Электромагнитная совместимость

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ

Методические указания к выполнению лабораторных работ

для студентов энергетического института

 

 

Составители
Д.В. Тихонов, Е.В. Старцева

 

2014

Содержание                                                                       стр.

 

Лабораторная работа  № 1……………………….……….…..3

Лабораторная работа № 2………………………………..…12

Лабораторная работа № 3……………………………….….20

Лабораторная работа № 4………………………….……….32

Лабораторная работа № 5………………………………..…38

Краткое описание программы «ОРУ-М» ……………….…47

Заземляющие устройства подстанций ………………….….64

Лабораторная работа № 6……………………………….….70

Лабораторная работа № 7……………………………….….75

Приложение А………………………………………………..81

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ, СОЗДАВАЕМОГО УСТАНОВКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Цель работы – изучить неблагоприятное воздействие и допустимые нормы напряженности электрического поля промышленной частоты, для персонала и населения. Ознакомиться с применением измерителя напряженности поля промышленной частоты П3-50; измерить напряженность электрического поля в высоковольтной лаборатории.

 Общие сведения

Электрические сети высокого напряжения оказывают неблагоприятное влияние на техно- и биосферу. Напряжения и токи в проводах линий электропередач создают электромагнитные поля в пространстве и блуждающие токи в земле. Вследствие этого могут возникнуть мешающие и даже опасные влияния на биосферу. Электромагнитные поля отрицательно воздействуют на людей и животных. Опасное воздействие на персонал и население оказывают электрические и магнитные поля промышленной частоты (50 Гц).

Воздушные линии (ВЛ) создают в окружающем пространстве электрическое поле, напряженность которого снижается по мере удаления от ВЛ. Электротехнический персонал подвергается воздействию электромагнитного поля, что может неблагоприятно сказываться на состоянии здоровья. В связи с этим нормирование и контроль воздействия электромагнитного поля являются важными задачами для обеспечения безопасности работ в электроустановках посредством технических и организационных мероприятий.

Меры защиты персонала от воздействия электрического поля

Если напряженность электрического поля превышает предельно допустимые уровни, должны быть приняты меры по ее снижению. В местах возможного пребывания человека напряженность электрического поля может быть уменьшена путем удаления жилой застройки от ВЛ, применением экранирующих устройств и других средств снижения напряженности электрического поля. Основными видами средств коллективной защиты от воздействия электрического поля промышленной частоты являются экранирующие устройства – составная часть электрической установки, предназначенная для защиты персонала в открытых распределительных устройствах и на воздушных линиях электропередач.

Экранирующее устройство необходимо при осмотре оборудования и при оперативных переключениях, наблюдении за производством работ. Конструктивно экранирующие устройства оформляются в виде козырьков, навесов или перегородок из металлических канатов, прутков, сеток.

Переносные экраны также используются при работах по обслуживанию электроустановок в виде съемных козырьков, навесов, перегородок, палаток и щитов.

Экранирующие устройства должны иметь антикоррозионное покрытие и быть заземлены.

Порядок выполнения работы

1. Перед началом работы ознакомиться с техническим описанием измерителя напряженности поля ПЗ-50, порядком проведения измерений.

2. Убедиться, что все переключатели на главной панели лабораторной установки находятся в нейтральном положении (положение «0»). Ручка автотрансформатора должна находиться в крайнем положении при вращении против часовой стрелки.

3. При отключенной лабораторной установке измерить в заданной преподавателем точке пространства проекции вектора напряженности электрического поля (так называемые фоновые значения). Результаты измерений занести в табл. 3.

4. Переводом ключа  из положения «0» в положение «1» включить лабораторную установку;

5. Переводом ключа  из положения «0» в положение «1» подать напряжение на автотрансформатор;

6. Установить с помощью автотрансформатора напряжение на первичной обмотке высоковольтного трансформатора , что соответствует напряжению вторичной обмотки

7. Измерить среднеквадратическое значение модуля вектора напряженности электрического поля. Для этого в заданной преподавателем точке пространства измеряются проекции вектора напряженности электрического поля. Результаты измерений занести в табл. 3.

8. Повторить измерения, изменяя значения напряжения на первичной обмотке высоковольтного трансформатора в соответствии со значениями, указанными в табл.3. Результаты измерений занести в табл. 3.

9. Построить зависимость модуля напряженности электрического поля в зависимости от величины напряжения на вторичной обмотке высоковольтного трансформатора для всех точек пространства, в которых проводились измерения.

10. Сравнить измеренные уровни напряженности поля с фоновыми значениями.

11. Дать объяснения полученных результатов.

12. Ответить на контрольные вопросы.

Таблица 3 Результаты измерений

Величина первичного/ вторичного напряжения высоковольтного трансформатора, В	Е x , кВ/м	Е y , кВ/м	Е z , кВ/м	Е, кВ/м	Примечание
0,0/0,0					Установка отключена
10,0/3500					Установка включена
20,0/7000
30,0/10500
40,0/14000
50,0/17500
60,0/21000

 

Пункты 1–10 повторить применительно к нескольким точкам пространства, заданным преподавателем.

 

 Содержание отчета

Отчет должен содержать следующие обязательные составные части:

1. Титульный лист, оформленный в соответствии с установлены   ми требованиями.

2. Цели выполнения работы.

3. Краткое изложение теоретических вопросов, касающихся содержания работы.

4. Термины и определения.

5. Использованные технические средства.

6. Описание задания (постановка задач, подлежащих выполнению).

7. Описание основной части (краткая характеристика лабораторной установки, ее схема, результаты измерений, представленные в форме таблиц и графиков).

8. Анализ полученных результатов.

 

Отчет составляется общим на бригаду студентов.

Оформление текста отчета о ЛР выполняется в соответствии с требованиями СТО ТПУ 2.5.01-2006.

Контрольные вопросы

1. Что является причиной появления электрического поля от высоковольтных устройств?

2. Какие мероприятия применяют для снижения напряженности электрического поля?

3. Перечислить факторы, влияющие на величину напряженности электрического поля под линией высокого напряжения.

4. Почему наличие растительности под ВЛ снижает напряженность электрического поля?

Литература

1. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике и электро-технике / А.Ф. Дьяков [и др.]; под ред. А.Ф. Дьякова.– М.: Энерго-атомиздат, 2003. – 768 с.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ СОЗДАВАЕМОГО УСТАНОВКАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Цель работы – изучить неблагоприятное воздействие и допустимые нормы напряженности магнитного поля промышленной частоты для персонала и населения; ознакомиться с применением измерителя напряженности поля промышленной частоты П3-50; измерить напряженность магнитного поля, создаваемого током в высоковольтной лаборатории.

Общие сведения

Электроустановки электроэнергетических и промышленных предприятий, исследовательских лабораторий являются источником магнитного поля (МП) частотой 50 Гц. Магнитное поле – одна из составляющих электромагнитного поля, которая создается током, протекающим через проводник.

Магнитное поле имеет место в электроустановках всех классов напряжения. Его интенсивность выше вблизи выводов генераторов, токопроводов, блочных силовых трансформаторов и автотрансформаторов связи ОРУ разных напряжений (особенно на уровне разъема бака), а также ЗРУ 6–10 кВ и вблизи них. В помещениях вблизи КРУ, у токопроводов, вблизи электродвигателей, распределительных устройств, кабельных и воздушных линий всех напряжений интенсивность магнитного поля существенно ниже. Более сложная ситуация с системой кабельных линий здания. При появлении в кабельной линии тока утечки возникающий дисбаланс, т.е. неравенство нулю суммарного тока по кабельной линии создает в окружающем пространстве магнитное поле, медленно убывающее с увеличением расстояния от рассматриваемого кабеля. Кроме того, наличие токов утечки в системе электроснабжения здания приводит к протеканию токов по металлоконструкциям и трубопроводным системам, что также является причиной увеличения уровней МП ПЧ.

Воздействие магнитного поля на персонал может быть как общим, так и преимущественно локальным (на конечности). Переменное магнитное поле индуцирует в теле человека вихревые токи. Согласно современным представлениям, индуцирование вихревых токов является основным механизмом биологического действия магнитных полей. Основным параметром, его характеризующим, является плотность вихревых токов. Допустимое значение плотности вихревого тока в организме положено в основу СанПиН и всех действующих в мире гигиенических регламентов магнитного поля (с разными коэффициентами гигиенического запаса).

Интенсивность воздействия МП определяется напряженностью (Н), или магнитной индукцией (В) (их эффективными значениями). Напряженность МП выражается в А/м (кратная величина – кА/м) магнитная индукция – в Тесла (Тл, дольные величины мТл, мкТл, нТл). Индукция и напряженность МП в воздухе связаны следующим соотношением:

 

Тл,

где  Гн/м – магнитная постоянная,

Н – напряженность магнитного поля, А/м.

Предельно допустимые уровни (ПДУ) магнитного поля устанавливаются в зависимости от времени пребывания персонала для условий общего (на все тело) и локального (на конечности) воздействия (табл. 1).

 

Таблица 1. Предельно допустимые уровни магнитного поля

(СанПиН 2.2.4.1191-03)

Время пребывания (ч)	Допустимые уровни МП Н (А/м)/В (мкТл) при воздействии
	общем	локальном
<1	1600/2000	6400/8000
2	800/1000	3200/4000
4	400/500	1600/2000
8	80/100	800/1000

 

В 2001 г. Всемирная организация здравоохранения  (ВОЗ) в информационном сообщении “Electromagnetic fields and public health. Extremely low frequency fields and cancer” признала, что в свете современных научных представлений, магнитное поле промышленной частоты (МП ПЧ) со значениями плотности магнитного потока, превышающими 0,3–0,4 мкТл, в условиях продолжительного воздействия, возможно, является канцерогенным фактором окружающей среды. Поэтому ВОЗ рекомендует придерживаться предупредительного принципа, т.е. всеми доступными средствами ограничивать воздействие МП ПЧ на организм человека.

Биологическая эффективность МП зависит от интенсивности и продолжительности воздействия. Показана возможность неблагоприятного влияния МП на здоровье человека. Реакции организма имеют неспецифический характер. Обследование взрослого населения показало, что существует еще одна проблема, лежащая в аспекте проявления отдаленных последствий, улиц, имеющих контакт с МП ПЧ и поднятая во многих публикациях. Данная проблема заключается в возможности развития нейродегеративных болезней и нейрологических расстройств. К этой возможной патологии в настоящее время относят депрессивный синдром, прогрессирующую мышечную атрофию (боковой амитрофический склероз), болезни Альцгеймера и Паркинсона, а также возможное учащение случаев самоубийств.

Согласно докладу рабочей группы CIGRE для всех людей допускается неограниченное время воздействия МП напряженностью 80 А/м. Однако, в последние годы все чаще говорят о необходимости снижения допустимого уровня МП, зачастую локально, например, около школ, площадок для игр и т.д.

В свою очередь, причиной повышенного уровня магнитного поля, как правило, являются недостатки в проектировании, монтаже и эксплуатации распределительных сетей в зданиях. Российская предельно-допустимая гигиеническая норма 10 мкТл внутри жилых помещений и 50 мкТл на территории зоны жилой застройки (СанПиН 2.1.2.1002-00). Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) рекомендует придерживаться в качестве безопасного уровня 0,2 мкТл, учитывая относительную неизученность отдаленных последствий воздействия этого фактора.

Магнитные поля промышленной частоты биологически значимого уровня 0,2 мкТл и выше и продолжительного периода воздействия имеют широкое распространение в условиях непрофессионального воздействия. Они фиксируются на постоянных рабочих местах, не зависимо от профессиональной категории работающих, а также внутри жилых помещений (табл. 2).

 

Таблица 2. Уровни магнитного поля промышленной частоты бытовых
электроприборов на расстоянии 0,3 м

Бытовой электроприбор	от, мкТл	до, мкТл
Пылесос	0,2	2,2
Дрель	2,2	5,4
Утюг	0,0	0,4
Миксер	0,5	2,2
Телевизор	0,0	2,0
Люминесцентная лампа	0,5	2,5
Кофеварка	0,0	0,2
Стиральная машина	0,0	0,3
Микроволновая печь	4,0	12,0
Электрическая плита	0,4	4,5

Меры защиты персонала и населения от воздействия
магнитного поля

Измерение напряженности (индукции) МП должно производиться на всех рабочих местах эксплуатационного персонала электроустановок, в местах прохода персонала (в т.ч. вблизи экранированных токопроводов, под шинными мостами и т.п.), а также в производственных помещениях с постоянным пребыванием персонала, расположенных на расстоянии менее 20 м от токоведущих частей электроустановок, в т.ч. отделенных от них стеной.

Обеспечение защиты работающих от неблагоприятного влияния МП осуществляется путем проведения организационных и технических мероприятий.

К организационным относятся мероприятия, обеспечивающие соблюдение требований ограничения продолжительности пребывания персонала под воздействием МП (без нарушения сложившейся системы эксплуатационного обслуживания электрооборудования), и организация рабочих мест на расстояниях от токоведущих частей оборудования, обеспечивающих соблюдение ПДУ.

При проектировании электроустановок организационные мероприятия включают:

· отказ от размещения производственных помещений, рассчитанных на постоянное пребывание персонала вблизи токоведущих частей электроустановок, а также под и над токоведущими частями оборудования (например, токопроводами), за исключением случаев, когда уровни МП по результатам расчета не превышают предельно допустимые;

· расположение путей передвижения обслуживающего персонала на расстояниях от экранированных токопроводов и (или) шинных мостов, обеспечивающих соблюдение ПДУ;

· исключение расположения токоограничивающих реакторов и выключателей в соседних ячейках РУ 6–10 кв;

· при проектировании ВЛ предпочтение должно отдаваться двухцепным ВЛ с расположением фазных проводов, обеспечивающим максимальную компенсацию МП от фазных токов обеих цепей;

· при проектировании КЛ их расположение должно обеспечивать соблюдение допустимых значений МП у поверхности земли.

При эксплуатации электроустановок организационные мероприятия включают следующее:

· зоны с уровнями МП, превышающими предельно допустимые, где по условиям эксплуатации не требуется даже кратковременное пребывание персонала (например, камеры выводов турбогенераторов), должны ограждаться и обозначаться соответствующими предупредительными знаками;

· осмотр электрооборудования, находящегося под напряжением, должен осуществляться из зон с уровнями МП, удовлетворяющими нормативным требованиям; ремонт электрооборудования следует производить вне зоны влияния МП.

К техническим относятся мероприятия, снижающие уровни МП на рабочих местах путем экранирования источников МП или рабочих мест. Экранирование должно осуществляться посредством материалов с высокой относительной магнитной постоянной или активных экранов.

Аппаратура для измерения

Для измерения напряженности магнитного поля используется измеритель напряженности поля промышленной частоты типа П3-50 (рис. 1.). Измеритель напряженности поля промышленной частоты ПЗ-50 предназначен для измерения среднеквадратичного значения напряженности магнитного поля промышленной частоты, возбуждаемого вблизи электроустановок высокого напряжения в диапазоне от 0,1 до 1800 А/м.

 

 

Рис. 1. Измеритель напряженности поля промышленной частоты

с антенной-преобразователем Н3-50

 

Измеритель состоит из антенны-преобразователя (АП) Н3-50 и устройства отсчетного УО3–50. АП типа Н3-50 представляет собой экранированную рамочную антенну электрически малых размеров (средний диаметр рамки 80 мм, число витков 5600). При помещении АП в МП в обмотке антенны наводится переменное напряжение, пропорциональное проекции вектора напряженности поля на ось, перпендикулярную плоскости рамки. Переменное напряжение далее через кабель поступает на устройство отсчетное УО3-50, преобразующее аналоговый сигнал, поступающий с АП в цифровой сигнал и обеспечивающее индикацию напряженности МП в абсолютных единицах А/м.

В зависимости от положения переключателей при измерении напряженности МП могут быть установлены пределы измерения, указанные в табл. 3.

        Таблица 3. Положение переключателей

Предел измерения, А/м	Положение переключателя,  ×0,1/×1/×10	Положение переключателя, 2/20/200
2000	×10	200
200	×l	200
20	×1	20
2	×l	2
0,2	×0,1	2

 

Для определения среднеквадратического значения модуля вектора напряженности МП следует измерить в выбранной точке пространства проекции вектора напряженности поля на три взаимно ортогональные оси Н _{x ,} Н _y, H _z. После чего необходимо определить модуль вектора напряженности электрического поля Н по формуле:

.

Порядок работы

1. Перед началом работы ознакомиться с устройством измерителя напряженности поля ПЗ-50, порядком проведения измерений.

2. Убедиться, что все переключатели на главной панели лабораторной установки находятся в нейтральном положении (положение «0»). Ручка автотрансформатора должна находиться в крайнем положении при вращении против часовой стрелки.

3. При отключенной лабораторной установке измерить в заданной преподавателем точке пространства проекции вектора напряженности магнитного поля (так называемые фоновые значения). Результаты измерений занести в табл. 4.

4. Переводом ключа  из положения «0» в положение «1» включить лабораторную установку;

5. Переводом ключа  из положения «0» в положение «2» замкнуть цепь, которая является источником магнитного поля (МП);

6. Установить с помощью автотрансформатора ток в проводнике    .

7. Измерить среднеквадратическое значение модуля вектора напряженности магнитного поля. Для этого в заданной преподавателем точке пространства измеряются проекции вектора напряженности магнитного поля. Результаты измерений занести в табл. 4.

8. Повторить измерения, изменяя значения тока в проводнике через 0,5 А до значения 2,0 А. Результаты измерений занести в табл. 4.

9. Построить зависимость модуля напряженности магнитного поля в зависимости от величины тока в проводнике.

10. Сравнить измеренные уровни напряженности поля с фоновыми значениями.

11. Дать объяснения полученных результатов.

12. Ответить на контрольные вопросы.

Таблица 4. Результаты измерений

Величина тока в проводнике, А	НХ, , А/м	Н Y, А/м	Н Z, А/м	Н, А/м	Примечание
0,0					Установка отключена
0,5					Установка включена
1,0
1,5
2,0

 

Пункты 1–10 повторить применительно к нескольким точкам пространства, заданным преподавателем.

Содержание отчета

Отчет должен содержать следующие обязательные составные части:

1. Титульный лист, оформленный в соответствии с установленными требованиями.

2. Цели выполнения работы.

3. Краткое изложение теоретических вопросов, касающихся содержания работы.

4. Термины и определения.

5. Использованные технические средства.

6. Описание задания (постановка задач, подлежащих выполнению).

7. Описание основной части (краткая характеристика лабораторной установки, ее схема, результаты измерений, представленные в форме таблиц и графиков).

8. Анализ полученных результатов.

 

Отчет составляется общим на бригаду студентов.

Оформление текста отчета о ЛР выполняется в соответствии с требованиями СТО ТПУ 2.5.01-2006.

Контрольные вопросы

1. Что является причиной появления магнитного поля от высоковольтных устройств?

2. Какие мероприятия применяют для снижения напряженности магнитного поля на электростанциях и подстанциях?

3. Перечислить факторы, влияющие на величину напряженности магнитного поля от высоковольтных устройств.

4. Как нормируется пребывание населения в магнитном поле промышленной частоты?

Литература

1. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике и электротехнике / А.Ф. Дьяков [и др.]; под ред. А.Ф. Дьякова. – М.: Энерго-атомиздат, 2003. – 768 с.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
 ИССЛЕДОВАНИЕ КОРОНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА КАК ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ

Цель работы – о знакомиться с причинами появления радиопомех от высоковольтного оборудования и мерами по их ограничению, допустимыми нормами и аппаратурой для измерения.

 Возникновения помех от короны

Радиопомехи и помехи высокочастотным каналам от линий электропередачи создаются разрядами короны на проводах, изоляторах и арматуре этих линий. В современных исследованиях помех от линий электропередачи основное внимание уделяется коронированию проводов, так как помехи от изоляторов, арматуры и оборудования подстанций практически могут быть полностью подавлены применением соответствующих экранов и при контроле исправности этого оборудования. Явление короны на проводе данного диаметра возникает при напряжении определенной величины, называемом «начальным напряжением короны». Помехи являются следствием распространения энергии повторяющихся импульсов электростатических разрядов, имеющих форму «кисти» или «стримера». На проводе с более или менее шероховатой поверхностью эти разряды появляются уже при 50–60% начального напряжения короны для идеально гладкого провода. Форма разрядов короны на проводе меняется с ростом напряжения от слабого свечения («тихие разряды» или «видимая корона») до ярких «факелов» конусообразной формы, вершины которых находятся в тех точках провода, где имеются неровности поверхности или посторонние частички.

С появлением кистевых разрядов возрастает характерныйпотрескивающий звук от провода («слышимая корона») и резко увеличивается уровень радиопомех.

Кистевой разряд представляет собой внезапное освобождение электрического заряда. Каждый разряд длится примерно 10^-8 си сопровождается освобождением заряда величиной от 10^-9 до 10^-8 К, что соответствует энергии порядка 0,1–1 мВт∙сек.На открытую или рамочную антенну приемника, помещенного непосредственно под линией, поступает при этом мощность порядка 10^-8 Вт, что соответствует напряженности поля порядка 1000 мкВ/м.Поле единичного разряда быстро ослабевает с увеличением расстояния как вдоль линии, так и в направлении, перпендикулярном ей. При определенных напряжениях линии, интенсивность этого поля достигает предельного значения и не увеличивается больше, так как освобождаемый заряд образует облачко, как бы экранирующее точку, где происходит разряд.

Корона на изоляторах и арматуре имеет вид светящегося потока, который тянется от арматуры к поверхности изолятора. Разряды здесь сопровождаются заметным треском.

Поле помех, создаваемых кистевыми разрядами, является суммой двух полей:

а) поля, излучающегося непосредственно в ионизированное пространство малыми поперечными токами;

б) поля индукции, создаваемого продольными токами кистевых разрядов, протекающими по линии.

Волны непосредственного излучения имеют значительно более крутой фронт, чем волны, обусловленные распространением электромагнитной энергии вдоль линии. Поле непосредственного излучения, не играющее большой роли в общей сумме помех в нижней части радиодиапазона, может стать преобладающим на более высоких частотах. Однако общее снижение уровней помех с увеличением частоты делает это явление второстепенным.

Спектр помех, принимаемых радиоприемниками, есть следствие неустановившихся кратковременных процессов, каковыми являются импульсы, создаваемые кистевыми разрядами короны.

Спектр частот излучения, создающего радиопомехи, охватывает диапазон от 10 кГц до 1 ГГц. Помехи на частотах выше 30 МГц оказывают мешающее влияние на телеприем и возникают только при коронировании линий 750 кВ. Источниками помех в этом случае, помимо короны на проводах, служат частичные разряды в зазорах и трещинах изоляторов и корона на заостренных элементах арматуры. В хорошую погоду корона на проводах практически не создает помех телевизионному приему.

Интенсивность радиопомех характеризуется вертикальной составляющей напряженности электрического поля вблизи поверхности земли (Е). Уровень радиопомех, дБ, определяется величиной

.

В качестве расчетной частоты, по рекомендации Международного комитета по радиопомехам, принимается 0,5 МГц. Уровень полезного сигнала при этой частоте составляет примерно 60 дБ. Радиоприем считается удовлетворительным, если полезный сигнал превышает помехи на 20 дБ. Поэтому допустимый уровень радиопомех в хорошую погоду составляет 40 дБ, что дает Е = 100 мкВ/м. Это значение напряженности электрического поля радиопомех принято в качестве допустимого на расстоянии 100 м от проекции на землю крайнего провода линии электропередачи напряжением 330 кВ и выше.

Аппаратура для измерений

Для проведения измерений в настоящей лабораторной работе используется измеритель напряженности поля малогабаритный ИПМ-101. В качестве индикатора наличия высокочастотных электромагнитных помех используется бытовой радиоприемник с диапазонами радиоприема ДВ, СВ, КВ и УКВ.

Измеритель ИПМ-101 (рис. 1) предназначен для измерения среднеквадратичных значений напряженности переменного электрического и магнитного поля и плотности потока энергии электромагнитного поля.

 

 

Рис. 1. Измеритель ИПМ-101

В составе с антенной-преобразователем АП Е01 измеритель обеспечивает измерение в свободном пространстве, при расстоянии от проводящих тел до точки измерения поля не менее 0,2 м, следующих параметров электромагнитного поля:

· среднеквадратического значения модуля вектора напряженности электрического поля (НЭП) способом направленного приема;

· плотности потока энергии (ППЭ) плоской электромагнитной волны путем пересчета измеренного значения НЭП в ППЭ.

Измеритель обеспечивает измерение НЭП и ППЭ на частотах от 30 кГц до 1,2 ГГц и от 2,4 до 2,5 ГГц. Диапазон измерения НЭП зависит от частоты измеряемого поля и находится в пределах от E _min до Е _mах,   где E _min  и   Е _mах  в В/м определяются по формулам:

           В/м,    В/м,

где  – частотный коэффициент АП E01, принимается в соответствии с табл. 3.

                    Таблица 3. Значения частотного коэффициента.

Частота, МГц	K f
0,03–0,05	1,15
0,05–300	1,00
300–500	0,85
500–700	0,70
700–1000	0,50
1000–1200	0,35
2400–2500	0,50

 

Диапазон измерения ППЭ находится в пределах от П_minдо П_max, где П_min и П_max, мкВт/см², определяются по формулам:

П_min = 0,265(E _min)², П_max = 0,265(E _max)²,

где E _min и E _max измеряются в В/м.

Более подробно, технические характеристики и порядок подготовки к работе, и порядок работы измерителя напряженности поля малогабаритного ИПМ-101 приведены в инструкции на устройство.

Содержание отчета

Отчет должен содержать следующие обязательные составные части:

1. Титульный лист, оформленный в соответствии с установленными требованиями.

2. Цели выполнения работы.

3. Краткое изложение теоретических вопросов, касающихся содержания работы.

4. Термины и определения.

5. Использованные технические средства.

6. Описание задания (постановка задач, подлежащих выполнению в процессе лабораторной работы).

7. Описание основной части (краткая характеристика лабораторной установки, ее схема, результаты измерений, представленные в форме таблиц и графиков).

8. Анализ полученных результатов.

Отчет составляется общим на бригаду студентов.

Отчет составляется общим на бригаду студентов.

 

Оформление отчета по лабораторной работе выполняется в соответствии с требованиями СТО ТПУ 2.5.01-2006.

Контрольные вопросы

1. Какие физические процессы являются причиной возникновения электромагнитных помех при коронировании?

2. Назовите приблизительные границы спектра электромагнитных помех, создаваемого линиями электропередач при коронировании.

3. Как определяется относительный логарифмический уровень помех, создаваемых короной переменного тока?

4. Как на основе измерений определяется НЭП электромагнитных помех, создаваемых короной переменного тока?

5. Как на основе измерений определяется ППЭ электромагнитных помех, создаваемых короной переменного тока?

6. Как зависят измеренные значения НЭП и ППЭ от величины первичного и вторичного напряжения высоковольтного трансформатора и от места проведения измерений?

Литература

1. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике и электро-технике / А.Ф. Дьяков [и др.]; под ред. А.Ф. Дьякова.– М.: Энерго-атомиздат, 2003. – 768 с.

2. Кафиева К.Я. Помехи от короны на проводах линий электро-передачи. – М.–Л.: Государственное энергетическое издательство, 1963. – 145 с.

3. Левитов В.И. Корона переменного тока.– М.: Энергия, 1969. – 272 с.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

 

Общие сведения

  Экранирование служит для ослабления электрических, маг­нитных и электромагнитных полей, а именно для того, чтобы исключить проникновение и воздействие таких полей на элементы, блоки, приборы, кабели, помещения и здания, а также для того, чтобы подавить исходящие из электрических и элект­ронных промышленных средств и устройств помехи, обуслов­ленные полями. Экран устанавливается между источником и приемником помех и снижает напряженности Е₀, Н₀ воздейст­вующего поля до значений E ₁ H ₁ за экраном (рис. 1). Физи­чески экранирование объясняется наведением на поверхностях экрана зарядов или индуктированием в нем вихревых токов. Поля этих зарядов и вихревых токов  накладываются на воздействующие поля, тем самым ослабляя их. Таким образом, как бы удаляется чувствительный приемник помехи от источ­ника.

На эффективность экранирования оказывают существенное влияние частота поля, электропроводность и магнитная прони­цаемость материала экрана, конфигурация и размеры экрана.

Для уточнения этих общих положений будем исходить из то­го, что экранирование осуществляется частично поглощением энергии поля материалом экрана (коэффициент затухания а_SA обусловленный поглощением), а частично - отражением па­дающей волны (коэффициент затухания a_SR, обусловленный отражением).

Рис. 1. Экранирование токовых контуров от внешних электрических и маг­нитных полей: а - принципиальное расположение контуров 1, 2 и экрана S; б - граница меж­ду условиями ближнего (нижняя левая часть) и дальнего (верхняя правая часть) полей

 

Результирующий коэффициент затухания, дБ, можно определить как

                                                                                                   (1)

 Или же

                                                                                                  (2)

Т.е.  состоит из двух компонентов:

                                                        .                                     (3)

 

  При этом не учитываются многократные отражения от стенок экрана и помещения. Для установления существенных взаимосвязей между этими коэффициентами затухания и характеристиками магнитного поля, а также размерами экрана и свойствами его материала удобно воспользоваться понятием полных сопротивлений по аналогии с распространением волн в электрически длинной двухпроводной линии.