القاء الكترومغناطيسی

  • امتیاز:
  • 4.0
  • از
  • 5
  • تعداد رای:
  • 1
  • تعداد بازدید:
  • 671

القاء الكترومغناطيسي

تقابل پالس الكترومغناطيسي با سيستمها مي تواند به دو بخش تاثير پذيري سيستم ها ناشي ازخطوط طولاني و اثرات ساختاري، تقسيم شود. اثرات ناشي از پالس الكترومغناطيسي برخطوط طولاني، القاء ولتاژها وجاري شدن جريان برروي خطوط طولاني قدرت، كابل هاي مخابراتي يا حتي هادي هاي ديگر مانند خطوط لوله ها مي باشد. اثرات مي توانند در مسافتهاي خيلي دورتر اتفاق بيفتند و از طريق هادي ها به داخل تجهيزات هدايت شوند. اثرات ساختاري، ولتاژها و جريانهايي هستندكه بصورت مستقيم بر روي بدنه فلزي تجهيزات، ساختار ساختمان، سيم بندي، كابينت هاي حاوي تجهيزات وغيره القاء مي شوند. تحليل اين اثرات، براي ارزيابي خيلي مشكل مي باشند. به دليل پيچيدگى ساختارهاي تجهيزات، خواص الكتريكي، نوع مواد ومسيرهاي متفاوت بسيار بين تجهيزات وبخش هاي مختلف ساختار، پديده هاي متنوع الكترومغناطيسي به وجود مي آيند. براي حل اين مسئله نياز به شبيه سازي نرم وسخت افزاري، تحليل وتست مي باشد كه موضوعي كاملا تخصصي است.

فركانس و دامنه

شكل پالس الكترومغناطيسي ومشخصات زماني آن براي انواع مختلف تهديد و محدوده فركانسي اين منابع در زیر نشان داده شده است.

آسيب پذيري

بطور كلي تجهيزات الكتريكي والكترونيكي در اثر خطر الكترومغناطيسي دچار دو نوع آسيب مي شوند: 1-آسيب گذرا :اين نوع آسيب معمولا درسيستم هاي ديجيتال رخ مي دهد كه به علت خطاي بيت درهنگام ارسال اطلاعات يا پردازش اطلاعات بوجود آمده وموجب اعلام پيام خطا ويا عملكرد اشتباه مي گردد و يا باعث Reset سيستم ها مي شود.2-آسيب فيزيكي: اين نوع آسيب باعث آتش سوزي ، انفجار ، سوختن پيوند نيمه هادي ها در مدارات الكترونيكي مي شود. تجهيزاتي كه بيشتر در معرض تهديد بوده و آسيب پذير هستند عبارتند از: 1- تجهيزات الکترونيکي، کامپيوترها، سرورها و مراکز داده 2- تجهيزات کنترلي، اعلام خطر وهشدار 3- تجهيزات مخابراتي وارتباطي 4- انواع پردازنده ها ورايانه ها 5- تجهيزات کنترلي منابع تغذيه AC,DC 6- مواد انفجاري و قابل احتراق

مناطق نفوذ

نفوذ والقاء امواج الكترومغناطيسي وپالس به تجهيزات مي تواند از طريق بدنه يا ديواره، روزنه يا شكاف و كابل هاي ورودي/خروجي باشد. مدل كلي نفوذ پالس الكترومغناطيسي به تجهيزات، در شكل 6 2 نمايش داده شده است. راه هاي نفوذ موج به تجهيزات عبارتند از: - ديواره- درب - پنجره - کانالهاي تهويه - آنتن - زمين - کابلهاي تغذيه و ديتا - لوله کشيهاي مختلف

جریان ناشی از القا الکترومغناطیسی در خطوط طولانی

1- خطوط طولاني تغذيه و ديتا : جريانهاي القاء شده بر روي خطوط طولاني مستقيم روي سطح زمين، به صورت زيرتحليل مي شود. اگر خطوط در بالاي صفحه زمين با هدايت الكتريكي كامل باشد، جريان القايي جاري شونده، داراي شكل موجي شبيه پالس الكترومغناطيسي خواهد بود. هاديها وكابلهايي كه بيشتر از چند فوت ارتفاع نسبت به زمين دارند، زمان صعود طولاني تري دارند. براي زميني كه هدايت الكتريكي كامل ندارد، مانند خاك، انعكاس غير كامل موج از زمين سبب قوي تر شدن جريان القايي با زمان طولاني تر نسبت به حالتي كه زمين كاملا هادي باشد، مي گردد. جريان اتصال كوتاه القاء شده در يک خط نيمه بي نهايت برروي خاك براي يک ميدان تابشي با پالس نمايي، در شكل زیر نشان داده شده است. جريان القايي ناشي از ميدان تابشي با پلاريزاسيون هاي افقي و عمودي نشان داده شده است. منحني σ ═ ∞ ، جرياني است كه مي خواهد روي سيمي كه بر روي زمين هادي كامل قرار گرفته القاء شود. جريان متناسب با ارتفاع خط h، ثابت زماني نزول τ، شدت ميدان تابشي Ei و σ ضريب هدايت الكتريكي زمين مي باشد.جريان در شكل 2 9 با در نظر گرفتن امپدانس مشخصه خط، پيک ميدان( E0)، ثابت زماني نزول( τ ) ميدان تابشي، سرعت نور C وتابع جهتي( D) نرماليزه شده مي باشد. ضريب تصحيح براي زمين با هدايت كنندگي محدود متناسب با شدت ميدان تابشي، توان 3/2 از ثابت نزول زماني(τ) وعكس ريشه دوم از ضريب هدايت خاك مي باشد. يک مثال در ادامه آورده شده است.

اگر بر روي يک خط انتقال بطول 64 متر بالاي زميني با رسانايي 640 زيمنس بر متر، پالس نمايي با دامنه 65 كيلو ولت بر متر وثابت زماني 254 نانو ثانيه تابيده شود، دامنه جريان اتصال كوتاه در حدود 64 كيلو آمپر بر روي اين خط، القاء خواهد شد. امواج وپلاريزاسيون عمودي جريانهاي بزرگتري نسبت به امواج با پلاريزاسيون افقي القا خواهند نمود.در اين مثال تحليلي، شدت ميدان تنها 65 كيلو ولت بر متر استفاده شده بود در حالي كه ميدان HEMP ممكن است خيلي بزرگتر از اين مقدار باشد. بر اساس تحليل هاي انجام شده وبا در نظر گرفتن پارامترهاي از قبيل نقطه انفجار، نقطه مشاهده واثرات ناشي از پلاريزاسيون وشكل موج HEMP ، پيک جريانهاي اتصال كوتاه بين 5 و 64 كيلو آمپر براي بخش اول از HEMP به دست آمده است. ولتاژ مدار باز القا شده در انتهاي خط نيمه محدود حاصل ضرب جريان اتصال كوتاه در امپدانس مشخصه خط ZO مي باشد. براي خطي با امپدانس 944 اهم در اين مثال ولتاژ مدار باز در حدود سه مگا ولت خواهد شد.

جريان القايي روي پوشش فلزي كابلهاي دفن شده

داخل زمين انتقال پيدا مي كند. اين ميدان در داخل زمين مي تواند بر روي كابلها، لوله ها وديگر هاديهاي زير زميني، جريان القاء كند. امابه علت تضعيف ناشي از زمين بر روي امواج الكترومغناطيسي، القاء روي هادي هاي دفن شده كمتر از خطوط هادي هوايي مي شود. براي هاديهايي كه در تماس با زمين هستند مانند هاديهاي لخت دفن شده، جريان در هر نقطه مشاهده، اساسا با عمق نفوذ زمين و تزويج ميدان انتقال يافته بر روي هادي در نقطه مشاهده، وابسته مي باشد. در نقاط دورتر از نقطه مشاهده به دليل تضعيف زمين، جريانهاي القايي خيلي كوچكتر است. شكل موج جريان نرماليزه شده بر اساس مقادير مختلف از عمق دفن كابل در زمين، در شكل زیر نشان داده شده است. با افزايش عمق، ميزان جريان نرماليزه شده بر روي كابل كاهش يافته وشكل موج آن تغيير پيدا كرده است.مثالي از اين تغييرات در ذيل آورده شده است. جريان القا شده متناسب با شدت ميدان تابشي وثابت زماني متناسب با هدايت الكتريكي خاك است. براي پلاريزاسيون افقي پالس تابشي عمودي با دامنه E0=50 Kv/m و ثابت زماني نزول 254 نانو ثانيه( τ ) بر روي كابلي كه در نزديكي سطح زمين با هدايت الكتريكي 10-3 زيمنس بر متر دفن شده( d=0 )، جريان القا شده بر روي آن در حدود 2.8 كيلو آمپر مي باشد.

برچسب ها