Висока честота на имоти Изравняване на проводник

Terentev Дмитрий, CTO COMMENG

Ако изключим случаите на неправилни избори и лоши грешки по време на монтажа, тя често се установява, че системата за изравняване на потенциалите и заземителни устройства не отговарят дори на изискванията на SAE. Удовлетворяването на тези изисквания осигурява електрическа безопасност, но често това не е достатъчно за електромагнитната съвместимост (ЕМС).

Необходимо условие за нормалното функциониране на модерни комуникационни обекти, особено в комплекс електромагнитна среда (висока буря дейност, наличието на антенни кули, въздушни линии, високо ниво на промишлен шум) е съвпадение на заземителни устройства и еквипотенциални системи на съвременните изисквания, че с напредъка на технологиите непрекъснато се увеличава.

Ние няма да се разгледа структурата на еквипотенциални системи и методите на монтаж - ще се фокусира върху свойствата на проводници. енергийния спектър от най-мощните намесата на - мълния достига стотици килохерца и честотата на изкуствен шум в момента е измерена в MHz.

Не можах да намеря в каквито и да било указания за висока честота параметри на кабели и гумите, използвани за потенциални системи за изравняване.

Във връзка [1] показва стойностите на индуктивности живеят високоволтовите кабели (вероятно при честота от 50 Hz).
В [3], емпирична формула и експерименталните данни, според която комплекс импеданс земята вериги стоманени елементи до голяма степен зависи не само от честотата, но и от големината на протичащия ток. Фигура 1 показва зависимостта на 50h4 на резистентност лента на силата и честотата на ток.

Фиг. 1. Зависимост на съпротивлението на стоманена лента 50h4 на ток и честота.

Ние считаме, че зависимостта на активния компонент и индуктивни импеданс проводниците за честотата на тока, протичащ.

Активният компонент на съпротивлението на проводника се увеличава с увеличаване на честотата дължи на влиянието на ефект на кожата, едно проявление от които е, че стойността AC от повърхността на централната проводник намалява. Разстоянието от повърхността на проводника при което плътността на тока намалява с коефициент е (т.е., има стойност от 37% от максималната) се нарича дълбочина на кожата.
Дебелината на слоя на кожата се изчислява като

където μ - абсолютен магнитна проницаемост на материала.

σ - проводимост.

За мед в промишлена честота от 50 Hz дълбочината на кожата от около 1 cm, и, например, 10 MHz е около 10 микрона.

Магнитното пропускливостта на стомана е около 1000 пъти (или повече, в зависимост от клас) от тази на мед, и проводимост под около 7 пъти, след това дълбочината на кожния слой е при 50 Hz на 0.08 см и 10 MHz по-малко от 1 микрон.

Можем също да се оцени влиянието на кожата ефект на такава величина като пълнеж време дебелина ток проводник, който е проводник с кръгло напречно сечение с диаметър г се определя като:

Медта твърд проводник от 16 квадратни метра. mm е пълна с текущото време от порядъка на 1,5 микросекунди. стоманена тел на същото напречно сечение (относителна магнитна проницаемост 1000) в продължение на 25 микросекунди на.

Най-индуктивен компонент на съпротивление на електрическия проводник зависи от вътрешна индуктивност и честота. Индуктивността на един проводник може да се определи, както следва:

За ниска честота:

където L окабеляване дължина, R радиуса на неговото напречно сечение.

Ако пропускливостта на телта μ ≠ μ0.

къде - на вътрешния индуктивност на проводника.

Когато ултра висока честота ток се концентрира в една безкрайно тънък проводник слой:

Изчисленията показват, че индуктивност на проводника един метър кръгло сечение 16 мм квадратен област е:

- при ниска честота на стомана 5 тН до 1.2 тН мед,
- за свръхвисока за всеки проводим материал или сплав 1,16 UH.

Помислете за свойствата на проводници в зависимост от честотата, правим следните изводи:

1. Ефектът на кожата е десет пъти по-силен от стомана показано на проводници от мед (или, например алуминий). Поради съпротивлението на кожата ефект на проводниците се увеличава значително.

2. пълнене настоящите сравними медни проводници с намеса време на нарастване на импулса (8-10 MS) и стоманената тел на времето надвишава продължителността на мълния ток и предната намесата надвишава продължителността на импулса индуцирана поради индуктивен смущения.

3. индуктивност проводници от немагнитни материали с нарастваща честота остава почти непроменена.

4. индуктивност на стоманената тел на всички честоти по-високи от тези на мед (за ниски честоти хиляди пъти). С увеличаване на честотата на индуктивност на проводника на магнитен материал се намалява чрез намаляване на вътрешния индуктивност. Напречното сечение на проводник, през който протича ток, (и следователно на вътрешния индуктивност) е обратно пропорционална на корен квадратен от честотата. Най-индуктивен реактивно съпротивление е пряко пропорционално на честотата, по тази причина, въпреки намаляването на индуктивност с увеличаване на честотата на индуктивни реактанс се увеличава.

Във втората част на статията е да се започне с корекция на грешка в терминологията, което съм направил в първата част, а именно, на мястото на "потенциал системата за изравняване" в този контекст би било по-правилно да се каже "на системата за изравняване на потенциали." Ние можем да се извини само за читателите, и да използва това като извинение, за да се опитаме да разберем един важен въпрос.

Това, което се каза по въпроса в EMP?

Изравняване - намаляване потенциална разлика (етап напрежение) на земята или пода, със защитни проводници положени в земята, на пода или върху неговата повърхност и свързана към устройство за заземяване, или с помощта на специални покрития земята.

7.1.32 Изравняване - електрическа връзка на тоководещи части за постигане на равенство на техните потенциали.

Защитно изравняване на потенциала - изравняване на потенциала да се извършва с цел да се електрическа безопасност.

Тук трябва да се обясни, че в глава 1 мандат RB "изравняване" трябва да се разбира като "защитна изравняване на потенциала".

Бих искал да подчертая, че според него устройството за заземяване трябва да се разглежда като част от системата за изравняване на потенциали обект. Този подход се използва от нашата компания, и улеснява едновременно разбиране и решаване на много технически проблеми.

По този начин, изпълнението на SAE осигурява само електрически, но в никакъв случай не гарантира, че еквипотенциални потенциала на системата и заземителни устройства, които са част от EMC.

Именно поради тази причина, че в заглавието не се отнася за изравняване на потенциала проводници, при които септември разбира "защитни проводници, предназначени за защитно изравняване на потенциалите."

Следователно, трябва да има някакъв друг термин за потенциален система Изравнителният, към която високочестотни свойства на специални изисквания.

Преди това бяха разгледани и влиянието на индуктивността на кожата ефект върху съпротивлението на еквипотенциални проводници и зависимостта им от честотата.

Wave свойства Изравняване на проводници са от практически интерес не само за хардуерни разработчици, но също така трябва да бъдат взети предвид при поставянето му в случаите, когато честотата на намеса достига десетки MHz.

Разбира електрически известно, че променлив електрически ток от дължините на вълните Л проводник дължина λ / 4 има безкраен резистентност.

Да разгледаме следния случай: филтър за филтриране на висока честота на шума е свързан към система за изравняване на кабел с дължина 2.5 m на. Смущения компонент с дължина на вълната от 10 m (честота 30 MHz) на такъв кабел не преминава.

Често заземяване проводник монтирана по стълбите, които също са свързани изравняване на системата за свързване. В този случай, системата диригент - kabelrost може да се разглежда като далекопровод с характеристика импеданс Z0. в зависимост от индуктивност и капацитет на кабела и между кабелни стълби.

Характерните импеданс на тези линии не са непрекъснато се увеличава с честота и има паралелен (висока устойчивост) и последователно (нисък импеданс) резонансите.

Възможно е, в допълнение към първата част, направете още две изход от високите честотни свойства на еквипотенциални проводници:

се изисква 1. Възможни смущения мач четвърт дължина на вълната, а дължината на проводник за заземяване трябва да бъдат взети под внимание при проектирането и изграждането на обекти, в които такава намеса е налице.
2. Ефект на паралелен резонанс, в която характерните импеданс увеличава драстично не е взето заземяване проводник под внимание или от дизайнери, нито, особено, строителни организации. Този въпрос изисква по-нататъшно проучване.

Очевидно е, че в близко бъдеще ще бъдат необходими инсталационни материали и оборудване, знания и техники (например, софтуер), необходими за създаването еквипотенциални системи, които отговарят на съвременните изисквания за електромагнитна съвместимост. НПО "работа Телекомуникационни инженерите в тази посока и кани всички, които се интересуват от развитието на този клон на технологиите, да си сътрудничат.

отдавна са известни Всички тези данни. Те трябва да се намери практическо приложение в областта на телекомуникациите и ефективните инструменти за създаване на потенциални системи за изравняване, които отговарят на най-строгите изисквания за електромагнитна съвместимост. Това ще изисква проводници, които са значително по-добри високочестотни свойства, отколкото на земята кабели, използвани днес:

1. ленти с немагнитни материали. Те имат много по-добри свойства от кръгли проводници напречно сечение.
2. Специални заземителни кабели високочестотни. Тук думата за кабелната промишленост.

Задачата е ясна - да се намали влиянието на кожата ефект, намаляване на индуктивност. Но тази тема е за друга статия.

4. L. Aslamazov кожата ефект. "Quantum» №5, 1985 година.

5. Kalantarov PL Zeitlin LA Изчисление на индуктивности. Референтен книга. L. Energoatomisdat 1986.