Что такое гальваническое влияние

2.3. Гальваническое влияние

Этот вид влияния заключается в затекании тяговых токов (блуждающих токов) в каналы однопроводных линий связи (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Схема гальванического влияния: R₁, R₂ – сопротивления передающего и принимающего устройств однопроводной линии связи; R_л – сопротивление линии; R_з1, R_з2 – сопротивления заземлений начала и конца линии

Протекание блуждающего тока в земле является причиной появления в точках 1 и 2 потенциалов  ₁ и  ₂. Разность этих потенциалов создает посторонний ток в линии, ток гальванического влияния

Этот ток, накладываясь на сигналы, передаваемые по линии связи, искажает их.

В двухпроводных линиях связи гальваническое влияние практически отсутствует, так как ее провода изолированы от земли.

3. Уравнения электромагнитного влияния между однопроводными линиями

3.1. Вывод основных уравнений Uсх, Icx

Ознакомившись с понятием электрического и магнитного влияния, необходимо оценить количественно значения ЭДС и токов, наводимых электромагнитным полем влияющей линии в линии, подверженной влиянию.

В таких случаях принято анализировать взаимодействие однопроводных влияющей и подверженной влиянию линий, причем, обратными влияниями часто пренебрегают, так как уровень передаваемой энергии влияющей линии на несколько порядков выше, чем линии, подверженной влиянию. В качестве влияющей линии могут быть контактная сеть электрифицированных железных дорог, одна фаза линии электропередачи; в качестве линии, подверженной влиянию, рассматриваются цепь “провод–земля” воздушной линии, “оболочка–земля” кабельной линии; цепь “жила–земля” кабеля без металлической оболочки. Примем в качестве влияющей линии контактный провод электрифицированной железной дороги переменного тока К, а в качестве подверженной влиянию – смежную линии С (однопроводную, воздушную линию), рис. 3.1.

Отметим, что взаимное расположение влияющей и подверженной влиянию линий называется «сближением» (– длина сближения,а – ширина сближения). При а неизменной, сближение называется параллельным; если линии располагаются под углом друг к другу (ширина сближения а разная в начале и конце сближения), то такое сближение называется косым. В реальности линии на одних участках идут параллельно, на других – под углом, такое сближение называется сложным.

В общем случае напряжение и ток во влияющей линии по ее длине меняются, примем для упрощения, что напряжение U_к и ток I_к в контактной сети неизменны (вывод основных уравнений без этого допущения изложен в [1]).

Рис. 3.1. Схема сближения контактной сети К и смежной линии С

Примем также, что сближение параллельное (это значит, что коэффициенты магнитной и емкостной связи между линиями К и С одинаковы на любом отрезке), длина обеих линий К и С одинакова и равна .

Обозначим через U_сх, I_сх наведенные напряжением и токомв смежной линии соответственно напряжение относительно земли и ток в линии в точке с произвольной абсциссойх (начало координат в начале линий). Полное сопротивление линии С Z_c=r_c+j L_c, Ом/км, здесь r_c – активное сопротивление,  – угловая частота, L_c – индуктивность линии; полная проводимость этой линии относительно земли у_c=g_c + j C_c, Ом/км, где g_c – активная проводимость (проводимость изоляции),  C_c – реактивная (емкостная) проводимость, C_c – емкость линии С; у_кс=g_кc+ j C_кс, См/км, взаимная проводимость между линиями К и С (параметр электрической связи), где g_кс – активная проводимость, C_кс – емкость между этими линиями; Z_кс= j М_кс, Ом/км, сопротивление взаимной индукции (параметр магнитной связи) между линиями К и С, здесь М_кс – коэффициент взаимной индукции на единицу длины. Обычно активная проводимость намного меньше емкостной, поэтому, как и выше, принимаем у_c j C_c, у_кс j C_кс, причем C_с – емкость смежной линии относительно земли и контактной сети, то есть С_с=С_со+С_кс.

На бесконечно малом участке dx падение напряжения dU_cx определяется двумя факторами: падением напряжения от протекания тока I_cx на сопротивлении Z_c dx и падением напряжения (наводимой ЭДС) от тока I_к за счет взаимной индукции, I_к Z_кс dx. Напряжение U_cx больше U_cx+ dU_cx (ток I_cx течет слева направо), поэтому величина dU_cx должна быть отрицательной (при возрастании х U_cx убывает, приращение функции отрицательно), с учетом сказанного

. (3.1)

Неизвестны и, поэтому необходимо составить второе дифференциальное уравнение.

В линии С в сечении на расстоянии х протекает ток , в сечении на расстояниих + dx ток равен , следовательно, изменение тока на участке dх равно. Это изменение вызвано двумя причинами:и. Ток, протекающий из линииК в линию С, будет определяться разностью напряжений (), умноженной на проводимость канала длиной dx, которая будет равна у_кс dx, поэтому

.

Ток протекает из линииС в землю, он будет равен

,

где – потенциал земли,= 0.

Ток увеличивает, а токуменьшает ток в линииС, поэтому

,

. (3.2)

Как правило  , поэтому величинойв скобках выражения (3.2) пренебрегают, после чего с учетом выражений (3.1), (3.2) запишем

; (3.3)

. (3.4)

Продифференцируем уравнение (3.3) по х

, отсюда . (3.5)

Перепишем уравнение (3.5) с учетом формулы (3.4)

. (3.6)

Обозначим , эта величина называется коэффициентом распространения волны в смежной линии.

Представим уравнение (3.6) в виде

. (3.7)

Решение этого линейного неоднородного уравнения второго порядка, как известно, дает

, (3.8)

где А, В, С – постоянные интегрирования, которые необходимо найти.

Из выражения (3.8)

; (3.9)

. (3.10)

Подставив значения выражений (3.10) и (3.8) в уравнение (3.7), получим

, откуда .

Обозначив у_кс/у_с=к₂ и подставив значение С в формулу (3.8), запишем

Из уравнения (3.3)

. (3.11)

Обозначив z_кс/z_c=к₁ и подставив в выражение (3.11) значение из формулы (3.9), получим

. (3.12)

Отношение ,

где – волновое сопротивление смежной линии.

Окончательно ; (3.13)

. (3.14)

Обозначим через инапряжение и ток в начале смежной линии и выразим через них постоянные интегрирования А и В.

Если х = 0 (рис. 2.7) , то ,; с учетом сказанного, используя уравнения (3.13), (3.14), запишем

; (3.15)

. (3.16)

Из уравнения (3.15) , поставив это значение в формулу (3.16), получим после преобразований

; (3.17)

. (3.18)

После подстановки значений А и В в уравнения (3.13), (3.14), они предстанут в виде

. (3.20)

В формулах (3.19), (3.20) Sh  , Ch  соответственно гиперболические синус и косинус. Значение ,получить несложно, используя режимы работы смежной линии. Например, если начало линии изолировано от земли, то= 0, если начало линии заземлено, то= 0. Таким образом, конкретные значения,найдем, анализируя конкретные режимы работы смежной линии.

Лекция 6. Гальваническое влияние тяговой сети

Закономерности гальванического влияния существенно отличаются от закономерностей электрического и магнитного влияний. Наиболее существенные отличия заключаются в следующем.

1. Гальваническому влиянию подвержены смежные линии, имеющие заземления (однопроводные цепи, проложенные в земле металлические сооружения и коммуникации, кабели). Очевидно, что для проявления влияния необходимо либо минимум две точки заземления, либо гальванический контакт с рельсом и минимум одна точка заземления.

2. Гальваническое влияние вызывается так называемыми блуждающими токами, возникающими вследствие утечки тока из рельсов в землю. Потенциалы отдельных точек земли зависят при этом от тока в контактной сети, сопротивления рельсов, переходного сопротивления рельсы — земля, удельной проводимости земли. Из-за неоднородности земли и изменения тока в рельсах потенциалы точек земли вблизи рельсов изменяются нерегулярно во времени и по поверхности земли.

3. Наибольшая величина напряжения при гальваническом влиянии наводится при расположении смежной линии перпендикулярно к оси железной дороги и в случае, когда один из заземлителей однопроводной линии находится в удаленной точке земли с нулевым потенциалом (рис. 17).

4. Оценку величины U_г в зависимости от ширины сближения, проводимости земли и глубины заземлителя для тока контактной сети 1000 А можно провести по графикам «Правил защиты. » [1,2]. Расчеты проводят для двух режимов работы тяговой сети: короткого замыкания и вынужденном. При переменном токе с гальваническим влиянием можно не считаться, если удельная проводимость земли более 0.1 См/м, а также при наличии в тяговой сети отсасывающих трансформаторов.

5. При электрификации на постоянном токе основную опасность гальванического влияния составляет электрокоррозия подземных сооружений.

В связи с указанной спецификой гальванического влияния в данном разделе будет рассматриваться влияние тяговой сети постоянного тока.

6.2. Качественная картина влияния блуждающих токов на подземные сооружения

Анализ закономерностей гальванического влияния сильно усложняется неоднородностью структуры земли, поэтому далее представлены лишь самые общие закономерности гальванического влияния на подземную коммуникацию, расположенную параллельно оси железной дороги. Качественная картина влияния рассмотрена на простейшей схеме рис. 18а, где представлены тяговая подстанция постоянного тока и один электровоз. Буквой Р обозначены рельсы, К — коммуникация (кабель или трубопровод), стрелками показаны пути протекания тока, расстояние между подстанцией и нагрузкой — l. Попробуем проследить процессы в этой системе с точки зрения возможной электрокоррозии.

В системе есть некоторое падение напряжения на контактной сети и в рельсах (вместе с землей), а в основном напряжение подстанции падает на электровозе. Из-за протекания тока в рельсах и в земле нулевой потенциал (соответствующий потенциалу удаленной земли) находится где-то посередине между подстанцией и электровозом, в точке заземления подстанции потенциал отрицателен, а у электровоза — положителен. На рис. 18б показано распределение потенциала по координате, отсчитываемой от тяговой подстанции, для рельса φ_р и для земли под рельсом φ_з. За счет разности этих потенциалов ток с рельсов стекает в землю, убывая при уменьшении расстояния от подстанции до точки наблюдения вплоть до середины участка, а затем снова подрастая за счет подтекающего из земли тока (рис. 18в). Направление тока в рельсах вне участка подстанция — электровоз меняется на противоположное, в отличие от тока через поперечное сечение земли, который течет все время в одну сторону и увеличивается при уменьшении тока в рельсах (рис. 18г). Подтекающий к подстанции из рельсов с двух сторон ток (или стекающий в рельсы от электровоза) равен току в контактной сети I, а ток в земле равен разности токов контактной сети и рельса, I_з I — I_р .

Картина распределения потенциалов подземной коммуникации и земли вблизи нее (рис. 18д) повторяет в сглаженном виде распределение потенциала рельсов (причем с углублением в землю потенциалы уменьшаются), а разность потенциалов земля — коммуникация обусловливает втекающий в коммуникацию ток. На рис. 18е показано распределение тока утечки с подземной коммуникации, причем I_1ут — это ток, стекающий с 1 км длины коммуникации в землю. Соответственно по поперечному сечению коммуникации течет ток, распределение которого показано на рис. 18ж.

Рис. 18е разбивает подземную коммуникацию на две зоны. Первая из них — зона входа тока в коммуникацию (ток утечки отрицателен). Она называется катодной зоной, поскольку потенциал коммуникации относительно окружающей земли здесь отрицателен; лежит эта зона вблизи электровоза. Вторая зона, называемая анодной зоной — это зона выхода тока из коммуникации, она лежит вблизи подстанции. Как видно, наибольшая плотность токов утечки наблюдается в точке наибольшего по модулю потенциала рельсов, и анодные зоны подземных сооружений расположены напротив катодных зон рельсового пути и наоборот.

Почва, в которой прокладываются коммуникации, с электрической точки зрения представляет собою электролит, в котором переносчиками электрического заряда при протекании тока служат ионы. В электролите металлический анод подвергается интенсивной электрокоррозии, причем убыль металла согласно первому закону электролиза Фарадея пропорциональна величине стекающего с анода тока. При больших токах происходит разрушение и в катодных зонах. Эти зоны на железной дороге из-за перемещения электровозов постоянно перемещаются, поэтому выбор мероприятий по защите от электрокоррозии производится на основе выполненных на линии измерений.

6.3. Гальваническое влияние на опоры контактной сети

Хотя влияние блуждающих токов, как показано в предыдущем разделе, происходит на протяженные коммуникации, однако с эффектом электрокоррозии при электрификации на постоянном токе приходится считаться и для опор контактной сети. Возникающая проблема связана с необходимостью заземления металлических поддерживающих конструкций опоры на тяговые рельсы, поскольку в другом варианте возможное перекрытие изоляции контактной сети на опоре приведет к протеканию больших токов через самозаземление опоры. Эти токи еще не слишком велики, чтобы работала защита от коротких замыканий, но они очень быстро разрушат опору вплоть до ее падения. Заземляют опору обычно через искровые промежутки или защитные диоды (рис. 19). Необходимость установки последних и определяется тем, какая же зона преимущественно находится на рельсах — анодная или катодная. Заземлять арматуру опоры в катодной зоне можно прямо на рельс, а вот соединение на рельс в анодной зоне может привести к ускоренной коррозии арматуры опоры.

Искровые промежутки и защитные диоды иногда выходят из строя, причиной чего служат в основном перенапряжения в рельсах. В таких случаях возникают токи утечки, зависящие от напряжения рельс — земля и сопротивления опоры. При групповых заземлениях опор возникают перетоки между опорами. Чтобы установить необходимость монтажа искровых промежутков или защитных диодов, установить первоочередность контроля искровых промежутков и фундаментных частей опор, проводят соответствующие измерения на линии. Непосредственно ток утечки с опоры контролировать сложно, поэтому измеряют значения потенциалов рельс — земля в месте нахождения заземления и сопротивление опоры.

Сопротивление железобетонной опоры складывается из двух составляющих: это сопротивление верхнего пояса (поддерживающие конструкции — арматура) и сопротивление арматура — земля. Последнее не превышает 60 Ом, а чаще находится в пределах 10. 30 Ом. Сопротивление верхнего пояса зависит от контакта между хомутом и арматурой.

Измерение разности потенциалов производят вольтметром с большим внутренним сопротивлением и нулем посередине шкалы, с верхним пределом 50 — 100 В. Вторым электродом служит стальной штырь или неполяризующийся медно-сульфатный электрод. Второй электрод устанавливается в грунт в середине пролета между опорами в створе опор, а контакт с рельсом осуществляется установкой рельсового зажима на подошву или присоединением проводника непосредственно к стыковому соединителю. Измерения проводят не реже чем через 1 км.

В каждой точке измеряют напряжения при нормальной работе электротяги в течение не менее 5 мин со снятием показаний через 10 с, за период измерения должно пройти не менее одного поезда [12]. При обработке отделяют положительные и отрицательные величины потенциалов и вычисляют средние положительные и средние отрицательные величины потенциалов за период измерений, усредняя их по общему числу отсчетов. Разделив средний положительный потенциал на сопротивление опоры, определяют ток утечки с опоры при нарушении изоляции цепи заземления. Для железобетонных опор этот ток не должен превышать 40 мА.

Кроме потенциалов рельсов, дополнительно контролируют утечку тягового тока с рельсов, сопротивление рельсовых стыков, сопротивление заземления конструкций (не только опор), потенциалы подземных коммуникаций и другие параметры.

Гальваническое влияние тяговой сети.

Особенности гальванического влияния 1. Гальваническому влиянию подвержены смежные линии, имеющие заземления (однопроводные цепи, проложенные в земле металлические сооружения и коммуникации, кабели). Очевидно, что для проявления влияния необходимо либо минимум две точки заземления, либо гальванический контакт с рельсом и минимум одна точка заземления. 2. Гальваническое влияние вызывается так называемыми блуждающими токами, возникающими вследствие утечки тока из рельсов в землю. Потенциалы отдельных точек земли зависят при этом от тока в контактной сети, сопротивления рельсов, переходного сопротивления рельсы – земля, удельной проводимости земли. Из-за неоднородности земли и изменения тока в рельсах потенциалы точек земли вблизи рельсов изменяются нерегулярно во времени и по поверхности земли. 3. Наибольшая величина напряжения при гальваническом влиянии наводится при расположении смежной линии перпендикулярно к оси железной дороги и в случае, когда один из заземлителей однопроводной линии находится в удаленной точке земли с нулевым потенциалом 4. Оценку величины U_г в зависимости от ширины сближения, проводимости земли и глубины заземлителя проводят для двух режимов работы тяговой сети: короткого замыкания и вынужденного. При переменном токе с гальваническим влиянием можно не считаться, если удельная проводимость земли более 0.1 См/м, а также при наличии в тяговой сети отсасывающих трансформаторов. 5. При электрификации на постоянном токе основную опасность гальванического влияния составляет электрокоррозия подземных сооружений. Качественная картина влияния блуждающих токов на подземные сооружения Анализ закономерностей гальванического влияния сильно усложняется неоднородностью структуры земли, поэтому далее представлены лишь самые общие закономерности гальванического влияния на подземную коммуникацию, расположенную параллельно оси железной дороги Влияние блуждающих токов на подземные сооруженияПочва, в которой прокладываются коммуникации, с электрической точки зрения представляет собою электролит, в котором переносчиками электрического заряда при протекании тока служат ионы. В электролите металлический анод подвергается интенсивной электрокоррозии, причем убыль металла согласно первому закону электролиза Фарадея пропорциональна величине стекающего с анода тока. При больших токах происходит разрушение и в катодных зонах. Эти зоны на железной дороге из-за перемещения электровозов постоянно перемещаются. Гальваническое влияние на опоры контактной сети Хотя влияние блуждающих токов происходит на протяженные коммуникации, однако с эффектом электрокоррозии при электрификации на постоянном токе приходится считаться и для опор контактной сети. Это связано с необходимостью заземления металлических поддерживающих конструкций опоры на тяговые рельсы, поскольку в другом варианте возможное перекрытие изоляции контактной сети на опоре приведет к протеканию больших токов через самозаземление опоры. Эти токи еще не слишком велики, чтобы сработала защита от коротких замыканий, но они очень быстро разрушат опору вплоть до ее падения. Заземляют опору обычно через искровые промежутки или защитные диоды. Необходимость установки последних и определяется тем, какая же зона преимущественно находится на рельсах – анодная или катодная. Заземлять арматуру опоры в катодной зоне можно прямо на рельс, а вот соединение на рельс в анодной зоне может привести к ускоренной коррозии арматуры опоры. Искровые промежутки и защитные диоды иногда выходят из строя, причиной чего служат в основном перенапряжения в рельсах. В таких случаях возникают токи утечки, зависящие от напряжения рельс – земля и сопротивления опоры. Сопротивление железобетонной опоры складывается из двух составляющих: это сопротивление верхнего пояса (поддерживающие конструкции — арматура) и сопротивление арматура — земля. Последнее не превышает 60 Ом, а чаще находится в пределах 10. 30 Ом. Сопротивление верхнего пояса зависит от контакта между хомутом и арматурой.

10.04.2015 71.84 Кб 34 вопрос-ответ.docx

10.04.2015 20.73 Кб 17 Вопросы к экзамену по химии.docx

09.04.2015 197.12 Кб 149 Вопросы 4-5гр. (1).doc

09.04.2015 122.37 Кб 36 ВОПРОСЫ для устного тестирования_весна 2015.doc

15.03.2016 25.41 Кб 853 Вопросы для экзамена на помощника машиниста.docx

10.04.2015 976.13 Кб 157 Вопросы и ответы ЭМС.docx

15.03.2016 94.72 Кб 34 Вопросы к зачету по дисциплине_БВП_2015.doc

11.09.2019 62.98 Кб 3 Вопросы к экзамену ОФО 2011-2012.doc

09.04.2015 30.21 Кб 36 Вопросы к экзамену по ТММ.doc

09.04.2015 28.67 Кб 14 Вопросы к экзамену_ОКЖТ_2012.doc

Ограничение

Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу:

3. Механизмы появления помех и мероприятия по их снижению

Существенным при рассмотрении технико-экономических проблем электромагнитной совместимости является значение механизмов связи К между источником помех Q и чувствительным к помехам элементом прибора S, обусловленных механизмами воздействий и соответствующих основных правил, по которым можно эффективно противостоять этим воз­действиям уже на стадии проектирования, создания устройств. Рисунок 3.1 дает представление о принципиально возможных видах связи между двумя конту­рами с током, (1 и 2) или о путях проникновения помехи z от источника Q к элементу S по проводам или через поле. В первом случае говорят о гальванической связи, а во втором, в зависи­мости от условий, о внутренней или внешней емкостной связи (если преобладает электрическое поле), зависящей от частоты и расстояния между источником и чувствительным элементом, или же об индуктивной связи (если преобладает магнит­ное поле). Используется также понятие электромагнитной связи. В этом случае между напряженностями электрического и магнитного полей существует строгое соотношение: Е/Н =377 Ом.

Далее рассматриваются виды появления помех (влияния), обусловленные различными механизмами связи, с целью полу­чить данные, которые можно было бы положить в основу руко­водящих материалов по обеспечению электромагнитной сов­местимости на стадии проектирования, создания приборов. Для этого во многих случаях целесообразно и достаточно ис­пользовать простые и наглядные модели. Однако при этом не следует забывать, что при проектировании современных элект­ронных приборов и систем для обеспечения их электромагнитной совместимости необходимы более точные модели, которые позволяют производить компьютерную обработку влияния и делают возможным введение экспертной системы поддержки работ в области электромагнитной совместимости.

Рис. 3.1. Механизмы связи между контурами:

1 и 2 — влияющий и испытывающий влияние контуры; с — скорость света; l_eff — эффективная длина антенны; f— частота; λ — длина волны

3.2. Гальваническое влияние

Гальваническое влияние может осуществляться через об­щие полные сопротивления, как правило, через сопротивления сетевых проводов, систем опорных потенциалов или через систему защитных и заземляющих проводов.

3. 2.1. Гальваническое влияние через цепи питания и сигнальные контуры

В качестве примера на рис. 3.2 а показана схема питания постоянным напряжением логических модулей В₁ — В_п , в кото­рой изменение тока одного модуля (di/dt) генерирует напря­жение помехи u_st из-за падения напряжения на R и L, наклады­вающегося на напряжение питания и, а на рис. 3.2 б — аналого­вая схема, в которой при подключении нагрузки R_L возникает напряжение помехи на полном сопротивлении общего для двух сигнальных контуров участка системы опорного потенци­ала. Это напряжение накладывается непосредственно на вход­ное напряжение операционного усилителя OV1 и тем самым ис­кажает входной сигнал второго усилителя OV2.

Упрощенно в обоих случаях напряжение помехи

. (3.1.)

Реальные значения u_st составляют милливольты или вольты. Например,

Рис. 3.2. Примеры гальванических связей в цепях электропитания (а) и в сиг­нальных контурах (б)

для схемы на рис. 3.2, б напряжение между точками 1 и 2 при длине провода 10 см, погонной индуктивности 5мкГн/м, сопротивлении 1 мОм, токе Δi = 1 А и времени Δ t = 1100 нс напряжение помехи составит:

мВ (3.2.)

Это напряжение, как видно из (3.1), при заданных значениях Δi и Δi/Δt тем ниже, чем меньше параметры полных сопротивлений общих цепей. Согласно известному соотношению активное сопротивление проводника

, (3.3.)

где — площадь поперечного сечения проводника; l — его длина; γ — электрическая удельная проводимость материала.

Поэтому проводник необходимо выбирать предельно корот­ким, а его сечение должно быть, возможно большим. При этом следует иметь в виду, что при больших скоростях Δi/Δt изме­нения тока с увеличением поперечного сечения проводника все заметнее проявляется поверхностный эффект (рис. 3.3). Если для проводника с постоянной площадью поперечного се­чения прямоугольной формы изменять отношение ши­рины а к толщине b , то в области высоких частот (при глубине проникновения электромагнитного поля ) будет иметь место зависимость, приведенная на рис. 3.4. Она показывает, что изменение а/b от 1 до 100 приводит к относи­тельно малому изменению сопротивления (повышению менее чем в 1,5 раза). Важным является не столько увеличение со­противления, сколько существенное (примерно десятикратное) снижение составляющей напряжения помехи, обусловленной уменьшением индуктивности (рис. 3.5, г).

Несмотря на то, что активное сопротивление из-за влияния поверхностного эффекта в области частот, представляющих ин­терес, может возрасти по сравнению с сопротивлением при по­стоянном токе в 10-1000 раз (см. рис. 3.3), активная составляю­щая напряжения помехи при достаточно обоснован­ном выборе сечения проводника обычно остается сравнительно малой (милливольты) по отношению к индуктивной составляю­щей:

. (3.4.)

Это видно, например, из уравнения (3.2). При указанном ранее индуктивность линии с проводниками цилиндрической формы (рис. 3.5,а) приближенно рассчитывается так:

, (3.5.)

а линии с плоскими расположенными близко друг к другу проводниками прямоугольного сечения (рис. 3.5,6) (полагая db и d , что часто приемлемо на практике) — по выражению

. (3.6.)

Из приведенных формул следует, что для уменьшения L и самым имеются следующие возможности: сокращение длины проводов, для круглых проводов заданной площади сечения или диаметра — сокращение до минимального расстояния между проводами, а для проводников прямоугольного сечения — увеличение отношения . Если отношение в (3.5) в лучшем случае теоретически может быть снижено до единицы, то отношение в (3.6) достигает десяти и более. Поэтому линия с плоскими проводами, показанная на рис. 3.5, б, обладает гораздо меньшей индуктивностью, что видно из сравнения характеристик на рис. 3.5, в и 3.5, г.

Для снижения гальванического влияния в соединительных проводах цепей питания и сигнальных контурах рекомендуют следующие мероприятия:

— выполнение соединений между двумя или более контурами с возможно низким полным сопротивлением, особенно низкой индуктивностью. Для этого согласно (3.3)-(3.6) требуется по возможности меньшая длина общих линий (см. рис. 3.2), большое сечение проводников (особенно для проводников системы опорного потенциала, общей для многих контуров), малые расстояния d между проводами цепей питания (расположение прямого и обратного проводов рядом друг с другом), выполнение системы опорного потенциала в печатных платах, жгутах, разъемах, соединений с корпусом, землей, а при возможности и проводов питания в виде плоских шин (рис. 3.6). В этих случаях (рис. 3.6, б) возможно обеспечение больших емкостей, выполняющих роль защитных конденсаторов. Эффективным является выполнение соединений шин системы опорного потенциала в виде многих параллельных кабелей (рис. 3.7.), благодаря чему одновременно компенсируются как емкостные, так и индуктивные влияния;

-гальваническая развязка, т.е. устранение совместных проводящих соединений между различными контурами, или же гальваническое разделение контуров таким образом, чтобы ток наиболее мощного контура или ток фильтра не протекал по слаботочному контуру. Это осуществляется отказом от общих обратных проводников в цепях передачи сигналов (рис. 3.8, а), от использования проводов заземления, корпусов приборов, машин и технологических устройств в качестве проводов сигнальных цепей. Систему опорного потенциала, если это требуется, необходимо присоединять лишь к точкам заземления или к корпусу прибора. Системы опорных потенциа­лов аналоговых модулей (В1-В4 на рис. 3.8, б) и системы пита­ния компонентов К1-КЗ устройств автоматизации (рис. 3.8, е) следует соединять звездой. Целесообразно раздельно питать мощные электрические и аналоговые, дискретные функцио­нальные элементы в целях устранения влияния внутреннего сопротивления питающей сети (рис. 3.8, г);

-разделение потенциалов, т.е. устранение любых гальвани­ческих контактов между контурами при функционально связаных сигнальных и силовых цепях (рис. 3.8, д) в системах, в которых не предусматривается обмен информацией;

-выбор скорости изменения тока не большей, чем требуется

Рис. 3.3. Влияние проникновения тока на сопротивление проводов круглого (а) и прямоугольного (б) сечений.

Рис. 3.4. Зависимость относительного сопротивления проводника прямоугольного сечения от отношения его сторон при постоянстве сечения

Рис. 3.5. Зависимости погонных индуктивностей (в, г) от соотношений размеров линий с проводами круглого (а) и прямоугольного (6) сечений

Рис. 3.6. Многослойные платы с плоскими шинами системы опорного потенциала GND (а) и шинами электропитания GND и U_CC (б):

L — поверхности печатных плат

Рис. 3.7. Плоский кабель с распределенными по ширине проводами системы опорного потенциала GND

Рис. 3.8. Примеры неудачной (слева) и удовлетворительной (справа) реализации по снижению помех в гальванически связанных сигнальных контурах и цепях питания

по условиям функционирования. Однако это не всегда удается осуществить, например, если нормальное функционирование электротехнического устройства сопровождается определенным значением . Напротив, в логических системах скорость изменения тока зависит от рабочей скорости коммутации в контурах. Поэтому она принципиально не должна быть выше, чем требуемая для осуществления функциональной задачи или для обеспечения операционной скорости.

Похожие публикации:

1. Завод светлана в санкт петербурге что производит
2. Как работает газовый обогреватель от баллона
3. Как снять заднюю крышку ноутбука lenovo
4. Очистить учетные данные андроид что удалится