puls electromagnetic al unei explozii nucleare și de protecție de la ea

Efectele dăunătoare ale impulsului electromagnetic (EMP), datorită apariției tensiunilor induse și curenții în diferite conductoarele. Acțiunea EMI se manifestă mai ales în ceea ce privește echipamentele electrice și electronice. Cele mai vulnerabile link-ul, alarma și control. Acest lucru se poate produce defalcare izolare, transformatoare daune, deteriorarea dispozitivelor semiconductoare și așa mai departe. N.

CONTEXT ȘI STATUL ACTUAL AL ​​CUNOAȘTERII ÎN DOMENIUL AMY

Pentru a înțelege complexitatea problemelor și amenințarea EMI de la măsurile de protecție a ei, este necesar să se revizuiască pe scurt istoricul studiului fenomenelor fizice și stadiul actual al cunoștințelor în acest domeniu.

Faptul că o explozie nucleară va fi însoțită de radiații electromagnetice, a fost fizicienii teoretice clare înainte de primul test al unui dispozitiv nuclear în 1945. În timpul său la sfârșitul anilor '50 - începutul anilor 60-e de explozii nucleare în atmosferă și spațiul exterior, prezența EMI a fost înregistrată eksperimentalno.Odnako caracteristicile cantitative ale pulsului sunt măsurate în deservite, în primul rând pentru că nu a existat nici un echipament de testare capabil să înregistreze extrem de puternic radiații electromagnetice, există o perioadă extrem de scurtă de timp (milionimi de secundă), și în al doilea rând, pentru că în acei ani în echipamentele electronice utilizate exclusiv Dispozitivele electronice tionary, care sunt puțin afectate de EMI, care a redus interesul pentru studiul său.

Crearea unui dispozitiv semiconductor, și circuite integrate apoi, dispozitive de tehnologie în special digitale bazate pe ele, precum și introducerea pe scară largă a mijloacelor radioelectronice în echipamente militare efectuate de alți experți militari pentru a evalua amenințarea EMI. Din 1970, protecția de arme și echipamente militare de la radiațiile electromagnetice au fost luate în considerare de către Ministerul Apărării ca având cea mai mare prioritate.

Mecanismul de generare a radiației electromagnetice este după cum urmează. La o explozie nucleară au loc se formează gamma și raze X radiație și flux de neutroni. Radiațiile gamma, care interacționează cu moleculele gazelor atmosferice, stampare acestor așa-numite electroni Compton. În cazul în care o explozie se efectuează la o altitudine de 20-40 km. acești electroni sunt prinse în câmpul magnetic al Pământului și se rotește în raport cu liniile de câmp ale câmpului creează curenți de care generează EMI. Câmpul EMI rezumată coerent în direcția suprafeței Pământului, adică, câmpul magnetic al Pământului îndeplinește un rol similar cu antena matrice etape. Ca urmare a creșterii semnificativă a intensității câmpului electromagnetic, și, prin urmare, amplitudinea EMR în zonele situate la sud și la nord de epicentrul. Durata acestui proces, deoarece explozia 1 la 3 până la 100 ns.

În următoarea etapă, care durează aproximativ 1 ms la 1 s, EMI a generat electronii Compton ejectate din molecule reflectate în mod repetat de radiații gamma și datorită ciocnirilor inelastice acestor electroni cu fluxul de neutroni emise în timpul exploziei.

Intensitatea EMR în acest caz este de aproximativ trei ordine de mărime mai mică decât prima etapă.

În etapa finală, care ocupă perioada de timp după explozia de 1 sec la câteva minute, EMI a generat un efect magnetohidrodinamic generat de perturbațiile câmpului magnetic al Pământului explozie bolid conductoare. Intensitatea radiației electromagnetice în această etapă este foarte mică și se ridică la câteva zeci de volți pe kilometru.

Cel mai mare pericol pentru mijloacele electronice este prima etapă de generare a radiației electromagnetice, care, în conformitate cu legea inducției electromagnetice datorită impulsului amplitudine creștere extrem de rapid (maxim atins la 3 - 5 ns după explozie), tensiunea indusă poate fi zeci de kilovolts pe metru la nivelul solului , care scade gradual odată cu creșterea distanței de epicentru.

Amplitudinea tensiunii induse în conductoarele EMI proporțional cu lungimea conductorului, care se află în domeniul său, și depinde de orientarea sa în raport cu vectorul câmp electric. Astfel, intensitatea câmpului radiației electromagnetice în liniile electrice de înaltă tensiune poate fi de până la 50 kV / m, ceea ce duce la apariția în acești curenți de până forța 12 tys.amper.

EMI generate în alte tipuri de explozii nucleare - aer și la sol. Teoretic, aceasta a constatat că, în aceste cazuri, intensitatea ei depinde de gradul de parametri asimetrice explozie spațiale. Prin urmare, explozia de aer din punctul de vedere de a genera EMR cel mai puțin eficient. EMI la sol explozie va avea o intensitate mare, dar scade rapid odată cu creșterea distanței de epicentru.

Deoarece circuitul de joasă tensiune și dispozitivele electronice funcționează în mod normal, la tensiuni de mai multe volți și curenți de putere la câteva zeci de miliamperi, pentru scutul lor absolut de încredere EMI este necesară pentru a asigura reducerea amplitudinii de curenți și tensiuni în cabluri, până la șase ordine de mărime.

SOLUȚII POSIBILE PROBLEME EMI

Protecție ideală împotriva EMI ar fi un complet spații adăpost, care găzduiește echipamente electronice, ecran de metal. Cu toate acestea, este clar că, practic, să asigure o astfel de protecție, în unele cazuri imposibile, deoarece pentru echipamente de multe ori trebuie să se asigure că este în comunicație electrică cu dispozitive externe. Prin urmare, utilizarea mijloacelor de protecție mai puțin fiabile, cum ar fi ochiuri conductoare sau acoperiri filmate pentru ferestre, structură metalică fagure pentru admisie a aerului și orificiile de aerisire și garnitura resort de contact plasat în jurul perimetrului ușilor și trapele.

Mai multe probleme tehnice complexe luate în considerare protecția împotriva pătrunderii radiațiilor electromagnetice în aparat printr-o varietate de glande de cablu. O soluție radicală la această problemă ar fi pentru a comuta de la rețelele electrice practic nici o expunere la fibra optica EMR. Cu toate acestea, înlocuirea dispozitivelor semiconductoare în întregul spectru al funcțiilor lor dispozitive electro-optice este posibilă numai în viitorul îndepărtat. Prin urmare, în prezent ca și cablul glandelor remediilor filtre, inclusiv din fibre utilizate cel mai frecvent, precum eclatoare, varistori oxid de metal și diode Zener de mare viteză.

Toate aceste fonduri au atât avantaje cât și dezavantaje. Astfel, filtrele capacitivă-inductive sunt eficiente pentru EMI ecranare mică intensitate și protejează filtrele din fibre într-un interval relativ îngust de descărcătoare chastot.Iskrovye ultrahigh au inerție semnificative și sunt în principal potrivite pentru protejarea împotriva suprasarcinilor apărute sub influența tensiunilor și curenților induse în carcasa aeronave, echipamente de locuințe și cablu împletit.

Metal varistori oxid, sunt dispozitive semiconductoare crește drastic conductivitate la înaltă tensiune. Cu toate acestea, atunci când se aplică aceste dispozitive la o ecranare EMI înseamnă este insuficientă pentru a lua în considerare performanța ridicată și deteriorarea caracteristicilor după expunerea repetată la stres. Aceste dezavantaje nu sunt prezente în diode Zener ridicată, a căror funcționare se bazează pe ascuțite schimbările de rezistență avalanșă de la o valoare relativ ridicată la aproape zero când aplicată pe aceasta depășește un anumit prag de tensiune. Mai mult, spre deosebire de Zener diode caracteristici varistor după repetate tensiuni înalte și influențele modurilor de comutare nu sunt afectate.

Abordarea cea mai rațională pentru proiectarea de protecție împotriva presetupe EMI este de a crea conectori în proiectarea de măsuri speciale, care sunt în vigoare pentru a asigura formarea elementelor de filtrare și instalarea de diode Zener încorporate. Această soluție contribuie la obținerea de valori foarte mici de capacitate și inductanță, este necesar să se asigure o protecție împotriva impulsurilor care au o lungime mică și, prin urmare, o puternică componentă de frecvență înaltă. Folosind astfel de conectori de construcție va rezolva problema greutății lor limite și caracteristici de dimensiune ale dispozitivului de protecție.

Cușcă Faraday - ecranarea dispozitiv echipament de la câmpuri electromagnetice externe. De obicei, o colivie împământat făcută dintr-un material extrem de conductoare.

Principiul de funcționare al cuștii Faraday este foarte simplu - în contact cu carcasa închisă într-un câmp electric conductiv electric electroni liberi coajă începe să se deplaseze sub influența acestui domeniu. Ca rezultat, laturile opuse ale celulelor dobândesc câmp taxelor care compensează un câmp extern.

Cușcă Faraday protejează doar câmpul electric. Câmpul magnetic static va pătrunde în interior. Variind câmp electric creează un magnetic în schimbare, care, la rândul său, generează o schimbare electrică. Prin urmare, dacă utilizați cușca Faraday este blocat variabil câmp electric, un câmp magnetic variabil generat nu va fi.

Cu toate acestea, la efecte mari ale spectrului astfel de ecran bazat pe reflexia undelor electromagnetice de pe suprafața ecranului și atenuării energiei de înaltă frecvență în grosimea sa din cauza pierderilor termice datorate curenților turbionari.

Capacitatea unei cuști Faraday pentru a proteja radiația electromagnetică este determinată de:
grosimea materialului din care este făcută;
adâncimea efectului pielii;
deschideri raport dimensionate în acesta la lungimea radiației externe.
Pentru screening-ul cablului trebuie să creați o cușcă Faraday cu bună suprafață conductoare pentru întreaga lungime a conductoarelor ecranate. Pentru a funcționa eficient o cușcă Faraday, o celulă de plasă trebuie să fie semnificativ mai mică decât lungimea de undă a protecției împotriva radiațiilor care trebuie să le furnizeze. operarea dispozitivului se bazează pe redistribuirea electronilor într-un conductor sub influența câmpului electromagnetic.