CC BY
5Также вольтодобавочное устройство может быть включено как на высокой, так и на низкой стороне главного трансформатора подстанции.
Вольтодобавочное устройство с тиристорным регулированием для стабилизации напряжения трансформаторной подстанции содержит вольтодобавочный трансформатор, рекуперативный тиристорный преобразователь фазы с промежуточным звеном постоянного напряжения и синхронизированной с сетью системой управления, вход которой подключен к выходу датчика отклонения напряжения нагрузок. Включение ВДУ на высокой стороне усложняет выпрямитель, инвертор, фильтр и узлы их защиты, а на низкой - ухудшает энергетические показатели главного трансформатора подстанции.
«Технический эффект заключается в повышении коэффициентов мощности и полезного действия главного трансформатора вследствие питания его высоковольтной цепи стабилизированным напряжением без изменения
класса низковольтной цепи вольтодобавочного устройства, то есть без усложнения конструкции полупроводниковой части устройства» [3]. При этом ограничение превышения напряжения питания главного трансформатора сохраняет срок службы изоляционного материала его обмоток. А так же упрощаются монтажные работы при реконструкции существующих подстанций.
Задачей использования вольтодобавочного устройства с тиристорным преобразователем является повышение энергетических показателей подстанции при сохранении простой конструкции.
Используемая литература
1. Увеличение пропускной способности линии 6-10 кВ. Перинский Т. В. - Новосибирск, 2008 г
2. Электронный ресурс: http://www.eprussia.ru/epr /210/14529.htm
3. Электронный ресурс: http://www.findpatent.ru/ patent /215/2155366.html
МЕТОДЫ АНАЛИЗА НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИЕМНОГО ТРАКТА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ РАДИОЧАСТОТНОГО ИМПУЛЬСА БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ
Макогон Василий Петрович
кандидат тех. наук, ведущий инженер, ОАО «КБ Радиосвязи», г. Севастополь
METHODS OF ANALYSIS OF RELIABILITY OF ELEMENTS RECEIVING TRACT TO THE RF PULSE HIGH POWER Makogon Vasily Petrovich, PhD, Lead Engineer Designer, JSC "Design of the Radiocommunication Bureau" Sevastopol
АННОТАЦИЯ
В статье рассматриваются основные методы обеспечения надежности технических средств при воздействии внешних радиочастотных излучений большой мощности. Производится выбор оптимальных методов, обеспечивающих необходимый анализ защиты элементов технических средств от неклассифицированных типов излучений.
ABSTRACT
In the article analyzed the main methods for ensuring reliability of technical means when exposed to external RF energy high power. Selects the optimal methods for ensuring the protection of elements of technical analysis tools from unclassified types of radiation.
Ключевые слова: радиочастотные импульсы большой мощности, радиоэлектронная аппаратура.
Keywords: RF pulses high power, electronic equipment.
Развитие способов генерации мощных излучений приводит к появлению широкого спектра воздействий, способных привести к функциональному поражению электронной аппаратуры. Одним из таких воздействий являются радиочастотные импульсы (РЧИ) большой мощности, способные приводить к функциональному поражению приемных трактов современной аппаратуры с высокой интеграцией полупроводниковых элементов [1, 2].
Анализ существующей нормативной базы [3-5] по электромагнитной совместимости (ЭМС) радиоэлектронных средств (РЭС) не в полной мере регламентирует методы защиты электроники от радиочастотных импульсов большой мощности УКВ диапазона, проникающих через антенно-фидерный тракт (АФУ).
Таким образом проведение анализа надежности и идентификация тех частей РЭС, которые могут вызвать риск причинения вреда, связанного с неправильным
функционированием технических средств при воздействии радиочастотного импульса большой мощности является актуальной научно-технической задачей.
Основополагающим фактором обеспечения выполнения функциональных возможностей РЭС при воздействии электромагнитных помех является анализ надежности.
Анализ надежности РЭС проводится на стадиях формулирования концепции, проектирования, производства, эксплуатации и технического обслуживания. Анализ проводиться применительно к различным структурным уровням РЭС и с различной степенью детализации с тем, чтобы оценить и определить аспекты надежности РЭС. Результаты анализа могут быть использованы для их сравнения с заданными требованиями функциональной безопасности.
В отношении функциональной безопасности интерес представляют состояния неисправности РЭС при воз-
действии РЧИ большой мощности, вызванные нарушениями функционирования, связанных с обеспечением безопасности и синхронизации сети. Эти состояния могут привести к небезопасным или потенциально небезопасным условиям применения РЭС.
Применяемые методы анализа должны обеспечивать возможность моделирования поведения системы при воздействии РЧИ большой мощности. В частности, при выборе метода анализа необходимо учитывать следующие характеристики РЧИ большой мощности:
- одиночный РЧИ большой мощности может вызвать одновременно несколько неисправностей в различных частях РЭС (неисправности общего случая);
- характеристики РЧИ большой мощности (уровень, частота) могут изменятся в зависимости от места размещения РЭС;
- возможность ухудшения качества функционирования РЭС при воздействии электромагнитной помехи может зависеть от состояния технического средства во время воздействия помехи;
- влияние РЧИ большой мощности на конкретный элемент РЭС зависит от взаимодействия частей, способов установки и монтажа технических средств;
- одновременно на РЭС могут воздействовать электромагнитные помехи различных видов.
- Существует ряд методов изучения надежности объектов. Они основаны на применении двух подходов [4,5]:
- дедуктивной методологии (методологии анализа «сверху - вниз»);
- индуктивной методологии (методологии анализа «снизу - вверх»).
Указанные подходы характеризуются следующим образом: а) Дедуктивная методология
Суть дедуктивной методологии заключается в продвижении от верхнего уровня анализа к последующим нижним уровням для определения уровней, связанных с нежелательной работой РЭС. Таким образом, дедуктивный подход - это подход, ориентированный на событие, он позволяет для каждой установленной конкретной вершины события идентифицировать уровни и компоненты, ответственные за безопасность.
б) Индуктивная методология
Суть индуктивной методологии заключается в установлении условий возникновения неисправности на уровне элементов РЭС. Для каждого условия неисправности определяется соответствующий результат влияния неисправности на функционирование последующего более высокого уровня РЭС. Последующие итерации приводят к завершающей идентификации результатов влияния возникших неисправностей на всех функциональных уровнях. Анализ «снизу - вверх» позволяет идентифицировать все единичные условия возникновения неисправностей.
При анализе влияния электромагнитных помех на функциональную безопасность РЭС целесообразно применять дедуктивную методологию, позволяющую, во-первых, определить нежелательные события, включая состояние неисправности или нежелательное функционирование ТС, и, во-вторых, произвести анализ неисправностей.
Применение индуктивной методологии, учитывающей все условия возникновения неисправностей, в том числе не относящиеся к воздействию электромагнитных помех, приводит к чрезмерно усложненному анализу при использовании для больших систем [5].
Анализ дерева неисправностей следует считать наиболее приемлемым при анализе функциональной безопасности технических средств в отношении электромагнитных помех.
Проведение анализа дерева неисправности РЭС к воздействию РЧИ большой мощности должен дать необходимые данные критических узлов аппаратуры в отношении каждой опасной ситуации и охватывать как аппаратные, так и программные средства. Расчетный метод риска отказов функциональных узлов РЭС основывается на выявлении критических уровней воздействия способных привести к нежелательным эффектам работы технических средств. Основываясь на том, что основным путем проникновения РЧИ в РЭС является АФУ необходимо рассмотреть надежность элементов входных устройств приемного тракта.
В качестве объекта исследования рассмотрим типовую структурную схему радиоприемного устройства (см. рис. 1).
уодност.' прадбраэователь Рисунок 1. Типовая структурная схема радиоприемного устройства
Основные критические узлы воздействия МЭМИ на представленное радиоприемное устройство приведены в таблице 1.
Таблица 1
Пороговая энергия функциональных узлов РЭС
Функциональные узлы РЭС Наиболее уязвимые компоненты Пороговая энергия, Дж
АФУ Коммутирующие элементы: - реле; - электронные ключи на мощных транзисторах. 10°....10"3 10-2....10"5
Блок селектора и система АРУ 1. Цепи управления, с различными вариантами исполнения: - типичный резисторно-транзисторный ключ; - типичная триггерная схема на транзисторах; 2. Устройства оперативной памяти (полупроводниковые элементы) 3*10"9 1°"9 2*1°-9
Усилитель радиочастоты (УРЧ) Интегральная микросхема 1°-3
Для ограничения значительных по амплитуде токов и напряжений, возникающих под действием МЭМИ в приемных трактах применяются различного типа защитные устройства.
В случае высокого энергетического уровня входного сигнала, превышающего предельный допустимый порог ограничения защитного устройства, происходит пробой и выход из строя элементов защиты, поступление энергии РЧИ во входные цепи и гарантированный выход из строя приемного устройства.
В случае если энергетический уровень входного сигнала не превышает предельно допустимый порог выхода из строя защитного устройства, помеха, поступающая во входные каскады приемного устройства, будет вызывать различные явления обратимого характера, не приводящего к выходу из строя приемного устройства в целом.
Таким образом, предельно допустимый порог выхода из строя защитного устройства представляет собой точку разграничения энергетического уровня РЧИ на зоны гарантированного поражения и зону обратимых процессов во входных цепях приемного устройства.
Оценка энергии электромагнитного поля, поглощенной в системе, является сложной задачей. Приближенно она может быть решена для случаев взаимодействия поля с проводящими оболочками простых геометрических форм, внутри которых может располагаться аппаратура.
Энергия поля, поглощенного системой, равна [2]:
•ч
\2
ш =| я
об
1 об
Л.
0
(1)
где: Rоб - омическое сопротивление оболочки; Ьб - ток оболочки; Ти - длительность импульса
Уровни энергии, приводящие к повреждению или деградации функциональных узлов РЭС представлены в таблице 1.
На рисунке 2 представлен анализ дерева неисправностей типового приемного устройства средств связи УКВ диапазона [5].
Испытания РЭС, включающих в себя несколько устройств, должны проводиться при наивысшей степени интеграции. Из-за сложностей идентификации некорректной работы программных средств при воздействии электромагнитных помех рекомендуется, по возможности, проводить испытания систем в полном составе.
Если это невозможно из-за размеров оборудования или по другим причинам, допускается проведение раздельных испытаний подсистем. При этом отсутствующие части систем допускается заменять имитаторами. Нежелательные отклонения от установленного режима функционирования РЭС, отмеченные вовремя таких частичных испытаний, должны быть проанализированы для определения их влияния на функционирование системы в целом.
Если испытания проводят в условиях, отличающихся от условий в месте установки РЭС, то конфигурация испытуемой аппаратуры должна быть максимально представительной, особенно в части размещения, прокладки кабелей и режимов функционирования.
При подготовке плана испытаний основное внимание необходимо уделить нежелательным событиям, относящимся к функционированию программных и аппаратных средств, возможность появления которых при воздействии электромагнитных помех определена на основе анализа дерева неисправностей.
При проведении испытаний на помехоустойчивость целесообразно преднамеренно вызвать нарушение функционирования испытуемого РЭС при воздействии РЧИ большой мощности, чтобы определить, создаст ли данное нарушение угрозу безопасности в экстремальной электромагнитной обстановке. Нарушение функционирования может быть достигнуто различными способами:
- повышением степеней жесткости испытаний на помехоустойчивость;
- снижением устойчивости РЭС к электромагнитным помехам;
- увеличением частоты воздействия РЧИ. Таким образом, выбор оптимального метода
надежности позволит в полной мере осуществить анализ защиты элементов приемных трактов от радиочастотных импульсов УКВ диапазона.
ЕМ1 - РЧИ большой мощности; ЕМ2 - кондуктивные помехи от РЧИ
Рисунок 2. Структура дерева неисправностей РЭС
Литература 3.
1. Иванов М.С., Федосеев В.Е. К вопросу помехоустойчивости систем воздушной радиосвязи при действии сосредоточенных и импульсных помех // Актуальные проблемы вузов ВВС: межвузовский 4. сборник. Вып. 28. -М.: МО РФ, 2009.
2. Малков Н.А., Пудовкин А.П. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств: учеб. пособие - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007. - 5. 88 с. - 100 экз. - ISBN 978-5-8265-0659-2.
ГОСТ Р 51317.1.5-2009 «Совместимость технических средств электромагнитная. Воздействия электромагнитные большой мощности на системы гражданского назначения. Основные положения». ГОСТ Р 51317.4.3-2006 «Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к радиочастотному электромагнитному полю. Требования и методы испытаний».
ГОСТ Р 51317.1.2-2007 «Совместимость технических средств электромагнитная. Методология обеспечения функциональной безопасности технических средств в отношении электромагнитных помех».
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЭКСТРАГИРОВАНИЯ ЦЕЛЕВЫХ КОМПОНЕНТОВ
В СИСТЕМЕ ТВЁРДОЕ ТЕЛО-ЖИДКОСТЬ-ВОЗДУХ
Марков Владимир Николаевич
Кандидат технических наук, старший научный сотрудник,
Тагиев Шафи Камильевич Заведующий лабораторией, Ефимов Андрей Владимирович Ведущий инженер Лисицын Александр Николаевич
Доктор технических наук, доцент, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение, «Всероссийский научно-исследовательский институт жиров», Г. Санкт-Петербург
STYDY OF EXTRACTION OF TARGETED COMPONENTS IN THE SOLID-LIQUID-AIR SYSTEMS Vladimir Markov, Candidate of Tech. Sciences, Senior Researcher, Shafi Tagiev, Chief of the Laboratory, Andrey Efimov, Leading Engineer
Alexandre Lisitsyn, Doctor of Tech. Sciences, Associate professor, Federal State Budget Scientific Institution, "All-Russia Scientific Research Institute of Fats", Saint-Petersburg
