зростання і спаду (5—300 мке), створює дуже потужні поля (близько 100 кВ/хв), несе значно більшу енергію, але спектр частот становить близько 10 Мгц, тоді як для EMI він більше — 100 Мгц. Пікове значення EMI може досягти 50 000 В/хв, що дорівнює всій енергії яка випромінюється в радіочастотній частині спектра.

Частотні характеристики EMI і форми хвиль показані на рис. 8. Уражаюча дія EMI обумовлена виникненням напруги і струмів у провідниках різної довжини, розміщених у повітрі, землі.

EMI захвачують спектр частот від десятків до кількох сотень мегагерц, тобто діапазон, в якому працюють установки електропостачання, зв’язку і радіолокації.

Напруженість електромагнітного поля, створюваного EMI, досягає 50 000 В/м, тоді як у радіолокації вона не перевищує 200 В/м, а у зв’язку — 10 В/м.

У серпні 1958 р. у момент заатмосферного термоядерного вибуху, проведеного США над островом Джонсон, на Гавайях, які знаходяться за 1000 км від епіцентру вибуху, погасло освітлення на вулицях. Це сталося в результаті дії EMI на повітряні лінії електропередач, які відіграли роль протяжних антен.

Величина EMI залежно від ступеня асиметрії вибуху може бути різною — від десятків до сотень кіловольт на метр антени, тоді як чутливість звичайних УДК-приймачів становить кілька десятків або сотень мікровольт. Так, у разі наземного вибуху потужністю 1 Мт напруженість поля на відстані З км становить близько 50 кВ/м, а на відстані 16 км — 1 кВ/м. А у разі заатмосферного вибуху такої ж потужності напруженість поля становитиме тисячі кіловольт на метр площі в кілька тисяч квадратних кілометрів земної поверхні.

Рис. 8. Характеристика EMI: а — порівняння частотних характеристик: 1 — частота; 2 — EMI; 3 — засоби зв’язку; 4 — розряд атмосферної блискавки; 5 — радіолокатори; 6 — порівняння форм хвилі: 6 — час; 7 — EMI; 8 — розряд атмосферної блискавки

Час наростання EMI до максимального становить кілька мільярдних частинок секунди, що значно менше часу спрацьовування відомих електронних систем захисту. Це значить, що в момент приходу EMI чутливе електронне обладнання одержить дуже велике перевантаження, протистояти якому воно не зможе.

Параметри EMI залежать від потужності й висоти вибуху, а також відстані від епіцентру вибуху. При вибухах над атмосферою на висоті понад 100 км мегатонного діапазону створюються EMI, які охоплюють своєю дією велику територію, багато тисяч квадратних кілометрів.

Магнітні й електричні поля EMI характеризуються напруженістю поля. У динаміці імпульс EMI — це швидко затухаючий коливний процес з кількома квазіпівперіодами (рис. 9).

Уражаюча дія EMI в приземній області й на землі пов’язана з акумулюванням його енергії довгими металевими предметами, рамними і каркасними конструкціями, антенами, лініями електропередачі та зв’язку, в них виникають сильні наведені струми, які руйнують підключене електронне та інше чутливе устаткування. У районі дії EMI безпосередній контакт людини зі струмопровід-ними предметами небезпечний.

EMI уражає радіоелектронну і радіотехнічну апаратуру. В провідниках індукуються високі напруги і струми, які можуть призвести до постійних або тимчасових пошкоджень ізоляції кабелів, відключення реле і переривників, пошкодження елементів зв’язку, магнітних запам’ятовуючих пристроїв у ЕОМ і системах передачі даних тощо. Найбільш уразливими елементами обладнання є напівпровідникові прилади — транзистори, діоди, кремневі випрямлячі, інтегруючі ланцюги, цифрові процесори, управляючі й контрольні прилади. Чутливі до пошкодження EMI транзистори звукової частоти, перемикаючі транзистори, інтегруючі ланцюги та ін.

Рис. 9. Зміна напруженості поля електромагнітного імпульсу:

а — початкова фаза; б — основна фаза; в — тривалість першого квазі-півперіоду

Особливо чутливими до впливу EMI є 6 основних груп об’єктів і систем:

1) системи передачі електроенергії: повітряні ЛЕП, кабельні лінії, різні види з’єднувальних ліній і повітряна електропроводка;

2) системи виробництва, перетворення і накопичення енергії: електростанції, генератори постійного і змінного струму, трансформатори, перетворювачі струмів і напруг, комутатори і розподільні пристрої, електричні батареї і акумулятори, паливні, сонячні й термоелементи;

3) системи регулювання і управління: електромеханічні й електронні датчики та інші елементи автоматики, комп’ютерні установки, м і к ро п роцесори;

4) системи споживання електроенергії: електродвигуни і електромагнітні, нагрівальні, холодильні, вентиляційні, освітлювальні установки та кондиціонери;

5) системи електротяги: електроприводи, напівпровідникові та інші типи перетворювачів;

6) системи радіозв’язку, передачі, зберігання і накопичення інформації: антени, хвилеводи, коаксильні кабелі, електронні прилади, радіопередавачі, радіоприймачі, установки автономного електропостачання, змішувачі, телефонні апарати, телеграфні установки, заземлені кабелі й проводи, АТС.

Найбільш стійкі до EMI вакуумні електронні прилади, які виходять із ладу при енергії 1 Дж. Величина енергії EMI залежить від ширини періоду частот антенних систем.

Більшість систем зв’язку працюють у діапазоні частот від середніх до ультрависоких і будуть пошкодженими залежно від робочого періоду частот. Радіолокаційні системи менше пошкоджуються від EMI, тому що вони працюють у періоді частот, де щільність енергії EMI невелика. Іскріння, яке виникає під впливом високого електричного поля EMI, може спричинити спалахування парів бензину та інших налив у сховищах.

Якщо ядерний вибух стався поблизу лінії електропостачання, зв’язку великої довжини, то наведені в них напруги можуть поширюватися по проводах на багато кілометрів, пошкоджувати апаратуру й уражати людей, які знаходяться на безпечній відстані відносно інших уражаючих факторів ядерного вибуху.

EMI небезпечний і за наявності міцних споруд, розрахованих на стійкість проти ударної хвилі наземного ядерного вибуху, проведеного на відстані кількох сотень метрів.

Сучасний рівень знань про природу і властивості EMI дає можливість розробити захист від нього і впровадити заходи захисту до яких входять схеми, стійкі до електромагнітної інтерференції, радіоелектронні елементи стійкі до EMI, екранування окремих пристроїв або цілих електронних систем.

2.6. Осередок хімічного ураження
2.6.1. Коротка характеристика осередку хімічного ураження
2.6.2. Вплив отруйних речовин на людей і тварин. Надання першої медичної допомоги
Класифікація отруйних речовин
2.6.3. Токсини
2.6.4. Фітотоксиканти
2.6.5. Сильнодіючі ядучі речовини. Ураження людей та надання першої допомоги
2.6.6. Зараження отруйними і сильнодіючими речовинами місцевості, кормів, продуктів, води
2.7. Осередок біологічного і комбінованого ураження
2.7.1. Коротка характеристика осередку біологічного ураження

Вплив електромагнітного імпульсу на роботу електронних пристроїв

Електромагнітний імпульс являє собою електричні і магнітні поля , що виникають в результаті дії гамма-випромінювань на атоми навколишнього середовища і утворення потоку електронів і позитивних іонів. Тривалість його дії складає декілька десятків мілісекунд.

Наведений в проводі електромагнітний імпульс може розповсюджуватися на великі відстані, і викликати зміни електричних характеристик електронних приладів. За відсутності спеціальних мір захисту електромагнітний імпульс може спричиняти пошкодження радіоелектронної апаратури управління зв’язку, порушення роботи електричних пристроїв, підключених до зовнішніх ліній. Особливо піддаються дії електромагнітного імпульсу напівпровідникові, газорозрядні, вакуумні прилади, а також конденсатори і опори.

Для підвищення стійкості роботи об’єктів господарської діяльності в умовах дії ЕМІ ядерних вибухів проводиться аналіз і оцінка стійкості всіх видів апаратури електропостачання, електричних систем радіотехнічних засобів зв’язку, що є| на об’єкті.

Як показник стійкості елементів електронного пристрою «формувач часових інтервалів» до дії ЕМІ можна прийняти коефіцієнт безпеки, який визначається відношенням гранично допустимого наведеного струму або напруги Uд до наведеного, тобто створеному ЕМІ в даних умовах Uе. Коефіцієнт безпеки це є логарифмічна величина, вимірювана в децибелах, дБ. К=201g

Оскільки окремі системи можуть мати різні значення коефіцієнта безпеки, то стійкість системи в цілому характеризуватиметься мінімальним значенням коефіцієнта безпеки вхідних в її склад елементів. Це значення коефіцієнта безпеки є межею стійкості системи до дії ЕМІ ядерного вибуху.

a) Виявляється очікувана ЕМІ — обстановка, характеризується наявністю ЕМІ| — сигналів, створених ядерним вибухом, і параметрами: напругою полів| часом наростання і спаду електромагнітного поля.

b) Електронна або електротехнічна система розбивається на окремі елементи, (ділянки), аналізується призначення кожного елементу і виділяються| основні елементи, від яких залежить робота системи.

c) Визначається чутливість електронного пристрою «формувач часових інтервалів» і його елементів до ЕМІ, тобто граничні значення наведеної напруги і струмів, при яких робота системи ще не порушується (часткове пошкодження елементів, розлад або деградація небажана зміна в робочих характеристиках).

d) Визначаються можливі значення струмів і напруги в елементах системи, наведені від дії ЕМІ.

e) Визначаються можливі значення струмів і напруги в елементах системи, наведені від дії ЕМІ.

f) Аналізуються і оцінюються результати розрахунків і роблять висновки, в яких вказують: ступінь стійкості системи до дії ЕМІ; найбільш вразливі місця (елементи) системи; необхідні організаційні і інженерно-технічні заходи щодо підвищення стійкості уразливих елементів і системи в цілому з урахуванням економічної доцільності.

Електронний пристрій контролю виповнений на мікросхемах, які мають струмопровідні елементи висотою L₃ =0,005 м. Робочий струм мікросхем 5 В. Живлення від загальних мереж — напруга 220В через трансформатор. Коливання напруги в мережі ±5%. Мережа розгалуження має горизонтальну лінію L₂=50м і вертикальні відведення висотою l=2 м до блоків керування. Робоча напруга живлення 220 В.

Коефіцієнт екранування мережі розгалуження n=2. Довжина підземного екранованого кабелю L₁=75 м.

1. Розрахунок максимальних значень вертикальної Ев і горизонтальної Ег складової напруги електричного поля :

Ев = 5• 10³•^{( 1+2•R):R³•lg(14,5•q),В/м (11.1)}

Ег = 10^{•^{( 1+2•R):R³•lg(14,5•q),В/м (11.2)}}

Ев = 5• 10³•^{( 1+2•5):5³•lg(14,5•1000) =1831.0В/м}

Ег = 10^{•^{( 1+2•5):5³•lg(14,5•1000)= 3,7 В/м}}

2. Визначення максимальної напруги наводок що очікується уелектронному пристрої:

А) в мережі живлення:

Uв = Ев•l₁: n = 1831•1.5: 2 = 1373 В (11.3)

Uг = Ег•L₁: n =3.7•75:2 =137.3В (11.4)

Б) в мережі розгалуження

Uв = Ев•l₂: n = 1831•2: 2 = 1831 В (11.5)

Uг = Ег•L₂: n= 3.7•50 : 2 = 91.6 В (11.6)

В) в формувачі часових інтервалів:

Uв = Ев•l₃: n = 18310.05: 2 = 45.8 В

3. Визначення припустимої максимальної напруги наводок:

А) в мережі електроживлення:

Uд =U=U(5%) В

Б) в мережі розгалуження керування:

Uд₃=220+220•5: 100 =231 В

В) в формувачі часових інтервалів:

Uд₄ =5+5•5: 100 =5.25 В

4. Розрахунок коефіцієнта безпеки:

К = 20•lg(Uд:Uе ), дВ

Де: Uд—припустима максимальна напруга наводок уелектронному пристрої «Формувач часових інтервалів»,

Uе — максимальна напруга наводок, що очікується уелектронному пристрої «Формувач часових інтервалів»,

К = 20•lg(Uд:Uе ) = 20lg(5.25:45.8) = 18.81 дВ

Захистом електронного пристрою «формувач часових інтервалів» від електромагнітного імпульсу служать спеціальні автоматичні пристрої|устрої|, подібні до застосування для захисту від грозових розрядів.

Основна мета захисних пристроїв від ЕМІ — не допустити проникнення токів до чутливих точок. Найбільш простим способом захисту є вкладення обладнання повністю або окремих вузлів в захисні токопровідні заземлені екрани і установка спеціальних захисних пристроїв на всіх лініях, які з’єднують приміщенням з обладнанням і зовнішнім світом. Ефективним буде заземлення окремих монтажних контурів (незалежно від заземлення екранів), використання скручених пар проводів, приводних зв’язків в середині обладнання по деревовидній схемі. Для захисту провідних ліній , або антен повністю | послідовно з грозовим розрядником встановлювати смугові фільтри.

Для захисту силового кабелю на вході в обладнання можна використовувати радіочастотні дросельні котушки і швидкодіючі резистори, які змінюють свій опір залежно від напруги.

Якщо обладнання живить ся постійним струмом інші пристрої і вузли, тоді для захисту від ЕМІ можна встановлювати додаткові радіочастотні дросельні котушки і пристрої які приглушають коливання перехідних процесів.

Периферійне пристрої а також лінії, які ведуть до них, можна захищати за допомогою фільтрів нижніх частот і швидкодіючих варисторів.

Звичайно кабель заздалегідь захищений від усякого роду перешкод. Кабель складається з провідників, ув’язнених в декілька шарів ізоляції: електромагнітної, механічної, кліматичної.

Існують ще декілька методів захисту радіоелектронних систем від дії ЕМІ. Одним з методів є застосування металевих екранів. Вони відбивають електромагнітні хвилі і гасять високочастотну енергію. Через систему заземлення струм, наведений ЕМІ, стікає в землю не заподіявши шкоди електронній апаратурі, що знаходиться всередині металевих шаф або коробів. Товщину екрану і ослаблення|ослабіння|, що дається їм, можна розрахувати, знаючи потужність і щільність потоку випромінювання за екраном, провідність і магнітну проникність матеріалу, спектр частот ЕМІ.

Стінки екранів можуть виконуватися, як в вигляді грат (сіток), так і у вигляді суцільних листів. Хоча вартість екранів з|із| суцільними стінками набагато більше, їх екрануючі властивості кращі.

Захист кабелів. Напруга|напруження| що наводиться в кабелях під впливом ЕМІ залежить від конструкції кабелів, виду навантажень, конструкції роз’ємів, якості монтажу кабелю і зовнішніх умов при його експлуатації.

Сполучні кабелі для захисту прокладають в земляних траншеях під цементною або бетонованою підлогою будівлі (споруди|спорудження|) або укладають|ув’язнюють| в сталеві короби, які заземляють. Можна розміщувати кабелі і на поверхні підлоги|статі|, закривши|зачиняти| їх заземленими швелерами. По довжині між собою швелери зварюють так, щоб був надійний електричний контакт. У особливо несприятливих умовах кабелі слід поміщати в металевий рукав, який закріплюють на підлозі і заземляють. Все це разом виконує роль екрану і служить надійним захистом від механічних пошкоджень|ушкоджень| кабелів.

Існують декілька видів кабелів, і всі вони захищені від дії електромагнітних імпульсів шляхом ізолювання. Розглянемо|розглядуватиму| деякі з них.

Коаксіальний кабель.

Волоконно-оптичні кабелі складаються з центрального провідника (серцевини) — скляного волокна, оточеного іншим шаром скла — оболонкою|, яка володіє меншим показником заломлення, чим серцевина.

Висновок

При оцінці ефективності захисту електронного пристрою ”формувач часових інтервалів” дії ЕМІ необхідне застосування захисного екрану з певними параметрами для забезпечення стійкої роботи системи управління.

Для підвищення стійкості кабелі живлення необхідно екранувати, і на входах до електронного пристрою ”формувач часових інтервалів” встановити швидкодіючі відключаючи пристрої.

Пульт управління необхідно закрити заземленим екраном, на входах (виходах) поставити швидкодіючі відключаючи пристрої.

6.2.3. Оцінка стійкості до електромагнітного імпульсу (емі).

З метою підвищення стійкості роботи об’єктів необхідно дати оцінку стійкості до ЕМІ електрозабезпечення, засобів зв’язку, електричних систем, радіотехнічних засобів і комп’ютерних систем підприємства ТОВ «Ажур».

Оцінювання стійкості до ЕМІ проводиться в такій послідовності: визначається очікувана ЕМІ-обстановка, що характеризується наявністю ЕМІ-сигналів при ядерному вибуху і параметрами: часом наростання і спаду електромагнітного поля, напруженістю полів; визначаються можливі значення токів і напруг в елементах системи, що наведені від впливу ЕМІ визначається чутливість апаратури і її елементів до ЕМІ, тобто межові значення наведених напруг і токів, коли робота системи ще не порушується; електротехнічна й електронна система розподіляється на окремі ділянки, які аналізуються з виділенням основних, від яких залежить робота; визначається коефіцієнт безпеки кожної ділянки системи, а також межа стійкості системи в цілому. Одержані результати розрахунків аналізуються й, оцінюються а потім слід зробити висновки, в яких потрібно відмітити: найбільш уразливі ділянки, ступінь стійкості системи до впливу ЕМІ, які необхідно провести організаційні й інженерно-технічні заходи спрямовані на підвищення стійкості уразливих окремих ділянок і системи в цілому.

При розробці інженерно-технічних заходів, спрямованих на підвищення стійкості електротехнічних і електронних систем, мають бути застосовані способи боротьби з наслідками впливу ЕМІ або захист від проникнення імпульсів — не допустити наведені токи до чутливих вузлів і елементів устаткування.

Сучасний рівень знань про природу і властивості ЕМІ дає можливість розробити захист від нього і впровадити заходи захисту, до яких входять схеми стійкі до електромагнітної інтерференції, радіоелектронні елементи, стійкі до ЕМІ, екранування окремих пристроїв або цілих електронних систем.

Основна мета захисних пристроїв від ЕМІ — не допустити наведені токи до чутливих вузлів. Найбільш простим способом захисту є укладання обладнання повністю або окремих вузлів у захисні токопровідні заземлені екрани і установка спеціальних захисних пристроїв на всіх лініях, трубопроводах, отворах і вікнах, які з’єднують внутрішні приміщення з обладнанням і зовнішнім середовищем. Ефективним буде заземлення окремих монтажних контурів (незалежно від заземлення екранів), застосування скручених пар проводів, провідних зв’язків усередині обладнання за деревовидною схемою. Для захисту провідних ліній або антен доцільно послідовно з грозовим розрядником встановлювати полосові фільтри.

Для захисту силового кабелю на вході в обладнання можна застосувати радіочастотні дросельні катушки і надшвидкодіючі варистори-резистори, які міняють свій опір залежно від напруги.

Якщо обладнання живить постійним током інші прилади і вузли, тоді для захисту від ЕМІ можна встановлювати додаткові радіочастотні дросельні катушки і пристрої, що придушують коливання перехідних процесів.

Антени захищати від ЕМІ можна за допомогою надшвидкодіючих газорозрядних ламп. Вони витримують у режимі передачі потужність до 100 Вт і захищають від ЕМІ.

Мікрофони, зовнішні репродуктори, інше периферійне обладнання, а також лінії, що ведуть до них, можна захищати за допомогою фільтрів нижніх частот і швидкодіючих варисторів.

Оцінюючи стійкість роботи і проведення заходів підвищення стійкості роботи мережі електропостачання, оповіщення, ЕОМ та іншого важливого устаткування в умовах надзвичайних ситуацій керівникам і спеціалістам необхідно враховувати можливе ураження від ЕМІ та захист від нього.

Електромагнітний імпульс

Ядерні вибухи в атмосфері й більш високих шарах призводять до виникнення потужних електромагнітних полів з довжиною хвиль від 1 до 1000 м і більше. Ці поля через короткочасне існування називають електромагнітним імпульсом (EMI). EMI виникає при ядерному вибусі у воєнний час, у мирний час — при випробуванні ядерної зброї або ядерних аваріях і катастрофах в атмосфері й космосі.

Рис. 8. Характеристика EMI: а — порівняння частотних характеристик: 1 — частота; 2 — EMI; 3 — засоби зв’язку; 4 — розряд атмосферної блискавки; 5 — радіолокатори; 6 — порівняння форм хвилі: 6 — час; 7 — EMI; 8 — розряд атмосферної блискавки

Рис. 9. Зміна напруженості поля електромагнітного імпульсу:

а — початкова фаза; б — основна фаза; в — тривалість першого квазі-півперіоду

Особливо чутливими до впливу EMI є 6 основних груп об’єктів і систем:

5) системи електротяги: електроприводи, напівпровідникові та інші типи перетворювачів;

Електромагнітний імпульс

Количество просмотров публикации Електромагнітний імпульс — 28

Ядерні вибухи в тропосфері й більш високих шарах призводять до виник-нення потужних електромагнітних полів з довжиною хвиль від 1 до 1000 м і більше. Ці поля через короткочасне існування називають електромагнітним імпульсом (ЕМІ).

Основною причиною виникнення ЕМІ тривалістю до 1 с вважають взає-модію гамма-променів і нейтронів ядерного вибуху з атомами газів повітря, внаслідок чого з них вибиваються електрони (ефект Комнтона) і хаотично розлітаються в середовищі позитивно заряджених атомів газів. Важливе зна-чення має також виникнення асиметрії в розподілі просторових електричних зарядів, пов’язаних з особливостями поширення гамма-променів і утворення електронів.

При наземному і низькому повітряному вибухувражаюча дія ЕМІ спос-терігається на відстані кількох кілометрів від центру вибуху. Під час ядерного вибуху на висотах від 3 до 25 км утворюється симетричне джерело генерації, але радіус поширення ЕМІ залишається обмеженим внаслідок сильного поглинання гамма-випромінювання в щільних шарах атмосфери.

Найбільшу вражаючу дію має ЕМІ, що виникає при екзоатмосферному вибуху (більше 40 км). Зі збільшенням висоти вибуху збільшується і район джерела генерації ЕМІ, досягаючи в діаметрі тисячі кілометрів і тов-щини 20…40 км.

Вражаюча дія ЕМІ обумовлена виникненням напруги і струмів у провід-никах різної довжини, розміщених у повітрі, землі. ЕМІ захвачують спектр частот від десятків до кількох сотень мегагерц, тобто діапазон, в якому працю-ють установки електропостачання, зв’язку і радіолокації. В момент приходу ЕМІ чутливе електронне обладнання одержує дуже велике перевантаження, внаслідок якого перегоряє. Особливо чутливими до впливу ЕМІ є 6 основних груп об’єктів і систем:

1) системи передачі електроенергії: повітряні лінії електропередач, кабель-ні лінії, різні види з’єднувальних ліній і повітряна електропроводка;

2) системи виробництва, перетворення і накопичення енергії: електро-станції, генератори постійного і змінного струму, трансформатори, перетво-рювачі струмів і напруг, комутатори і розподільні пристрої, електричні батареї і акумулятори, паливні, сонячні й термоелементи;

3) системи регулювання і управління: електромеханічні, електронні датчики та інші елементи автоматики, комп’ютерні установки, мікропроцесори;

4) системи споживання електроенергії: електродвигуни і електромагнітні, нагрівальні, холодильні, вентиляційні, освітлювальні установки, конди-ціонери;

5) системи електротяги: електроприводи, напівпровідникові та інші типи перетворювачів;

6) системи радіозв’язку, передачі, зберігання і накопичення інформації: ан-тени, хвилеводи, коаксіальні кабелі, електронні прилади, радіопередавачі, радіоприймачі, установки автономного електропостачання, змішувачі, теле-фонні апарати, телеграфні установки, заземлені кабелі й проводи, АТС.

Електромагнітний імпульс

TR | RU | KK | BE | EN |
електромагнітний імпульс тіла, електромагнітний імпульс фотона
Електромагні́тний і́мпульс (скорочено: ЕМІ, англ. electromagnetic pulse; EMP) — в телекомунікації й фізиці поняття яке означає явище створення і поширення електромагнітного випромінювання великої напруженості та широкого спектру частот протягом дуже короткого часу.

Зміст

1 Загальні положення
2 Дія електромагнітного імпульсу
3 Утворення імпульсу
4 ЕМІ ядерної зброї
- 4.1 Виявлення ядерного вибуху за ЕМІ
  - 4.1.1 Основні проблеми
5 Електромагнітна зброя
6 Див. також
7 Примітки
8 Посилання

Загальні положення

Електромагнітний імпульс виникає під час потужного вибуху (переважно атомної бомби), явищ, що викликають раптові збурення магнітного поля Землі, грозових явищ у земній атмосфері чи короткого замикання в електрообладнанні високої потужності.

Електромагнітний імпульс, який виникає під час ядерного вибуху більшість своєї енергії переносить в електромагнітних хвилях з частотою в діапазоні від 3 Гц до 30 кГц за напруженості магнітного поля, що досягає 50000 В/м.

Переважно розглядають два види електромагнітних імпульсів:

ядерний ЕМІ (англ. Nuclear Electromagnetic Pulse, NEMP) — імпульс, що виникає під час ядерного вибуху;
ЕМІ від розряду блискавки (англ. Lightning Electromagnetic Pulse, LEMP) — імпульс, що виникає під час електричного розряду в атмосфері.

Інші джерела, згадані вище, генерують імпульси значно меншої потужності.

Дія електромагнітного імпульсу

Електромагнітний імпульс індукує високу електричну напругу в електромережах, електричному і електронному обладнанні. Зростання напруженості спричиняє раптове зростання електричної напруги і виділення великої кількості тепла, внаслідок чого зазнають пошкоджень електронні елементи, електричні кола і навіть лінії електропередачі. Високі напруги також можуть призвести до пробою електричної ізоляції.

Зміна властивостей іоносфери Землі, викликана ЕМІ призводить до появи завад у радіозв’язку.

Утворення імпульсу

Імпульс утворюється в результаті прискорення, сповільнення або колового руху в магнітному полі заряджених часток, зазвичай електронів.

В результаті вибуху атомної бомби створюється гамма-випромінювання, яке взаємодіючи з повітрям іонізує атоми повітря і вивільнені електрони отримують прискорення у напрямі поширення ударної хвилі. Електрони, що рухаються з прискоренням стають джерелом електромагнітного випромінювання.

Плазма, що виникла в результаті вибуху й іонізуючого випромінювання штовхається силою вибуху, здійснюючи переміщення у магнітному полі Землі зміщає магнітне поле разом з ударною хвилею вибуху. Коли зміни є раптовими і великими, то таке збурення магнітного поля поширюється як електромагнітне випромінювання. Так формується електромагнітний імпульс коли земної атмосфери досягне хвиля від корональних викидів на Сонці або при входженні великого метеороїда в атмосферу.

У випадку атмосферного електричного розряду електромагнітний імпульс формується наступним чином: блискавка є не що інше, як струм великої сили (порядку десятків тисяч ампер). Як і кожен провідник із електричним струмом блискавка створює магнітне поле, його джерелом є прискорювані в електричному полі електрони що формують струм розряду. Те поле існує приблизно стільки ж часу, скільки триває розряд, тобто має імпульсний характер. Якщо у зоні дії цього поля буде перебувати будь-яка електрична схема чи мережа, наприклад, лінія електропередач, телефонна лінія, електропроводка будинку, телевізійна антена тощо, у ній буде індукуватись електрична напруга, що значно перевищує граничні значення, в результаті чого пристрої, що підключені до цих мереж можуть зазнати ушкоджень.

Таким чином, під час гроз спостерігаються випадки такого виходу з ладу телевізорів, комп’ютерів або інші електричних пристроїв, хоча блискавки безпосередньо не потрапляли в лінію. Найкращий захист від електромагнітного імпульсу, а також від прямої дії блискавки — це відключення цих пристроїв від мереж при наближенні грози.

ЕМІ ядерної зброї

Електромагнітний імпульс, що виникає під час вибуху ядерної зброї є настільки потужним, що розглядається як один з факторів ураження від цієї зброї. Електромагнітний імпульс ядерного вибуху це потужне короткочасне електромагнітне поле з довжинами хвиль від 1 до 1000 м і більше, що виникає в момент вибуху, яке наводить сильні електричні напруги і струми в провідниках різної протяжності в повітрі, землі, на техніці та інших об’єктах (металеві опори, антени, дроти ліній зв’язку та електропередач, трубопроводи тощо). При наземному і низькому повітряному вибухах вплив ураження від електромагнітного імпульсу спостерігається на відстані до декількох кілометрів від епіцентру вибуху.

Дія ураження від електромагнітного імпульсу проявляється, насамперед, стосовно до радіоелектронної та електротехнічної апаратури, транспортних засобів та інших об’єктів, що використовують електричну енергію. Струми і напруги, які виникають при цьому можуть викликати пробій ізоляції, пошкодження трансформаторів, псування напівпровідникових приладів, перегорання плавких вставок та інших елементів радіотехнічних пристроїв.

Виявлення ядерного вибуху за ЕМІ

Найбільш ефективним є виникнення ЕМІ при наземних (надводних) і повітряних ядерних вибухах. При підземному ядерному вибуху ЕМІ повністю гас

Вплив електромагнітного імпульсу на елементи виробництва: Електромагнітний імпульс — Вікіпедія – Електромагнітний імпульс

Електромагнітний імпульс

Осередок хімічного ураження Коротка характеристика осередку хімічного ураження

Цивільна оборона та цивільний захист

Вплив електромагнітного імпульсу на роботу електронних пристроїв

6.2.3. Оцінка стійкості до електромагнітного імпульсу (емі).

Електромагнітний імпульс

Електромагнітний імпульс

Електромагнітний імпульс

Зміст

Загальні положення

Дія електромагнітного імпульсу

Утворення імпульсу

ЕМІ ядерної зброї

Виявлення ядерного вибуху за ЕМІ

Добавить комментарий Отменить ответ