21676

Определение индуктированных напряжений и токов опасного и мешающего влияний

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Цепи будем считать однородными по длине и параллельными в пределах сближения. Когда во влияющей цепи 1 протекает переменный ток I1 то в результате магнитной индукции по всей длине цепи 2 будет индуцироваться э. Если ток во влияющей цепи I1 не изменяется в пределах всего сближения то продольная э. Практически это может быть если обе цепи электрически короткие.

Русский

2013-08-03

334 KB

5 чел.

Лекция 12. Определение индуктированных

напряжений и токов опасного и мешающего влияний.

Вопросы:

1. Магнитное влияние;

2. Электрическое влияние;

3. Совместное М и Э влияние.

Определение индуктированных напряжений и токов начнём с рассмотрения двух однопроводных линий, из которых одна - влияющая, 2-ая подвержена влиянию. (Напомню, что к этому варианту можно свести, как это было показано в предыдущей лекции, варианты более сложного сочетания линий подверженных влиянию и влияющих линий.)

Влияющая линия подключена к источнику энергии. Линия, подверженная влиянию, пассивна, никаких напряжений и токов, кроме индуктированных, нет.

Цепи будем считать однородными по длине и параллельными в пределах сближения. Длина цепей - l. Сопротивление земли - Rз > 0. Обозначим длину сближения через  lр.

Магнитное влияние

Линия электрически короткая.

Рассмотрим случай, когда однопроводная цепь 2 находится в переменном магнитного поля  однопроводной влияющей линии 1 (рис. 1).

Когда во  влияющей цепи 1 протекает переменный ток I1,  то в результате магнитной индукции по всей длине цепи 2 будет индуцироваться э.д.с., действующая вдоль провода. Если ток во влияющей цепи  I1   не изменяется в пределах всего сближения, то продольная э.д.с. также будет постоянна. Практически это может быть если обе  цепи электрически короткие.

Для таких сближений индуктированная продольная э.д.с. будет постоянна и равна

,                                             (1)

где    - сопротивление общей заземлённой части цепей 1  и  2  на один км сближения;

        - взаимная индуктивность между цепями  1  и  2  на один км сближения;

        - длина сближения;

-    Ом/км                                        (2)

  - полное взаимное сопротивление цепей 1 и 2 на 1 км параллельного сближения.  также называют коэффициентом магнитной связи.

Ток I2M,  проходящий через нагрузки с сопротивлением Z2, включенные на концах цепи,  

,                                                                (3)

где    - сопротивление  проводника.

Напряжение, действующее на нагрузках,

                                                                             (4)

Если отключить нагрузки, включённые в цепь 2, то на изолированном проводе 2 будет действовать продольная э.д.с., определяемая по формуле (1)

Распределение её вдоль провода показано на рис. 2а

При заземлении одного из концов провода 2 на  изолированном конце будет действовать напряжение относительно земли, равно Е2 (рис.2б). Под этим напряжением окажется человек, прикоснувшийся к изолированному концу, или подключенный аппарат. Индуктированный ток, проходящий через тело человека, может создать опасность для его жизни, а индуктированное напряжение повредить изоляцию аппарата.

Поэтому при определении опасных магнитных влияний всегда вычисляют значение индуктированного напряжения на изолированном конце провода при заземленном другом конце.

Рассмотрим влияние на 2-х проводную цепь (рис. 3).

Когда подверженной влиянию является 2-х проводная цепь, то в каждом её проводе индуктируется продольная э.д.с., определяемая по формуле(1).

На нагрузках, включенных в 2-х проводную цепь, будет действовать напряжение, обусловленное поперечной и продольной асимметрией.

При влиянии ВВЛ и тяговых сетей на двухпроводную линию учитывается только продольная асимметрия.

Напряжение, индуктированное вследствие продольной асимметрии  определяется умножением напряжения на конце изолированного провода на коэффициент чувствительности , следовательно,

                                                                                (5)

При влиянии между цепями автоматики телемеханики и связи обычно рассчитывают значения индуктированных напряжений и токов, обусловленных только поперечной асимметрией и при согласованных нагрузках. Они могут быть вычислены как разность напряжений, индуцированных на концах проводов цепи, подверженной влиянию

,                                                               (6)

где   и    - э.д.с., индуцированные в проводах 2-х проводной цепи, или по формуле:

,                                                               (7)

где  - коэффициент магнитной связи между однопроводной влияющей цепью и двухпроводной, подверженной влиянию.

В случае многопроводных влияющих цепей магнитные связи должны быть определены как эквивалентные с учётом связей, возникающих между всеми проводами обеих цепей.

Поэтому в дальнейшем под Z12 будем понимать магнитные связи между всеми проводами рассматриваемых цепей.

Линия электрически длинная. Рассмотрим методику определения индуктированных напряжений и токов для электрически длинных цепей, т. е.  для случая, когда I1  и  E2  меняются по длине линии. В этом случае необходимо считаться с изменением напряжений и токов в цепях вследствие волновых процессов.

Применим формулу(1) для определения продольной э.д.с.  E2  к участку  , который выделен на расстоянии X от начала сближения (рис.4а).

Продольная э.д.с., индуктированная в цепи 2, на этом участке будет

,                                                           (8)

где I1x - ток в цепе 1 на элементе .

Ток dI2x на элементе , вызываемый продольной э.д.с. , можно найти, рассматривая элемент   как цепь с сосредоточенными параметрами (см. рис. 4б ).

,                                     (9)      

где      и    - входное сопротивление цепи 2  соответственно влево и вправо от элемента  .

Для определения полного тока  через нагрузки Z2 за счёт всех элементарных э.д.с. необходимо просуммировать по всей длине сближения, т.е. взять интеграл           .

Электрическое влияние

Случай электрически короткой линии. Пусть провод 2, находится в переменном электрическом поле влияющего провода 1 (рис. 5а).

Если цепь 1 находится под напряжением U1,  то через ёмкость между проводами и проводимость изоляции течет ток (рис. 5а). Если цепи электрически короткие, то с волновыми процессами можно не считаться, полагая что U1 постоянно по всей длине сближения lР. Тогда ток, наводящийся в проводе 2, по всей длине сближения lР  будет

,                                 (10)

где    - проводимость изоляции между проводами цепей 1 и 2

                на 1 км сближения;

         - ёмкость между проводами цепей 1 и 2 на 1 км сближения;

          (См/км)                                     (11)

полная взаимная проводимость между цепями 1 и 2, приходящаяся на 1 км сближения. Её ещё называют коэффициентом электрической связи.  Ток   , перешедший с цепи 1 на цепь 2, будет протекать через нагрузки, включённые в цепь 2 в одном направлении, и таким образом через каждую из них (когда они одинаковы)  пройдёт ток   .

При отключении от концов цепи 2 нагрузок  , по цепи “провод 1 -  провод 2 -  земля”  пройдёт ток  электрического влияния (рис. 5б). На рис. 5б   ,   и  проводимость изоляции G2 и ёмкость  C2  провода 2 относительно земли показаны сосредоточенными.

Значение    может быть получено из уравнения

,                                                                (12)

где    - проводимость провода 2 относительно земли на 1 км сближения.

Электрическое влияние ВВЛ и тяговых сетей на цепи автоматике, телемеханике и связи  имеет смысл учитывать тогда, когда обе линии воздушные, т. к.  металлические защитные покровы кабелей практически полностью устраняют воздействия электрического. поля.

Для воздушных линий допустимо пренебречь проводимостями изоляции   и   и полагать, что

 и  

Тогда уравнение (12) примет вид:

т.к.  <<  , то

                                                                   (13)

Напряжение  провода 2 относительно земли называется потенциалом провода. Оно одинаково по всей длине провода:

                                                           (14)

При прикосновении человека к изолированному проводу 2 через него практически пройдёт весь ток  .  Поэтому при определении опасного электрического влияния всегда устанавливают значение этого тока.

Рассмотрим электрического влияние на 2-х проводную цепь. При внешнем электрическом влиянии между воздушными линиями учитывается продольная асимметрия.

Индуктированное напряжение, действующее в 2-х проводной цепи, равно:

,    (15)

где   - сопротивление нагрузок, включённых в 2-х проводную  цепь;

 -  коэффициент чувствительности 2-х проводной цепи к внешним влияниям.

При взаимном влиянии определяется  , обусловленное поперечной асимметрией, и при согласованных нагрузках

,                                                                   (16)

где   и   - токи, индуктированные в проводах симметричной цепи, или

,                                                                      (17)

где   - коэффициент электрической связи между однопроводной влияющей цепью и 2-х проводной цепью, подверженной влиянию.

При влиянии многопроводных цепей  должно быть определено как эквивалентные с учётом связей, возникающих между всеми проводами цепей.

В дальнейшем Y12 будем полагать есть коэффициент электрической связи между всеми проводами рассматриваемых цепей.

Линия электрически длинная. Если цепи электрически длинные и необходимо учитывать влияние волновых процессов, то сначала необходимо найти ток, перешедший с цепи 1 на цепь 2 на элементарном участке dx (рис. 5а)

,                                                                            (18)

где   - напряжение в цепи 1 на элементе dx.

Затем на основании эквивалентной схемы (рис. 6) определить действующее на этом участке напряжение

,                                                                      (19)

где    и    - входные сопротивления соответственно влево и вправо от элемента dx.

Полное индуктированные напряжения и токи вычисляется суммированием индуктированных dU2x (dI2x)  со всех элементарных участков dx в пределах сближения lp.

При несогласованных нагрузках необходимо учитывать отражение волн и усложнение волновых процессов в линии.

Совместное магнитное и электрическое влияние

При одновременном воздействии магнитного и электрического полей цепи 1 на цепь 2, токи магнитного и электрического влияний в приёмниках левого и правого концов цепи 2 будут встречаться с разными фазами (рис. 6) и суммарное влияние будет различно для разных концов цепи.

В связи с этим при расчётах принято различать ближний и дальний концы цепи, подверженной влиянию. Ближним называют тот конец, который совпадает с генераторным концом влияющей линии (рис. 7). Противоположный конец называют дальним.

Разная величина напряжений и токов, индуктированных в приёмниках ближнего и дальнего концов, может объясняться также несимметричным расположением влияющей цепи относительно цепи, подверженной влиянию.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

3016. Особенности спортивной игры Волейбол 64 KB
  ВОЛЕЙБОЛ: ВОЗНИКНОВЕНИЕ И СТАНОВЛЕНИЕ ИГРЫ (1895-1920) При обучении будущих специалистов физического воспитания и спорта важно конкретизировать и дополнить историю эволюции волейбола в её хронологической последовательности...
3017. Філософські основи сучасного туризму 223 KB
  Зростання місця і ролі сфери туризму у сучасному світі є привабливим предметом дослідження з кількох причин. По-перше, глобалізація сучасного світу є наслідком зміни змісту і характеру праці, що викликає значне підвищення мобільності людини не...
3018. Цех по производству изделий бытового назначения методом литья под давлением мощностью 7000 тонн в год 179 KB
  Описание технологической схемы производства: Из полувагона или цистерны полимер в виде гранулятя выгружается краном в контейнерах и перевозится к установке растаривания и передается пневмотранспортом 12 в силосы. Затем...
3019. Определение концентрации серной и соляной кислот 39.5 KB
  Растворы Цель работы: Определить концентрацию серной и соляной кислот. Теория: Титрование – постепенное преливание раствора известной концентрации к раствору с неизвестной концентрацией, но точного объёма. Молярная концентрация – число мол...
3020. Анализ управленческой деятельности открытого акционерного общества Вологодский машиностроительный завод 185 KB
  Организационно - правовая деятельность предприятия. Местом прохождения практики является Открытое акционерное общество Вологодский машиностроительный завод (далее ОАО ВМЗ). Свою деятельность в соответствии с действующим Законодатель...
3021. Анализ рынка банковских векселей 372.73 KB
  Сектор банковских векселей После краха рынка ГКО и потери практически всех средств, инвестированных в госбумаги, многие операторы перенесли свои операции в сектор векселей банков и компаний, своевременно погашающих свои об...
3022. Особенности создания бренда 90 KB
  Общая теория бренда Давайте сначала выясним для себя что есть бренд? Все его видели – немногие знают в лицо. Бренд – американизированный (а значит, сокращенный) вариант английского сложносочиненного brand-name (значение brand: 1.3.: кл...
3023. Атомное ядро. Изучение атомного ядра и частиц 71 KB
  Изучение атомного ядра вынуждает заниматься элементарными частицами. Причина этого ясна: в ядрах атомов частиц так мало, что свойства каждой из них в отдельности не усредняются, а, напротив, играют определяющую роль.
3024. Введение в программирование под Windows 91 KB
  Лекция 1. Введение в программирование под Windows Под термином WINDOWS-программирование можно подразумевать все, что угодно, но в большинстве своем это означает "событийное" программирование. Именно эта концепция используется в Windows. Она кардинал...