ВАРИАНТА 5 - практическое задание. электромагнитная совместимость в электроэнергетике

ВАРИАНТА 5

электромагнитная совместимость в электроэнергетике

Полное задание в демо файле

Часть для поиска дублирую ниже:

Лекция 7. Механизм связи между источником и приёмником помех

Задание

Электропитание привода прокатного стана осуществляется по двухпроводной линии. Геометрические размеры показаны на рис.1. По проводникам протекают токи  и . Точка наблюдения  находится на перпендикуляре  к линии, соединяющей сечения проводников с токами. Вектор  – вектор суммарной магнитной индукции в точке . Значения величин приводятся в табл.1 по вариантам (выбор варианта осуществляется по первой букве фамилии).

Рис.1. Магнитное поле двухпроводной линии

1) Требуется определить магнитную индукцию на расстоянии  от системы токов.

2) Найти также расстояние , на которое следует удалить чувствительное к магнитному полю оборудование, если пороговое значение магнитной индукции равно мкТл.

3) Сделать выводы.

Таблица 1

Варианты задания

Первая буква фамилии

А–В

Г–Ё

Ж–К

Л–М

О–Р

С–У

Ф–Ч

Ш–Я

№ варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

, м

0,9

1,0

1,1

1,2

0,9

1,0

1,1

1,2

, м

5

7

8

10

12

10

8

7

, кА

4

5

6

7

8

5

6

7

Рекомендации по выполнению задания

Индукция магнитного поля двухпроводной линии на прямой  равна

                          ,                      (1.1)

где  – магнитная постоянная, причем  Гн/м. Последнее приближённое равенство справедливо при , что выполняется в рассматриваемых условиях.

Из приведенного соотношения можно выразить  и тем самым решить второе задание:

                                            .                                        (1.2)

Выводы следует написать по каждому пункту задания.

Лекция 7. Механизм связи между источником и приёмником помех

Задание

1) Определить границу дальней зоны для электромагнитного излучателя с частотой . Значения частоты приводятся в табл.2 по вариантам (выбор варианта осуществляется по первой букве фамилии).

2) Сделать выводы.

Таблица 2

Варианты задания

Первая буква фамилии

А–В

Г–Ё

Ж–К

Л–М

О–Р

С–У

Ф–Ч

Ш–Я

№ варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

,МГц

5

10

15

20

25

35

40

45

,МГц

500

100

150

200

250

350

400

450

Рекомендации по выполнению задания

При выполнении задания следует руководствоваться материалом лекции 7, где указывается, что электромагнитная волна считается сформировавшейся в дальней зоне излучателя на расстоянии от него ,а в табл.18 приведены соотношения между частотой, длиной волны и расстоянием .

Связь между частотой  и длиной волны  электромагнитного излучения в воздухе определяется формулой

                                                 ,                                             (2.3)

где  м/с – скорость света в вакууме.

Границу дальней зоны определяем по формуле

                                                .                                             (2.4)

Лекция 9. Теория экранирования

Задание

Цилиндрический магнитный экран внесён в однородное магнитное поле с напряжённостью (рис.2). Параметры экрана:  – внутренний радиус,  – внешний радиус,  – магнитная проницаемость материала экрана. Значения величин приводятся в табл.3 по вариантам (выбор варианта осуществляется по первой букве фамилии).

Рис.2. Магнитное экранирование

1) Определить эффективность экранирования, вычислив коэффициент экранирования

,                                              (3.5)

где  – напряжённость магнитного поля внутри экранируемой области.

2)Определить также величину, обратную коэффициенту экранирования

.                                             (3.6)

3)Выразить коэффициент экранирования в децибелах.

4) Найти напряжённость магнитного поля внутри экранируемой области.

5) Сделать выводы.

Таблица3

Варианты задания

Первая буква фамилии

А–В

Г–Ё

Ж–К

Л–М

О–Р

С–У

Ф–Ч

Ш–Я

№ варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

, А / м

10

12

15

17

20

22

25

27

, см

13

15

17

19

21

23

25

27

, см

13,5

15,5

17,5

19,5

22

24

26

27

500

600

700

800

550

650

750

850

Рекомендации по выполнению задания

При выполнении задания следует руководствоваться материалом лекции 9, где даны соответствующие формулы (11), (12) и пример расчета коэффициента экранирования для цилиндрического экрана.

Для выражения коэффициента экранирования в децибелах служит формула (24) текста учебника.

Напряжённость магнитного поля внутри экранируемой области можно найти с помощью формулы

                                               .                                           (3.7)

Выводы следует написать по каждому пункту задания.

Лекция 9. Теория экранирования

Задание

Плоская электромагнитная волна с частотой  распространяется в однородной проводящей среде с параметрами ,  (рис.3), где  – относительная магнитная проницаемость среды,  – удельная проводимость. Значения величин приводятся в табл.4 по вариантам (выбор варианта осуществляется по первой букве фамилии).

Рис.3. Распространение плоской электромагнитной

 волны в однородной проводящей среды

1) Определить глубину проникновения .

2) Найти длину волны в воздухе и длину волны в металле .

3) Вычислитьтолщину стенки экрана, обеспечивающего уменьшение напряжённости электрического поля электромагнитной волны на  дБ.

4)Сделать выводы.

Таблица 4

Варианты задания

Первая буква фамилии

А–В

Г–Ё

Ж–К

Л–М

О–Р

С–У

Ф–Ч

Ш–Я

№ варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

100

МГц

10

МГц

1

МГц

100

кГц

200

МГц

20

МГц

2

МГц

200

кГц

1

100

500

1000

1

100

500

1000

, МСм / м

10

20

30

40

40

30

20

10

, дБ

20

25

30

35

40

45

50

55

Рекомендации по выполнению задания

При выполнении задания следует руководствоваться материалом лекции 9, где даны соответствующие формулы (15), (19) и примерыглубины проникновения.

Связь между частотой  и длиной волны  электромагнитного излучения в воздухе определяется формулой

                                                 ,                                             (4.8)

где  м/с – скорость света в вакууме.

Длина волны в металле рассчитывается через глубину проникновения:

                                                .                                            (4.9)

Для вычисления толщины стенки экрана, обеспечивающего уменьшение напряжённости электрического поля электромагнитной волны на  дБ, первоначально следует найти отношение

                                              ,                                         (4.10)

где  – напряжённость электрического поля до экрана;

 – напряжённость электрического поля после экрана.

Требуемая толщина находится по формуле

                                            .                                      (4.11)

Выводы следует написать по каждому пункту задания.

Лекция 10. Заземление

Задание

Одиночный стержневой вертикальный заземлитель круглого сечения диаметром  и длиной  показан на рис.4. Через заземлитель протекает ток . Удельное сопротивление грунта .Значения величин приводятся в табл.5 по вариантам (выбор варианта осуществляется по первой букве фамилии).

Рис.4.Одиночный стержневой вертикальный заземлитель

1) Определить потенциал заземлителя  при протекании тока .

2) Определить сопротивление заземлителя .

3) Построить график распределения потенциала по поверхности земли вокруг стержневого заземлителя в относительных единицах, приняв за базисный потенциал – потенциал заземлителя , а за базисное расстояние – длину стержня .

4) Определить шаговое напряжение на расстояниях  м,  м,  м от заземлителя. Принять длину шага равной  м.

5) Сделать выводы.

Таблица 5

Варианты задания

Первая буква фамилии

А–В

Г–Ё

Ж–К

Л–М

О–Р

С–У

Ф–Ч

Ш–Я

№ варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

, см

4

4,5

5

5,5

4

4,5

5

5,5

, м

2

2,5

3

3,5

4

3,5

3

2,5

, Ом · м

40

60

80

100

50

70

90

80

, кА

1

1,5

2

2,5

1,2

1,6

1,3

1,7

Рекомендации по выполнению задания

Потенциал на поверхности земли вокруг стержневого заземлителя определяется по формуле

                                    ,                                (5.1)

где  – расстояние от заземлителя до точки наблюдения (рис.4).

Отсюда можно получить приближённую формулу для потенциала заземлителя, если положить  и пренебречь под корнем величиной  по сравнению с  (т.к. диаметр стержня много меньше его длины):

                                           .                                       (5.2)

Сопротивление заземлителя

                                                .                                            (5.3)

Введем относительные значения потенциала

                                                                                              (5.4)

и расстояния

.                                               (5.5)

Тогда зависимость потенциала на поверхности земли от расстояния в относительных единицах принимает вид

                                      .                                  (5.6)

Эту функцию следует использовать для построения графика распределения потенциала по поверхности земли вокруг стержневого заземлителя, предварительно вычислив постоянную величину , и затем, подставляя в формулу различные значения ,результаты свести в таблицу и на её основе построить график. Заготовка таблицы представлена табл.6. В пределах от  до  график имеет вид горизонтальной линии, т. к. металлический стержень эквипотенциален.

Таблица6

Шаблон для построения зависимости потенциала на поверхности земли от расстояния и нахождения шагового напряжения

, м

–

–

–

–

–

–

–

3

3,7

5

5,7

10

10,7

0,25

0,5

1

1,5

2

3

4

Табл. 6 служит и для нахождения шагового напряжения. Потенциал  в нижней строчке находится по формуле . Шаговое напряжение находится как разность потенциалов.Например, для  м имеем:

                              .

Выводы следует написать по каждому пункту задания.

Таблица6

Зависимость потенциала на поверхности земли от расстояния

и нахождения шагового напряжения

, м

–

–

–

–

–

–

–

3

3,7

5

5,7

10

10,7

0,25

0,5

1

1,5

2

3

4

Лекция 11. Параметры молнии

Задание

1) Определить вероятность того, что амплитуда тока молнии  превзойдёт заданные значения  и  по формуле для логнормального распределения и по приближённой формуле Андерсона. Значения величин приводятся в табл.7 по вариантам (выбор варианта осуществляется по первой букве фамилии).

2) Сделать выводы.

Таблица 7

Варианты задания

Первая буква фамилии

А–В

Г–Ё

Ж–К

Л–М

О–Р

С–У

Ф–Ч

Ш–Я

№ варианта

1

2

3

4

5

6

7

8

,кА

5

15

25

35

45

55

65

70

,кА

80

85

90

95

100

105

110

115

Рекомендации по выполнению задания

При выполнении задания следует руководствоваться материалом лекции 11, где даны соответствующие формулы (34), (35) и табл. 22 с вероятностями, рассчитанными для некоторых значений .

При вычислении использовать указанные в лекции 11 следующие параметрылогнормального распределения:  кА,  кА.

Значения функции Лапласа  приводятся в табл.8.

Таблица 8

Значения функции Лапласа