Расчет влияния внешних импульсных воздействий на устройства связи и меры защиты (стр. 8 )

Позисторы – терморезисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления, в отличие от предохранителей они используются многократно[1].

Параметры для элементов каскадной защиты

При выполнении курсового проекта необходимо обеспечить защиту аппаратуры от перенапряжений и аварийных повышений токов в цепи. Стойкость аппаратуры по заданию со стороны электропитания 1000В, стойкость аппаратуры со стороны линейных вводов 24 В, ток короткого замыкания в цепи 220 В равен 118 А.

Схемы защиты

Схемы защиты включают схемы защиты как информационной так и питающей сети, то есть мы должны исключить возможность повреждения аппаратуры и со стороны питания и со стороны передающих (принимающих) выходов.

Схема комплексной защиты представленная на рисунке 7.1, включающая разрядник и  варисторы, обеспечивает одновременную защиту как по току, так и по напряжению. Элементы защиты представлены в таблице 7.1[6].

Рисунок 7.1 – Схема защиты КТП

Таблица 7.1 – Элементы защиты

Наименование	Обозначение	Маркировка	Напряжение срабатывания	Ток срабатывания
Предохранитель	F1,F2	ПН 2-250-10	–	250 А
Разрядник	P1	РКН-900	от 850 до1150 В	10 А
Варистор	RU1	СН2-2А	560 В	2000 А
Варистор	RU2	СН2-2А	560 В	2000 А

На рисунке 7.3 представлена схема защиты радиосвязи.

Рисунок 7.3 – Схема защиты радиосвязи

Схема защиты со стороны линейных входов характеризуется низким выходным напряжением, которое не должно превышаться, схема защиты представлена на рисунке 7.4

Рисунок 7.4 – Схема защиты аппаратуры связи

В таблице 7.2 представлены элементы защиты аппаратуры связи.

Таблица 7.2 – Элементы защиты

Наименование	Обозначение	Маркировка	Напряжение срабатывания	Ток срабатывания
Разрядник	P1	Р-134	от 60 до 90 В	–
Варистор	RU1	СН1-2-2	22 В	3 мА
Предохранитель	F1,F2	ПН2-250-10	–	250 А
Супрессор	TVS1	1.5KE22СA	22 В	45 А

Для гарантии защиты аппаратуры от сверхвысоких токов в начале схемы установим предохранители серии ПВ-40 с рабочим напряжением до 30 В и разрывным током до 40 А.

Расчёт параметров электромагнитного экрана аппаратуры
Применение экранов

Наиболее радикальным средством защиты коаксиальных и симметричных кабельных цепей от помех является их экранирование. По конструкции и принципу действия различают экраны, защищающие от внешних и от внутренних (взаимных) помех. Для защиты от внешних помех кабель поверх сердечника покрывается металлическими оболочками. Они, как правило, имеют сплошную цилиндрическую конструкцию и выполняются из свинца, алюминия или стали. Известны также конструкции двуслойных экранирующих оболочек типа алюминий-свинец, алюминий-сталь и др. Применяются также экраны ленточного типа преимущественно из алюминиевых, медных, стальных лент, накладываемых спирально или продольно вдоль кабеля, и оплеточные экраны преимущественно из плоских и круглых проволок.

Экраны, защищающие от взаимных помех, являются составным элементом самого кабельного сердечника. В этом случае цепи с высоким уровнем передачи размещаются внутри экрана и обеспечивается возможность организации высокочастотной связи по однокабельной системе (прокладывается один кабель). При однокабельной связи экраны электрически делят цепи прямого и обратного направлений и исключают взаимные помехи.

В коаксиальных кабелях для обеспечения требуемых норм помехозащищенности при однокабельной связи внешний проводник выполняется биметаллическим (медь, сталь).

В радиочастотных кабелях антенно-фидерного назначения применяются экраны гибкой конструкции типа оплетки из медных или стальных проволок.

Скин-эффект

Скин-эффект – затухание электромагнитных волн по мере их проникновения в проводящую среду. Переменное во времени электрическое поле E и связанное с ним магнитное поле H не проникают в глубь проводника, а сосредоточенны в основном в относительно тонком приповерхностном слое толщиной д, называемой глубиной скин-слоя. Происхождение скин-слоя объясняется тем, что под действием внешнего переменного поля в проводнике свободные электроны создают токи, поле которых компенсируют внешнее поле в объёме проводника.

Глубина скин-слоя существенно зависит от проводимости , частоты электромагнитного поля, от состояния поверхности. На малых частотах д велика, убывает с ростом частоты. Рассчитаем глубину скин-слоя по следующей формуле:

(8.1)

  где  f – частота, Гц;

– магнитная проницаемость металла, равная Гн/м;

– магнитная проводимость металла, равная 14, 3 См/м.

На основании расчёта на частотах от 1 Гц до 107  Гц построим график зависимости глубины скин-слоя для латуни от частоты, график приведён на рисунке 8.1

Рисунок 8.1 – Зависимость глубины скин-слоя от частоты

Общий коэффициент экранного затухания состоит из двух компонент: затухание поглощения и затухание отражения. Для расчёта этих коэффициентов будут использоваться формула 8.2:

(8.2) (8.3)   (8.4)

  где  – общий коэффициент экранного затухания, Нп;

– затухание поглощения, Нп;

– затухание отражения, Нп;

- волновое сопротивление воздуха(диэлектрика), Ом;

- волновое сопротивление металла, Ом;

– толщина экрана, м;

– коэффициент распространения в металле.

Волновое сопротивление металла рассчитывается по формуле 8.5:

(8.5)

где    - угловая частота, Рад/с;

- магнитная проницаемость, Гн/м;

- проводимость, См/м.

Сопротивление магнитного поля  диэлектрика выражается  по формуле 8.4:

(8.6)

  где  - радиус экрана, равный половине пространственной диагонали экрана, м;

- коэффициент распространения в металле.

;

- функция Ханкеля;

- функция Бесселя.

Сопротивление электрического поля, формула 8.5:

	(8.7)

  где  - производная от функции Ханкеля;